Анализ существующих методов расчета токов КЗ в тяговой сети переменного тока, страница 2

Традиционные упрощенные методы расчетов системы тягового электроснабжения (СТЭ) без учета системы внешнего электроснабжения (СВЭ) дают большую погрешность, особенно в тех случаях , когда выполняют расчет токов короткого замыкания близких к нагрузочным токам . Трудность совместного расчета тяговых сетей с сетями энергосистемы состоит в необходимости учета продольной и поперечной несимметрии однофазных тяговых сетей в расчетах симметричных трехфазных сетей. Кроме того, несимметрия проявляется и при подключении несимметричной по фазам продольной и поперечной емкостной компенсации, при пофазном подключении однофазных вольтодобавочных трансформаторов и т.д.

По этой причине применение системы координат симметричных составляющих затруднено из-за элементов, не обладающих взаимностью (имеющих несимметричные электромагнитные и электростатические связи). В работе [20] предложен метод расчета однократной и многократной несимметрии в сетях электрических систем на базе  симметричных составляющих с использованием комплексных схем замещения. В данном случае, при включении схем обратной и нулевой последовательности в комплексную с прямой последовательностью схему замещения, электрические соединения этих схем можно выполнить только по одному из узлов несимметрии , соединение же их по всем другим узлам несимметрии необходимо проводить через идеальный трансформатор с коэффициентами: 1,a, a² (в зависимости от сочетания поврежденных фаз) и с соблюдением требуемой полярности их включения. Кроме того, специального рассмотрения требует моделирование реальных трансформаторов в схемах обратной и нулевой последовательностях, входящую в комплексную схему замещения . С учетом рассмотренных выше условий, предлагается на основе узловых уравнений , формировать комплексную схему замещения в соответствии с граничными условиями многократной несимметрии. Так как  в тяговых сетях число несимметричных элементов велико, и они имеют разнородный характер, применение этого метода для расчетов токов КЗ в тяговой сети затруднительно. В связи с этим  в [21], [22] предложено использовать системы координат несимметричных составляющих. При этом могут быть составлены схемы замещения, в которых отсутствуют невзаимные элементы. Применение системы координат несимметричных составляющих позволяет упростить расчеты токов короткого замыкания на линиях, питающих тяговые подстанции на переменном токе, не выделяя их в особый случай сложнонесимметричного режима. Ограничением широкого применения систем координат несимметричных  составляющих для решения сложной несимметрии в электрических сетях является необходимость принять равными сопротивления прямой и обратной последовательностей элементов электрической системы, что недопустимо для вращающихся машин. Это ограничение снимается при использовании фазных координат [21], [24].

При использовании фазных координат электрическая система описывается трехлинейной схемой или в виде составной сети (компаунд-сети [40]). В первом случае каждый трехфазный элемент описывается тремя сопротивлениями с электромагнитными связями или соответствующими схемами замещения [21], [22], [24]. Количество узлов расчетной схемы по отношению к однолинейной сети в этом случае утраивается. Во втором случае трехфазная сеть рассматривается как однолинейная, в которой каждое сопротивление является матрицей размерности 3*3, а токи и напряжения - векторами размерности 3 [25] - [29], [40]. На основе таких матриц составляются узловые уравнения как отдельных элементов , так и системы в целом.  Короткие замыкания и обрывы фаз могут учитываться непосредственно при составлении узловых уравнений. Таким образом, обрывы фаз и короткие замыкания приводят к появлению дополнительных подматриц определенного типа.

  Первый способ позволяет рассчитывать любые многофазные элементы, например, воздушные линии (ВЛ) с тросами. Однако для таких элементов необходимо составлять достаточно сложные однолинейные схемы замещения. При втором способе требуется определить эквивалентные трехфазные параметры элементов схемы. При таком представлении в расчетной схеме не должны присутствовать тросы ВЛ, нейтрали трансформаторов и т. д. При использовании ЭВМ последнее обстоятельство не является серьезным препятствием , так как  требуемые величины (токи в тросах, напряжения незаземленных нейтралей и т. п.) могут быть рассчитаны дополнительно по напряжениям или токам фаз.