Линии электропередачи вычислительного комплекса «Ритм»

13.6. ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

13.6.1. Трехфазная одноцепная ЛЭП

Макромодель представляет собой П-образную схему замещения идеально транспонированной трехфазной ЛЭП напряжением 110 кВ и выше (где требуется учет емкостей на землю и емкостей между фазами). П-образная схема замещения остается достаточно точной для линий длиной  на частоте 50 Гц. Используя такие трехфазные схемы замещения участка, можно построить цепочечную схему замещения линии, состоящую из последовательного соединения П-образных схем. Количество П-ячеек соответствует числу собственных частот модели линии. Реальная линия обладает бесконечным числом собственных частот.  Увеличение количества П-ячеек повышает точность результата расчета.

Макромодель оформлена в виде типового блока вычислительного комплекса, которому присвоен идентификатор BLT055.

Блок содержит схему замещения только электрической части.

Её образуют 4 резистора (R₄ – R₆, R₁₆), 4 индуктивности (L₁ – L₃, L₁₅) и 8 емкостей (С₇ – С₁₄). Параметры всех ветвей схемы замещения неизменны. Внешними  полюсами блока являются 6 фазных вывода и 2 вывода нейтрали.

Рис. 1. П-схема замещения ВЛ

Для описания блока используется номинальный состав переменных. Список переменных блока:

-   – мгновенные значения токов фаз A, B и C, [А];

-   – мгновенный ток в проводе, учитывающем наличие земли, [А];

-   – мгновенные значения напряжений на емкостях , [В];

Исходные данные

         Для пользователя предоставлено два варианта задания исходных данных. В первом требуется указать параметры прямой и нулевой последовательности ЛЭП – активное сопротивление прямой последовательности, индуктивные сопротивления прямой и нулевой последовательностей и емкостные проводимости прямой и нулевой последовательностей. Второй вариант предполагает задание геометрии линии.

Список наборов исходных данных для первого варианта

1) R₁, R₂, R₃

R₁ – номинальное напряжение U_ном, [кВ];

R₂ – номинальная частота f_ном, [Гц];

R₃ – длина линии l, моделируемой одной П-ячейкой, [км];

2) R₁ – индикатор способа задания исходных данных, для первого варианта R₁=0

3) R₁, R₂, R₃, R₄, R₅

R₁ – активное сопротивление прямой последовательности r₁ на 100 км длины рассматриваемой линии (с учетом количества проводов в фазе), [Ом];

R₂ – индуктивное сопротивление прямой последовательности x₁ на 100 км, [Ом];

R₃ – индуктивное сопротивление нулевой последовательности x₀ на 100 км, [Ом];

R₄ – емкостная проводимость прямой последовательности b₁ на 100 км, [мкСм];

R₅ – емкостная проводимость нулевой последовательности b₀ на 100 км, [мкСм];

4) R₁ – индикатор типа расчета, задается автоматически. При первоначальном расчете R₁=0 и на этом описание блока в файле исходных данных заканчивается, принимая нулевые начальные условия. При продолжении расчета R₁=1 и описание блока в файле исходных данных продолжается указанием ненулевых начальных условий.

Строки 5 и 6 заполняются автоматически при генерации файла исходных данных (нажатие клавиши F9 после первоначального расчета до необходимого момента времени).

5) R₁, R₂, R₃, R₄

R₁ – начальное значение тока в фазе А, [А];

R₂ – начальное значение тока в фазе B, [А];

R₃ – начальное значение тока в фазе C, [А];

R₄ – начальное значение тока в земле, [А];

6) R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇

R₁, R₂ … R₇ – начальные значения напряжений на конденсаторах С₇, С₈ … С₁₄ соответственно, [В];

Список наборов исходных данных для второго варианта

1) R₁, R₂, R₃

R₁ – номинальное напряжение U_ном, [кВ];

R₂ – номинальная частота f_ном, [Гц];

R₃ – длина линии l, моделируемой одной П-ячейкой, [км];

2) R₁ – индикатор способа задания исходных данных, для второго варианта R₁=

3) R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈

R₁ – активное сопротивление одного провода r_п на 100 км, [Ом];

R₂ – среднее геометрическое расстояние между фазами d_ср, [м];

R₃ – среднее геометрическое расстояние между осями расщепленной фазы и  зеркального отражения в земле соседней фазы, D_ср, [м];

R₄ – среднегеометрическая высота подвеса провода h_ср, [м];

R₅ – число составляющих в фазе n;

R₆ – радиус провода r₀, [мм];

R₇ – радиус расщепленияr_р, [м];

R₈ – удельная проводимость земли , [См/м];

4) R₁ – индикатор типа расчета, задается автоматически. При первоначальном расчете R₁=0 и на этом описание блока в файле исходных данных заканчивается, принимая нулевые начальные условия. При продолжении расчета R₁=1 и описание блока в файле исходных данных продолжается указанием ненулевых начальных условий.

Строки 5 и 6 заполняются автоматически при генерации файла исходных данных.

5) R₁, R₂, R₃, R₄

R₁ – начальное значение тока в фазе А, [А];

R₂ – начальное значение тока в фазе B, [А];

R₃ – начальное значение тока в фазе C, [А];

R₄ – начальное значение тока в земле, [А];

6) R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇

R₁, R₂ … R₇ – начальные значения напряжений на конденсаторах С₇, С₈ … С₁₄ соответственно, [В].

         Ограничения на исходные данные:

все параметры ЛЭП должны быть заданными положительными.

Выражения, определяющие величины для описания геометрии линии

Рис. 2. Расположение фаз ВЛ в пространстве

      Среднее геометрическое расстояние между фазами

, где  - расстояние между фазами A и B,  - расстояние между фазами B и C,  - расстояние между фазами C  и A.

      Среднее геометрическое расстояние между осями расщепленной фазы и  зеркального отражения в земле соседней фазы

, где

, , ,

где h – высота фазы над землей,  - превышение средней фазы над крайними.

      Среднегеометрическая высота подвеса провода

      Радиус расщепления

,

где a – расстояние между соседними составляющими расщеплённой фазы.

Характерные параметры линий различного номинального напряжения

Таблица 1. Параметры ВЛ на одну цепь[1]

      * Параметры нулевой последовательности даны для двух значений удельного сопротивления грунта: 50 и 500 Ом∙м.

      Удельная проводимость земли в среднем имеет значение, равное .

      Для воздушных линий индуктивное сопротивление нулевой последовательности примерно  в три раза больше сопротивления прямой последовательности.  Ниже приведены формулы, связывающие фазные параметры линии с параметрами прямой и нулевой последовательностей.

,

где x – собственное сопротивление линии, x_m - взаимное сопротивление линии.

,

где b – собственная емкостная проводимость «фаза-земля», b_m - взаимная емкостная проводимость «фаза-фаза».

         Коды сообщений системы диагностики:

5501 – исходные данные заданы неположительными.

В системе подготовки файлов исходных данных блок с типовым идентификатором BLT055 размещен в разделе «Схемные макромодели».