Однофазные повреждения в электрических сетях среднего и высокого классов напряжения : теория, методы исследования и меры предотвращения повреждений

• Автор: Качесов, Владимир Егорович
• Шифр специальности: 05.14.02, 05.14.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 462 с. : ил.

В конце го века русский ученый М. О. ДоливоДобровольский разработал систему передачи электрической энергии переменным трехфазным током. Сегодня именно эта система является основным каналом передачи электроэнергии как на большие расстояния по сетям сверхвысокого напряжения 0 кВ, так и на малые посредством распределительных сетей среднего 5 кВ и низкого 0,4 кВ напряжения. Передача электрической энергии по трехфазным системам является экономически и технически оптимальной, что было показано еще се создателем. Она обладает способностью создавать вращающееся магнитное поле, необходимое для двигательной нагрузки в трехфазных линиях электропередачи частично компенсируется продольное реактивное сопротивление, а также электрическое и магнитное поле в окружающем пространстве открытых линий передачи. Последние положительные моменты в большей мере проявляются при компактизации канала передачи энергии. Симметричный, сбалансированный режим передачи энергии нарушается при возникновении кратковременной или квазистационарной неполнофазности, которая является следствием различных плановых и аварийных коммутаций.


Индуктивность питающего трансформатора или генератора, как правило, в 5 раз больше индуктивности ошиновки, она не входит явным образом в разрядную цепь, но усиливает электрическую связь с другими фазами. Ее влияние второстепенно. Источником импульсного напряжения в первый момент включения выступает вся распределенная заряженная емкость сети со стороны секции шин. В зависимости от топологии схемы питания все присоединения отделяются друг от друга различными по длине участками ошиновки, параметры которой заметно отличаются от параметров кабельных линий. Так, если представить ошиновку в виде воздушной линии на высоте подвеса токоведущего проводника несколько 2. Гнм, что приблизительно в 5 раз превышает фазную индуктивность кабеля на высоких частотах а волновое сопротивление ошиновки в раз больше волнового сопротивления кабелей. Влияние индуктивности ошиновки на крутизну фронта набегающей на ЭМ волны определим, полагая, что эквивалентный источник имеет различную внутреннюю индуктивность 1. Рис. К определению напряжения в конце питающего кабеля на двигателе аиряжение на двигателе ЭМ рис. Яусо передаточная функция с учетом индуктивного импеданса источника, 7,с эквивалентное волновое сопротивление однофазно включаемого кабеля. Во временной области напряжение определится в соответствии с ОПФ ПО 1. Расчет переходного процесса в схеме рис. Эти методы имеют множество модификаций ,,. Яусо усо, подобных приведенной на рис. ВА . Передаточная функция представляется в виде

Яусо сое, 1. Рис. Выражение 1. Е IН0т Н0т т1п

где ЛЛ, количество точек в аппроксимируемой функции, и принимаемый вектор весов. ЭМ требуется выполнить только на фронте набегающей волны. Для увеличения точности расчетов во временной области выполнена сплайновая кубическая интерполяция частотных зависимостей продольных первичных параметров кабеля, что в совокупности с кусочнолинейной интерполяцией поперечных параметров позволяет получить расчетные значения волновых параметров кабеля с заданной плотностью и удовлетворительной точностью на оси частот. Рис. Реакция на прямоугольный импульс напряжения приведена на рис. В, сечением жилы мм2 тд2,4 нсм, часто используемый для присоединения двигателей средней мощности кВт. Даже при относительно небольшой индуктивности источника Ь5 мкГн время нарастания составляет около 0,8 мке мкГн 1,5 мке, мкГн 2,5 мке, поэтому основным параметром, влияющим на крутизну нарастания напряжения является эквивалентная индуктивность источника напряжения, а частотные свойства первичных и, следовательно, волновых параметров питающего кабеля на процесс влияют несущественно, особенно в тех случаях, когда он малой длины. При значительной индуктивности источника происходит увеличение напряжения в момент времени приблизительно равный Зт, что связано с отражениями волн от индуктивности источника. При реальных величинах индуктивности ошиновки единицы десятки мкГн и длинах кабелей сотни метров амплитуда перенапряжений составляет 2,1. Р8р1се см. Таким образом, снижение электрической нагрузки на продольную изоляцию сопровождается ее незначительным увеличением на главной изоляции. Рис. Применение спектрального метода для сети со сложной топологией крайне затруднительно, поэтому модель линии и далее всей сети разработана в комплексе прорамм РБрсе ,. В частотной области для порта к справедливы следующие уравнения четырехполюсника рис. ГсМ, 1ктНи 1кзЦтниогсию. Аналогичные уравнения записываются для порта т при взаимной замене индексов Ъ и т. Рис. Передаточные функции по напряжению Нсо рассчитаны и аппроксимированы выше. Волновая проводимость 7усо аппроксимирована рациональной дробью четвертого порядка с использованием метода . Амплитудная и фазная частотные характеристики 1усо и их аппроксимация приведены на рис. Весовые коэффициенты принимались таким образом, чтобы обеспечить наилучшее приближение в области высших частот. Полюса всех аппроксимирующих функций находятся в левой комплексной полуплоскости, что гарантирует устойчивое решение во временной области, вычисляемое как интеграл Дюамеля свертка воздействия с импульсной характеристикой функционального блока. Уравнения 1.