Технические науки/5. Энергетика

К.т.н. Большанин Г.А., Большанина Л.Ю.

Братский государственный университет, Россия

Элементы трехпроводной линии электропередачи в теории многополюсников

Схему замещения электрической цепи, имеющую 2 входа и 2 выхода принято называть четырехполюсником. Трансформатор, мостовую схему, одно- , двухпроводные линии электропередачи можно рассматривать как четырехполюсники [1]. В настоящее время достаточно хорошо разработана теория четырехполюсников.

К потребителю электроэнергия передаётся преимущественно по многопроводным воздушным линиям электропередачи (ВЛЭП) переменного тока. Есть тенденция к широкому применению кабельных линий и линий постоянного тока. Для транспортировки электрической энергии напряжением до 1000 В и напряжением свыше 35 кВ используются трехфазные ВЛЭП трехпроводного исполнения. В электроэнергетике в последнее время наиболее актуальны задачи повышения пропускной способности, усовершенствования характеристик передачи и распределения электрической энергии, модернизации действующих ЛЭП. Для их решения необходимо знать как первичные, так и вторичные параметры линий электропередачи. Определение достоверных первичных параметров представляет собой долгий и кропотливый процесс [1 - 10]. Теория многополюсников для достижения успешного решения этих задач может найти широкое применение в силовой энергетике.

Однородный участок трехпроводной ЛЭП может быть замещен полнофазной схемой замещения [2, 11, 12] или восьмиполюсником (рис. 1). Участок трехфазной трехпроводной ЛЭП имеет 4 (четыре) входа (три линейных провода и один провод, иллюстрирующий поверхность Земли) и 4 (четыре) выхода.

Рис. 1. Восьмиполюсник, замещающий однородный

участок трехфазной трехпроводной ЛЭП

Восьмиполюсник, замещающий однородный участок трехфазной трехпроводной ЛЭП может быть описан шестью уравнениями.

;

;

;

;

;

,

где , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , и – пофазные коэффициенты восьмиполюсника. В этих уравнениях участвуют коэффициенты восьмиполюсника, которые могут быть определены при известных вторичных параметрах ЛЭП из равенств:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Судя по приведенным выше равенствам, для анализируемого восьмиполюсника соблюдаются условия симметричности

;

;

.

Восьмиполюсник является симметричным, то есть электрическая энергия может быть подана либо с начала анализируемого участка ЛЭП, либо с его конца. Параметры электрической энергии при этом не изменятся

Кроме того, для этого восьмиполюсника оказываются справедливыми равенства:

;

;

.

Но реальная ЛЭП не может быть абсолютно однородной. Речь может идти лишь об относительной однородности. Границами однородности могут служить узлы, изменение сечения и химического состава проводов, изменение рельефа местности и т.п. Действующую ЛЭП целесообразно представлять в виде цепной схемы, состоящей из нескольких многополюсников (рис.3).

Анализу ЛЭП, отличающейся явно выраженной неоднородностью, следуя рекомендациям, изложенным в [2, 11, 12], предшествует деление линии электропередачи по всей ее протяженности на относительно однородные участки, как показано на рис. 2.

Коэффициенты восьмиполюсников, замещающих однородный участок трехфазной трехпроводной ЛЭП и цепной схемы из k- восьмиполюсников определяют из серии опытов холостого хода и короткого замыкания.

A

B

C

Рис. 2. Схема замещения неоднородного участка трехфазной трехпроводной ЛЭП

восьмиполюсником

Действующие ЛЭП, как правило, снабжены разнообразной линейной арматурой. Электрические схемы замещения устройств, входящих в состав линейной арматуры линий электропередачи, представляют собой совокупность резистивных, индуктивных и емкостных элементов. Их конструктивная реализация может быть самой разнообразной, но в данном случае обязательно трехфазного исполнения. Каждое из этих устройств должно быть учтено при анализе распределения электрической энергии вдоль рассматриваемой ЛЭП. Это значит, что каждое из этих устройств, или каждую группу этих устройств также можно представить в виде восьмиполюсников.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник. – 10-е изд. – М: Гардарики, 2000. – 638 с.

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

3. Файбисович, В. А. Определение параметров электрических систем: Новые методы экспериментального определения. – М.: Энергоиздат, 1982. – 120 с.

4. Калантаров, П. Л. Расчет индуктивностей: Справочная книга / Л. А. Цейтлин. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 488 с.

5. Иоссель, Ю. Я. Расчет электрической емкости / Э. С. Кочанов, М. Г. Струнский. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 288 с.

6. Яременко, В. Н. Определение частотных характеристик сопротивлений узлов в ЭЭС.// XV научно-техническая конференция: Тезисы докладов. – Братск: БрИИ, 1994. – С. 33-34.

7. Шелюк, С. Н. Определение параметров схемы замещения ЛЭП с учетом поперечной проводимости / А. А. Суворов // Материалы шестой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность». – Томск: ТПУ, 2000. – Т. 1. – С. 39-41.

8. Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушной линии электропередачи 330-500кВ / С. С. Рокотян, А. Н. Шеренцис / Под общ. ред. С. С. Рокотяна. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергия, 1974. – 472 с.

9. Кротков, И. Н. Точные измерения электрической емкости и индуктивности. Схемы, методы, эталоны. – М.: Стандартиздат, 1966. – 272 с.

10. Кузнецов, Ф. Н. Электрические параметры сталеалюминиевых проводов на промышленной частоте и на высоких / В. Г. Каган, Н. Р. Малаян // Известия АН СССР. Серия Энергетика и транспорт, 1968, №3. – С. 33-46.

11. Большанин, Г. А. Распределение электрической энергии пониженного качества по трехфазной магистральной линии электропередачи трехпроводного исполнения. / Л. Ю. Большанина. // Вестник ИрГТУ. – 2008. – №3(39) – С. 130-134.

12. Большанин, Г. А. Использование теории многополюсников и системы «MATLAB» при расчете результатов транспортировки электрической энергии. / Л. Ю. Большанина, Е. Г. Марьясова. // Системы. Методы. Технологии. – 2011. – №4(12). – С. 76-83.