Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Мамошин Р.Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

8.75 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 / 2314 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

	Рис. 5-1				Рис.	5-2
нения (5-23),	можно перевести Р Р Б из идеального				режима	в режим	работы
только симметрирования тяговой нагрузки. В этом случае уравнения							(5-27) —
(5-29) можно переписать так:
		/сра +		/срй + 1 срс = 0;			(5-33)
Уз		Уз					(5-34)
	/ерь		/ С рс = — / л cos ф л 4- / п		cos (60— ф п ) ;		(5-34)
	/ерь		/ С рс = — / л cos ф л 4- / п		cos (60— ф п ) ;
	'ора"	'cpft-	'A;pc = ^ s i n фл + / п		sin (60 — фп) .		(5-35)
Отсюда			Un Sin Ça + / n s i n ( 6 0 —
	/ С р а = —				фіі)Ь		(5-36)
	/ С р а = —				фіі)Ь
	/ с р * — _	[/л cos (Фл + 3 0 ) - / п с о з ( ф п - 3 0 ) ] ;					(5-37)
	Лзрс =		[—/л cos (30—фл) + / п		sin ф п ] ,		(5-38)
	Лзрс =		[—/л cos (30—фл) + / п		sin ф п ] ,
Помимо	этих двух	режимов,—		Р Р Б может быть	поставлена в режим пол
ного симметрирования и частичной компенсации реактивной мощности							прямой

последовательности. В таком случае уравнение (5-33) приобретает следующий вид:

	/сра +		Icpb	+ ^срс =	Un sin фл + / п			sin фп) от,		(5-39)
где	/сра> I	токи		в фазах а, Ь и с;
' ср Ь> ' с р с J —
	m — степень компенсации.								а при m <
При	т. > 1 Р Р Б		работает в режиме			перекомпенсации,			а при m <	1
в режиме неполной		компенсации.
В соответствии		с уравнениями			(5-39), (5—34), (5—35) получаем:
	т	+	2						— фп)];
	'сра -	3	/ л в і п ф л +		- у	[m sin ф	п	+ 2 sin (60		(5-40)
			/ л в і п ф л +		- у	[m sin ф		+ 2 sin (60		(5-40)

130

	2	Г				1
'срь = — / л		sin(60 — фп)			+	— m sin ф л
— \	'п	[^sin (60—фп) 4-				• m sin	ф п	(5-41)
	2	Г m
'срс =	—	/л	— sin фл—sin (60 4-				фл	(5-42)
		2	Г m
	+ ~7/ П		"У	АІПфп + віПфп .				качества
Оценим возможности		влияния		Р Р Б	на	основные показатели		качества

энергии. Ниже приведены выражения, иллюстрирующие потери энергии при

отсутствии	Р Р Б		и ее работе в различных					режимах	при	фл = Фп = Фпл-
Р Р Б		отсутствует						[2 (/л	+ / п ) 2 - 9 / л / п		] г
Идеальный				режим (I)				/•СОБ2 фп л		( / Л + / П ) 2
Режим симметрирования (II) . .								' ( / л +		/ п ) 2
Режим			симметрирования				и ча	Г ( / Л +	/ П ) г [С03 2 ф п л		+
стичной компенсации								+ (1 — m) 2		з і п 2 ф п л ]
В результате расчета по этим выражениям получены следующие значе
ния потерь энергии в питающей сети:
При	отсутствии				РРБ	и / л = 0				ДР =	313%
»			»		»	/ л = / п				ДР =	196%
Р Р Б	в	режиме			I					ДР =	156%
Р Р Б	»		»	I I						ДР =	100°/о
Отсюда		видно,		что при		работе	Р Р Б	в идеальном режиме потери энергии

в питающей сети в зависимости от соотношения нагрузок по плечам снижаются в 2—3 раза.

Рассмотрим формирование режима напряжений на конкретном примере. В качестве исходной была взята расчетная схема (рис. 5-3). Определяли на пряжения на подстанции 2. Значения нагрузок подстанции / принимали рав ными 0,8; 1,0; 1,2 мощности трансформатора. Расчеты выполняли для случая установки на подстанциях 1 и 2 трансформаторов 20, 31, 5, 40, 5 Мва (для су-

Подстанция 1	Подстанция 2
Рис. 5-3
5*	131

ществующих подстанций). Расчетные данные сети внешнего электроснабжения приведены в табл. 5-1.

При нагрузке подстанций, превышающей мощность одного трансформа тора, учитывалось включение второго трансформатора.

Мощность трансфор матора, Мва

31,5

40,5

Т а б л и ц а 5-1

		Параметры тяговой		сети
гт ] , ом	хг\, ом	/, а	Г$, ОМ г§, ом		ом	Х£, ОМ
0,351	4,23	105	0,307	0,269	1,05	0,918
0,194	2,58	105	0,307	0,269	1,05	0,918
0,126	1,96	105	0,307	0,269	1,05	0,918

На рис. 5-4 приведены расчетные зоны колебаний напряжений по фазам для трансформаторов 20 Мва при отсутствии Р Р Б , а т а к ж е при наличии Р Р Б (для идеального режима и режима симметрирования). Дл я режимов с Р Р Б напряжение приведено только для одной фазы, так как наличие Р Р Б симмет рирует фазные напряжения . На рис. 5-5 и 5-6 приведены те же данные, но для трансформаторов соответственно 31,5 по 40,5 Мва. Ширина зоны опреде

ляется	колебанием п =		/ л : / п в пределах 0,2—1,0. Как видно из рис. (5-4) —
(5-6)	напряжения	по	фазам	при	отсутствии Р Р Б	резко неравномерны
вследствие несимметрии			напряжений,		что практически	затрудняет регулиро
вание	напряжения	трехфазными		Р П Н при больших нагрузках . При работе

Р Р Б в идеальном режиме колебания напряжений составляют всего 0,6—0,7 кв

во всем диапазоне нагрузок. При работе Р Р Б в режиме только	симметрирова
ния тяговой нагрузки колебания напряжения оказываются	меньшими, чем

при отсутствии Р Р Б , но они больше, чем при идеальном режиме, и составляют

3—3,5 кв для всего диапазона		нагрузок.
	Без PPS	Вез m		С РРБ	С РРБ
кВ	Без PPS	Вез m	а	С РРБ	кі
31			31	Идеальныи,	31 Режиі*1 CUM-
31			за,	режим	метрадоЬанш
30			за,		30
30
			29'		29
29			28H щ
28		28	28H щ		28
28
		27

400а

800а.

400а

800а

400а

800а

400а 800а

400а

800а

Ѵ//Л Один трансформатор; К Ѵ У ^ Два трансформатора

Рис. 5-4

132

У//Л	трансформатор; f&XH Дба трансформатора

Рис. 5-5

133

РРб. НиммешрироВаиие	а
	а	идеальный	режим
	900	идеальный	режим
	900
		СимметрироВаиие
			"\k^76la
	700
	500		•=Ь32а
			•=Ь32а
	500		058a
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,3 1,0 1,1 1,2	1? 1,4	m	-450a
	ООО		=ззт
			=ззт
Рис. 5-7	300		=233a
Рис. 5-7			=233a
	200		=l78a
			гсрв=Ш2
			Ы=ШЙ
Рис. 5-8	О	200	300 ООО 7„(Ца
	О	200	300 ООО 7„(Ца
Несимметрия токов, как известно [88], в естественных			условиях характе
ризуется коэффициентом несимметрии	0,5—1,0. При работе Р Р Б в любом из

выбранных режимов коэффициент несимметрии токов равен нулю. При работе Р Р Б в идеальном режиме все показатели оказываются наилучшими. Однако в этом случае от Р Р Б требуется наибольшая мощность. При работе Р Р Б в ре жиме только симметрирования тяговой нагрузки показатели оказываются более низкими, но и мощность от Р Р Б [см. формулы (5-36) — (5-38)] требуется меньшей.

Наибольший интерес представляет 3-й вариант режима работы Р Р Б — полное симметрирование тяговой нагрузки и частичная компенсация реактив ной мощности прямой последовательности.

С экономической точки зрения определяющими показателями эффектив ности Р Р Б являются максимальный уровень напряжения в тяговой сети и минимальные потери энергии в питающей сети. В соответствии с формулами

(5-36) —(5-38) и стр. 131 степень снижения			потерь энергии в этом режиме за
висит от (1 — trif.
Потери энергии в режиме полного симметрирования, отнесенные к поте
рям энергии в идеальном режиме,
Ä P , c	= l + ( l - m ) * t g » Ф п л .				(5-43

На рис. 5-7 представлена	зависимость		АР*С =	I (т), из которой	видно,
что при степени компенсации	m = 0,5	0,6 потери		энергии в этом	режиме
отличаются от потерь энергии	в идеальном		режиме	всего на 9—14%. Д а л ь
нейшее увеличение m сначала	приводит	к незначительному снижению, а за
тем, при переходе в емкостный	квадрант, к увеличению потерь энергии.

На рис. 5-8 приведены зависимости потребных емкостных токов, выраба тываемых трехфазной Р Р Б , от нагрузок плеча питания при 0,3 < п <£ 3,3. Кривые построены по формулам (5-30) — (5-32), (5-36) — (5-38), (5-40) — (5-42).

Независимо от режима работы Р Р Б ее установленная мощность значи тельна и практически соизмерима с мощностью тяговой подстанции. Это главный недостаток трехфазных Р Р Б . Он вынуждает обратиться к поискам других, более экономичных и достаточно эффективных симметрирующих и компенсирующих статических устройств.

134

22.Однофазная РР Б с регулируемым по модулю

иаргументу напряжением

Установленная мощность трехфазной РРБ велика вследствие того, что в каждой фазе, за исключением отстающей, она опреде ляется максимальным различием токов плеч питания, т. е. мак симальным коэффициентом несимметрии токов, а в отстающей — суммой максимальных токов плеч питания, т. е. минимальным коэф фициентом несимметрии токов. Такое несоответствие в распределе нии мощности трехфазной РРБ по фазам, с одной стороны, говорит о нерациональном использовании ее реактивной мощности, а с дру гой, указывает на экономическую целесообразность выбора более несимметричной схемы.

Максимальные и равные друг другу по модулю ТПП и ТОП можно получить только от однофазной, т. е. от предельно несим метричной, батареи. Следовательно, наиболее экономична одно фазная РРБ [60, 61]. Ее и выберем в качестве отправной для ис следований. При этом следует отметить, что законы формирования ТПП и ТОП у однофазной РРБ в отличие от трехфазной оказывают ся жестко связанными. Эти токи по модулю всегда равны друг другу.

Рассмотрим однофазные РРБ на трансформаторах, собранных по схемам «два открытых треугольника — два зигзага» и «трехлуче вой зигзаг».

Векторная диаграмма однофазной РРБ на трансформаторах со схемой «два открытых треугольника» или «два зигзага» показана на рис. 5-9. Если ф л м и ф п м — максимальные углы сдвига между на пряжениями и токами плеч питания, а / л м и / п м — максимальные токи плеч питания, то концы образов векторов ТОП фазы А будут «заметать» параллелограмм АВСО, т. е. будут перемещаться внутри центрального угла <р2, претерпевая преобразования подобия и вра щения. В то же время реактивная составляющая тока ІА1 в процессе формирования тяговых нагрузок преобразований вращения не претерпевает и имеет только преобразование подобия в пределах от нуля до Im /л ім. Следовательно, однофазная РРБ должна форми

ровать ТОП в пределах параллелограмма А'В'С'О								и ТПП по оси
+ / в указанных выше пределах.
Включим однофазную				РРБ на		напряжение	0Ѵ,	отстающее от
вектора	напряжения		фазы А на		угол т]^. Тогда
			tfp=t/p		* - ' + ' .			(5-44)
Предполагаем,		что
			Ü v ^ U A a e - ^ ' .					(5-45)
Вектор і7р		можно	сформировать (рис. 5-10)				при помощи ге
ометрической		суммы	пар векторов			напряжений		аОл и — $ Ù c
(зигзаг)	или CLJJA И ухЬв			(открытый треугольник).

135

Здесь и ниже п о д а п , ß n , уп,	&п подразумеваются коэффициенты
трансформации.	Üp формируется векторами	aUA и
В случае если напряжение
— ßt/f, то однофазные трансформаторы, формирующие Up,		присое

диняются к обмотке тягового трансформатора так, как это изобра жено на рис. 5-11. В соответствии с емкостным характером нагрузки

РРБ ток /р опережает (Ур на у-.

Токи РРБ в обмотках тягового трансформатора звезды:

ІрА	Уз	Уз
ІрВ =
Г PC	у Г а / р	Уз

ТПП и ТОП в этих же обмотках:

/ Р л і = ^ / р (a — a 2 ß);

/ Р Л 2 = ^ / р ( а — a ß ) .

на стороне

(5-46)

(5-47)

(5-48)

(5-49)

(5-50)

Так как РРБ является чисто реактивной нагрузкой, то ее ТПП должны опережать соответствующие напряжения на - у •

Рис. 5-9

Рис. 5-10

136

Рис. 5-11	Рис. 5-12	Рис.	5-13
Следовательно,	если на РРБ подается напряжение,		смещенное
относительно t/лна	оператор q =е~^1,	то при этом ТОП РРБ от
стает от ТПП на q2,	а ТПП РРБ неизменно опережает соответствую-

щий	вектор напряжения на-g . Таким образом, если на однофазную
РРБ	подавать напряжение, формируемое векторами аѴд и	—ß£/c
и изменяемое по модулю и аргументу, то вектор ТОП фазы А		может

«заметать» площадь внутри центрального угла АОБ			(рис. 5-12),
равного 120°.
В случае если напряжение £/р формируется парой векторов ах с/д
и YiÜB,	ТО однофазные трансформаторы, смещающие Up		относитель
но VA	на оператор q =	е'^\ должны присоединяться к обмотке тя
гового трансформатора		так, как это показано на рис. 5-13.

Токи РРБ в обмотках тягового трансформатора на стороне обмот ки, соединенной по схеме звезды:

і р А = - ф = - * і і Р — - щ У і К >

( 5 _ 5 1 )

Ірв = — у = - «г /р + -ф=г Ѵі/Р ;

(5-52)

ТПП и ТОП в этих же обмотках:
/ р л і = ^ / р К + аѴі);	(5-54)
/ р Л 2 = - у = - / р («i-f-a2 Ті)-	(5-55)

137

Те же построения, что и выше, приводят к векторной диаграмме, изображенной на рис. 5-14.

Сравним эти варианты выполнения однофазной Р Р Б по мощнос ти трансформаторов РРБ . При одном и том же значении С и Üp токи РРБ в обоих вариантах одни и те же. Эти токи должны формировать одни и те же ТПП и ТОП. В соответствии с формулами (5-49), (5-50)

(5-54),

(5-55) можно

записать:

•

= / р

( а — а 2

ß) =

/ р

( а х 4 - a y j ;

(5-56)

-ф=-/р(а—aß)

- у

а 2 ^ ) ,

(5-57)

откуда

получаем:

Ti = ß;

(5-58)

- a

ß.

(5-59)

Суммарная

мощность трансформатора

РРБ для

aÜA —

—- ß t / c

при практически синусоидальной системе питающих напря

жений

ST P г

= {axUA

PUс) / р

= (a +

ß) UA / р .

(5-60)

При і/

= aJJA

YjL/ß

>т р

s = ( а ^

Vi t/в) /р == [(a +

ß) UA

ßc/ß ] / p

= (a +

2 ß ) ^ / p .

(5-61)

На первый взгляд представляется, что во втором варианте испол

нения

РРБ мощность

трансформаторов

повышается

на

величину

$иАІр

при том же. симметрирующем

и компенсирующем

эффекте

Р Р Б .

Однако при

данной

схеме

соединения

выигрыша

в мощности

трансформаторов нет, так как их

мощность определяется

необходи

мостью

реализации

/ р

при

двух

крайних

режимах:

а т а х ;

Y =

0 и а =

атіп;

у = ут&х.

Ана

лиз обоих вариантов

схем показы

вает, что а т а х

и Ymax Д л я

обоих ва

риантов

схемы одинаковы. Следо

вательно, установленная

мощность

трансформаторов в

обоих

вариан

тах

одинакова.

Смещение вектора

Üv

по

часо

вой

стрелке

относительно

вектора

Рис. 5-14

VА

позволяет

вектору

ТОП

РРБ

«заметать»

поверхность

централь-

138

ного угла АОВ (см. рис. 5-12). Для полного симметрирования тяго вых нагрузок необходимо, чтобы при определенном сочетании этих нагрузок ТОП РРБ мог «заметать» поверхность слева от оси АО, ибо симметрирующий параллелограмм ОА'В'С (см. рис. 5-9) распо лагается по обе стороны от оси OA. Это возможно в том случае, если вектор ÙV сможет перемещаться не только по часовой, но и против часовой стрелки относительно вектора (JA-


Переместить вектор І/ р против часовой стрелки на	можно,
формируя его суммой векторов напряжений ÖL^ÜA И — у 2 0 в		либо
O.3UA и $зОс- Оба эти варианта иллюстрируются векторными		диа

граммами, изображенными на рис. 5-15, 5-16. Схемы присоединения

Р Р Б	к обмотке тягового трансформатора приведены						на рис. 5-17,
5-18.
вого	Для варианта Ùv	= a3UА +		Рз^с токи РРБ в обмотках тяго
вого	трансформатора	на	стороне	звезды:
	/ р А =		~W " 2 / р +		W Т а / р !		( 5 " 6 2 )
			1			2
	/рс = — - ~ а г І ѵ +					у = - Т 2 / р .	(5-64
откуда
		/рлі = - ^ / р ( а 2			— а ѵ 2 ) ;		(5-65)
	/ Р Л 2 = ^ / р ( а 2 — а 2 у 2 ) .						(5-66)
Для варианта ÜV =			а3 £ / л +	ß 3 c / ß		токи РРБ в обмотках тяго
вого трансформатора		на стороне звезды:
			2			1
	/рв =		— y j a s 4 —			^ T j ß s ^ p ;	( 5 " 6 8 )
	/рс =		«з / Р		+	^7=- ßa /р-	(5-69)

ТПП и ТОП РРБ для этого варианта схемы:

/ р	л ^ ^ / р К + ^ Р з ) ;		(5-70)
/ р Л 2	=	/ р К + aß3 ).	(5-71)

139'

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 / 2314 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ