Асимметрия в трехфазных линиях, питающих тяговые сети 25кВ, 50Гц, страница 2

На базе теории многополюсника выводят определенную зависимость между напряжениями и токами на его входе и выходе. Полученные уравнения (здесь не приводятся) наиболее полно отражают электромагнитные соотношения на данном участке линии.

Важным с математической точки зрения преимуществом данного метода является то, что отдельные, последовательно включенные отрезки (многополюсники) линии могут быть обычным способом просуммированы, при этом физические соотношения, имевшие место в отдельных многополюсниках, после суммирования сохраняются. Этим способом заключенный между двумя точками участок, на котором произошло потребление мощности, может быть представлен как отдельный многополюсник. В соответствии с реальными характеристиками схемы в данном месте подключения и с учетом граничных условий составляют систему уравнений, после решения которой можно получить распределение токов и напряжений во вновь выделенных многополюсниках.

Рассмотренный метод положен в основу программы для математического моделирования и расчета электрических сетей.

Пример использования программы

Рассмотрен участок высокоскоростной линии, тяговое электроснабжение которой выполнено по схеме 2×25кВ с автотрансформаторами. Эта система позволяет увеличить расстояния между подстанциями. Как показано на рис. 2, участок получает питание от трех тяговых подстанций.

На нем обращаются поезда со скоростью до 300км/ч. Для периода пиковой интенсивности движения, т. е. наименьших интервалов между поездами, с помощью программы моделирования выполнен расчет токов нагрузки всех трех тяговых подстанций.

На рис.2 показана также схема присоединения подстанций UW к трехфазной линии электропередачи напряжением 400 кВ. На линии имеются точки разделения фаз Is, чтобы тяговые подстанции можно было питать от разных фаз высоковольтной линии. Такое подключение является одной из мер снижения асимметрии напряжений трехфазной сети.

Длина рассматриваемого участка высоковольтной линии 130км. На отметке 38,8км подключена вторая трехфазная линия напряжением 400 кВ, подводящая питание к основной. Асимметрия напряжений и внутренних импедансов в этой точке минимальна и соответствует условиям трехфазных сетей общего пользования. В начале и конце рассматриваемого участка трехфазной линии подключена симметричная нагрузка, соответственно 1055 и 975МВ·А. Математические расчеты колеблющейся тяговой нагрузки, отбираемой из трехфазной линии, выполнялись для периода времени в 1ч с шаговым интервалом 5с. Иными словами, через каждые 5с выполнялся расчет электрической сети с учетом мгновенного значения кажущейся мощности, отбираемой тяговыми подстанциями.

Для этого момента времени программа рассчитывает токи и напряжения, действующие во всех используемых проводах трехфазной сети. Отдельно рассчитываются коэффициенты асимметрии токов и напряжений. На рис.3 приведены полученные расчетным путем кривые изменения минимальной и максимальной асимметрии по длине участка трехфазной линии.

От точки подвода питания асимметрия растет в обоих направлениях. Однофазные нагрузки тяговых подстанций создают зависящие от места и времени асимметричные режимы не только в местах расположения подстанций, но и по всей длине исследуемого участка трехфазной линии. В то же время следует отметить, что минимальные и максимальные значения асимметрии почти на всем участке линии меньше, если на однофазную нагрузку не накладывается трехфазная.

На рис.4 показано изменение во времени коэффициента асимметрии в местах подключения крайних подстанций, соответственно на отметках 10,5 км и 115км.