какое расстояние между тяговыми подстанциями при системе электроснабжения постоянного тока

Какое расстояние между тяговыми подстанциями при системе электроснабжения постоянного тока

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Методика выбора основных параметров

The railway track power supply systems. The methods of selecting fundamental parameters

Дата введения 2018-05-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (АО «ВНИИЖТ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 45 «Железнодорожный транспорт»

5 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на системы тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ, переменного тока напряжением 25 и 2 25 кВ при скорости движения поездов на электротяге до 250 км/ч и устанавливает методику выбора основных параметров этих систем.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 839-80 Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия

ГОСТ 2585-81 Выключатели автоматические быстродействующие постоянного тока. Общие технические условия

ГОСТ 4775-91 Провода неизолированные биметаллические сталемедные. Технические условия

ГОСТ 6962-75 Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений

ГОСТ 7746-2015 Трансформаторы тока. Общие технические условия

ГОСТ 11677 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

ГОСТ 14209-85 Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки

ГОСТ 16772-77 Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия

ГОСТ 32697-2014 Тросы контактной сети железной дороги несущие. Технические условия

ГОСТ 32895 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения

ГОСТ Р 51559 Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока. Общие технические условия

ГОСТ Р 52002 Электротехника. Термины и определения основных понятий

ГОСТ Р 52565-2006 Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Общие технические условия

ГОСТ Р 52719 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

ГОСТ Р 52726-2007 Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия

ГОСТ Р 55647-2013 Провода контактные из меди и ее сплавов для электрифицированных железных дорог. Технические условия

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32895, ГОСТ Р 52002, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 максимальный режим системы внешнего электроснабжения: Режим работы электроэнергетической системы, питающей тяговые подстанции, при котором в ней включено максимально возможное количество генераторов, трансформаторов и линий электропередачи.

3.2 пакет поездов: Два и более следующих один за другим поездов с заданным наименьшим интервалом на электротяге.

3.3 час интенсивных перевозок: Период времени суток, в котором движение поездов обусловливает максимальную нагрузку системы тягового электроснабжения.

3.4 расчетная масса (поезда): Среднее арифметическое значение массы всех поездов, включая пассажирские, обращающихся на каждом пути участка за одни сутки в среднем за год.

3.5 участок с преимущественно пассажирским движением: Участок, на котором количество пассажирских поездов составляет более 60% общего количества поездов в сутки и для которого поезд расчетной массы относят к категории пассажирских поездов.

3.6 участок с преимущественно пригородным движением: Участок, на котором количество пригородных поездов составляет более 60% общего количества поездов в сутки.

3.7 участок со смешанным движением: Участок, на котором количество пассажирских и пригородных поездов или количество грузовых поездов находится в интервале от 40 до 60% общего количества поездов в сутки.

4 Общие положения

4.1 Основные требования

4.1.1 Основными параметрами систем тягового электроснабжения являются:

— расстояние между смежными тяговыми подстанциями;

— мощность и количество силовых трансформаторов, а также автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 2 25 кВ;

— номинальный ток на выходе и количество статических преобразователей для системы тягового электроснабжения;

— номинальный ток коммутационных аппаратов и трансформаторов тока;

— номинальный ток отключения выключателей;

— марка, сечение и количество проводов контактной сети, проводов и кабелей питающих, отсасывающих и шунтирующих линий;

— марка, сечение и количество проводов сборных и соединительных шин тяговых подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения.

4.1.2 Значения основных параметров, кроме расстояний между тяговыми подстанциями, выбирают из номинальных рядов, установленных стандартами на соответствующую продукцию.

Для продукции, в отношении которой стандарты не разработаны, допустимые значения перегрузки по току и времени усреднения принимают по техническим условиям.

4.1.3 При выборе основных параметров систем тягового электроснабжения принимают следующие допустимые значения расчетных величин:

а) для напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в соответствии с таблицей 1;

Значение напряжения, В, при системе тягового электроснабжения

переменного тока (действующее значение)

2 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения поездов до 160 км/ч включ.

По Правилам [1] (пункт 2 приложения N 4)

3 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения пассажирских поездов св. 160 до 250 км/ч включ.

б) для температуры нагрева проводов контактной сети, питающих проводов системы тягового электроснабжения переменного тока 2 25 кВ, проводов питающих, отсасывающих и шунтирующих линий в соответствии с таблицей 2;

Допустимая температура нагрева, °С

Контактные из меди и ее сплавов

Несущие тросы из меди и ее сплавов

Многопроволочные биметаллические сталемедные

Медные кроме контактных проводов и несущих тросов, алюминиевые и сталеалюминиевые

в) для тока и/или температуры нагрева каждого из элементов системы тягового электроснабжения с учетом установленных для данного элемента норм допустимых перегрузок по току и времени усреднения.

4.1.5 Проверку контактной сети по температуре нагрева проводов выполняют как при нормальной схеме, так и при раздельном питании путей с отключенными постами секционирования и пунктами параллельного соединения контактной сети при их наличии.

4.1.6 Параметры контактной сети системы тягового электроснабжения постоянного тока выбирают с учетом износа контактных проводов, равного 15% площади полного сечения.

4.1.7 Мощность системы внешнего электроснабжения принимают для максимального режима ее работы.

4.2 Исходные данные и порядок выбора основных параметров

4.2.1 В качестве исходных данных для выбора основных параметров принимают:

а) координаты расположения станций, продольный профиль и план пути, допустимые скорости движения поездов на участке;

б) количество грузовых, пассажирских и пригородных поездов в сутки по каждому пути двухпутных и многопутных участков или по обоим направлениям движения для однопутных участков;

в) массы поездов всех категорий, серии и количество секций электровозов или моторных вагонов в поездах;

г) наименьший межпоездной интервал в пакетах поездов различных категорий;

д) график движения поездов или количество поездов в час интенсивных перевозок;

е) распределение категорий поездов по путям для многопутных участков.

4.2.2 Выбор основных параметров осуществляют по результатам тяговых и электрических расчетов. Параметры следует выбирать, как правило, без учета режима рекуперации за исключением случаев, когда рекуперативное торможение на участках с затяжными спусками применяют для обеспечения безопасности движения поездов.

Источник

Тяговая подстанция

Электроустановка для преобразования и распределения электроэнергии, предназначенная для понижения электрического напряжения для передачи

Транспортные подстанции делятся на 2 вида:

тяговые подстанции постоянного тока,

Тяговые подстанции постоянного тока

Строятся вдоль железных дорог, обычно на расстоянии от 25 до 50 км.

Расстояние может зависеть как от профиля пути, так и от размеров и расстояний проходящих поездов.

Тяговые подстанции постоянного тока получают электроэнергию от подстанций ФСК ЕЭС по линиям электропередач как воздушным, так и кабельным.

Напряжение составляет от 6 до 220 кВ.

Электрическая энергия поступает в распределительное устройство, если напряжение сети составляет 110 или 220 кВ, то поступает в трансформатор на понижение.

Далее с трансформатора электроэнергия поступает на тяговый трансформатор, далее на преобразователь.

С преобразователя ток подается на основную систему шин и распределяется по контактной сети с помощью быстродействующих автоматов.

Тяговые подстанции переменного тока

Имеют такое же предназначение, что и тяговые подстанции постоянного тока, кроме того, что в них нет преобразователей для выпрямления тока.

Располагаются на расстоянии от 50 до 120 км.

Питаются ЛЭП с напряжением от 110 до 220 кВ.

Нейтраль тяговых подстанций переменного тока заземляется, а первичные обмотки соединены в звезду.

Вторичные же обмотки соединяются в треугольник, а фаза С соединяется с рельсами без помощи коммутаторов, так как заземлена.

Источник

Системы тягового электроснабжения железных дорог

Система электроснабжения электрифицированной железнодорожной дороги состоит из внешней части системы электроснабжения, включающей в себя устройства выработки, распределения и передачи электрической энергии до тяговых подстанций (исключительно);

— тяговой части системы электроснабжения, состоящей из тяговых подстанций линейных устройств и тяговой сети. Тяговая сеть, в свою очередь, состоит из контактной сети, рельсового пути, питающих и отсасывающих линий (фидеров), а также других проводов и устройств, присоединяемых по длине линии и контактной подвески непосредственно или через специальные автотрансформаторы.

Основным потребителем электрической энергии в тяговой сети является локомотив. Вследствие случайного расположения поездов неизбежны случайные сочетания нагрузок (например, пропуск поездов с минимальным межпоездным интервалом), которые могут существенным образом повлиять на режимы работы системы тягового электроснабжения.

Наряду с этим поезда, удаляющиеся от тяговой подстанции, питаются электрической энергией при более низком напряжении, что влияет на скорость движения поезда и, как следствие, на пропускную способность участка.

Кроме тяговых двигателей, приводящих в движение поезд, на локомотивах имеются вспомогательные машины, выполняющие различные функции. Производительность этих машин также связана с уровнем напряжения на их зажимах. Отсюда следует, что в системах тягового электроснабжения весьма важным является поддержание заданного уровня напряжения в любой точке тяговой сети.

Питание электрифицированного участка железной дороги осуществляется от энергосистемы конкретного региона. Принципиальная схема электроснабжения электрифицированной железной дороги показана на рис. 1.3.

Внешняя система электроснабжения (I) включает в себя электрическую станцию 1, трансформаторную подстанцию 2, линию электропередачи 3. Тяговая система электроснабжения (II) содержит тяговую подстанцию 4, питающие фидеры 5, отсасывающий фидер 6, контактную сеть 7 и тяговый рельс 9 (см. рис. 1.3), а также линейные устройства.

Электроснабжение железных дорог осуществляется по линиям 35, 110, 220 кВ, 50 Гц. Система тягового электроснабжения может быть как постоянного, так и переменного тока.

Рис. 1.3. Принципиальная схема электроснабжения электрифицированной железной дороги: 1 – районная электрическая станция; 2 – повышающая трансформаторная подстанция; 3 – трехфазная линия электропередачи; 4 – тяговая подстанция; 5 – питающая линия (фидер); 6 – отсасывающая линия (фидер); 7 – контактная сеть; 8 – электрический локомотив; 9 – рельсы

На железных дорогах России распространение получили система электроснабжения постоянного тока с напряжением в контактной сети 3 кВ и система электроснабжения переменного тока с напряжением в контактной сети 25 кВ и 2 × 25 кВ, частотой 50 Гц.

Протяженность электрифицированных железных дорог России на 1 января 2005 г. составила 42,6 тыс. км.

Система тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ

Схема питания электрифицированного участка железной дороги постоянного тока показана на рис. 1.4.

Питание тяговой сети в большинстве случаев осуществляется от шин 110 (220) кВ через понизительный трансформатор, который обеспечивает снижение напряжения до 10 кВ. К шинам 10 кВ подключен преобразователь, который состоит из тягового трансформатора и выпрямителя. Последний обеспечивает преобразование переменного тока в постоянный напряжением на шинах 3,3 кВ. Контактная сеть подключается к «плюс шине», а рельсы – к «минус шине».

Рис. 1.4. Принципиальная схема питания электрифицированного участка железной дороги постоянного тока с напряжением в контактной сети 3 кВ

Принципиальный признак системы тягового электроснабжения постоянного тока – электрическая связь тягового двигателя с контактной сетью, т. е. имеется контактная система токосъема. Тяговые двигатели для электровозов и электропоездов постоянного тока предусмотрены на номинальное напряжение 1,5 кВ. Попарное последовательное соединение таких двигателей позволяет иметь в тяговой сети напряжение 3 кВ.

Достоинство системы постоянного тока определяются качеством сериесного двигателя постоянного тока, характеристика которого в большей мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к тяговым двигателям.

Недостатки системы тягового электроснабжения постоянного тока можно назвать следующие:

— вследствие низкого напряжения в тяговой сети токовыми нагрузками и большими потерями электроэнергии (полный коэффициент полезного действия (КПД) системы электрической тяги постоянного тока оценивается равным 22 %);

— при больших токовых нагрузках расстояние между тяговыми подстанциями равно 20 км и менее, что определяет высокую стоимость системы электроснабжения и большие эксплутационные расходы;

— большие токовые нагрузки определяют необходимость иметь контактную подвеску большего сечения, что вызывает значительный перерасход дефицитных цветных металлов, а также возрастание механических нагрузок на опоры контактной сети;

— система электрической тяги постоянного тока характеризуется большими потерями электрической энергии в пусковых реостатах электровозов при разгоне (для пригородного движения они составляют примерно 12 % от общего расхода электрической энергии на тягу поездов);

— при электрической тяге постоянного тока имеет место интенсивная коррозия подземных металлических сооружений, в том числе опор контакт- ной сети;

— применявшиеся до последнего времени на тяговых подстанциях шестипульсовые выпрямители имели низкий коэффициент мощности (0,88 ÷ 0,92) и вследствие несинусоидальности кривой потребляемого тока являлись причиной ухудшения показателей качества электрической энергии (особенно на шинах 10 кВ).

На дорогах постоянного тока различают централизованную и распределенную схемы питания. Основное различие этих схем заключается в числе выпрямительных агрегатов на подстанциях и методах резервирования мощности. При схеме централизованного питания агрегатов на подстанции должно быть не менее двух. В случае распределенного питания все подстанции одноагрегатные, а расстояние между тяговыми подстанциями сокращается.

Существует требование, чтобы в случаях выхода из работы одного агрегата обеспечивались нормальные размеры движения. В первой схеме для резервирования используются дополнительные (резервные) агрегаты, а во второй – сознательный отказ от резервирования оборудования подстанций по узлам и переход к резервированию подстанций целиком.

Протяженность электрических железных дорог, электрифицированных по системе постоянного тока с напряжением в тяговой сети 3 кВ, на 1 января 2005 г. составила 18,6 тыс. км.

Система тягового электроснабжения однофазного переменного тока напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц

На железных дорогах, электрифицированных на переменном токе, наибольшее распространение получила система электроснабжения напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц. Принципиальная схема питания электрифицированного участка показана на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Принципиальная схема питания электрифицированного участка железной дороги переменного тока напряжением в контактной сети 25 кВ, частотой 50 Гц

Питание тяговой сети осуществляется от шин 110 (220) кВ через понизительный (тяговый) трансформатор.

Он имеет три обмотки:

I – обмотка высокого напряжения 110 (220) кВ;

II – обмотка низкого (среднего) напряжения 27,5 кВ для питания контактной сети;

III – обмотка среднего (низкого) напряжения 35, 10 кВ для питания нетяговых потребителей.

К шинам 27,5 кВ подключены фидеры контактной сети. При этом фазы А и В питают разные плечи тяговой подстанции. Для разделения фаз на контактной сети устраивается нейтральная вставка. Фаза С подключается к рельсам.

Принципиальный признак системы тягового электроснабжения переменного тока – электромагнитная связь тягового двигателя с контактной сетью – обеспечивается посредством трансформатора электровоза.

Достоинства системы:

— установлены независимые режимы напряжения в контактной сети и на тяговом двигателе при сохранении тягового двигателя постоянного тока;

— повышено напряжение в контактной сети до 25 кВ переменного тока. Вследствие этого уменьшается ток нагрузки при одинаковой передаваемой мощности; уменьшаются потери напряжения и мощности;

— увеличено расстояние между тяговыми подстанциями и уменьшено их число (в два – три раза);

— уменьшен срок строительства и повышены темпы электрификации;

— сокращен расход цветных металлов.

Недостатки системы тягового электроснабжения переменного тока:

— несимметричный режим работы трехфазных трансформаторов (на двухплечевую нагрузку) и, как следствие, ухудшение показателей качества электрической энергии и значительное снижение их располагаемой мощности. Заметим, что под располагаемой мощностью трансформатора, работающего в несимметричном режиме, понимается мощность, соответствующая току прямой последовательности при такой нагрузке, когда ток в одной из фаз трансформатора принимает значение номинального;

— несинусоидальность системы потребляемых токов и также ухудшение качества электрической энергии в питающей системе электроснабжения (в кривой потребляемого электровозами тока при установленной на них двухпульсовой выпрямительной установке содержатся негативные высшие гармоники 3, 5, 7 с большим численным значением);

— низкий коэффициент мощности электровозов переменного тока. Коэффициент полезного действия системы электрической тяги в целом оценивается равным 26 %;

— тяговая сеть переменного тока является источником электромагнитного влияния на смежные устройства, в том числе на линии связи, что определяет необходимость применения специальных мер, направленных на снижение электромагнитного влияния;

— наличие при двухсторонней схеме питания тяговой сети переменного тока уравнительных токов, а следовательно, дополнительных больших потерь электрической энергии.

Протяженность электрических железных дорог, электрифицированных по системе переменного тока с напряжением в тяговой сети 25 кВ, частотой 50 Гц, на 1 января 2005 г. составила 24,0 тыс. км.

Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций для систем электрической тяги постоянного и переменного тока

Схемы питания электрифицированных железных дорог от энергосистемы весьма разнообразны. Они в большей мере зависят от применяемой системы электрической тяги, а также от конфигурации самой энергосистемы.

Рассмотрим принципиальные схемы питания при системах электрической тяги постоянного (рис. 1.6) и переменного (рис. 1.7) тока.

Обычно линия электропередачи частотой 50 Гц получает питание от энергосистемы и расположена вдоль железной дороги.

Под напряжением системы электрической тяги понимают номинальное напряжение, на которое изготавливается электроподвижной состав (ЭПС). Оно же является номинальным напряжением в контактной сети, напряжение на шинах подстанции обычно принимают на 10 % выше этого значения.

На рис. 1.6 и 1.7 обозначено: 1 – энергосистема; 2 – линия электропередачи; 3 – тяговые подстанции (с выпрямителями подстации постоянного тока и трансформаторные – переменного); 4 – контактная сеть; 5 – рельсы; 6 – электровоз.

Рис. 1.6. Принципиальная схема питания железной дороги постоянного тока

Рис. 1.7. Принципиальная схема питания железной дороги переменного тока

Электрифицированные железные дороги относятся к потребителям первой категории. Для таких потребителей предусмотрено питание от двух независимых источников электроэнергии. Таковыми считаются отдельные районные подстанции, разные секции шин одной и той же подстанции – районной или тяговой. Поэтому схема питания тяговых подстанций от энергосистемы должна быть такой, чтобы выход из работы одной из районных подстанций или линии передачи не мог бы быть причиной выхода из строя более одной тяговой подстанции. Достичь этого можно путем выбора рациональной схемы питания тяговых подстанций от энергосистемы.

Схемы присоединения тяговых подстанций к линиям электропередачи

Схема питания тяговых подстанций от ЛЭП показана на рис. 1.8.

Рис 1.8. Схема двустороннего питания тяговых подстанций от двухцепной линии электропередач

В общем случае схема питания тяговых подстанций зависит от конфигурации районной сети, резерва мощности электрических станций и подстанций, возможности их расширения и др. Во всех случаях для большей надежности стремятся иметь схему двухстороннего питания тяговых подстанций (см. рис. 1.8). На рис. 1.8. обозначено: 1 – опорная тяговая подстанция (не менее трех вводов высоковольтных линий). Оснащается комплексом высоковольтных коммутационных аппаратов и устройств автоматической защиты от повреждений; 2 – промежуточная отпаячная подстанция. Высоковольтные выключатели не устанавливаются, за счет чего удешевляется система электроснабжения; 3 – промежуточная транзитная подстанция, обеспечивается секционирование высоковольтных линий для ремонта или отключения при повреждениях.

Обеспечение надежности системы электроснабжения достигается: использованием двухцепной линии высокого напряжения, обеспечением двухстороннего питания каждой сети ЛЭП, секционированием ЛЭП на транзитных подстанциях, наличием быстродействующей автоматической защиты на опорных, транзитных тяговых и районных подстанциях.

Обеспечение экономичности системы электроснабжения достигается сокращением высоковольтной аппаратуры (выключателей) за счет промежуточных подстанций, не имеющих таких выключателей. При повреждениях на этих подстанциях быстродействующей защитой отключаются линии на опорных подстанциях, а в бестоковую паузу – на промежуточных. Неповрежденные подстанции включаются системой автоматического повторного включения.

При питании от одноцепной линии передачи присоединение подстанций на отпайках не допускается. Все подстанции включаются в разрез линии, причем на каждой подстанции промежуточные линии передачи секционируются выключателем.

Особенности схем питания тяговой сети однофазного тока промышленной частоты

На дорогах однофазного переменного тока питание тяговой сети осуществляется от трехфазной линии передачи электрической энергии через трансформаторы, обмотки которых соединены в ту или иную схему.

На отечественных железных дорогах применяют в основном трехфазные трехобмоточные трансформаторы, включаемые по схеме «звезда – звезда – треугольник», типа ТДТНГЭ (трехфазный, масляный, с принудительным охлаждением – дутьем, трехобмоточный, с регулированием напряжения под нагрузкой, грозоупорный, для электрической тяги) мощностью 20, 31,5 и 40,5 МВ?А. Первичное напряжение – 110 или 220 кВ, вторичное на тягу – 27,5 кВ, для районных потребителей – 38,5 и 11 кВ.

Для питания только тяговой нагрузки применяют трехфазные двухобмоточные трансформаторы типа ТДГ и ТДНГ со схемой соединения обмоток «звезда – треугольник » ( –11). Мощность указанных трансформаторов такая же, как и у трехобмоточных. Соединение тяговой обмотки «треугольником» позволяет получить более пологую внешнюю характеристику. Одну вершину «треугольника» присоединяют к рельсам, а две другие – к разным секциям контактной сети.

Схема питания тяговой сети однофазного переменного тока от трехфазного трансформатора с соединением обмоток «звезда – треугольник» показана на рис. 1.9.

При питании тяговой нагрузки от трех фаз секции тяговой сети слева и справа от подстанции должны питаться от разных фаз. Следовательно, они имеют напряжения, не совпадающие по фазе друг с другом.

Рис. 1.9. Схема питания тяговой сети однофазного переменного тока от трехфазного трансформатора с соединением обмоток «звезда – треугольник»

Токи в фазах можно получить непосредственно из уравнений Кирхгофа. Если в рассматриваемый момент времени слева от подстанции нагрузка _л и справа _п (см. рис. 1.9), то можно записать:

_ac = _ba+ _л; (1.1)

_ba = _cb + _п; (1.2)

_cb = _ac – _л – _п; (1.3)

_ac + _ba + _cb = 0. (1.4)

Из уравнения (1.4) следует:

_ba = – _ac – _cb. (1.5)

Выражение (1.5) подставим в уравнение (1.1):

_ac = – _ac – _cb + _л. (1.6)

Подставив формулу (1.3) в выражение (1.6), получим:

_ac = – _ac – _ac + _л + _п + _л;

3_ac = 2_л + _п;

_ac = _л + _п. (1.7)

Подставив формулу (1.7) в выражение (1.3), получим:

_cb = _л + _п – _л – _п;

Подставив формулу (1.8) в выражение (1.2) получим:

_cb= – _л – _п + _п;

Ток в фазах вторичного «треугольника» и соответственно в фазах первичной обмотки также можно найти, построив векторную диаграмму.

Для построения векторной диаграммы принимается, что токи фидерных зон _л и _п, под которыми подразумеваются суммарные токи фидеров, отходящие от подстанции соответственно влево и вправо, распределяются между вторичными обмотками трансформатора. Иными словами – нужно определить долю участия вторичной обмотки трансформатора в питании обеих фидерных зон.

При соединении обмоток трансформатора по схеме и отсутствии токов нулевой последовательности в замкнутом контуре «треугольника» каждую фазу можно рассматривать независимо от другой, т. е. как однофазный трансформатор. В этом случае распределение нагрузок на вторичной стороне между фазами определяется только соотношением значений сопротивления обмоток. Левая фидерная зона с током _л питается от напряжения U_ac. Это напряжение генерируется как в обмотках «ах», так и в обмотках «bу» и «cz». Сопротивление обмоток «ах» в два раза меньше сопротивления двух других обмоток, соединенных последовательно. Следовательно, ток _л разделяется между этими генерирующими напряжение _ac обмотками в соотношении 2:1. Аналогичным образом делится ток _п.

Построим векторную диаграмму для определения токов фаз трехфазного трансформатора (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Векторная диаграмма для определения токов фаз трехфазного трансформатора

Изобразим на диаграмме векторы напряжений и токов I_л, I_п. Ток в обмотках «ах», исходя из изложенного, должен равняться сумме _л и _п. Отложив на векторе I_л величину, равную его длины, на векторе I_п его длины, найдем _ac как сумму этих частей. Ток в фазе А «звезды» первичной обмотки (если принять коэффициент трансформации равным единице, а ток холостого хода равным нулю) будет равен току _a.

Аналогично ток в обмотке «cz» складывается из _п и – _л. Сложив их, получим ток _c. Соответственно _c = _C.

Нагрузка в обмотке «by» составляется из суммы – _л и _п. Сложив векторы, получим нагрузку третьей наименее нагруженной фазы _b = _В. Заметим, что наименее нагруженной фазой является та фаза «треугольника», которая непосредственно не соединена с рельсами.

На диаграмме рис. 1.10 показаны углы сдвига фаз _А, _В, _С между током I_А, I_В, I_С и напряжением U_А, U_В, U_С. Заметим, что _А > _Л, а _{С а}. Следовательно, ток I_ас сдвинут током I_b соседнего плеча в сторону отставания. Потребление реактивной мощности увеличивается (по отстающей фазе), что приводит к уменьшению напряжения в ней.

Опережающая фаза _cb

Источник