Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 367

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Напряжение в узле

3 определяется графически (см. рис. 10.9, 6}

согласно

рис. 10.6, а,

причем 2иэ3 — 2и13.

 

 

 

 

Напряжения отраженных волн равны: и21 = и2и12, и31 — и3и13.

Эти же волны со смещениями

во времени на

2t12 и 2t13 являются

волнами

іи1 и и31,

приходящими

в узел

1:

и21 (t + 0,4) = u21 (t),

“зі (^ + 0>4) = «3i (0-

 

 

 

 

 

 

 

10.1

Вычисления оформляются в виде расчетной таблицы. В табл.

приведены

вычисления

методом

бегущих

волн

напряжений

(кв)

в разных точках подстанции ПО кв.

В первой

строке таблицы при­

ведены

обозначения

волн согласно

рис. 10.9, а;

во второй — ариф­

метические действия;

в

третьей — обозначения

порядковых номеров

граф. Полученные в

результате расчета напряжения в узлах

при­

ведены на

рис. 10.9, б, в.

 

 

 

 

 

 

При расчетах на ЦВМ для упрощения программы иногда заменяют включенную в узле на землю сосредоточенную емкость С отрезком разомкнутой на конце линии с волновым сопротивлением wc и длиной Іс. Длину линии Іс для уменьшения погрешности жела­

тельно выбрать

возможно короче и целесообразно принять

равной

li2 = Atc/2, где

Аt — расчетный интервал времени.

 

Волновое

сопротивление wc выбираем в соответствии с форму­

лой (10.54),

в которой полагаем T = Cw3, w1 = wa, w2 — wc, w3—>-oo,.

2t23 = At; после преобразования получим

 

 

 

wc = w3th (At/2Cwa) ж At/2C,

(10.62)

где w3—эквивалентное волновое сопротивление линий, сходящихся в узле с емкостью С.

Аналогично, индуктивность на землю L может быть заменена отрезком короткозамкнутой линии с волновым сопротивлением wL и длиной lL = Atcj2. При этом в формуле (10.54) полагаем: Т = L/wa,.

w1—w3, W2 — Wl ; ®з = 0, 2t23 = At; после преобразований

получим

wL = w3ctg (Atwj2L) tu 2L/At.

(10.63)

в. Метод характеристик

 

При расчете перенапряжений на вычислительных машинах (ЦВМ.

.и АВМ) методом бегущих волн целесообразно воспользоваться уравнениями (10.20). Полагая в этих уравнениях х = 0 (начало участка линии) и х = 1 (конец участка линии) и учитывая, что

«і2( t — у) =«і2(*— т). «2i(0= «2i(f— т+ ц) ПРИ Х = Т ’

будем иметь:

 

«а(Л 0)—

°) =

 

 

і=I

 

«а[t— x, i)— 2 щ М і — t . i)

60(^—T);

i=i

•(10.64)

«а (t, 0 +

2®ft,Â-(A 0 =

 

 

i=l

 

uk (t— %, 0 )+ -2[<■»,(*—T, 0)

60 (/—T).

1=1

 

223


Таблица 10.1

1

N

1

3*

 

 

S

 

 

X

Г* «

в

Ч і

S •

 

CS

t-r

 

 

а

 

 

1

и

С

 

 

2;

*■

и

г - ^

 

 

 

 

и

 

 

' К

 

 

°

.*

м

W

 

Ö

 

J-

 

 

•'S*

ч

R

 

3

-

 

 

«

 

S ’

3

 

и :

s T

Q

-

ч

.

О О О О О О Ю Ю Ю О Ю О і Л О Г ^ - ^

ю

L O O l O O N N ' ^ ^ f O I ' t O W C O C ^

— ■

— ' C N r T ‘ C O t ^ h - C J D L O ' r t " T T ' ,^ r T t ' l O

 

1 1 1 1 1 1 И

I I 1 u

О О О О О О О О Ю Ю О Ь С О Ю О О

С7> С О

— ( N C r > T f o O ( N — ' C O I

1-0 С О С О ’— >

1 —

C O r t - ^ C N — *

I 1

— < — ' CS

1

 

 

C S

 

 

 

t"-

 

 

 

г ^ ю о и о о о ю ю о о

г ^ ю ю о о

^ r c o С О ^ < £ > Г - . { ^ Г ^ . Г - О Ю І Л І С С О С О '-’ S — C S C S C S C S C S C S C S C S C S C S C S C S C S

с о

О О Ю О Ю О Ю О О О Ю С ' - О Ю Г ' - ' З « l O O O C O C O ^ ' ^ L . O C S — ' O O C n c D l ^ - C S C O ^ - W l ß h - C i O O O N C O f ö O N N

O O i n O l ß O i m n O l O O l O i ß N N N ( O 0 i o c n c s — — C J i O O Q C O ^ t O C O C S Ю C O C D C S •— ■ •— 1 C S C O C O C O

o o i o o m o i o i m n o o c N M M t N N I O N ^ N C O ( N C O C O S * C O O C S — N ( N

- ’t l O C O - 1 1 1 C S C S C S — ' — <

O O i n O i n O l O L O l D l

C

l ^ C S C O N N

L C O O O O O O l O O N S ' t O

' t N I N N O - '

— • C O C O C O ^ * 4 f C O C S ’— — ' C S C S C O C O

О - Ю С О С О С О С О О О С О Ю О ’Т ' Т Ю О )

O C O N O O N O S “ ' - ’s f ^ C O C O O O —

C S C O C O C O ^ ^ C O C S — — — - c s c s c o c o

О О О О О О Ю Ю Ю О Ю О Ю О Ь -

1

ю

ю

а >

а о

t4-** t-» ^

 

■''f cs-«fr о

 

c s

с о

1

*— «

- н С ^ ч З * с О І ч--Г,’-

< О

Ю

’,сГ, ^ Г ' ^ " т р

 

 

і 1

1

1

I

I

I I

1

1 1 1 1

 

 

{

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

 

О О О С О О О О Ю Ю О М Й Ю О

1

С Т ) С О — c s o ^ o o c s — С О 1 Ю С О О

 

ІГ-.

 

С О

 

r f c s — ■

 

1

 

 

г-н - н

1

© C S * — « С О С О С О С О С О С О С О С О С О С О С О С О С О

' t N O C l C J O C i O O O O C i O O O l

r f c O C S O O ^ C O C S C O O r f o O C S t O O

O O O - ' - C S ( M C S C O C O S , S " T L O l O 0

До срабатывания РВМГ-110 (при /< 0 ,4 мксек) и3= 2А3; при / ^ 0 ,4 мксек и3 определяется графически.

224


Уравнения (10.64) дают возможность последовательно вычислять

напряжения и токи в начале и конце

участка .линии в моменты

времени

t по известным

их

значениям

в моменты времени t —т,

t-де т =

1/с.

 

 

 

Напряжение и ток в точке линии с координатой х можно опре­

делить по формулам:

 

 

 

 

«*(*.*) +

1= 1

*) =

 

Uk(t— т*. 0 ) + '^ lwkiii (t— xx, 0)

i=I

 

u-uiU x)—

(t, x) =

£=[

n

«ft (/ — T + T*, 0 + ^ W kii,(t — X + Xx ,

1=1

где xx = x/c.

So (t — тя);

> (10.65)

l ) s0(^—T-f xx),

г. Метод стоячих волн

При исследовании переходных процессов в длинных линиях электропередачи при сравнительно большой длительности исследуе­ мого процесса, например коммутационных перенапряжений, целе­ сообразно представить решение в виде разложения в ряд по стоя­ чим волнам, отвечающи'м частотам собственных колебаний электри­ ческой цепи (метод Фурье). В этом случае от показательных функций в уравнениях (10.13), выражающих бегущие волны, целесообразно перейти к гиперболическим функциям, соответствующим стоячим волнам. Принимая во внимание тождества

shz =

(ez—e_z)/2,

ch z = (ez+

e-z)/2,

-

 

общие интегралы для

Uk (х) и I k {x) вместо (10.12),

(10.13) предста­

вим в форме линейной комбинации

из частных

решений

вида ерхІС

и е-Р*0:

 

 

 

 

 

 

и и (X) = Uс, k ch у - +

USt * sh ^

;

 

 

(10.66)

/ftW = /"c,ftC h ^ +

7 ,,ftS h f-.

 

 

 

 

 

Подставив (10.66)

в систему

телеграфных

уравнений (10.1),

(10.2) и (10.4), получим тождество при соблюдении

следующих

равенств:

 

 

 

 

 

 

и ,

П

и s, k '

П

 

 

 

і = 1

2 wkii с. I’

(10.67)

 

і=і

 

 

 

по существу аналогичных равенствам (10.11).

Таким образом, для я-проводной линии остаются 2я постоянных интегрирования; они определяются из я граничных условий в начале и я граничных условий в конце линии.

8 3?к. 557

225


Поясним метод стоячих волн на примере включения косинусои­ дальной э.д.с.

. , ,

.

. г;

р cos — со sin гре

е (0 = Етcos (cot +

<ре) =

Е = Ет

------------------- ѵе-

на однопроводную линию без потерь (рис. 10.10). При этом равен­ ства (10.67) принимают вид:

и , = — wls, Us = — wle

( 10.68)

Для схемы, приведенной на рис. 10.10, имеем граничные условия:

при

х = 0 принимаем

е (t) = E = U (0) + г,7 (0),;

\

(10.69)

при

х = 1 принимаем

0 — £/(/)— г.,/(/).

J

 

Решив совместно (10.66), (10.68), (10.69) при zl = pL1 и z2 = pL2, по­ лучим операционное изображение напряжения:

 

U(x) =

w s h P jtz * > +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ p Lt c h

p (

f ~

- Л (p)

H (P)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F(p)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l ,L ‘, C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

 

 

 

 

\

Рис.

10.11.

 

Схема

графического

ре­

10.10. Расчетная схема вклю-

 

 

 

чения

линии

 

шения трансцендентного

уравнения

 

 

 

 

 

 

 

F [Хк) =

ctg

Xk= dkk— (bhk)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где I

F (p) =

{p°--r со2) A (p) = (w +

 

sh ^- +

р (Д +

I 2)ch

x

X ( p 2 - j -

со2) .

 

 

 

 

 

 

 

F {p) = 0 при

 

 

Корни

характеристического

уравнения

 

неучете

потерь будут чисто мнимые. Поэтому,

полагая

p = /ß

в

равенстве

Д(р) = 0, получаем после

преобразований трансцендентное уравнение

вида:

 

 

 

ctgXk = aXk— (b/Xk),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L XL ,

tg a , -tg а„ .

 

 

(10.70)

 

 

 

 

 

L„

M tgXа , + tg а 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L ,+ L 2

tgc^ +

tgcc2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg = (äLjw,

tg a 2 =

coL2 w,

 

 

 

 

 

где La = L'l = wK/a —суммарная

индуктивность

линии;

X=a>l/cr

Xй = Vj/c— волновые длины линии на частотах соответственно со и ßA. Уравнение (10.70) можно решить численно или графически, как показано на рис. 10.11, а также по приближенной формуле при

226


b < а, A = 0, 1,2, . . . ,

n:

 

 

7\ifc

~j—

 

(10.71)

 

(b+ 2 f

+ а3/г2л2

 

V w6+1 1 (6+1)2л3

 

Для определения оригинала можно воспользоваться второй тео­ ремой разложения Хевисайда, которая в случае мнимых корней

 

Рис. 10.12. Перенапряжения в конце

холостой линии /=600

км при

 

 

ее включении,

вычисленные

методом

стоячих

волн:

 

 

индуктивность

в начале линии

£, = 0,28 гн\

и{1,

()—суммарное напряже­

 

ние;

ии

иъ— первая

и

вторая

гармоники собственных колебаний;

ив —

 

 

 

 

 

вынужденная составляющая

 

 

имеет

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JJ (х) =

н И

— 2 Я (/со)

cos (со/ + +, 14-

9 V

НI

cos (ßft/ + %),

W

F(ß)-

F' (/со)

 

 

 

(/Ра)

 

(10.72)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

=

 

 

^ k = aTëF % k}) ~ Фазы колебаний.

 

Из

(10.72)

получим пос ле

преобразований:

 

 

и (х,

t) =

и вьтп (х) cos (со/ + і|зе) + f l

u k М cos (ßft^ +

(10.73)

 

 

 

 

 

 

 

 

k=i

 

 

 

где Uh{x) = 2

Я

( / Р а )

— амплитуда

k-ü

гармоники

собственных ко-

 

 

 

Z7' (/Ра)

 

 

 

 

 

 

 

 

лебаний в точке % на линии;

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

227