Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Распределительные электрические сети. Трехфазные модели электрических сетей. Учебное пособие
.pdf
При соединении обмоток Y/Y0-0, т. е. при отсутствии пути для протекания тока нулевой последовательности со стороны первичной обмотки трансформатора, модель трансформатора (рис. 3,9) будет приближенной, так как сопротивление первичной обмотки включено в сопротивление модели, находящееся в цепи низкого напряжения. Кроме того,
сопротивление нулевой последовательности в матрице сопротивлений
Z
последовательностей
будет значительно отличаться от сопротив-
Т120
ления прямой последовательности.
Напряжения одноименных фаз в нулевой группе соединений обмоток совпадают по фазе.
91
4. МОДЕЛИ НАГРУЗКИ
В распределительных электрических сетях нагрузки в узлах обычно
задаются потребляемой мощностью
cos .
и
понимать, насколько сильно это влияние.
отдельности на каждую фазу. Соединение фаз выполняется звездой или
треугольником. Кроме того, нагрузки могут быть не только трехфазными, но и двухфазными или однофазными с любой
новешенности.
более высокого напряжения является то, что к ней электроприемники
присоединяются непосредственно (без понижающего трансформатора).
Мощность, потребляемая электроприемниками, в общем случае зависит
от напряжения, на которое они включены. Таким образом, наиболее
корректной моделью представления нагрузок в расчетах сети низкого
напряжения являются
делает все расчеты очень громоздкими и связано с получением конкретных характеристик каждого электроприемника и их совокупности. Поскольку величина мощности и состав включенных электроприемников
имеют случайный характер, нет никакой возможности моделировать
нагрузку конкретными видами статических характеристик (кроме простых случаев).
Напряжение в узле влияет на потребляемую мощность, и важно
Нагрузка может быть задана целиком на трехфазную систему или по
Важным отличием сети низкого напряжения от электрических сетей
статические характеристики нагрузки.
Однако моделирование нагрузки статическими характеристиками
SPjQ
или
.S
Обычно P
степенью неурав-
4.1. НАГРУЗКА, СОЕДИНЕННАЯ В ЗВЕЗДУ
При соединении фаз в одной точке появляется общая точка, которая может быть изолирована, соединена с нейтральным проводником
и заземлена. Это нейтраль, относительно которой определяются фазные напряжения (рис. 4.1).
92
I
Z
a
U
a
S
a
N
S
I
c
I
b
U
c
c
S
b
U
b
Рис. 4.1. Соединение нагрузки в звезду
Мощности фаз записываются в виде:
SPjQU
aa a a
aa
SPjQU
bb b b
bb
SPjQU
cc c c
cc
и ,
и ,
и .
(4.1)
При задании активной и реактивной мощности постоянными значениями (модель
PQ) токи в фазах определяются:
*
S
II
aa
II
bb
II
cc
a
UU
aa
S
b
UU
bb
S
c
UU
cc
S
a
aa a
*
S
b
bb b
*
S
c
cc c
,
,
(4.2)
.
Для такой модели напряжения будут меняться на каждой итерации до
тех пор, пока не будет достигнута сходимость вычислительного процесса.
В случае задания нагрузки постоянными сопротивлениями (модель
) они вначале определяются по формулам:
93
22
UU
ZZ
ZZ
ZZ
aa
aa
*
S
UU
bb
bb
S
UU
cc
cc
S
S
a
22
*
S
b
22
*
S
c
aa
a
bb
b
cc
c
,
,
(4.3)
,
где напряжения принимаются равными некоторым значениям, например номинальным, с учетом сдвига фазных величин на 120º.
Токи нагрузки в фазах:
U
U
II
aa
ZZ
U
II
bb
ZZ
U
II
cc
ZZ
a
a
aa
b
bb
c
cc
() ,
U
b
() ,
U
c
() .
aa a
bb b
cc c
(4.4)
Для такой модели фазные напряжения будут изменяться на каждой итерации, но сопротивления фаз будут неизменными. Мощности нагрузки
также изменятся.
Иногда пользуются не сопротивлениями, а проводимостями нагрузки:
*
S
YY
YY
YY
a
aa
UU
aa
*
S
b
bb
UU
bb
*
S
c
cc
UU
cc
S
a
22
22
22
() (),
S
b
() (),
S
с
() ().
aa
bb
cc
(4.5)
94
Токи в фазах определяются по формулам, аналогичным (4.4).
Иногда в качестве модели нагрузки считаются постоянными модули
токов фаз нагрузки. Для их вычисления используются мощности
нагрузки и напряжения, которые, так же как для модели с постоянными
сопротивлениями, принимаются равными некоторым значениям. Углы
напряжений при этом изменяются в процессе расчета, что приводит
к изменению
угла тока, а коэффициент мощности нагрузки остается по-
стоянным:
(),
aa
(),
bb
(),
cc
(4.6)
– углы коэффициентов мощ-
abc
где
II
aa
II
bb
II
cc
– углы фазных напряжений;
abc
ности.
Нагрузка комбинированной модели задается всеми тремя предыдущими моделями с указанием назначенных процентов мощности каждой
модели. Общий ток представляет собой сумму трех составляющих.
4.2. НАГРУЗКА, СОЕДИНЕННАЯ В ТРЕУГОЛЬНИК
Модель соединения нагрузки в треугольник показана на рис. 4.2.
I
a
U
ab
U
ca
S
ca
S
ab
I
c
I
b
S
bc
U
bc
Рис. 4.2. Соединение нагрузки в треугольник
95
Для комплексной мощности фаз имеем:
SPjQU
ab ab ab ab
ab ab
SPjQU
bc bc bc bc
bc bc
SPjQU
ca ca ca ca
ca ca
и ,
и ,
и .
(4.7)
Для модели с постоянной активной и реактивной мощностью при
соединении фаз нагрузки в треугольник токи в фазах равны:
*
S
II
ab ab
II
bc bc
II
ca ca
ab
UU
ab ab
S
bc
UU
bc bc
S
ca
UU
ca ca
S
ba
ab ab ab
*
S
bc
bc bc bc
*
S
ca
ca ca ca
,
,
(4.8)
.
Токи в фазах, соединенных в треугольник, в модели с постоянными
сопротивлениями равны:
U
II
ab ab
ZZ
U
II
bc bc
ZZ
U
II
ca ca
ZZ
U
ab
ab ab
U
bc
bc bc
U
ca
ca ca
ab
ab ab ab
bc
bc bc bc
ca
ca ca ca
,
,
(4.9)
.
В модели с постоянным модулем тока нагрузки комплексные токи
вычисляются в соответствии с уравнениями (4.8), а затем поддерживаются постоянными, в то время как угол напряжения (δ) изменяется во
время каждой итерации. Это поддерживает постоянный коэффициент
мощности нагрузки:
96
II
ab ab
II
bc bc
II
ca ca
(),
ab ab
(),
bc bc
().
ca ca
(4.10)
Линейные токи питающей сети при соединении нагрузки треугольником определяются по закону токов Кирхгофа в каждом из узлов треугольника. В матричной форме уравнения имеют вид
II
II
II
10 1
aab
11 0 .
bbc
011
cca
(4.11)
4.3. ДВУХФАЗНАЯ И ОДНОФАЗНАЯ НАГРУЗКА
В нагрузках, соединенных звездой и треугольником, однофазные
и двухфазные нагрузки моделируются путем принятия токов отсутствующих фаз равными нулю. Токи в существующих фазах рассчитываются
с использованием тех же уравнений для постоянной комплексной мощности, постоянного импеданса и неизменного тока.
97
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Glover J. Duncan, Sarma Mulukutla S., Overbye Thomas J. Power System
Analysis and Design, Fifth Edition, SI, 2012.
The Electric Power Engineering Handbook. Ed. L.L. Grigsby. CRC Press
2.
LLC, 3-d edition. CRC Press. 2012. (Karady, George G. “Transmission System”).
3.
Grainger J.J., Stevenson W.D. jr. Power System Analysis, McGraw-Hill, Inc.,
1994.
Kersting, Williams H. Distribution Systems Modeling and Analysis. – 3-nd
4.
ed. CRC Press, 2012.
Short T.A. Electric Power Distribution Handbook, CRC Press LLC, 2004.
5.
6.
Электрические системы. Т.2. Электрические сети / В.А. Веников,
А.А. Глазунов, Л.А. Жуков, Л.А. Солдаткина. – Москва: Высшая школа,
1971. – 440 с.
7.
Брацлавский С.Х и др. Специальные расчеты электропередач сверхвысо-
кого напряжения / С.Х. Брацлавский, А.И. Гершенгорн, С.Б. Лосев. – Москва:
Энергоатомиздат, 1985. – 312 с.
8.
Carson J.R. Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return, Bell
System Technical Journal, vol. 5, pp. 539–554, 1926.
Марголин Н.Ф. Токи в земле / Н.Ф. Марголин. – Москва; Л.: Госэнерго-
9.
издат, 1947. – 195 с.
10.
Руководящие указания по релейной защите. Вып. 11. Расчеты токов ко-
роткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях
110–750 кВ. – Москва: Энергия, 1979. – 152 с.
11.
Kron G. Tensorial analysis of integrated transmission systems, part I, the six
basic reference frames, AIEE Transactions, 71, 1952.
Крон Г. Исследование сложных систем по частям – диакоптика /
12.
Г. Крон. – Москва: Наука, 1972
Алексеенко Г.В. Параллельная работа трансформаторов и автотрансфор-
13.
маторов. – 2-е изд., перерб. и доп. / Г.В. Алексеенко. – Москва; Л.: Энергия,
1967. – 608 с.
14.
Булгаков Н.И. Группы соединения трансформаторов. – 3-е изд. – Москва:
Энергия, 1977. – 80 с.
98
ГОСТ 30830–2002. Трансформаторы силовые. Часть 1. Общие положе-
15.
ния.
16.
ГОСТ Р 52719–2007. Трансформаторы силовые. Общие технические
условия.
17.
ГОСТ 11677–85. Трансформаторы силовые. Общие технические усло-
вия.
Заславская Т.Б. Представление трансформаторов при расчете несиммет-
18.
ричных режимов в фазных координатах / Т.Б. Заславская, Ю.Н. Веприк //
Труды СибНИИЭ. Вып. 23. Электрические системы и их режимы. – Москва:
Энергия, 1972. – С. 75–88.
19.
Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических
системах / С.А. Ульянов. – Москва; Л.: Энергия, 1964. – 704 с.
99
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В каких случаях используют трехфазные модели ЛЭП?
Когда необходимо использовать уравнения Карсона с учетом влияния
2.
земли в расчетах сопротивлений трехфазных моделей ЛЭП?
3.
Какие факторы влияют на активные сопротивления проводов фаз ВЛ?
В каких пределах может быть выбрано удельное сопротивление земли?
4.
5.
От чего зависит сопротивление земли в уравнениях Карсона?
Как распределяется ток в земле по отношению к трассе ВЛ в сети с за-
6.
земленной нейтралью?
7.
Как определить величину тока, протекающего в земле в четырехпровод-
ной сети с заземленной нейтралью?
От чего зависит величина собственной и взаимной индуктивности ВЛ?
8.
9.
От чего зависит индуктивность, обусловленная внутренним магнитным
полем проводника с током?
В каких случаях для трехфазной ЛЭП в земле будет протекать ток?
10.
11.
Что такое частичные емкости в ЛЭП?
От чего зависит рабочая (зарядная) емкость ВЛ и КЛ?
12.
13. Как влияет высота подвески проводов и наличие грозозащитных тросов
ВЛ на емкость проводов фаз относительно земли?
14.
Как влияет высота подвески проводов и наличие грозозащитных тросов
ВЛ на зарядную емкость ЛЭП?
15.
В каких случаях в распределительных сетях используются схемы соеди-
нений обмоток трансформатора звезда, треугольник и зигзаг?
Как замыкаются токи нулевой последовательности в обмотках транс-
16.
форматора со схемой соединения D/Y-0?
17.
Какие процессы происходят в трансформаторе со схемой соединения
Y/Y-0 при наличии токов нулевой последовательности во вторичной обмотке?
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]