Влияние учета сопротивления взаимоиндукции на расчет режима воздушных линий сверхвысокого напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГАОУ ВО “Северо-Кавказский федеральный университет”

Влияние учета сопротивления взаимоиндукции на расчет режима воздушных линий сверхвысокого напряжения

А.В. Старченко

О.С. Рыбасова

Д.С. Тучина

С.С. Костюкова

Развитие энергосистем и их объединение тесно связано с освоением более высоких ступеней напряжения электропередач. Воздушные линии электропередачи номинальным напряжением 330 кВ и выше называют линии сверхвысоких напряжений. Такие воздушные линии предназначены для осуществления связи между электростанциями и потребителями электроэнергии.

Воздушные линии электропередачи сверхвысокого напряжения являются протяженным токопроводом, создающим электрическое и магнитное поля. При этом, электрическое поле линии мало изменяется при изменении работы линии. Магнитное же поле изменяется в широких пределах в соответствии с изменением тока в линии. В связи с этим встает вопрос определения взаимной индукции воздушной линии электропередач.

В данной работе проведена оценка влияния сопротивления взаимной индукции в воздушных линиях электропередач сверхвысокого напряжения.

Расчет установившегося режима работы ВЛ Л-701 без учета индивидуального влияния сопротивления взаимоиндукции

Значения токов и напряжений в начале рассматриваемой воздушной линии электропередач были получены путем векторного измерения, с помощью PMU устройств и размещены в таблице 1.

Таблица 1. Значения токов и напряжений в начале ВЛ Л-701 в начальный момент времени

Также из паспортных данных воздушной линии электропередач Л-701 (Марка и сечения провода в фазе АС - 240/56, количество проводов в фазе равно 5) были получены её геометрические параметры, которые сведены в таблице 2 [1].

Таблица 2. Геометрические параметры ВЛ Л-701

В результате анализа исходных данных был проведен расчет удельных сопротивлений и удельных проводимостей по формулам, приведенным в [2], результаты расчета приведены в таблице 3. Так же в таблицу сведены сопротивления и проводимости воздушной линии электропередачи, которые определялись по формулам 1-4. Так как провода мы принимаем полностью одинаковыми, то сопротивления и проводимости фаз будут равны друг другу, т.е. Z_A = Z_B = Z_C.

(1)

(2)

(3)

(4)

Таблица 3. Рассчитанные удельные сопротивления ВЛ Л-701

Рисунок 1. Расчетная электрическая схема замещения воздушной ЛЭП

На основании схемы замещения воздушной ЛЭП можно записать систему уравнений, без учета взаимной индукции, для определения токов и напряжений в фазе на конце рассматриваемой воздушной ЛЭП [3].

(5)

где Z_A = R_A + jX_A, Z_B = R_B + jX_B и Z_C = R_C + jX_C - полные сопротивления соответствующих фаз воздушной линии электропередачи; Y_A0 = G_A + jB_A, Y_B0 = G_B + jY_B и Y_C0 = G_C + jB_C - проводимость линии электропередач между проводом и землей.

Расчет предложенной системы уравнений проводился в программном комплексе Mathcad и результаты расчетов тока фазы А представлены на рисунке 3.

III. Расчет установившегося режима работы ВЛ Л-701 с учетом индивидуального влияния сопротивления взаимоиндукции

Значение взаимной индуктивности определялось по формуле 6:

(6)

где h_i - средняя высота подвеса влияющего провода, м; h_j - высота подвеса провода, подверженного влиянию, м;

D_ij - расстояние между проводами по горизонтали, м; с - удельное сопротивление грунта, Ом; f - стрела провеса, м [5].

Сопротивление взаимной индуктивности рассчитывалось по формуле:

(7)

где щ - циклическая частота, равная 2рf; M_ij - удельное значение взаимной индукции, Гн/км; l - длин линии, км [4].

На основании схемы замещения воздушной ЛЭП можно записать систему уравнений, с учетом взаимной индукции, для определения токов и напряжений в фазе на конце рассматриваемой воздушной ЛЭП.

Рисунок 2. Расчетная электрическая схема замещения воздушной ЛЭП с учетом взаимной индукции

(8)

Расчет предложенной системы уравнений проводился в программном комплексе Mathcad и результаты расчетовтока фазы А представлены на рисунке 3.

IV. Сравнение результатов расчета установившегося режима работы ВЛ Л-701

В качестве анализа рассчитанных токов и напряжений, в конце рассматриваемых воздушных линий электропередач, был проведен расчет потери напряжения и относительной погрешности.

Для наглядного сравнения полученных результатов на рисунке 3 представлены графики токов и напряжений по данным PMUустройств, с учетом и без учета индивидуального влияния взаимной индукции.

Рисунок 3. Сравнение вариантов определения тока в ВЛ Л-701

Погрешность тока составило приблизительно 17 %, что показывает обязательный учет взаимной индукции при определении токов в конце воздушных линий электропередачи 750 кВ.Погрешность напряжения составило более 7%, что означает обязательный учет взаимной индукции при расчете установившегося режима работы воздушной линии электропередач напряжением 750 кВ.

Составлены расчетные схемы замещения без учета и с учетом сопротивления взаимной индуктивности. Составлены системы уравнений без учета и с учетом сопротивления взаимной индуктивности. Произведен расчет установившегося режима работы воздушных линий электропередач сверхвысокого напряжения по данным PMU-устройств и построены графики токов и напряжений по данным конца.

Проведено сравнение рассчитанных режимов по каждой рассматриваемой линии электропередач, определена погрешность расчета и падение напряжения. Доказана необходимость расчета линий электропередач сверхвысокого напряжения с учетом взаимной индуктивности.

Список использованной литературы

индукция электропередача полнофазный

1. Справочник по электрическим сетям 35-1150 кВ. - М.: ОАО «Энергосетьпроект», 2004. - 110 с.

2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. Учебник для вузов [Текст] / В.И. Идельчик. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.

3. Гамм, А.З. Методы расчета нормальных режимов электроэнергетических систем на ЭВМ. / А.З. Гамм - Иркутск: ИПИ-СЭИ, 1972. - 186 с.

4. Вайнштейн, Л.М., Мельников Н.А. О возможности замены схем со взаимной индукцией эквивалентными без взаимной индукции / Л.М. Вайнштейн, Н.А. Мельников // Электричество. - 1965. - № 5. - С. 16-18.

5. Калантаров, П.Л. Расчет индуктивностей: Справочная книга. - 3-е изд., перераб. и доп. / П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение. 1986. - 488 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru