Анализ режимов мультифазных линий электропередачи
- Authors: 1, 1, 1
-
Affiliations:
- Филиал Самарского государственного технического университета
- Issue: Vol 1 (2022)
- Pages: 440-441
- Section: Электроэнергетика
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr/article/view/107848
- ID: 107848
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Реновация технологической базы современных высоковольтных электрических сетей направлена на решение актуальных задач, определяющих эффективность функционирования электроэнергетических систем: увеличение пределов передаваемой мощности, уменьшение потерь при передачи энергии по сети, снижение величин электромагнитных полей вблизи линий электропередачи, уменьшение землеотвода под сооружение новых сетевых объектов. Для выполнения этих задач в работах [1, 2] предлагается ряд технических решений, связанных, прежде всего, с увеличением плотности расположения фаз высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП), сопровождаемый использованием особых конструкций многоцепных, многофазных и разомкнутых линий. Предлагаемые технические решения объединяются понятием мультифазной линии электропередачи. Применение мультифазных ЛЭП [3, 4] позволяет повысить эффективность передачи, а также снизить негативное влияние электросетевых объектов на окружающую среду.
Цель — разработка математических моделей мультифазных линий электропередачи, реализующих конструкции многоцепных, многофазных и разомкнутых ЛЭП в воздушном или кабельном исполнении. Разработанные математические модели используются в процессе расчетов установившихся режимов электрических сетей, содержащих мультифазные ЛЭП.
Методы. При построении математических моделей используются методы математического анализа и уравнения математической физики. Математические модели мультифазных ЛЭП выполнены в фазных координатах. Результаты моделирования режимов в фазных координатах сравнивали с результатами, полученными с помощью метода симметричных составляющих. Аналитические выводы являются базисом для разработки расчетных моделей и методик. Виртуальные экспериментальные исследования проводили с использованием моделей реальных электроэнергетических объектов.
В мультифазной ЛЭП, как в протяженном объекте с распределенными параметрами, можно провести декомпозицию солидарного электромагнитного процесса установившегося режима на продольный электромагнитный и поперечный электростатический процессы. Модель самой мультифазной линии (см. рис.) при этом представляет собой многополюсную структуру, реализующую принцип построения П-образной схемы замещения с сосредоточенными параметрами. Cобственные активные, собственные и взаимные индуктивные сопротивления составляют продольную часть, реализуемую с помощью матрицы полных сопротивлений Z, а собственные и взаимные емкостные проводимости находятся в поперечной части схемы в виде матрицы проводимостей Y.
Рис. Модель МВЛ в виде обобщенной n-полюсной многопроводной схемы замещения для m-цепной МВЛ с k-грозозащитными тросами
Результаты. Для разработанной математической модели мультифазной ЛЭП в виде многопроводной схемы замещения произведена серия расчетов установившихся режимов четырехцепной комбинированной линии длиной 60 км с цепями 400 и 110 кВ. По результатам данного расчета выявлен вызванный электромагнитным и электростатическим влиянием переход мощности между цепями.
Выводы. Традиционные математические модели в виде однопроводных схем замещения в большинстве случаев при определении таких разностных параметров режимов мультифазных линий, как потери мощности и падения напряжений, дают значительные погрешности. Очевидно, что величины этих погрешностей превосходят допустимые границы для задач эксплуатации и экономических оценок в проектировании. В отдельных случаях относительная погрешность в определении потерь активной мощности в мультфазных ЛЭП, обусловленная использованием симметричных моделей, достигает значений в сотни процентов.
Full Text
Обоснование. Реновация технологической базы современных высоковольтных электрических сетей направлена на решение актуальных задач, определяющих эффективность функционирования электроэнергетических систем: увеличение пределов передаваемой мощности, уменьшение потерь при передачи энергии по сети, снижение величин электромагнитных полей вблизи линий электропередачи, уменьшение землеотвода под сооружение новых сетевых объектов. Для выполнения этих задач в работах [1, 2] предлагается ряд технических решений, связанных, прежде всего, с увеличением плотности расположения фаз высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП), сопровождаемый использованием особых конструкций многоцепных, многофазных и разомкнутых линий. Предлагаемые технические решения объединяются понятием мультифазной линии электропередачи. Применение мультифазных ЛЭП [3, 4] позволяет повысить эффективность передачи, а также снизить негативное влияние электросетевых объектов на окружающую среду.
Цель — разработка математических моделей мультифазных линий электропередачи, реализующих конструкции многоцепных, многофазных и разомкнутых ЛЭП в воздушном или кабельном исполнении. Разработанные математические модели используются в процессе расчетов установившихся режимов электрических сетей, содержащих мультифазные ЛЭП.
Методы. При построении математических моделей используются методы математического анализа и уравнения математической физики. Математические модели мультифазных ЛЭП выполнены в фазных координатах. Результаты моделирования режимов в фазных координатах сравнивали с результатами, полученными с помощью метода симметричных составляющих. Аналитические выводы являются базисом для разработки расчетных моделей и методик. Виртуальные экспериментальные исследования проводили с использованием моделей реальных электроэнергетических объектов.
В мультифазной ЛЭП, как в протяженном объекте с распределенными параметрами, можно провести декомпозицию солидарного электромагнитного процесса установившегося режима на продольный электромагнитный и поперечный электростатический процессы. Модель самой мультифазной линии (см. рис.) при этом представляет собой многополюсную структуру, реализующую принцип построения П-образной схемы замещения с сосредоточенными параметрами. Cобственные активные, собственные и взаимные индуктивные сопротивления составляют продольную часть, реализуемую с помощью матрицы полных сопротивлений Z, а собственные и взаимные емкостные проводимости находятся в поперечной части схемы в виде матрицы проводимостей Y.
Рис. Модель МВЛ в виде обобщенной n-полюсной многопроводной схемы замещения для m-цепной МВЛ с k-грозозащитными тросами
Результаты. Для разработанной математической модели мультифазной ЛЭП в виде многопроводной схемы замещения произведена серия расчетов установившихся режимов четырехцепной комбинированной линии длиной 60 км с цепями 400 и 110 кВ. По результатам данного расчета выявлен вызванный электромагнитным и электростатическим влиянием переход мощности между цепями.
Выводы. Традиционные математические модели в виде однопроводных схем замещения в большинстве случаев при определении таких разностных параметров режимов мультифазных линий, как потери мощности и падения напряжений, дают значительные погрешности. Очевидно, что величины этих погрешностей превосходят допустимые границы для задач эксплуатации и экономических оценок в проектировании. В отдельных случаях относительная погрешность в определении потерь активной мощности в мультфазных ЛЭП, обусловленная использованием симметричных моделей, достигает значений в сотни процентов.
About the authors
Филиал Самарского государственного технического университета
Email: ile557@yandex.ru
студент, группа 21-НФ113, кафедра «Электроэнергетика, электротехника и автоматизация технологических процессов»
Russian Federation, НовокуйбышевскФилиал Самарского государственного технического университета
Email: Vova.filipkov@bk.ru
студент, группа 21-НФ113, кафедра «Электроэнергетика, электротехника и автоматизация технологических процессов»
Russian Federation, НовокуйбышевскФилиал Самарского государственного технического университета
Author for correspondence.
Email: e.m.shishkov@ieee.org
научный руководитель коллектива авторов, кандидат технических наук, доцент; заведующий кафедрой «Электроэнергетика, электротехника и автоматизация технологических процессов»
Russian Federation, НовокуйбышевскReferences
- Постолатий В.М., Быкова Е.В., Суслов В.М., и др. Методические подходы к выбору вариантов линий электропередачи нового поколения на примере ВЛ-220 кВ // Проблемы региональной энергетики. 2010. № 2. С. 1–18.
- Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование мультифазных линий электропередачи // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2014. № 1. С. 118–126.
- Крюков А.В., Тхао Л.В. Электромагнитные поля на трассах многоцепных линий электропередачи // Оперативное управление в электроэнергетике. 2019. № 5. С. 14–20.
- Буякова Н.В., Закарюкин В.П., Крюков А.В., Тхао Л.В. Моделирование электромагнитных полей, создаваемых компактными многосегментными линями электропередачи // Сборник научных трудов Ангарского государственного технического университета. Ангарск: АнГТУ, 2018. С. 152–161. doi: 10.36629/2686-7788-2020-152-161
- Шишков Е.М., Проничев А.В., Солдусова Е.О. Передача электрической энергии по разомкнутым воздушным линиям с продольной самокомпенсацией // Современные наукоемкие технологии. 2018. № 12–1. С. 168–173. doi: 10.17513/snt.37281
- Шишков Е.М., Проничев А.В., Солдусова Е.О. Анализ предельных режимов работы самокомпенсированных разомкнутых воздушных линий электропередачи // Труды Кольского научного центра РАН. 2018. Т. 9, № 3–16. С. 70–75.
Supplementary files
