Рассчёт суммарного тока обратной последовательности фазы С.

Ic_{2 Σ} = 155,1 e^j39,6 + 251,4e^j163,6 + 139e^-j79,4 = 1/3 (358,3 + j 296,9) +

1/3 (- 723,5 + j 213,5) + 1/3 (76,7 - j 409,8) = 1/3 [(358.3 - 723,5 + 76,7) +

+ J (296,9 + 213,5 - 409,8)] = 1/3 (-288,5 + J 100,6) = 1/3 (305,54 e-¹⁹) =

= 101,8 e-¹⁹.

U_В + j

- 1

I_{C2 II}

I_{C2 I}

I_{C2 III}

U_А U_C

- j +1

Рис.6 Векторная диаграмма напряжений и тока обратной последовательности фазы С группы трёх типов подстанций

 

Вывод:

1. Каждый тип тяговой подстанции поворачивает ток обратной последовательности на 120⁰ градусов против часовой стрелки и геометрическая сумма токов обратной последовательности трёх типов тяговой подстанции значительно уменьшается. Наибольший эффект обеспечивается при равных токов плеч питания тяговых подстанций и угловых сдвигов.

2. Уменьшение тока обратной последовательности трёхфазной сети внешнего электроснабжения 110(220) кВ определяет режим симметрирования тока и напряжения.

Расчёт напряжения обратной последовательности на шинах 110 или 220 кВ всех трех подстанций и коэффициенты несимметрии напряжения по обратной последовательности напряжения.

Напряжение обратной последовательности на шинах 110(220) кВ ТП:

Ú _2I = (İ _{2I +} İ_2II + İ_2III ) Zo L₁;

Ú _2II = Ú _2I + (İ_2II + İ_2III ) Zo L₂;

Ú _2III = Ú _2II + İ_2III Zo L₃,

где İ_2I, İ_2II, İ_2III – токи обратной последовательности сети внешнего электроснабжения в узлах 110(220) кВ тяговых подстанций соответственно I, II, III типов; сопротивление одного километра ЛЭП110кВ-Zo=0.17+j0.377ом/км, ЛЭП 220кВ-Zo=0.131+j0.434ом/км; L₁, L₂, L₃

Расчётные токи İ_2I, İ_2II, İ_2III напряжением 27,5 кВ должны быть приведены к первичному напряжению через коэффициент трансформации

Кт = 110 (220) / 27,5.

 

 

L₁ L₂, L₃

Р

 

РП ТП1 ТП2 ТП3

 

Схема расположения подстанций

 

По напряжению обратной последовательности определяется коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности

К_2U = (U₂ / Uн) * 100, %

и сравнивается с нормативными по ГОСТ:

· нормально допустимое – 2%;

· предельно-допустимое – 4%;

А(ж) I тип II тип III тип

* *

В(з)

* *

С(к)

* *

Вт(В) Ст(В)

Ст(В)

 

Ат(А) Ст(С) Ат(А) Вт (С) Вт(А) Ат(С)

 

Вт Ст Ст

 

Ст Ат Ат

 

Ат Вт Вт

 

 

 

Рис. Векторные диаграммы для группы тяговых подстанций СТЭ 1х25 кВ

2.Несинусоидальность тока и напряжения в системе тягового электроснабжения и в сетях электромагнитно связанных с тяговым трансформатором

Общие положения

Электровозы переменного тока 25 кВ и тяговые подстанции постоянного тока 3 кВ являются нелинейными выпрямительными нагрузками для сетей переменного тока. Характерной особенностью вентильных преобразователей является искажение формы переменного тока, потребляемого из питающей сети переменного тока. При этом возникает искажение напряжения сети. Искажение синусоид тока и напряжения при питании нелинейных потребителей называется несинусоидальным режимом сети.

Для вентильных преобразователей искажение тока определяется коммутационными процессами выпрямления переменного тока. Порядок высших гармоник сетевого тока определяется схемой выпрямления. Величина гармоники тока определяется мощностью выпрямителя и условиями регулирования преобразователей.

Порядок (номер) гармоник сетевого тока определяется формулой

n = kp ± 1,

где р – число фаз потребителя; k = 1, 2, 3, и т.д.

Для электровозов переменного тока 25 кВ с однофазными двух полупериодными преобразователями p = 2 и n = 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 и т.д. – порядок гармоники. где n = 3, f = 150 Гц; n = 5, f = 250 Гц; n =7, f = 350 Гц; n = 9, f = 450 Гц; n = 11, f = 550 Гц; n = 13 f = 650 Гц; n = 15, f = =750 Гц; n = 17, f = 850 Гц; n = 19, f = 950 Гц и ……. до n = 40, f = 2000 Гц согласно ГОСТ 13109-97.

Для тяговых подстанций постоянного тока 3 кВ используют шестифазные преобразователи p = 6 и n = 5, 7, 9, 11, 13, 17, 19, 23, 25, и т. д. и двенадцатифазные схемы выпрямления, у которых р = 12 и n = 11, 13, 23, 25 и т.д.

Несинусоидальный режим не благоприятно сказывается на работе силового оборудования, систем релейной защиты, автоматики и связи.

Экономический ущерб воздействия высших гармоник обусловлен ухудшением энергетических показателей, снижением надёжности функционирования электрических сетей, сокращением срока службы электрооборудования, ухудшением качества и количества выпускаемой продукции. Прогрессирующее внедрение вентильного электропривода и электротехнологии обуславливает важность и актуальность решения проблемы высших гармоник в электрических сетях.