Файл: Мамошин Р.Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.06.2024

Просмотров: 110

Скачиваний: 1

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

С другой стороны, матрица на­ пряжений на ветвях через матрицу узловых напряжений относительно нейтрали схемы

 

 

ÙB

=

Mxt

 

Ùj.,

 

(6-78)

где M^f — транспонированная

 

мат­

 

рица

соединений

Для всех

 

узлов;

 

 

 

 

 

 

 

Uj. —• матрица

узловых

напря ­

 

жений,

записанных

для

 

всех

узлов

схемы

(вклю­

 

чая и базисный узел), от­

 

носительно нейтрали сети.

Можно

записать

 

 

 

 

 

 

« У - " В І « І

 

 

 

 

 

(6-79)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где (/б

напряжение

базисного

уз­

 

ла

относительно

нейтрали

 

сети;

 

 

 

 

 

 

 

 

II « I

единичная

матрица;

 

 

£/д — матрица

узловых

 

напря­

 

жений

 

относительно

ба­

 

зисного

узла.

 

 

 

 

Преобразовав

выражение

(6-79)

с учетом (6-78),

получим

 

 

 

 

X

о

! « 1 | )

 

= M

st

О

+

 

 

 

 

 

 

 

+

 

М2і\\п\\1/б.

 

 

 

 

Учитывая, что Mzt\\n\\

 

=

0,

по­

лучим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÙB=\\MtMst

 

О

 

 

••MtÙA,.

(6-80)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно, что

 

 

 

 

 

 

 

 

ZBf

=

 

MtÜA.

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i = z - 1

 

MtùA.

 

 

 

 

На

основании

первого

 

закона

Кирхгофа имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J=MI,

 

или

 

 

 

 

J=MZTlMtÙA

 

 

 

 

 

ÙA,

 

где

MZ-iMt-

 

- матрица

узло­

 

 

 

 

 

вых

 

проводи-

 

 

 

 

 

мостей,

квад­

 

 

 

 

 

ратная,

неосо­

 

 

 

 

бенная,

симмет­

 

 

 

 

 

ричная .

 

 

Расчет

С

 

 

1

 

\

 

 

Расчет

 

Ml U

l2L

 

 

1

 

\

1

 

 

 

Расчет

 

 

1

 

 

1

 

\ t

М/

Iaff0

Расчет

т(о)

 

 

кі

 

\ t

Расчет

lypj;=0

\ /

Расчет

UAL » Ußl 1 Uci

\ f

Расчет

% '

\L

Расчет

Ліі ' ^пі

\ /

Расчет

f(» • j(1)

1

Ну Uy

\ /

( Расчет

I

npr'

\/

Расчет

І(І>.

Рис. 6-6


Таким образом получаем

 

Ü A = Y - l J = Z y l

(6-81)

где Y~1 = Zy — матрица узловых сопротивлений.

Зная матрицу узловых напряжений относительно базисного узла, легко определить матрицу узловых напряжений относительно нейтрали сети:

| І / Ц І / д 1 + ^ І | Я | | .

(6-82)

Задав в качестве матрицы задающих токов матрицу ТПП , получаем мат­ рицу узловых напряжений прямой последовательности относительно нейтра­ ли сети. Аналогично получаем матрицу узловых напряжений обратной после­ довательности. Зная узловые напряжения прямой и обратной последователь­ ностей, просто определить фазные напряжения на вводах трансформаторов тя­ говых подстанций. _

Фазные напряжения на вводах трансформаторов і-й тяговой подстанции:

Vai=Ùali

+ VaH\ Ùbi = a2 0а1і+аі)а2і; Ùci=aÙa2i+a2Uaïl.

(6-83)

Последовательность расчета такова. Токи плеч питания (замеренные или

расчетные)

рассматривают на первом шаге итерации в качестве задающих,

составляют

схемы замещения для ТПП и ТОП (с учетом транзитных

токов

и района) и рассчитывают коэффициенты токораспределения в сети внешнего

электроснабжения. Определяют значения ац, а^ и Ьц для уравнений

(6-40)

и по формулам (6-39) находят значения / К г на первом шаге

итерации.

 

Д л я

варианта I эти значения / к г выводятся на печать и расчет для

этого

варианта

заканчивается. Дл я варианта I I по полученным

значениям

Ікі =

=определяют новые значения задающих ТП П и ТОП подстанций и по

ним рассчитывают значения фазных напряжений

на вводах подстанции. Да­

лее вычисляют значения уравнительных токов

на фидерных зонах участка

и затем определяют новые значения задающих ТП П и ТОП подстанций с уче­ том уравнительных токов. По этим значениям ТП П и ТОП затем рассчиты­

вают новые значения ац, ац и Ьц для уравнений (6-40) и по формулам

(6-39)

находят значения 1$. Дл я обоих

вариантов

можно повысить точность

расче­

та / К ; , ведя расчет итерационным

методом.

Однако это нецелесообразно, так

как увеличить мощность У К можно дискретно большими ступенями порядка 1000 квар и выше. В таких условиях повышение точности расчета на 5—10%

не имеет смысла. На рис.

6-6

приведена структурная схема алгоритма расчета

оптимальных параметров

У К для участка

переменного

тока по вариантам I

и

I I . Штриховыми линиями

показана схема алгоритма

расчета для варианта

I ,

а сплошными — для варианта I I .

 

 

 

По приведенной выше

методике

была оценена

эффективность при­

менения У К для участка Восточно-Сибирской дороги, данные которого приве­ дены в главе I . В соответствии с результатами расчета на «Наири-2» целесооб­ разной оказалась установка У К только на подстанциях /—4 (см. рис. 1-1). Общая установленная оптимальная мощность У К на подстанциях 1—4 соста­ вила 28 000 квар, а общие расчетные потери энергии в конденсаторах и реакто­ рах У К 1 779 932 квт-ч в год.

Баланс средних потерь мощности по участкам сети внешнего энергоснаб­ жения (см. рис. 1-1) приведен в табл. 1-2.

Суммарные годовые потери энергии по участку при наличии У К состави­ ли 18 500 000 квт-ч в год, а при отсутствии У К 24 549 000 квт-ч в год.

Применение У К по предложенной методике сокращает потери мощности

на 6 000 000 квт-ч в год, что обеспечивает высокую

окупаемость УК-

Эти рекомендации были переданы В С Ж Д для внедрения.

По этой же методике по заказу Трансэлектропроекта Минтрансстроя были выбраны параметры У К Для одного из вновь электрифицируемых на перемен­ ном токе участков Северо-Кавказской дороги.

214


* *

Результаты исследований технико-экономической эффективности источников реактивной мощности позволяют сделать следующие выводы:

1. Параметры статических источников реактивной мощности следует выбирать на основании технико-экономических расчетов

всоответствии с выражением (6-1).

2.Результаты исследований (см. главы I I I , IV, V) позволяют отобрать показатели качества, на которые влияют те или иные устройства повышения качества, и затем включить экономический эффект от улучшения этих показателей в уравнение приведенных расходов для последующей минимизации этого уравнения одним из математических методов.

3.В качестве примера показано, как эта задача решается приме­ нительно к УК на подстанциях.

4.При выборе УК обязательно следует учитывать активные по­

тери в конденсаторах и реакторах УК.

 

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

 

1. Г о х ш т е й н Б .

Я . , Т и х м е н е в

Б . Н. Особенности электричес­

кого расчета

устройств энергоснабжения электрической тяги при выпря­

мительных электровозах. В кн. «Вопросы

электрической тяги

перемен­

ного тока». М., Трансжелдориздат,

1956,

с. 5—32. (Труды

Всесоюзн.

науч.-исслед.

ин-та

ж -д. транспорта,

вып. 156).

 

2. Г о х ш т е й н Б . Я . , П е р ц о в с к и й Л . М., Д а в ы д о в В. Н. Технико-экономическая оценка различных типов трансформаторов для тяговых подстанций переменного тока. В кн. «Исследования нового обо­ рудования тяговых подстанций и способы повышения электробезопасно­ сти». М., «Транспорт», 1970, с. 3—25. (Труды Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта, вып. 420).

3.А в в а к у м о в В. Г. и др. Исследование электрической нагрузки тя­ говой подстанции и разработка мероприятий по повышению ее энергети­ ческих показателей. В кн. «Энергоснабжение электрических железных дорог». Омск, «Омская правда», 1968, с. 3—25. (Труды Омского ин-та инженеров ж.-д. транспорта, вып. 93).

4.А в е р и н Ю. А., Г л у ш к о в Е. Ф., К а р я к и н Р . Н. Исследо­ вание коэффициента мощности системы электрической тяги переменного тока при выпрямительных электровозах. В кн. «Вопросы электрической тяги переменного тока». М., Трансжелдориздат, 1956, с. 33—48. (Труды Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта, вып. 156).

5. А в е р и н Ю. А., К а р я к и н Р . Н., П а н и н А. П. Результаты экспериментального определения спектрального состава первичного тока выпрямительного электровоза. В кн. «Вопросы электрической тяги пере­ менного тока». М., Трансжелдориздат, 1956, с. 49—57. (Труды Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та. ж.-д. транспорта, вып. 156).

6.А н г о А. Математика для электро- и радиоинженеров. М., «Наука», 1965, 779 с.

215


7.

А т а б е к о в

Г.

И.

Основы теории цепей. М., «Энергия»,

1969, 424 с.

8.

А й з е р м а н

М. А., Г а н т м а х е р

Ф. Р . Определение

периодичес­

 

ких режимов в нелинейной динамической системе с кусочно-линейной

 

аппроксимацией.

«Прикладная

механика и

математика», 1956,

т. X X ,

 

с. 639—654.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Б а к В о н г

Х а .

Исследование закона

распределения

вероятностей

 

фидерного тока

тяговой

подстанции. В кн.

«Вопросы энергоснабжения

 

электрических железных

дорог». М., «Транспорт», 1969, с. 9—18.

(Труды

 

Московского ин-та инженеров ж.-д. транспорта, вып. 302).

 

 

10.

Б е л е ц к и й

А.

Ф.

Основы

теории

линейных электрических

цепей.

М., «Связь», 1967, 608 с.

11.Б е с с о н о в В . А. Распределение коэффициентов несимметрии напря ­ жений на шинах тяговых подстанций однофазного тока. В кн. «Вопросы энергоснабжения электрических железных дорог». М., Трансжелдориздат, 1962, с. 10—19. (Труды Московского ин-та инженеров ж.-д. транс­ порта, вып. 144).

12.Б е с с о н о в В. А. Применение теории вероятностей для расчетов коэффициентов несимметрии напряжений на шинах тяговых подстанций однофазного тока. В кн. «Вопросы электрификации и эксплуатации желез­ ных дорог». М., Трансжелдориздат, 1960, с. 21—23. (Труды Московского ин-та инженеров ж.-д. транспорта, вып. 132).

13. Б о р о д у л и н Б .

М., П а в л о в

И. В. Продольная емкостная

компенсация

в тяговой сети с отсасывающими трансформаторами. В кн.

«Вопросы энергоснабжения электрических железных дорог». М.,

Транс­

желдориздат,

1963,

с. 97—107. (Труды

Всесоюзн. науч.-исслед

. ин-тз

ж.-д. транспорта, вып. 256).

14.Б о р о д у л и н Б . М. Применение продольной емкостной компенсации при электрической тяге переменного тока. В кн. «Повышение эффектив­ ности электрической тяги переменного тока». М., Трансжелдориздат, 1960,

 

с.

17—38.

(Труды

 

Всесоюзн. науч.-исслед.

ин-та

ж.-д. транспорта,

 

вып.

201).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

Б о р о д у л и н

Б .

М. Рациональное размещение установок компенса­

 

ции

реактивной

мощности в тяговой сети переменного тока. М., «Вестник

 

В Н И И Ж Т а » ,

1964,

№ 5 , с. 8—11.

 

 

 

 

 

16.

В а г н е р

К-

Ф.,

Э в а н с

Р . Д .

Метод симметричных составляющих.

 

М.—Л., О Н Т И

Н К Т И СССР,

1936, 408 с.

 

 

 

 

17.

В е н и к о в

В.

А.

Математические задачи

электроэнергетики, т. I .

 

М., «Высшая школа», 1970, 334 с.

 

 

 

 

 

18.

В е н т ц е л ь

Е.

 

С.

Теория

вероятностей. М., Физматгиз, 1962, 564 с.

19.

В о р о н о в

Р . А.,

3 а ж и р к о

В. Н.,

К а р п о в

Е.

А., К о в а ­

 

л е в

Ю. 3.

Методы расчета электрических

вентильных цепей. М., «Энер­

 

гия»,

1967,

152 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

В о р о н о в

Р . А.,

Ш а л и м о в

М. Г. О выборе типа и схемы соеди­

 

нения обмоток трансформаторов тяговых подстанций. В кн. «Сборник

 

научных работ». Томск, Томский университет, 1960, с. 36—44. (Труды

 

Томского

электромеханического

ин-та инженеров

ж.-д.

транспорта,

т.X X X I ) .

21. Г е л ь ф а н д И. М., Ш и л о в Г. Е. Обобщенные функции и действия над ними. М., Физматгиз, 1958, 439 с.

22.Г е р м а н Л . А. Эксплуатация установок поперечной компенсации на тяговых подстанциях. В кн. «Электрификация и энергетическое хозяй­ ство». М., Ц Н И И Т Э И МПС, 1967, с. 27—43. (ЦНИИТЭИ, вып. 33).

23.Г е р м а н Л . А. Выбор мощности и размещение на тяговых подстан­ циях поперечной емкостной компенсации. В кн. «Электрификация и энер­ гетическое хозяйство». М., Ц Н И И Т Э И МПС, 1969, с. 35—44. ( Ц Н И И Т Э И , вып. 45).

216


24.

Г л у ш к о в

Е.

Ф.

Параметры

цепей

выпрямленного

тока

электрово­

 

зов ВЛ60 и ВЛ80-005. М., «Транспорт»,

1965, с. 83—92. (Труды

Всесоюзн.

 

науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта, вып. 286).

 

 

 

25. Г о л о в а н о в

В.

А.

Определение

гармонических

составляющих

 

и эквивалентного мешающего тока в контактной сети при работе электро­

 

возов с ионными преобразователями. В

кн. «Вопросы

электрификации

 

железных

дорог

на однофазном токе». М.

Изд-во Академии наук

СССР,

 

1957, с. 67—87.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26.

Г о х ш т е й н

Б . Я . ,

Л а п и н

В.

Б . , Т и х м е н е в Б .

Н.

Осо­

 

бенности

работы

устройств энергоснабжения электрических

железных

 

дорог переменного тока. В кн. «Результаты исследования устройств энер­

 

госнабжения и электровозов переменного тока». М., Трансжелдориздат,

 

1959, с. 5—43. (Труды Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта,

 

вып. 170).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27.

Д м и т р и е в

 

В . А. Экономическая эффективность электрификации

 

железнодорожного транспорта СССР. М., М И И Т , 1968, 49 с.

 

 

28.

Д е м и д о в и ч

Б .

П., М а р о н

И.

А.

Основы вычислительной

мате­

 

матики. М., «Наука»,

1970, 664 с.

 

 

 

 

 

 

29.Д е м о н в и н ь е М. Гармоники первичного тока однофазного выпря­ мителя. Применение теории к электровозам с выпрямителями. В кн.

 

«Электрическая тяга

зарубежных железныхдорог на однофазном токе».

 

М., Трансжелдориздат, 1957, с. 55—102.

 

 

 

30.

Д и т к и н

В. А.,

П р у д н и к о в А. П.

Справочник

по операцион­

 

ному исчислению. М., «Высшая школа», 1965, 465 с.

 

 

31 . Д ё ч

Г.

Руководство к практическому применению

преобразования

 

Лапласа . М., Физматгиз, 1960, 124 с.

 

 

 

32.

Ш а л и м о в

М. Г. и др. Экспериментальное

исследование

гармоничес­

 

кого

состава

токов

и напряжений на тяговой подстанции

переменного

 

тока. В кн. «Энергоснабжение электрических железных дорог». Омск,

 

«Омская правда», 1968, с. 42—46. (Труды Омского ин-та инженеров ж.-д.

 

транспорта,

вып. 93).

 

 

 

33.Е ф и м о в А. В. Применение регулируемых реактивных батарей для повышения качества энергии на тяговых подстанциях переменного тока.

Автореферат

кандидатской диссертации. М., М И И Т ,

1971, 22 с.

34. Е ф и м о в

А. В. Применение распределения SB

Джонсона для тяго­

вой нагрузки . В кн. «Исследование энергоснабжения, конструкций и ре­

гулирования

транспортных устройств». М., М И И Т ,

1971, с. 11—20.

(Труды Московского ин-та инженеров ж.-д. транспорта,

вып. 388).

35. В е н и к о в В. А. и др. Специальные устройства для управления по­ луразомкнутыми электропередачами с повышенной пропускной способ­ ностью. В кн. «Первое всесоюзное научно-техническое совещание по при­ менению ферромагнитных устройств в энергетических системах». Тезисы докладов. М., Энергетический ин-т им. Г. М. Кржижановского, 1971,

с. 41—42.

36.Ж у к о в Л. А. О мощности устройств поперечной компенсации, ис­ пользуемых для симметрирования режима электрической системы. М., «Энергетика и транспорт», 1964, № 5, с. 577—586.

37. З а в а р н а к и н А. Н. Влияние нерегулируемых симметрирующих устройств тяговых подстанций на величину тока обратной последователь­ ности. В кн. «Вопросы энергоснабжения электрических железных дорог». М., «Транспорт», 1965, с. 52—64. (Труды Московского ин-та инженеров

ж.-д. транспорта, вып. 199).

38.З а в а р н а к и н А. Н. Исследование технико-экономической эффек­ тивности симметрирования тяговой нагрузки при помощи статических не­

регулируемых

устройств. Автореферат кандидатской диссертации. М.,

М И И Т , 1967,

19 с.

39.З а в а р н а к и н . А. Н. К вопросу симметрирования тяговой нагрузки электрических железных дорог переменного тока. В кн. «Вопросы энерго­ снабжения электрических железных дорог». М., «Транспорт», 1970, с. 84—89. (Труды Московского ин-та инженеров ж.-д. транспорта, вып. 340).

217