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.