Тяговая нагрузка на несинусоидальность напряжения в питающей сети

Постоянный рост доли и мощности электроприемников с нелинейными вольт-амперными характеристиками является одной из основных причин ухудшения качества электроэнергии. Такими электроприемниками являются металлургические и химические предприятия, мощные тяговые нагрузки электрифицированных железных дорог. Негативное влияние тяговых нагрузок на качество электроэнергии заключается в искажении синусоидальной формы и ухудшении симметрии напряжения. Спектр несинусоидального напряжения зависит от частотных характеристик сети. Искажения напряжения отрицательно влияют как на эффективность функционирования электроподвижного состава, так и на систему внешнего электроснабжения, устройства связи, автоматики и телемеханики, сети нетяговых потребителей, получающих питание от тяговых подстанций.

Особенно сильные искажения напряжения наблюдаются на токоприемниках электровозов, удаленных от тяговой подстанции на большое расстояние. Для того, чтобы прогнозировать уровень гармоник в сети, необходимо уметь рассчитывать несинусоидальный режим, который считается отдельно для каждой гармоники. Для этого составляется схема замещения для каждой гармоники и составляются уравнения в матричном виде, описывающие режим каждой гармоники:

,[pic 1]

где:вектор-столбцы задающих токов каждой гармоники и узловых междуфазных напряжений  гармоники, комплексная матрица собственных и взаимных узловых проводимостей при частоте переменного тока, соответствующей  гармонике.[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

Для демонстрации методики рассмотрим расчет несинусоидального режима на примере схемы с тремя тяговыми подстанциями (рис. 1), которые являются источниками токов гармоник.

Рис. 1 - Схема сети с тремя тяговыми подстанциями[pic 6]

Для семы сети на рис.1 в программе формируется схема замещения обратной последовательности (ОП) первой гармоники (рис. 2), в которой элементы сети представлены активными (R, Ом), реактивными (Х, Ом) сопротивлениями, активными (g, мкСм), реактивными (b, мкСм) проводимостями. Для трансформаторов задаются коэффициенты трансформации. Генераторы и нагрузки задаются сопротивлениями. Для несимметричных и нелинейных нагрузок задаются дополнительные параметры.  Из схемы замещения на рис.2 автоматически формируются схемы замещения для остальных гармоник с 3 по 39.

[pic 7]

Рис. 2. Схема замещения электрической сети

Для выполнения расчетов запускаем ПВК «Качество электроэнергии», вводим данные по схеме замещения. Исходные данные по узлам показаны в табл. 1.

Таблица 1. Исходные данные по узлам

[pic 8]

Исходные данные для связей схемы замещения показаны в табл. 2.

Таблица 2. Исходные данные по связям

[pic 9]

Исходные данные для несимметричных нагрузок показаны в табл. 3.

Таблица 3. Исходные данные по несимметричным нагрузкам

[pic 10]

Для расчета несинусоидальных режимов для нелинейных нагрузок указываются коэффициенты гармоник (т.е. отношение тока 1-ой гармоники к току n-ой гармоники). Коэффициенты гармоник токов показаны в табл. 4.