Анализ существующих методов расчета токов КЗ в тяговой сети переменного тока

2. Анализ существующих методов расчета токов КЗ

в тяговой сети переменного тока

     Методы расчета токов короткого замыкания всегда связаны с определением сопротивления тяговой сети, в которую входит  контактная сеть и рельсы. Тяговая сеть отличается от других линий электропередачи большим числом разнородных несимметрично расположенных проводов, что создает много индуктивно связанных контуров. Особенно это относится к системе 2х25 кВ , где количество контуров  увеличивается. Упрощение расчетов может быть  достигнуто с помощью индуктивной развязки линий . В основу этого расчета приводится обобщенный метод расчета параметров сети , состоящей из любого числа разнородных проводов [4] . Он основан на рассмотрении Э.Д.С., наведенной в каком либо контуре токами всех проводов сети.

Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети производят как правило в два этапа : рассчитывают схему питания шин тяговых подстанций , с учетом  сопротивления системы и трансформаторов, и затем саму тяговую сеть [4]-[16], расчеты тяговой сети по схеме замещения в данном случае ограничиваются заданными напряжениями на шинах тяговой подстанции, что не позволяет оценить влияние на ток короткого замыкания  системы внешнего электроснабжения  и смежных тяговых участков.

Электрический расчет участка тяговой сети системы 25 кВ, заключается в искусственном сведении расчета неоднородных тяговых сетей к расчету однородных тяговых сетей [7]. Такой расчет, даже при учете однородной рельсовой цепи, как цепи с распределенными параметрами, обычно несложно провести аналитически. Однако аналитический расчет небольшого участка тяговой сети системы 2х25кВ приводит к значительным трудностям из-за большого числа постоянных интегрирования дифференциальных уравнений, описывающие электрические процессы в этой сети. Если в некоторых случаях и удается получить аналитическое решение, то из-за своей сложности оно не имеет практического значения [5]. Получить полную, точную картину токораспределения  по элементам тяговой сети 2 х 25 кВ, как показали исследования, можно получить только при электрическом расчете математической модели тяговой сети. Поэтому поставленная задача решалась путем создания схемы замещения тяговой сети, позволившей с точностью получить основные соотношения , пригодные для любого участка цепи . Использование основных соотношений между токами и Э.Д.С. полуобмоток  автотрансформатора позволило исключить индуктивные связи и составить схемы замещения из фиктивных расчетных сопротивлений. В работе [5],[7],[11] предложено  при расчете токов коротких замыканий на заданном автотрансформаторном участке пренебречь шунтирующим действием других автотрансформаторов, а так же не учитывать рельсовый путь между подстанцией и автотрансформатором на интересующем нас участке. Фактически это означает, что участок тяговой сети между автотрансформатором и подстанцией заменяется сопротивлением двухпроводной питающей линией: контактная сеть – дополнительный провод, то есть подробно рассматривается только участок тяговой сети между двумя соседними к месту короткого замыкания автотрансформаторами. Данные допущения сильно увеличивают погрешность вычисления токов короткого замыкания в случае, когда они близки к нагрузочным, то есть при удаленных коротких замыканиях в тяговой сети .

Влияние соседних тяговых участков при расчетах уравнительного тока в системе 1 х 25 кВ, в работе [19] учитывается с помощью «источников тока», имеющих так называемые «опережающие» (60 -j) или «отстающие» фазы (-60-j), по сравнению с фазой тока тяговой нагрузки смежного участка. Так же в данном случае принимается, что значения сопротивлений внешних характеристик тяговых подстанций (влияние электрической системы) зависят только от удаленности подстанций от центров питания электрической системы и мощности связей. Для расчета уравнительных токов это значение получается при помощи многократных измерений напряжений и токов на тяговых шинах рассматриваемой подстанции и расчета «эквивалентного тока» или данное сопротивление должно соответствовать сопротивлению трехфазного КЗ на шинах тяговой подстанции.  При расчетах токов короткого замыкания рассматриваемый метод дает малый эффект, поскольку наибольшее влияние на ток короткого замыкания оказывают процессы в системе, питающей тяговые подстанции.