ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВОСЬМИПОЛЮСНИКА, ЗАМЕЩАЮЩЕГО ТРЕХПРОВОДНУЮ ЛЭП

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВОСЬМИПОЛЮСНИКА, ЗАМЕЩАЮЩЕГО ТРЕХПРОВОДНУЮ ЛЭП

Научная статья

Большанин Г.А.¹, Большанина Л.Ю.²

₁К.т.н., доцент, профессор ФГБОУ ВПО «БрГУ»

₂Зав. сектором ЦИ ФГБОУ ВПО «БрГУ», соискатель

 Аннотация

Коэффициенты восьмиполюсника, замещающего трехфазную линию электропередачи (ЛЭП) трехпроводного исполнения, содержащую в своем составе несколько однородных участков, предлагается определять экспериментальною. Они позволяют с высокой точностью оценить результаты передачи электрической энергии по анализируемой ЛЭП. Такой подход к проблеме достоверного прогнозирования результатов передачи электрической энергии может оказаться перспективным при надлежащем техническим обеспечении серии необходимых экспериментов.

Ключевые слова: напряжение, ток, длинные линии, опыт холостого хода, восьмиполюсник, коэффициенты восьмиполюсника.

Keywords: tension, current, long lines, experience of idling, eight-pole, factors of an eight-pole.

Передача электрической энергии от источника к потребителю осуществляется, в основном, линиями электропередачи высокого напряжения трехфазного трехпроводного исполнения.

Для обеспечения качественного и надежного электроснабжения в процессе эксплуатации ЛЭП необходимо контролировать распределение основных характеристик электрической энергии вдоль действующих линий электропередачи. Распределение этих характеристик необходимо уметь прогнозировать в процессе проектирования, монтажа и эксплуатации ЛЭП. Речь в первую очередь идет о таких характеристиках, каковыми являются напряжение и ток.

Передаваемая по современным ЛЭП электрическая энергия, к сожалению, отличается низким качеством, а именно: большими уровнями несимметрии и искажений форм напряжений и токов. В таких условиях распределение напряжений и токов даже в линиях сравнительно небольшой протяженности нелинейно, то есть проявляется эффект «длинных линий» [1], поэтому такие ЛЭП следует представлять в виде линий с распределенными параметрами [2].

Действующие ЛЭП представляют сбой совокупность однородных участков. Кроме того, в их состав входит набор разнообразной линейной арматуры, которая оказывает заметное влияние на результаты передачи электрической энергии по этой ЛЭП.

Предлагается всю ЛЭП представить в виде восьмиполюсника, как показано на рис.1, где 4 входа и 4 входа иллюстрируют три линейных провода и поверхность земли.

Рис. 1. Восьмиполюсник, замещающий трехфазную ЛЭП трехпроводного исполнения

Уравнения восьмиполюсника следует представить в следующем виде [2]:

(1)

(1)

где A_a, B_a, C_a, D_a, E_a, F_a, G_a, H_a, N_a, O_a, P_a, Q_a, A_b, B_b, C_b, D_b, E_b, F_b, G_b, H_b, N_b, O_b, P_b, Q_b, A_c, B_c, C_c, D_c, E_c, F_c, G_c, H_c, N_c, O_c, P_c и Q_c – пофазные коэффициенты восьмиполюсника; U_1A, U_1B, U_1C, U_2A, U_2B, U_2C, I_1A, I_1B, I_1C, I_2A, I_2B, I_2C – напряжения и токи на входе и выходе линий A, B, C. Для каждой линии необходимо определить по двенадцать неизвестных коэффициентов.

Для этого необходимо выполнить серию экспериментов по схеме, изображенной на рис. 2. В схеме участвуют 6 (шесть) вольтметров PV1 – PV6, 6 (шесть) амперметров PA1 – PA6 и 6 (шесть) фазометров Рφ1 – Рφ6; использовано 12 (двенадцать) коммутационных устройств (ключей) S1 – S12. В качестве источника электрической энергии здесь можно использовать электроэнергетическую систему, а лучше всего автономный источник электрической энергии трехфазного исполнения желательно пониженного напряжения, обозначенного на схеме в виде фазных ЭДС E_A, E_B и E_C.

Для начала определим численные значения коэффициентов восьмиполюсника для линии A, обозначенные в уравнениях соответствующими символами с индексом «а».

Успешное функционирование ЛЭП осуществляется при замыкании ключей S1 – S6 и размыкании ключей S7 – S12. Так выполняется полнофазный режим потребления электрической энергии электрической нагрузкой Н. Таким образом, с помощью электроизмерительных приборов можно зарегистрировать входные и выходные напряжения и токи U_1A, U_1B, U_1C, U_2A, U_2B, U_2C, I_1A, I_1B, I_1C, I_2A, I_2B, I_2C.

Рис.2. Схема серии экспериментов для определения коэффициентов восьмиполюсника, замещающего все однородные участки трехпроводной ЛЭП

Для определения численных значений коэффициентов восьмиполюсника, объединяющего все однородные участки трехпроводной ЛЭП, следует выполнить еще пять опытов холостого хода.

Первый опыт холостого хода выполняется при разомкнутых ключах S4, S5 и S6. В таком случае токи на выходе анализируемого восьмиполюсника отсутствуют. Ключи S1 – S3 в этом случае остаются замкнутыми, а ключи S7 – S12 – разомкнутыми, тогда для линии A:

(2)

где U_1A1, U_2A1, U_2B1, U_2C1, I_1A1, I_2A1, I_2B1, I_2C1 – напряжения и токи на входе и выходе линий A, B, C, полученные в результате выполнения первого опыта

Следующие опыты во избежание повреждения ЛЭП должны выполняться при пониженном до нескольких процентов от номинального входном напряжении при использовании электроизмерительных приборов соответствующей чувствительности. Во втором опыте замыкается ключ S10, в третьем ключ S10 размыкается, а ключ S11 замыкается, в четвертом опыте размыкается ключ S11, замыкается S12, в пятом замыкается ключ S11, состояние остальных ключей остаются без изменений. В результате выполнения этих опытов можно получить систему уравнений, подобных уравнениям (2):

;

;

;

;

; (3)

;

;

;

;

;

,

(3)

где U_1A2, U_2A2, U_2B2, U_2C2, I_1A2, I_2A2, I_2B2, I_2C2, U_1A3, U_2A3, U_2B3, U_2C3, I_1A3, I_2A3, I_2B3, I_2C3, U_1A4, U_2A4, U_2B4, U_2C4, I_1A4, I_2A4, I_2B4, I_2C4, U_1A5, U_2A5, U_2B5, U_2C5, I_1A5, I_2A5, I_2B5 и I_2C5 – напряжения и токи на входе и выходе линий A, B, C, полученные в результате выполнения второго, третьего, четвертого и пятого опытов соответственно.

Совместное решение уравнений (3) позволит определить коэффициенты восьмиполюсника для линии А. Подобным образом определяются и коэффициенты для линий B и C анализируемого восьмиполюсника. На основании определенных таким образом коэффициентов восьмиполюсника, объединяющего все однородные участки, входящие в состав исследуемой ЛЭП и сопутствующую линейную арматуру, при помощи уравнений (1) можно составить вполне определенное мнение о результатов передачи электрической энергии по трехфазной линии электропередачи трехпроводного исполнения.

Список литературы / References

1. Веников, В. А. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока. / Ю. П. Рыжов. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 272 с.

2. Большанин, Г. А. Распределение электрической энергии по участкам электроэнергетических систем. В 2-х кн. – Братск: БрГУ, 2006. – 807 с.