Напряжение Uас Ucв Опережающее

U_II U_I напряжение

 

Рис.3 Совмещённая векторная диаграмма токов и напряжений тягового трансформатора.

 

Распределение тока между фазами трансформатора в треугольнике определяется соотношением сопротивлений обмоток рис. 4. Токи фаз (обмоток) трансформатора через токи плеч питания:

 

İ_{A =} ²/₃ İ_{II –} ¹/₃İ₁ = Iоб_II

İ_{B = -} ¹/₃İ_{I –} ¹/₃ İ_II = Iоб_III

İ_{C =} ²/₃İ_I – ¹/₃İ_II = Iоб_I

 

U_B,Uва, U_III

I_B

1/3I_II

2/3I_I I_C

1/3I_I U_C ,Uсв,U_I

1/3I_II 1/3I_I

2/3I_II

U_A, Uас, U_II I_A

I_O I_I

Отстающая фаза «а» I_II опережающая фаза «в»

U_A,Uас, U_II U _C,Uсв,U_I

I_I

I_II I_II I_I

Рис. 4 Распределение тока тяги по фазам трансформатора.

 

I тип ТП

А(Ж) *

В(З)

С(К)

*

I_А U_{Вт (В)} U_III

Uва

I_II I_B

φ_II

φ_I

U_{Ат (А)} U_{Cт (С)}

Uас Ucв опережающее

U_II U_I напряжение

остающееся I_C

напряжение I_I

Рис. 6. Векторная диаграмма напряжений и фазных токов.

 

На основании формул фазных токов трёхфазного трансформатора и векторной диаграммы токов обмоток (фаз) рис.6 и формулируются следующие выводы:

1. Токи плеч питания (линейные токи) İ_I, İ_II c разными фазовыми сдвигами φ_I = φ_II создают в первичной сети несимметричную систему фазных токов İ_А ≠ İ_С ≠ İ_В и несимметричные фазовые сдвиги φ_А ≠ φ_В ≠ φ_С . Следовательно активные, реактивные и полные значения токов и мощностей по фазам трансформатора и ЛЭП несимметричны: Р = U I cosφ, P = U I sinφ, S = U I.

2. Угловой сдвиг тока опережающей фазы φ_С значительно меньше чем у тока отстающей фазы φ_А.

3. Наиболее загруженные фазы І (С), II (A) прилегают к заземлённоё фазе С трансформатора.

4. Токи рабочих фаз первичной сети I_C, I_A состоят из токов своей и чужой фаз. При этом составляющая I_C от чужой фазы (¹/₃ I_II) опережает U_I и имеет емкостной характер, а составляющая тока I_A от чужой фазы ¹/₃ I_I отстаёт от U_II и имеет индуктивный характер. Это оказывает существенное влияние на потери напряжения плеч питания тяги. При равных токах плеч питания потери напряжения отстающей фазы больше, чем опережающей (напряжение отстающей фазы меньше чем опережающей фазы).

Заключение:

· Тяговые токи 27,5 кВ плеч питания создают в трёхфазных тяговом трансформаторе и сети внешнего электроснабжения несимметрию токов, угловых сдвигов, мощностей;

· Несимметрия токов в трёхфазных элементах сети создаёт несимметрию напряжения в трёхфазных сетях внешнего электроснабжения 110(220) кВ, в трёхфазной системе электроснабжения ДПР-25 кВ нетяговых железнодорожных потребителей и в трёхфазной системе электроснабжения 10(35) кВ нетранспортных районных потребителей;

· Единообразное присоединение одинаковых фаз ЛЭП к одним и тем же выводам тяговых трансформаторов электрифицированного участка ЖД создаст значительную несимметрию токов и напряжений по фазам питающей ЛЭП выше нормативных значений ГОСТ качества электроэнергии.