Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Математические модели элементов электроэнергетических систем в фазных координатах 7
1.1. Общие положения 7
1.2. Модели элементов электроэнергетической системы в фазных координатах 10
1.3. Моделирование воздушных линий в фазных координатах 18
1.4. Модели трансформаторов в фазных координатах 25
1-4а. Трансформаторы с заземленной и изолированной нейтралью 25
1.4.2. Модели трансформаторов с явно выделенной нейтралью .*. 33
1.4.3. Трехобмоточные трансформаторы '. 37
Выводы по главе 1 41
Глава 2 Методика расчета установившихся режимов электроэнергетических систем В фазных координатах 42
2.1. Решение системы уравнений узловых потенциалов методом двойной факторизации 42
2.2. Обоснование методики расчета установившегося режима энергосистемы в фазных координатах 44
2.3. Уменьшение порядка системы узловых уравнений для ускорения итерационных расчетов 50
Выводы по главе 2 53
Глава 3 Взаимовлияние сближенных воздушных линий и их воздействие на режимы электрических систем 54
3.1. Постановка задачи 54
3.2. Одиночная воздушная линия 56
3.3. Две параллельные воздушные линии 57
3.4. Оптимизация фазировки двухцепной вл для увеличения ее натуральной мощности 65
3.5. Снижение токов и напряжений обратной и нулевой последовательностей в энергосистеме путем оптимизации фазировки двухцепных вл 79
3.6. Перераспределение потоков мощности в параллельных вл в результате взаимного влияния сближенных цепей ; 95
Выводы по главе 3 99
Глава 4 Методика расчета максимальных наведенных напряжений на отключенных вл для обеспечения безопасности ремонтных работ 100
4.1. Общие положения 100
4.2. Приближенный метод расчета наведенных напряжений 105
4.3. Расчет наведенных напряжений с применением фазных координат 117
Выводы по главе 4 122 приложения 124
Приложение 1 Применение трехфазных математических моделей в схемах, содержащих железнодорожную тяговую нагрузку на Переменном токе 124
Приложение 2 Расчет токов короткого замыкания в схеме автотрансформатора с продольно-поперечным регулированием напряжения 128
Приложение3 Пример приближенного расчета наведенного напряжения 139
Заключение. 145
Список литературы
- Модели элементов электроэнергетической системы в фазных координатах
- Решение системы уравнений узловых потенциалов методом двойной факторизации
- Оптимизация фазировки двухцепной вл для увеличения ее натуральной мощности
- Приближенный метод расчета наведенных напряжений
Введение к работе
В настоящее время в электроэнергетических системах (ЭЭС) находится в эксплуатации силовое оборудование, в большинстве своем исчерпавшее свой ресурс. В то же время, ввиду снижения нагрузок по причине спада промышленного производства напряжения в энергосистемах зачастую приближаются к максимально допустимым пределам. По этим причинам участились случаи выхода из строя энергетического оборудования, причем нередко повреждается лишь одна фаза трехфазного элемента (например, шунтирующего реактора, трехфазной группы однофазных автотрансформаторов (AT) и др.). При этом имеется возможность продолжения работы оборудования неполным числом фаз, что позволяет обеспечить достаточно высокую надежность электроснабжения в послеаварийных режимах, а в ряде случаев избежать развития серьезных аварий. Для оценки условий допустимости таких несимметричных режимов, для разработки мероприятий по управлению ими, а также для анализа сложных несимметричных повреждений возникает необходимость в расчетах напряжений, токов, мощностей в ЭЭС при различных параметрах фаз. В нормальных нагрузочных режимах также возникает несимметрия токов и напряжений из-за наличия в энергосистеме таких элементов, как протяженные воздушные линии электропередачи (ВЛ), железнодорожная тяговая нагрузка на переменном токе [1]. Особенно заметно пофазное различие параметров на линиях 330-750 кВ [2, 3]. В некоторой степени оно может быть устранено применением транспозиции, особым размещением фаз на опорах [4, 5]. Тем не менее, остается актуальной возможность учета несимметрии линий при некоторых специализированных расчетах нормальных и аварийных режимов, а также для повышения надежности работы релейной защиты [6].
Наиболее точно реальной энергосистеме соответствует трехфазная модель, в которой любой элемент представлен собственными сопротивлениями трех фаз и взаимными междуфазными сопротивлениями [7, 8, 9, 10, 11, 12] (метод фазных координат). Однако до последнего времени данный метод используется ограниченно из-за сложности расчетных моделей и значительного объема вычислений.
Для упрощения расчетной модели применяется представление трехфазной системы токов и напряжений в виде симметричных составляющих. Продольная и поперечная несимметрия в системе может быть учтена при расчете в симметричных составляющих. Данный вопрос подробно рассмотрен в работах [7, 13]. При этом применяются различные приемы: составление комплексных схем замещения, использование расчетных соотношений, применение специальных многополюсников связи между схемами различных последовательностей [13]. Однако применение симметричных составляющих при расчетах несимметричных режимов сопряжено с рядом сложностей: количество одновременно рассматриваемых несимметрий невелико; комплексные схемы замещения при одновременном рассмотрении двух несимметрий в различных фазах не обладают взаимностью (то есть соответствующая матрица узловых проводимостей или узловых сопротивлений несимметрична относительно главной диагонали).
Основным преимуществом метода симметричных составляющих по сравнению с методом фазных координат является уменьшенное количество информации, требующейся для формирования схемы замещения, меньший объем машинной памяти при выполнении расчетов на ПЭВМ, меньшее количество расчетных операций и затрат машинного времени. Однако при представлении трехфазной системы в симметричных составляющих происходит выравнивание параметров фаз и теряется пофазное различие. Метод симметричных составляющих при анализе сложных несимметричных режимов требует применения сложного математического аппарата и не является универсальным. В этих случаях он не имеет заметного преимущества перед методом фазных координат.
В работе [14] приводится анализ различных видов погрешностей, имеющих место при расчете установившихся режимов электрических систем. Моделирование трехфазных элементов в симметричных составляющих вносит дополнительную методическую погрешность в расчет, тем большую, чем значительнее пофазное различие, существующее в реальной системе.
Развитие вычислительной техники на современном этапе позволяет снять ограничения на использование метода фазных координат в энергетических расчетах, имевшиеся из-за низких вычислительных способностей ЭВМ. ПЭВМ последних серий имеют достаточно высокое быстродействие и объем памяти для работы с трехфазной моделью энергосистемы. Учет слабой заполненности матриц узловых проводимостей в фазных координатах еще более ускоряет обработку таких моделей. Поэтому стало возможным проводить анализ режимов достаточно обширных участков энергосистемы с учетом пофазного различия элементов [7]. Количество одновременных несимметрий при этом практически не ограничено.
В диссертационной работе разработаны и усовершенствованы трехфазные математические модели, учитывающие пофазные различия элементов энергосистемы (воздушных линий без транспозиции, трансформаторов с различными коэффициентами трансформации и сопротивлениями фаз, несимметричных нагрузок, оборудования с неполным числом фаз). Приводятся трехфазные модели трансформаторов с явно представленной нейтралью обмотки, соединенной в звезду, в виде отдельного трехфазного узла, которые могут быть применены при анализе режимов сложных трансформаторных цепей с подключенными в нейтрали устройствами для продольно-поперечного регулирования напряжения [15], а также при расчетах режимов, когда требуется контроль потенциала нейтрали.
В настоящей работе приводятся методики расчета на ПЭВМ аварийных (для начального момента времени) и установившихся длительных режимов работы энергосистемы по трехфазной модели системы. Разработан модернизированный алгоритм итерационного расчета установившегося режима с учетом особенностей трехфазных моделей. На базе данных методик создано специализированное программное обеспечение для ПЭВМ, работающие с трехфазными моделями энергосистем. С применением этих программ проведены исследования некоторых вопросов, связанных с особенностями взаимодействия фаз близко расположенных ВЛ.
Современные электрические сети характеризуются высокой степенью сложности и разветвленное™. Значительное количество воздушных линий на значительном протяжении проходят параллельно в непосредственной близости друг от друга. Возникающее при этом взаимодействие оказывает влияние на режим работы данных ВЛ и энергосистемы в целом. Особенно это заметно на двухцепных линиях, у которых расстояние между цепями определяется длиной траверс опор.
В трехфазной модели взаимное влияние между близко расположенными ВЛ учитывается наиболее полно, что позволяет провести анализ влияния цепей друг на друга с учетом пространственного расположения фазных проводов на опорах. В [16] рассмотрено влияние фазировки цепей двухцепных ВЛ на их эквивалентное продольное сопротивление, а, следовательно, на пропускную способность. В настоящей диссертационной работе проведена комплексная оценка зависимости таких параметров двухцепной ВЛ, как продольное сопротивление, емкостная проводимость, натуральная мощность, от расположения фаз на опорах для ряда конкретных двухцепных линий.
В [17] предложены способы снижения несимметрии токов и напряжений обратной и нулевой последовательностей в двухцепных ВЛ за счет рациональной подвески фаз с целью отказа от транспозиции достаточно протяженных линий. В диссертационной работе проведено дополнительное уточнение картины распределения токов и напряжений обратной и нулевой последовательностей в цепях двухцепной ВЛ при различных вариантах расположения ее фаз как в нормальных рабочих режимах, так и при коротких замыканиях. Проведена оценка условий работы устройств релейной защиты двухцепных ВЛ с учетом взаимовлияния цепей.
Рассмотрены особенности потокораспределения в параллельных ВЛ при наличии между ними достаточно сильного взаимовлияния.
Значительное внимание в работе уделено вопросу определения наведенных напряжений на выведенных в ремонт воздушных линиях. В настоящее время энергосистемам предписано выявлять путем измерений воздушные линии, на которых при их отключении и заземлении наводится опасное напряжение свыше 42 В от близко расположенных действующих ВЛ. При этом выдвигается требование определения наведенного напряжения при максимальном возможном влияющем токе. Поэтому возникает потребность пересчета измеренных наведенных напряжений к максимально возможному значению. В связи с этим разработана универсальная методика с использованием трехфазных математических моделей, которая позволяет определять наведенные напряжения с учетом комплексного воздействия нескольких действующих ВЛ в различных режимах их работы. Рассмотрен вопрос корректного определения потенциала на заземляющем устройстве подстанции, к которому присоединяется отключенная линия своим концом, с учетом токов, стекающих с грозозащитных тросов других ВЛ и с нейтралей автотрансформаторов. Также предлагается упрощенная инженерная методика пересчета к максимальным значениям измеренных наведенных напряжений, которая может быть применена при отсутствии специализированных расчетных программ, работающих с трехфазными моделями энергосистем, а также для оценки уровня наведенного напряжения при упрощенной схеме взаимодействия воздушных линий.
Работа выполнялась с применением вычислительной техники, самостоятельно разработанного программного обеспечения. Методика расчета наведенных напряжений по трехфазным моделям ВЛ использовалась при определении наведенных напряжений в энергосистемах энергообъединений Центра, Северо-Запада, Урала, Юга.
Модели элементов электроэнергетической системы в фазных координатах
В общем виде любая электрическая система может быть представлена моделью, состоящей из узлов и связей между узлами (ветвей). Математически эта модель описывается многополюсником, у которого количество входов (полюсов) равно количеству узлов системы, а ветви являются связями между полюсами многополюсника.
Связь между напряжениями в узлах и входными токами п-полюсника в форме Y описывается системой уравнений узловых потенциалов: или в виде матричного выражения: YyU = Jy (1.1(6)) где П - количество узлов в системе; Уу- матрица собственных и взаимных узловых проводимостей; Uy- столбец-вектор напряжений в узлах; J у- столбец-вектор задающих токов (входных токов П -полюсника).
Напряжения в узлах измеряются относительно некоторого узла (базисного), потенциал которого условно принят равным нулю, таким образом, всего в системе имеется (п+1), но базисный узел учитывается неявно и из (1.1) исключен. Поэтому порядок системы уравнений (1.1) равен П.
Элементы матрицы У определяются следующим образом, сумма проводимостеи всех ветвей, присоединенных к /-му узлу записывается на главной диагонали на пересечении /-й строки и /-го столбца (элемент У,,). Эта величина называется собственной проводимостью /-го узла. Проводимость между /-м иу-м узлами с обратным знаком записывается в недиагональных элементах 7J; и Yj,. Описанное выше можно выразить так;
Известно, что матрица Уу в большинстве случаев характеризуется слабой заполненностью, то есть большим количеством нулевых элементов. В современных сложных электрических системах число ветвей приблизительно в 1.5 раза больше числа узлов. Поэтому количество ненулевых элементов в матрице Уу порядка П составит /7+2-1.5-/2=4-/7, Отношение числа ненулевых элементов к общему числу элементов равно 4л_4 п2 п и снижается с ростом п.
При решении системы уравнений узловых потенциалов (1.1) методом обращения Уу не удается воспользоваться преимуществом слабой заполненности, т. к. матрица Уу будет полностью заполненной.
Столбец-вектор содержит задающие токи, входящие в узлы схемы (входы многополюсника) и обеспечивающие заданный режим работы электрической системы, т. е. протекание токов по ветвям и поддержание напряжений в узлах. Задающие токи моделируют действие генераторов в системе. Генератор моделируется ветвью с заданным источником ЭДС Е и сопротивлением Z (см. рис. 1.1), которая подключается к /-му узлу и поддерживает в данном узле напряжение U.
Решение системы уравнений узловых потенциалов методом двойной факторизации
Матрица Уу характеризуется большим количеством нулевых элементов. В то же время, использование фазных координат при решении системы уравнений узловых потенциалов предполагает увеличение порядка матрицы Уу и векторов Uy и J у в 3 раза, т. к. каждый узел представляется тремя фазами. При данных условиях имеет смысл организовать хранение матрицы Уу в памяти ЭВМ таким образом, чтобы запоминать только ненулевые элементы. При решении системы уравнений узловых потенциалов также целесообразно использовать преимущества, получаемые в силу слабой заполненности матрицы Уу, Поэтому для решения системы уравнений вида (1.8) на ПЭВМ был разработан алгоритм, основанный на известном методе двойной факторизации, адаптированном для применения к слабо заполненным матрицам [23].
Метод двойной факторизации базируется на исключении переменных по методу Гаусса. Суть его заключается в нахождении 2п матриц для системы уравнений порядка пь таких, что произведение этих матриц удовлетворяет соотношению 6 ,.,J - -Yy- - ,., ])- = \; (2-І) где Уу - исходная матрица коэффициентов, в данном случае случае матрица узловых проводимостей; L - левые матрицы-сомножители; R - правые матрицы-сомножители; 1 - единичная матрица порядка п.
Поэтому нахождение значений и у заключается в определении п матриц R и п матриц L, и их перемножении слева на J у в определенной последовательности.
Структура матриц І? и L такова [23], что вместо них в памяти ЭВМ достаточно хранить только одну строку или один столбец соответственно для каждой матрицы 7? или L. Для симметричной относительно главной диагонали матрицы строка матрицы R и столбец матрицы L равны, поэтому достаточно иметь только столбец матрицы иг для получения полной информации, требующейся при вычислении выражения (2.6).
Основной задачей при расчетах установившихся режимов является определение напряжений, токов и мощностей в системе при заданных режимных параметрах некоторых узлов исследуемой сети. Такими параметрами, задающими режим, являются: активная и реактивная мощность, генерируемые или потребляемые в узле, модуль и фаза напряжения в узле. Для определенного узла могут быть зафиксированы только некоторые из перечисленных параметров, поддержание которых необходимо в данном режиме. Остальные параметры определяются в процессе расчета установившегося режима. Для генераторных узлов задаются активная мощность и модуль напряжения, для нагрузочных -активная и реактивная мощность; в балансирующем узле задаются модуль и фаза напряжения (фаза напряжения в нем чаще всего принимается равной нулю).
Для расчетов несимметричных установившихся режимов на базе метода симметричных составляющих в схему прямой последовательности вводятся эквивалентные сопротивления схем обратной и нулевой последовательностей в виде шунтов. Сопротивления шунтов необходимо рассчитывать индивидуально для каждого неполнофазного или несимметричного режима. Расчет режима с учетом многократной несимметрии по данной методике сопряжен с рядом трудностей, от которых можно избавиться при использовании фазных координат.
В настоящее время массовые расчеты установившихся режимов проводятся с использованием моделей, построенных на схеме прямой последовательности, без учета пофазной несимметрии элементов. При этом исходят из предположения, что в рабочем режиме энергосистемы токи и напряжения обратной и нулевой последовательности не возникают. При данном подходе не учитываются такие параметры генераторов и нагрузок, как сопротивления прямой, обратной, нулевой последовательностей. Генераторы и нагрузки в узлах схемы замещения моделируются задающими токами прямой последовательности (рис. 2.1(a)). При моделировании симметричного режима работы системы достаточно рассмотреть схему замещения прямой последовательности.
Режим в этой схеме определяется задающими токами J{, включенными в узлах, в которых происходит генерация и потребление мощности (рис. 2.1 (а)). Задающие токи определяются по параметрам 6 , 5J (напряжение и мощность в узле).
Расчеты установившихся режимов в фазных координатах могут производиться с учетом пофазного различия параметров элементов энергосистемы (например, наличие длинных нетранспонированных ВЛ, неполнофазное включение ВЛ, шунтирующих реакторов, различие коэффициентов трансформации в фазах трансформаторов и т. п.). При наличии такой несимметрии возникают токи и напряжения обратной и нулевой последовательности в установившемся режиме. Поэтому в математической модели обязательно должны присутствовать такие элементы, как сопротивления генераторов и нагрузок, создающие путь для протекания токов обратной и нулевой последовательности. Недостаточно представлять генераторы и нагрузки лишь задающими токами. В схеме рис. 2.1(a) пути для протекания токов обратной и нулевой последовательностей нет.
Ветвь генератора или симметричной нагрузки может быть представлена сопротивлениями прямой, обратной и нулевой последовательностей Z , , 2 с источником ЭДС в схеме прямой последовательности (рис. 2.1(6)). Принимается, что 2 — 2 . N2 и N0 нейтральные точки схем обратной и нулевой последовательностей соответственно. В схеме рис. 2.1(B) источник ЭДС заменяется источником узлового задающего тока:
Оптимизация фазировки двухцепной вл для увеличения ее натуральной мощности
Эквивалентное продольное индуктивное сопротивление двух параллельных ВЛ определяется как собственными сопротивлениями цепей, так и взаимными сопротивлениями между ними. Известно предложение увеличивать пропускную способность двухцепных ВЛ путем оптимального размещения проводов [16]. При этом снижение эквивалентного индуктивного сопротивления достигается за счет рационального использования взаимного влияния между цепями.
При изменении расположения фазных проводов двухцепных ВЛ на опорах соответствующим образом изменяются не только собственные и взаимные индуктивные сопротивления цепей, а также их емкостные проводимости.
При изменении расстояний между фазными проводами цепей изменяются 2уД и Кд, а вместе с ними и Ртт.
При исследовании вопросов, связанных с изменением натуральной мощности воздушной линии, рассматривается ее симметричный нагрузочный режим, а значит используются удельные параметры Zya и
Yд прямой последовательности. У двухцепных ВЛ расстояние между цепями соизмеримо с междуфазными расстояниями. Поэтому взаимное сопротивление в схеме не только нулевой, но и прямой последовательности может достигать значительной величины и оказывать заметное влияние на условия работы линий.
Достаточно длинные двухцепные ВЛ чаще встречаются в сетях 220, 110, 35 кВ. Примером двухцепного исполнения ВЛ 330 кВ могут послужить линии Л 376 и Л 377 в системе Ленэнерго (рис. 3.1), которые почти на всем своем протяжении смонтированы на двухцепных опорах.
В соответствии с [16] имеется шесть различных вариантов расположения проводов на двухцепной опоре (смотри рис. 3.4).
Варианты фазировки двухцепной ВЛ: 1 - осевая симметрия фаз; 2(a), 2(6) - перемена мест двух фаз; 3(a), 3(6) - круговая перестановка фаз одной цепи; 4 - центральная симметрия фаз
Влияние цепей друг на друга в схеме прямой последовательностей обладает взаимностью только при зеркально симметричном расположении фаз на опоре (вариант 1 рис. 3.4). При всех остальных вариантах фазировки симметрия матрицы (3.7) нарушается. п параллельных цепей, имеющих общие шины по концам, в схеме прямой последовательности описываются следующей системой уравнений:
Путем представления столбца напряжений AU как произведения падения напряжения AU{ и единичного столбца \1 и вынесения A U{ за скобки выражение для эквивалентного сопротивления преобразуется к виду:
Выражение (bZj l J равно сумме всех элементов матрицы собственных и взаимных продольных проводимостей параллельных ветвей
Выражение (3.13) соответствует схеме замещения двух параллельных ветвей, изображенной на рис. 3.6. в которой сопротивление взаимной индукции Z [ вынесено в общий провод, а сопротивления каждой из ветвей 2 и Z\ уменьшены на величину Zf[ .
Схема замещения двух параллельных цепей при Удельные (на 1 км) сопротивления 2f, Zf , 2%\ и Z x г в (3.12) для каждого случая фазировки рис. 3.4 могут быть получены из матрицы (3.7(a)) путем подстановки междуфазных расстояний в выражения элементов, соответствующих собственным и взаимным сопротивлениям прямой последовательности (в (3.14) выделены):
Обозначения фаз без штриха соответствуют цепи /, со штрихом -цепи У/.
Из (3.12) по известным Z\) 2 , Z , Z определяется эквивалентное продольное сопротивление двух параллельных ВЛ Zr.
Элементы матрицы (1.14) удельных емкостных поперечных сопротивлений - двухцепной ВЛ рассчитываются по (1.11) и (1.12).
Обращением 2 к получается матрица собственных и взаимных емкостных проводимостей Хмк,гр которая преобразуется в симметричные составляющие по аналогии с (3.2). В результате получается матрица емкостных проводимостей прямой, обратной и нулевой последовательностей двухцепной ВЛ:
Выражение (3.15) представляет собой матрицу узловых проводимостей в симметричных составляющих, описывающую емкостную связь между схемами различных последовательностей цепей двухцепной ВЛ. В ней диагональные элементы равны сумме всех проводимостей, присоединенных к данному узлу, а недиагональные - проводимости между узлами, взятой с противоположным знаком. В симметричном режиме работы двухцепной ВЛ токов и напряжений обратной и нулевой последовательности не возникает, поэтому собственные и взаимные проводимости обратной и нулевой последовательностей в (3.15) могут быть приняты равными нулю. Значащими являются только элементы, соответствующие собственным и взаимным проводимостям прямой последовательности , 3j , , ][у .
Приближенный метод расчета наведенных напряжений
Такой порядок вычислений позволяет достаточно просто осуществить сопоставительный расчет UHAB С измеренным значением, а затем перейти к пересчету UHAB К максимальной величине. Применение предложенной приближенной методики расчета UHAB демонстрируется на примере, приведенном в прил. 3.
Необходимо отметить что в случае двухцепной ВЛ без влияния других линий и при отсутствии транспозиционных опор распределение потенциала наведенного напряжения на отключенной и заземленной по концам ВЛ при перемещении сопротивления R3 в месте выполнения работ вдоль линии таково, что наибольший потенциал находится на одном из концов отключенной линии [36]. Его значение при Ri = Rn = R и заземлении трех фаз в месте выполнения работ одинаково на обоих концах и равно:
Таким образом, как выбор места на ВЛ с максимальным {/НАВ так и пересчет измеренных наведенных напряжений к значению, соответствующему максимальному влияющему току осуществляется довольно просто. Ниже для удобства пользования приведена табл. 4.2 удельных значений наведенных ЭДС нулевой последовательности в зависимости от типа двухцепных опор.
Однако в случае двух одноцепных ВЛ при отсутствии транспозиционных опор выполнение сопоставительного расчета и пересчета измеренных наведенных напряжений к максимальным значениям усложняется. У двух параллельных ВЛ, подвешенных на разных опорах, в отличие от двухцепных ВЛ нельзя считать строго постоянным расстояние между осями опор на всем протяжении их следования. В [36] приведен пример измерений наведенных напряжений на таких линиях, который показывает, что максимальное значение наведенного напряжения оказалось не на одном из концов ВЛ, а в середине линии. Отсюда следует, что для таких линий выполнение расчетов наведенных напряжений затруднительно, если нет точных текущих значений расстояний между параллельными ВЛ, измеренных с точностью до анкерных (угловых) опор. При отсутствии таких данных говорить о том что "принятая в методе расчета наведенного напряжения расчетная модель может рассматриваться как предельная модель" [41] преждевременно.
Можно добиться уточнения расчета, если отключенную и заземленную по концам линию представить в виде собственных и взаимных фазных сопротивлений, а также источников фазных ЭДС, определенных по (4.4) [42]. При работе с такой моделью обойтись без ЭВМ уже не представляется возможным. Такое уточнение становится особенно заметным для ВЛ класса 330 кВ и выше, когда расстояние между фазами возрастает и разность взаимных сопротивлений между крайней и средней и между крайними фазами тоже возрастает. На рис. 4.12 приведена схема при заземлении одной фазы в месте выполнения работ. В схеме можно учесть влияние на наведенное напряжение грозозащитных тросов при заземлении их на каждой опоре, например на ВЛ ПО кВ. Что касается ВЛ более высоких напряжений, у которых заземление грозозащитного троса (тросов) осуществляется на каждой опоре только на подходах к ПС, то этот вопрос рассмотрен далее.
Рассмотренные приближенные методы расчета наведенных напряжений [39, 41, 42] имеют методические погрешности по следующим пунктам: во-первых, отсутствие в схемах замещения влияющих линий не позволяет учитывать обратную электромагнитную связь отключенной ВЛ на действующие. Не учитывается также электростатическая связь между отключенной и влияющими ВЛ. Во-вторых, на влияющих ВЛ из-за пофазной несимметрии кроме основного тока прямой последовательности имеются составляющие обратной и нулевой последовательностей, которые трансформируются в отключенную линию. Наибольшее влияние оказывают составляющие нулевой последовательности.
Трехфазная схема замещения отключенной и заземленной по концам линии при заземлении одной фазы в месте выполнения работ концов отключенной ВЛ (рис. 4.5, 4.10) не соответствует реальной схеме протекания токов ЗІ0 через контур заземления ПС. Об этом говорят следующие примеры. Так, при выполнении измерений наведенных напряжений на ВЛ 220 кВ ВТГРЭС - ПС Тагил (Свердловэнерго, 1993 г.) и ПС «Владимирская» - ПС «Ирень» (Пермьэнерго, 1994 г.) измерялись отношения значений напряжений на ЗУ каждой из ПС к току 310, протекающему через заземление линии в ее конце. Эти отношения можно было бы принять в качестве сопротивлений ЗУ ПС с некоторым приближением. Значения этих отношений приведены в табл. 4.3 при различных режимах заземления линий на промежуточных опорах.
Ом и 0,19 Ом. Из табл. 4.3 ясно, что включение каждого из концов отключенной ВЛ на пассивное сопротивление ЗУ ПС не соответствует, как уже было сказано, действительному протеканию тока через него. Через заземляющие устройства каждой подстанции протекают сложным образом токи 310 от всех других действующих ВЛ, подходящих к этой ПС. Как известно, эти токи попадают в контур заземления ПС через нейтрали трансформаторов (автотрансформаторов).
На рис. 4.13 показано протекание токов ЗІ0 через сопротивление заземляющего устройства Rj ПС-І (рис. 4.4) во время измерения наведенного напряжения на одной из промежуточных опор Л-2. Из этого рисунка видно, что токи 310 стекают с контура заземления ПС не только за счет отключенной линии, но и всех остальных ВЛ того же напряжения Л-1 и Л-3 через нейтраль АТ-1. Для точного учета потенциала на заземляющем устройстве ПС-І (узел Nf) необходимо ввести в трехфазную схему замещения все показанные на рис. 4.13 элементы. К узлу N? должны быть подключены не только фазы отключенной линии Л-2, но и ее грозозащитный трос, а также грозозащитные тросы всех остальных ВЛ данной ПС. При этом учитываются сопротивления заземляющих устройств опор, к которым подключены грозозащитные тросы (в случае ВЛ 220 кВ и выше заземление тросов на каждой опоре осуществляется при подходе на ПС).
Конечно, при значениях сопротивлений контура заземления крупных ПС порядка 0,1 - 0,01 Ом уточнение, вносимое рис. 4.13, скажется только при измерениях наведенных напряжений на отключенных ВЛ вблизи таких ПС. Однако многие энергосистемы и межсистемные электрические сети с недоверием относятся к компьютерным программам расчета таких напряжений (тем более что пока нет руководящих указаний по этим вопросам), предпочитая осуществлять только измерения наведенных напряжений. Поэтому очень важно, чтобы при выполнении сопоставительных расчетов наведенных напряжений модель электрической сети отражала все тонкости реальной схемы.
