РОЗДІЛ 2
МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ОТРИМАННЯ ТА ОБРОБКИ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ІНФОРМАЦІЇ ДЛЯ УСТАНОВОК
СИМЕТРУВАННЯ НАВАНТАЖЕНЬ
2.1. Формування критеріїв симетрування струмів і напруг
Проаналізуємо два підходи до формування математичних моделей об’єктів
вимірювання у разі симетрування навантажень споживачів електроенергії з
використанням пофазового регулювання компенсаційних установок і симетрувальних
трансформаторів.
Спочатку розглянемо узагальнену структурну схему компенсаційної симетрувальної
установки (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Узагальнена структурна схема компенсаційної симетрувальної установки
За наявності несиметрії ЕРС джерела у випадку використання серійного
трансформатора зі схемою з’єднання обмоток („трикутник”/„зірка з нульовим
проводом”) напруга та струм зворотної послідовності на навантаженні,
приєднаному до вторинної обмотки трансформатора, визначаються з виразів [32]
; (2.1)
, (2.2)
де , – фазні комплексні ЕРС прямої та зворотної послідовностей джерела;
– комплексний опір лінії електропередавання і трансформатора (тут і в
подальшому для зручності прийнято, що всі параметри приведені до напруги
високої сторони трансформатора).
Трифазне навантаження вузла електричної мережі, що з’єднане за схемою
„трикутник” і приєднане до вторинної обмотки трансформатора Т, характеризується
комплексними провідностями , , , . В цей же вузол увімкнена компенсаційна СУ з
системою керування, яка отримує інформацію про параметри несиметрії від
інформаціно-вимірювальної системи (ІВС СУ).
У випадку симетричного джерела () вирази (2.1) та (2.2) набудуть вигляду
; (2.3)
, (2.4)
звідки випливає, що умова забезпечення симетрування навантаження буде мати
такий вигляд:
. (2.5)
У цьому випадку , .
Таким чином, за симетричного джерела напруги інформативними параметрами ІВС
установок симетрування навантажень є комплексна провідність зворотної
послідовності навантаження .
За несиметричного джерела ЕРС () у разі застосування критерію (2.5)
відбувається неповне симетрування і залишкові напруга та струм зворотної
послідовності у вузлі приєднання навантаження згідно з (2.1) та (2.2) будуть
; (2.6)
, (2.7)
а оскільки [60], а [61] (в залежності від потужності трансформатора, довжини і
поперечного перерізу проводів лінії електропередавання), то напруга зворотної
послідовності в результаті симетрування .
У такому випадку, симетрування за критерієм (2.5) можливе лише за умов, що
струм зворотної послідовності і коефіцієнт зворотної послідовності напруги в
вузлі споживача не перевищують відповідно заданого і допустимого значень
значень
; (2.8)
. (2.9)
Якщо умови (2.8) – (2.9) не задовольняються, то необхідно застосовувати
попереднє симетрування напруги за допомогою, наприклад, симетрувального
трансформатора. У випадку, якщо використання симетрувального трансформатора не
є можливим, наприклад, з економічної точки зору, а підприємство живиться від
джерела несиметричної напруги, виникає необхідність симетрування напруги з
використанням статичних компенсаційних симетрувальних установок.
Як випливає з (2.1), критерій, за яким необхідно здійснювати керування для
забезпечення повного симетрування напруги () у вузлі навантаження, повинен бути
сформований у вигляді
. (2.10)
За дотримання цієї умови, в лінії живлення споживача виникне струм зворотної
послідовності
, (2.11)
який значно перевищує значення струму, що виникає внаслідок симетрування за
критерієм (див. вираз (2.7)), і викликає значні втрати електроенергії.
Щоб зменшити втрати електричної енергії в лінії живлення, пропонується для
симетрування напруги використати критерій
, (2.12)
де k – коефіцієнт, значення якого задається з дотриманням умов (2.8), (2.9).
Після підстановки (2.12) в (2.2) і нехтуванням величинами другого порядку
малості, отримано вираз для визначення струму зворотної послідовності, що
встановлюється у випадку симетрування напруги за критерієм (2.12), у вигляді
. (2.13)
З (2.13) випливає, що чим менше значення коефіцієнта k, тим менший струм
зворотної послідовності встановиться в лінії. Водночас, цей коефіцієнт не може
бути меншим від деякого заданого значення, за якого у вузлі навантаження
встановиться гранично допустиме значення напруги зворотної послідовності.
Після підстановки виразу (2.12) у вираз (2.1), отримано наближений вираз для
допустимого значення коефіцієнта k
, (2.14)
де – напруга зворотної послідовності джерела;
– допустима напруга зворотної послідовності у вузлі навантаження після
симетрування.
Таким чином, для забезпечення умов (2.8) та (2.9) слід вживати такі заходи:
а) якщо – симетрування за допомогою компенсаційних СУ з використанням критерію
(2.5);
б) якщо – використання симетрувального трансформатора для симетрування напруги
з наступним симетруванням за допомогою компенсаційних СУ з використанням
критерію (2.5);
в) якщо і симетрувальний трансформатор відсутній –симетрування за допомогою
компенсаційних СУ з використанням критерію (2.12).
Для наочності наведемо приклади розрахунків для системи електропостачання від
тягової підстанції (рис. 2.2). Потужність трансформатора Т1 – 25000 кВ·А; опір
лінії електропередавання – Ом; коефіцієнт зворотної послідовнос
- Київ+380960830922