ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ/ 5. Энергетика

Асп. Козлов В.А., к.т.н. Большанин Г.А.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Братский государственный университет”, Россия

Условия согласования однородной несимметричной четырехпроводной высоковольтной линии электропередачи напряжением до 35кВ с нагрузкой

Условия согласования однородной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП) напряжением 10кВ и выше с нагрузкой определены [1]. В электрических системах высокого напряжения (до 35кВ) трехфазного исполнения часто используют изолированный нейтральный провод. Его иногда применяют и в электроэнергетических системах (ЭЭС) и иных классов напряжения. Примером могут служить ЭЭС эксплуатируемые в химически активных средах, пожароопасных, взрывоопасных и т.п. Присутствие нейтрального провода сказывается на результатах анализа распределения электрической энергии по ЛЭП [2]. Значит, вопрос об условиях согласования с целью улучшения пропускной способности линии с распределенными параметрами четырехпроводного исполнения требует пристального рассмотрения.

Передача электрической энергии для каждого линейного провода протяженной ЛЭП четырехпроводного исполнения осуществляется четырьмя парами волн электромагнитного поля, где каждая пара волн имеет падающую и отраженную волну электромагнитного поля [2].

Напряжение и ток в линии А от первой пары волн электромагнитного поля можно представить так [2]:

(1)

где – протяженность рассматриваемого участка от места соединения с нагрузкой до интересующей исследователя точки на ЛЭП, км; , , , – линейные токи электрической нагрузки (конец линии), А; , , , – собственные волновые сопротивления, Ом; , , – взаимные волновые сопротивления фазы А, Ом; – коэффициент распространения волн электромагнитного поля; , , , – изображения полных сопротивлений электрической нагрузки на комплексной плоскости для основной гармонической составляющей напряжения и тока, Ом.

Первое слагаемое в первом равенстве (1), а также первое, третье, пятое и седьмое слагаемые во втором равенстве (1) иллюстрируют действие первой падающей волны электромагнитного поля; а второе слагаемое в первом равенстве и второе, четвертое, шестое и восьмое слагаемые во втором равенстве – действие первой отраженной волны электромагнитного поля. Из этих формул, очевидно, что действие первой отраженной волны электромагнитного поля на частоте основной гармоники исключается для питающих нагрузку линейных проводов при соблюдении равенств:

(2)

Пусть длинная несимметричная четырехпроводная ЛЭП обладает относительной однородностью. Из-за несимметричного исполнения ЛЭП или несимметричной электроэнергетической системы, распределенные продольные и поперечные параметры линии вдоль всей ее протяженности оказываются неравны между собой, что, в конечном счете, является причиной обеспечения передачи электрической энергии по проводам ЛЭП четырьмя парами волн электромагнитного поля, каждая из которых характеризуется своей постоянной распространения [2]:

(3)

где , , – коэффициенты распространения волн электромагнитного поля.

Каждая пара волн электромагнитного поля здесь характеризуется одним собственным и тремя взаимными волновыми сопротивлениями, также неравными по величине [2]. В распределении электрической энергии участвуют, как уже отмечалось четыре падающие и четыре отраженные волны электромагнитного поля. В результате согласования такой ЛЭП с электрической нагрузкой возможно исключение лишь одной отраженной волны электромагнитного поля для каждой питающей нагрузку фазы (линейного провода) [2], в случае если речь идет об основной гармонике тока и напряжения (2). При этом законы распределения напряжения и тока, например, в фазе А для основной гармоники (2), запишутся так:

(4)

(5)

где , , , – фазное напряжение в начале рассматриваемого участка, В; , , , – фазный ток в начале рассматриваемого участка ЛЭП, А; , , , , , , , , , , , – собственные волновые сопротивления, Ом; , , , , , , , , – взаимные волновые сопротивления, Ом; – длина рассматриваемого участка ЛЭП (от начала линии), км.

На основании анализа формул (4, 5) с учетом отличных друг от друга коэффициентов распространения (3) условия согласования для несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП до 35кВ на частоте основной гармоники определятся следующим образом:

; ; (6)

где , , , – фазные напряжения на клеммах источника питания (начало линии) от первой пары (условно) волны электромагнитного поля, В, определяемые по формулам:

, , – фазные напряжения на клеммах электрической нагрузки (конец линии); , , – линейные токи от источника питания (начало линии) от первой пары (условно) волны электромагнитного поля, определяемые по формулам:

, , – линейные токи электрической нагрузки (конец линии), А.

Таким образом, определены были условия согласования четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП до 35кВ с нагрузкой на частоте основной гармоники, формула (6).

Литература:

1. Козлов, В.А. Согласованный режим работы однородной трехпроводной линии электропередачи/ В.А. Козлов, Г.А. Большанин// Системы. Методы. Технологии.-2011.-№4.-С.70-76.

2. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2кн. Кн. 2/ Г.А. Большанин.– Братск: БрГУ, 2006.– 807с.