· автоматически учитываются собственные и взаимные емкости проводов, внутренние и внешние индуктивности проводов и взаимные индуктивности;
· при моделировании многообмоточных трансформаторов с любыми схемами соединения обмоток учитываются потери в меди трансформатора и индуктивность рассеивания (параметры короткого замыкания трансформатора), а также потери в стали и индуктивность ветви намагничивания (параметры холостого хода); для трехфазных трехстержневых трансформаторов учитывается магнитный поток, замыкающийся через масло и стенки бака.
Моделирование и расчеты будут проводиться следующим образом:
подготовка элементов схем с помощью редактора элементов, составление расчетной схемы из графических представлений элементов с графическим соединением узлов между собой и дальнейшим расчетом режима.
Модель многопроводной системы, составленная редактором элементов, представлена на рис. 2.
На рисунке 3 приведено поперечное сечение системы проводов.
Рис.2. Модель многопроводной системы
Рис.3. Поперечное сечение модели
Рис.4. Соединение проводов внутри элемента
R1, Ом/км | X1, Ом/км | |
Среднее | 0,0249 | 0.139 |
Контактная сеть | 0,205 | 0.437 |
Провод 1 | -0,0649 | -0.01 |
Провод 2 | -0.0651 | -0.0101 |
Моделирование в программном комплексе Flow3 производится согласно методике представленной в [4]. Расчет начинается с определения длин ЛЭП для соблюдения Sкз. Длины левой и правой ЛЭП представлены в табл.4.
Таблица 4
Длины ЛЭП 110 кВ
Наименование | Sкз, МВА | Длина, км |
Левая ЛЭП 110 кВ | 900 | 33.43 |
Правая ЛЭП 110 кВ | 1100 | 27.36 |
Результаты дальнейшего моделирования при различных случаях работы контактной сети и состоянии смежной линии связи представлены в таблицах ниже.
Таблица 5
Отсутствие нагрузок в тяговой сети и изолированная смежная линия
Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ |
1 | 27.492 | 4 | 27.498 | 7 | 27.498 | 10 | 27.489 | 13 | 0.026 | 16 | 0.026 |
2 | 1.05 | 5 | 1.052 | 8 | 0.921 | 11 | 0.919 | 14 | 0.919 | 17 | 0.919 |
3 | 1.033 | 6 | 1.034 | 9 | 0.906 | 12 | 0.904 | 15 | 0.904 | 18 | 0.904 |
Таблица 6
Отсутствие нагрузок в тяговой сети и заземленная смежная линия
Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ |
1 | 27.492 | 4 | 27.498 | 7 | 27.498 | 10 | 27.489 | 13 | 0 | 16 | 0 |
2 | 1.05 | 5 | 1.052 | 8 | 0.004 | 11 | 0.001 | 14 | 0.001 | 17 | 0 |
3 | 1.033 | 6 | 1.034 | 9 | 0.004 | 12 | 0.001 | 15 | 0.001 | 18 | 0 |
Таблица 7
Короткое замыкание в точке 1 и изолированная смежная линия
Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ |
1 | 10.355 | 4 | 0.025 | 7 | 0.003 | 10 | 19.012 | 13 | 0.059 | 16 | 0.059 |
2 | 1.292 | 5 | 0.898 | 8 | 1.948 | 11 | 2.078 | 14 | 2.078 | 17 | 2.078 |
3 | 1.285 | 6 | 0.897 | 9 | 1.946 | 12 | 2.067 | 15 | 2.067 | 18 | 2.067 |
Таблица 8
Короткое замыкание в точке 1 и заземленная смежная линия
Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ |
1 | 10.355 | 4 | 0.025 | 7 | 0.003 | 10 | 19.013 | 13 | 0 | 16 | 0 |
2 | 1.292 | 5 | 0.898 | 8 | 4.028 | 11 | 0.002 | 14 | 0.002 | 17 | 0 |
3 | 1.285 | 6 | 0.897 | 9 | 4.015 | 12 | 0.002 | 15 | 0.002 | 18 | 0 |
Таблица 9
Короткое замыкание в точке 2 и изолированная смежная линия
Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ |
1 | 20.227 | 4 | 15.737 | 7 | 15.733 | 10 | 0.004 | 13 | 0.034 | 16 | 0.034 |
2 | 1.161 | 5 | 0.219 | 8 | 2.136 | 11 | 1.196 | 14 | 1.196 | 17 | 1.196 |
3 | 1.148 | 6 | 0.209 | 9 | 2.125 | 12 | 1.195 | 15 | 1.195 | 18 | 1.195 |
Таблица 10
Короткое замыкание в точке 2 и заземленная смежная линия
Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ |
1 | 20.227 | 4 | 15.737 | 7 | 15.733 | 10 | 0.004 | 13 | 0 | 16 | 0 |
2 | 1.161 | 5 | 0.219 | 8 | 3.333 | 11 | 0.001 | 14 | 0.001 | 17 | 0 |
3 | 1.148 | 6 | 0.209 | 9 | 3.322 | 12 | 0.001 | 15 | 0.001 | 18 | 0 |
Таблица 11
Вынужденный режим и изолированная смежная линия
Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ |
1 | 25.063 | 4 | 23.714 | 7 | 23.714 | 10 | 19.00 | 13 | 0.007 | 16 | 0.007 |
2 | 1.079 | 5 | 0.785 | 8 | 1.294 | 11 | 0.262 | 14 | 0.262 | 17 | 0.262 |
3 | 1.063 | 6 | 0.77 | 9 | 1.28 | 12 | 0.252 | 15 | 0.252 | 18 | 0.252 |
Таблица 12
Вынужденный режим и заземленная смежная линия
Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ | Узел | U, кВ |
1 | 25.063 | 4 | 23.714 | 7 | 23.714 | 10 | 19.00 | 13 | 0 | 16 | 0 |
2 | 1.079 | 5 | 0.785 | 8 | 1.028 | 11 | 0 | 14 | 0 | 17 | 0 |
3 | 1.063 | 6 | 0.77 | 9 | 1.025 | 12 | 0 | 15 | 0 | 18 | 0 |
2. Типовой расчет
2.1 Расчёт токов короткого замыкания и эквивалентного влияющего тока
Ток короткого замыкания определяется как ток двухфазного короткого замыкания по формуле 1:
, А (1)где: Uном=27500 В – номинальное напряжение контактной сети;
Sкз – мощность короткого замыкания, ВА;
Sн – номинальная мощность трансформатора подстанции, ВА;
uк=17% - напряжение короткого замыкания трансформатора;
Xо=0,4094 Ом/км – реактивное сопротивление тяговой сети;
Rо=0,1456 Ом/км – активное сопротивление тяговой сети;
lкз – расстояние от соответствующей подстанции до места КЗ, км
Рассчитаем токи КЗ для 2-х подстанций в точках 1 и 2 по рис.1а:
Ток короткого замыкания от ТП 1 до точки 2 (на рис.1)
Ток короткого замыкания от ТП 2 до точки 2 (на рис.1)
Под эквивалентным влияющим током Iэкв подразумевается ток, одинаковый на всем участке сближения, который наводит в смежной линии связи такое же опасное напряжение, какое возникает при действительном (ступенчатом) распределении токов в контактной сети: , А(2)где Iрез - результирующий ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А;
Km - коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного то ка по сравнению с результирующим в зависимости от количества поездов m, одновременно находящихся в пределах расчетного плеча питания при вынужденном режиме.
Последний определяется по следующему выражению:
(3)где m - количество поездов, одновременно находящихся в пределах расчетного плеча питания;
lн, lэ, lт – соответствуют рисунку 1, км.
Результирующий ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети:
, А (4)где ΔUкс - максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и наиболее удаленным от нее электровозом, равная 8500 В при lт более 30 км и 5500 В при lт от 15 км до 30 км включительно;
m - количествj поездов, одновременно находящихся в пределах рас четного плеча питания;
Xо=0.437 Ом/км – реактивное сопротивление тяговой сети;
Rо=0.205 Ом/км – активное сопротивление тяговой сети;
cosφ - коэффициент мощности электровоза, равный 0.8;
lТ – расстояние между ТП, км.
Сделаем расчёт эквивалентного влияющего тока по выше приведённым формулам: