Аннотация
Расчет режима однофазного короткого замыкания в сети с эффективно заземленной нейтралью связан с рядом трудностей. Одна из них связана с необходимостью учета взаимоиндукции между проводящими элементами линии электропередачи (ЛЭП). Действующие руководящие указания предполагают учет данного явления с помощью метода симметричных составляющих, однако приведенные там выражения для определения сопротивления ЛЭП действительны только для линий с полным циклом транспозиции. В системах электроснабжения промышленных предприятий ЛЭП напряжением 110 кВ имеют сравнительно небольшую протяженность и потому являются нетранспонированными. Авторами предложена комбинированная схема замещения электрической сети, позволяющая моделировать ЛЭП с использованием метода фазных координат, а остальные элементы сети в симметричных составляющих. Такой подход эффективен для учета несимметрии расположения проводов и грозозащитного троса друг относительно друга на опоре. В статье приведена математическая модель ЛЭП, а также выполнено сравнение сопротивлений линий, определенных различными способами. Также выполнен расчет токов однофазного короткого замыкания в условиях реального объекта – системы электроснабжения крупного предприятия черной металлургии. Расчеты выполнены как для случая короткого замыкания на распределительном устройстве подстанции, так и для случая короткого замыкания на ЛЭП. Разработанная математическая модель ЛЭП реализована в программном комплексе КАТРАН.
Ключевые слова
Система электроснабжения, линия электропередачи, взаимная индуктивность, короткое замыкание, несимметричный режим, фазные координаты, моделирование, КАТРАН, симметричные составляющие, режим.
1. Щедрин Н. Токи короткого замыкания высоковольтных систем: учебное пособие для энергет. втузов. М.; Л.: Объед. науч. техн. изд-во НКТП СССР, гл. ред. энергет. лит., 1935. 457 с.
2. Панова Е.А. Повышение режимной надежности систем электроснабжения промышленных предприятий в условиях аварийной несимметрии: дис. … канд. техн. наук: 05.09.03: защищена 25.05.12: утв. 10.06.13 / Панова Евгения Александровна. Магнитогорск, 2012. 205 с. Библиогр.: с. 137–157.
3. Моделирование неполнофазных аварийных режимов в задаче расчёта и анализа работы систем промышленного электроснабжения / А.В. Малафеев, Е.А. Панова, С.В. Беляев, А.А. Емельянов, А.Я. Альбрехт, О.Ю. Биктеева // Изв. вузов. Электромеханика. 2011. №4. С.119–123.
4. Малафеев А.В., Панова Е.А. Алгоритм расчета сложнонесимметричных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий // Главный энергетик. 2011. №3. С.35–39.
5. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 11. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110–750 кВ. М.: Энергия, 1979. 152 с.
6. Панова Е.А., Альбрехт А.Я. Уточненные удельные электрические параметры двухцепных ЛЭП 110 кВ для дистанционного определения места повреждения // Электротехнические системы и комплексы. 2016. №4(33). С.35–40. doi: 10.18503/2311-8318-2016-4(33)-35-40
7. Панова Е.А., Савельева К.С. Определение удельных электрических параметров воздушных линий электропередачи // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2014. №10. С.16–22.
8. Лосев С.Б., Чернин А.Б. Вычисление электрических величин в несимметричных режимах электрических систем. М.: Энергоатомиздат, 1983. 528 с.
9. Гусейнов Ак.М., Ибрагимов Ф.Ш. Расчет в фазных координатах несимметричных установившихся и переходных режимов в сложных электроэнергетических системах // Электричество. 2012. №5. С. 10–17.
10. Гусейнов Ак.М., Ибрагимов Ф.Ш. Расчет в фазных координатах несимметричных установившихся и переходных режимов в сложных электроэнергетических системах // Электричество. 2012. №7. С. 23–34.
11. He W.X., Teo C.Y. Unbalanced short-circuit calculation by phase coordinates, Energy Management and Power Delivery, 1995. Proceedings of EMPD '95., 1995 International Conference on, 1995, pp. 744–748, vol. 2. doi: 10.1109/EMPD.1995.500821
12. Berman A., Xu Wilsun. Analysis of faulted power systems by phase coordinates, in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 13, no. 2, pp. 587–595, Apr 1998. doi: 10.1109/61.660932
13. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование сложных повреждений в электрических сетях на основе фазных координат // Системы. Методы. Технологии. 2010. №6. С. 46–52.
14. Попов Н.М., Петрищев М.В. Моделирование линии с симметрирующим устройством в фазных координатах // Тр. Международной науч.-техн. конф. энергообеспечение и энергосбережение в сельском хоз-ве. 2012. Т. 1. С. 116–121.
15. Ramirez J.M., Davalos R.J.M., Haro P.Z., Perez R.C. FACTS devices embedded into a power system in phase coordinates, IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2004., Denver, CO, 2004, pp. 1527–1534, vol. 2. doi: 10.1109/PES.2004.1373128
16. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование электромагнитных влияний на смежные ЛЭП на основе расчета режимов энергосистемы в фазных координатах: монография. Иркутск: Иркутский государственный университет путей сообщения, 2009. 120 с.
17. L. A. F. R., Iov F., Blaabjerg F., Hansen A. D. Advanced Induction Machine model in Phase Coordinates for Wind Turbine Application, 2007 IEEE International Electric Machines & Drives Conference, Antalya, 2007, pp. 1189–1194. doi: 10.1109/IEMDC.2007.383599
18. Lagace P. J., Vuong M. H., Al-Haddad K. A time domain model for transient simulation of synchronous machines using phase coordinates, 2006 IEEE Power Engineering Society General Meeting, Montreal, Que., 2006, 6 p. doi: 10.1109/PES.2006.1709083
19. Yu Ting-Chung, Marti J. R., A robust phase-coordinates frequency-dependent underground cable model (zCable) for the EMTP, in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 18, no. 1, pp. 189–194, Jan 2003. doi: 10.1109/TPWRD.2002.807749
20. Svenda G. S., Nahman J. M., Transformer phase coordinate models extended for grounding system analysis, in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 17, no. 4, pp. 1023–1029, Oct 2002. doi: 10.1109/TPWRD.2002.803799
21. Осак А.Б. Практические методы расчета токов короткого замыкания в ЭЭС при сложных видах замыканий с использованием фазных координат // Технические науки – от теории к практике. 2016. №55. С.181–190.