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 трехпроводной высоковольтной
линии электропередачи 10кВ и выше с нагрузкой
В стандарте на качество электрической
энергии ГОСТ 13109-97 установлены показатели и нормы качества электрической
энергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения
переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединены
электрические сети или приемники электрической энергии. Здесь одними из важных
показателей качества электроэнергии являются, коэффициент n-ой гармонической составляющей
напряжения и коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения. Наличие высших
гармоник токов и напряжений электрооборудования может сопровождаться увеличением
потерь в силовых трансформаторах, дополнительными потерями в асинхронных двигателях,
увеличением нагрева в шинопроводах и кабелях из-за поверхностного эффекта, ложным
срабатыванием устройств защиты. Данные факты свидетельствуют о том, что высшие
гармоники ухудшают в целом надежность электроэнергетических систем. А, значит,
актуальными на сегодняшний день являются меры по снижению и ликвидации высших
гармоник токов и напряжений.
В силовой электроэнергетике улучшение
показателей качества электроэнергии вследствие компенсации гармоник достигается
в результате использования фильтров высших гармоник различного исполнения [1 –
3], разделительных трансформаторов [4], линейных дросселей [4, 5] и т. д.
Действенным методом улучшения качества
электрической энергии в высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) большой
протяженности трехпроводного исполнения напряжением 10кВ и выше является ее согласование
с электрической нагрузкой.
В радиотехнике для согласования линии с
нагрузкой применяются различного вида конструкционные материалы [6, 7].
В микропроцессорной технике, а именно при
проектировании печатных плат, было использовано согласование нагрузки с линией
– для улучшения передачи сигнала [8], также в линиях связи применяются
согласующие резисторы и диоды Шотки [9, 10]. Однако, здесь идет речь о
низковольтном напряжении высоких и сверхвысоких частот.
Известно условие согласованного режима
работы однопроводной ЛЭП [11] на основании которого работает устройство [12],
где реализован согласованный режим работы однопроводной ЛЭП. Однако
трехпроводная ЛЭП не может быть согласована одним лишь условием согласованного
режима [11] из-за специфичности распространения напряжений и токов по
трехпроводным ЛЭП [13].
Своеобразие условий согласования
однородной трехпроводной ЛЭП 10кВ и выше обусловлено тем, что передача
электрической энергии по трехпроводной ЛЭП большой протяженности обеспечивается
тремя парами волн электромагнитного поля, а не одной, как в однопроводной ЛЭП [11].
Поэтому при формировании условий согласования трехпроводной ЛЭП с электрической
нагрузкой были учтены особенности исполнения линии. А именно рассмотрена: 1) несимметричная
трехпроводная ЛЭП; 2) симметричная трехпроводная ЛЭП, входящая в состав
несимметричной электроэнергетической системы; 3) симметричная трехпроводная
ЛЭП, входящая в состав симметричной электроэнергетической системы. В результате
были получены условия согласования однородной трехпроводной высоковольтной ЛЭП
с нагрузкой [14-16]. Здесь условия согласования для несимметричной однородной
трехпроводной ЛЭП 10кВ и выше определятся следующим образом [14]:
;
;
(1)
где ,
,
– фазные напряжения на клеммах источника питания (начало линии) от
первой пары (условно) волны электромагнитного поля, определяемы по формулам:
– коэффициент
распространения волны электромагнитного поля;
– длина
рассматриваемого участка ЛЭП 10кВ и выше;
,
,
– 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).
Условия согласованного режима работы симметричной
однородной трехпроводной ЛЭП 10кВ и выше, входящей в состав несимметричной
электроэнергетической системы можно представить следующим образом [15]:
;
;
, (2)
где ;
;
;
;
;
Условие согласования симметричной однородной
трехпроводной ЛЭП 10кВ и выше, входящей в состав симметричной электроэнергетической
системы следует представить так [16]:
, (3)
где – фазные напряжения на клеммах источника питания (начало линии), В;
– фазные напряжения на клеммах симметричной электрической нагрузки (конец линии), В;
– линейные токи в начале линии, А;
– линейные токи в конце линии, А.
Литература:
1. Куро, Ж. Современные
технологии повышения качества электроэнергии при ее передаче и распределении/
Ж. Куро// Новости Электротехники.– 2009.–
№1.– С. 5 – 15.
2. Змий, Б. Ф.
Активный фильтр верхних частот четвертого порядка: Описание изобретения к
патенту №2388140/ Б. Ф. Змий, Н. А. Дружинина// Федеральная служба по
интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.– 2010.
3. Растоги, М.
Многоуровневый активный фильтр: Описание изобретения к патенту №2384876/ М.
Растоги, П. У. Хэммонд, С. Р. Симмс// Федеральная служба по интеллектуальной
собственности, патентам и товарным знакам.– 2010.
4.
Климов, В.П. Способы подавления гармоник тока в системах электропитания/
В.П. Климов, А.Д. Москалев// http://www.tensy.ru/article02.html.
21.09.2011.
5. Валиуллина, З. Схемотехническое
моделирование силовых дросселей/ З. Валиуллина, Ю. Зинин// Силовая Электроника.–
2007.– №1.– С.7 – 9.
6. Яковлев, С. В. Электромагнитное
поглощающее покрытие: Описание изобретения к патенту №2363714/ С. В. Яковлев,
Л. В. Луцев, Г. А. Николайчук, В. В. Петров, А. В. Алферов, Н. П. Милевский//
Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.–
2009.
7. Евельсон, Р. Л. Конструкционный
материал для поглощения электромагнитного излучения в широком диапазоне рабочих
длин волн: Описание изобретения к патенту №2367069/ Р. Л. Евельсон//
Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.-
2008.
8. Соловьев А.В. Метод проектирования
печатных плат с нормированным волновым сопротивлением для устройств
вычислительной техники: Автореферат/ А.В. Соловьев.– М.: Изд-во Моск. гос.
ин-та электроники и математики, 2009.–
20с.
9. Фурман, Д. Интерфейс RS485 с гальванической развязкой от Analog Devices/ Д.
Фурман// Компоненты и технологии.– 2004.– №8.– С.25-28.
10. Бирюков, И. «Обрежьте жирок» с RS485/ И. Бирюков// Компоненты и технологии.– 2001. - №4.– С.23-27.
11. Большанин, Г.А. Коррекция качества
электрической энергии/ Г.А. Большанин.– Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007.– 120с.
12. Птицын, Б. Г.
Устройство коммутации передающей линии: Описание изобретения к патенту
№2390924/ Б. Г. Птицын, В. Д. Селемир, К. С. Шилин// Федеральная служба по
интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.– 2010.
13. Большанин, Г.А. Распределение
электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических
систем. В 2кн. Кн. 1/ Г.А. Большанин.– Братск: БрГУ, 2006.– 807с.
14. Козлов, В.А. Условия согласованного режима
работы несимметричной однородной трехпроводной высоковольтной линии
электропередачи 220 кВ/ В.А. Козлов, Большанин Г.А.// Современные вопросы науки
– XXI век. Вып.VII. Ч.4:
Сб. науч. трудов.- Тамбов: Изд-во Тамбовского обл. ин-та повышения квалификации
работников образования, 2011.- С.80-81.
15. Козлов, В.А. Условия согласованного
режима работы симметричного участка однородной трехпроводной высоковольтной
линии электропередачи 220кВ/ В.А. Козлов, Большанин Г.А.// Современные вопросы
науки – XXI век. Вып.VII. Ч.4:
Сб. науч. трудов.- Тамбов: Изд-во Тамбовского обл. ин-та повышения квалификации
работников образования, 2011.- С.78-79.
16. Козлов, В.А. Условие согласованного
режима работы однородной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи 220
кВ входящей в состав симметричной электроэнергетической системы/ В.А. Козлов//
Современные вопросы науки – XXI век. Вып.VII. Ч.4: Сб. науч. трудов.- Тамбов: Изд-во Тамбовского
обл. ин-та повышения квалификации работников образования, 2011.- С.77-78.