CC BY
0УДК 620.9
Бреусов М.Ю.
магистрант
Юго-Западный государственный университет (г. Курск, Россия)
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ВКЛЮЧЕНИЯХ И ОТКЛЮЧЕНИЯХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ 110 КВ
Аннотация: показана разработка математической модели для расчета коммутационных перенапряжений при включениях и отключениях воздушных линий 110 Кв.
Ключевые слова: исследование, электрические сети, коммутационные перенапряжения, анализ, расчет, математическое моделирование.
Разработку модели начнем с описания рассматриваемой схемы, согласно
/П 25 т АС 210/32
/И 20 т АС 240/32
ЛЗ 35 км АС 240/32
т/24
/Б 27 км АС 150/24
13 км АС 240/32 |
Рисунок 1. Моделируемая схема электрической сети 110 кВ.
заданию, рисунок 1.
На рисунке 1 изображена схема электрической сети 110 кВ, для которой в дальнейшем будет разработана математическая модель исследования коммутационных перенапряжений при включении и отключении линий. С помощью данной модели в главе 3 проведем практические расчеты.
\
\
§ ч>
\
й-
V
Рисунок 2. Моделируемая схема электрической сети 110 кВ - 1 секция шин.
\ \ \
гз I
ъ.
N0
Рисунок 3. Моделируемая схема электрической сети 110 кВ - 2 секция шин.
На схеме упрощенно изображена питающая подстанция энергосистемы напряжением 110 кВ. По двум секциям шин 110 кВ происходит питание потребителей. От каждой секции шин отходят по три воздушных линии разной длины, с применением проводов АС - сечение 240,180,150 мм. кв.
Математическая модель для расчета коммутационных перенапряжений при включениях и отключениях воздушных линий 110 кВ будет выглядит следующим образом:
1. На первом этапе найдем активное, индуктивное и емкостное сопротивление линий 1-6, схема замещения каждой линии аналогична рисунку 13. Для этого необходимы следующие исходные данные: длина линии, удельные активные, индуктивные и емкостные сопротивления линий согласно справочным данным.
Активное сопротивление воздушной линии найдем по формуле:
Квл = До • Ь, (1)
где Я0 - удельное активное сопротивление, Ом/км, Ь - длина воздушной линии в км.
Индуктивное сопротивление воздушной линии найдем по формуле:
ХВЛ = Х0 • ^ (2)
где Х0 - удельное индуктивное сопротивление, Ом/км, Ь - длина воздушно линии в км.
Емкостная проводимость воздушной линии найдем по формуле:
Ввл = Во • Ь' (3)
где В0 - удельная емкостная проводимость, См/км, Ь - длина воздушной линии в км.
2. Далее необходимо определить в первом приближении напряжение на емкости:
ш0 5
У-спт(Х) = Ет- (Ет - исо) • — • е 61 • соб(^' t - агад— (4)
где:
« = V- (5)
-=У^ (6)
Од •
= (7)
Ет— амплитудное значение ЭДС, исо — начальное напряжение на
линии.
3. Амплитуда напряжения на линии может быть определена по формуле:
Утах Унач + (^уст ^нач ^^уд, (8)
где иуст — величина включаемой ЭДС, равная мгновенному значению ЭДС источника в момент включения, инач — начальное напряжение на емкости при включении, куд— ударный коэффициент, величина которого при малых значениях R близка к 2.
куд = 1 + ехр С^/ы•, (9)
Условие ш• » ш , при котором применима формула (8), выполняется для большинства существующих схем, имеющих сравнительно небольшие длины включаемой линии (не более 166-200 км) и достаточно мощные источники питания.
Наиболее высокие напряжения возникают, если от предшествующего режима работы на линии осталось напряжение противоположной полярности исо = —ит, а включение происходит в момент положительного максимума ЭДС иуст = —ит. Согласно (8) величина перенапряжения в этом случае составит:
Утах = + (^т + ^т) • 2 _ (10)
4. Далее необходимо определит приближенную оценку амплитуды перенапряжения можно по формуле (8). При этом следует учесть, что отключение тока КЗ происходит обычно вблизи максимума синусоиды питающей ЭДС, когда индуктивный ток КЗ переходит через нулевое значение.
Амплитуда установившегося режима t/ycr на конце разомкнутой линии, как отмечалось ранее, в обычных схемах не превосходит 1,3 амплитуды номинального фазного напряжения.
Поэтому возможные максимальные кратности перенапряжения, согласно (8), не превосходит 2,6 на поврежденной фазе, если короткое замыкание произошло непосредственно вблизи отключающего линию выключателя. Если выключатель расположен в отдалении от места замыкания, перенапряжения, как правило, оказываются меньше.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. С.В. Смоловик, Ф.Х. Халилов Анализ технического состояния электрических сетей 0,38-110 КВ Российской федерации ТРУДЫ КОЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН 2011с 24-29;
2. Наумов И.В., Лещинская Т.Б. Анализ функционирования электрических сетей Иркутской электросетевой компании. Журнал надежность и безопасность энергетики, №1, 2022 г., С. 12-22.
Breusov M.Yu.
Southwestern State University (Kursk, Russia)
DEVELOPMENT OF A MATHEMATICAL MODEL FOR CALCULATING SWITCHING OVERVOLTAGES DURING SWITCHING ON AND OFF OF 110 KV OVERHEAD LINES
Abstract: the development of a mathematical model for calculating switching overvoltages during switching on and off of 110 kV overhead lines is shown.
Keywords: research, electrical networks, switching overvoltages, analysis, calculation, mathematical modeling.
