Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 21.12.2012
Код ГРНТИ: 44.00.00
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Результаты исследования cопротивления линии электропередач при трехфазном коротком замыкании

С.Я. Любомиров
Технический колледж – Смолянский филиал Пловдивского университета "Паисий Хилендарски"

     В последние годы электроэнергетические системы среднего напряжения и распределительные сети уверенно развиваются и их эксплуатация требует все более новых информационных систем.
     В докладе приводятся результаты исследований, проведенных на линиях электропередачи при трехфазных коротких замыканиях. Представленные результаты в табличном и графическом виде иллюстрируют трехфазное короткое замыкание на одной и двух последовательно соединенных линиях электропередачи. Показано влияние нагрузки при расчете импеданса линии электропередачи и, как изменением cosφ (от 0,5 ÷ 1) обеспечить достаточную точность при определении расстояния до места повреждения.

Ключевые слова: Определение расстояния до места повреждения, распределительные сети среднего напряжения, параметры линий электропередачи, импеданс.

Въведение През последните години се наблюдава стремеж към постигане на по-високо качество от гледна точка на доставки и услуги, което е предпоставка за внедряването и използването на повече компютъризация, автоматизация и контролно измервателни устройства в електроенергийната система. Друг важен аспект е конкурентоспособността на електрическите пазарни мощности и нарастващата взискателност към електрическите компании, да запазят търсенето и да повишат показателите на качеството на енергията в рамките на изискваните стандарти. Това води до насърчаването на развитието и внедряването на нови техники, необходими за повишаване на надеждност, селективност, чувствителност и бързодействие в разпределителните мрежи. В този контекст, бързото и ефективно определяне на мястото на повредата в тези мрежи е един от начините за подобряване на тези показатели. По този начин, различни технически подходи при определяне на разстоянието до мястото на повредата са предложени и представят резултати, които показват необходимостта от нови инвестиции проучвания, свързани с тази проблематика.

Късите съединения са най-честото смущаващо въздействие в тези системи и информацията за техния вид и място е особено важна за отстраняването им и постигане на надеждно електрозахранване на потребителите. Задачата няма радикално решение поради факта, че разпределителните мрежи са силно разклонени и едно измерено разстояние отговаря на няколко места в тях. Нова пречка е и непрекъснатото въвеждане на нови алтернативни източници на енергия, които често се включват към електропроводите средно напрежение и ги превръща в електропроводи, захранвани от две страни.

1. Таблично и графично представяне на резултатите от трифазно късо съединение на единичен въздушен електропровод

В приложението са дадени зависимостите на импеданса, активното съпротивление и раектанса при трифазно късо съединение с различна стойност на преходно съпротивление в мястото на повредата при въздушен електропровод захранен от едната страна. Графично представените резултати от трифазното късо съединение са направени с програмния продукт Matlab R2010b и таблично онагледени в Microsoft Excel. Данните за електропровода са следните: Сечение АС95; Дължина 11.3 km; R0=0.33 ohm/km; X0=0.367 ohm/km. Импедансът на линията Zline е равен на = 3.7290 + 4.1471i.

Таблица 1. Изчисление за трифазно късо съединение без преходно съпротивление в мястото на повредата.

km

Isc1

U1eff

R

X

Z

Zfl_calc

0

3.1430e+002 -6.8670e+003i

0

0

0.0000

0.0000

0

0.1

1.1334e+003 -5.2742e+003i

2.6099e+003 -1.4967e+003i

0.3729

0.4147

0.5577

0.3729 + 0.4147i

0.2

1.3640e+003 -4.1577e+003i

4.4657e+003 -1.9695e+003i

0.7458

0.8294

1.1154

0.7458 + 0.8294i

0.3

1.3849e+003 -3.3850e+003i

5.7606e+003 -2.0638e+003i

1.1187

1.2441

1.6731

1.1187 + 1.2441i

0.4

1.3322e+003 -2.8343e+003i

6.6887e+003 -2.0177e+003i

1.4916

1.6588

2.2308

1.4916 + 1.6588i

0.5

1.2563e+003 -2.4278e+003i

7.3766e+003 -1.9216e+003i

1.8645

2.0736

2.7886

1.8645 + 2.0736i

0.6

1.1765e+003 -2.1181e+003i

7.9026e+003 -1.8115e+003i

2.2374

2.4883

3.3463

2.2374 + 2.4883i

0.7

1.1001e+003 -1.8754e+003i

8.3156e+003 -1.7019e+003i

2.6103

2.9030

3.9040

2.6103 + 2.9030i

0.8

1.0295e+003 -1.6808e+003i

8.6476e+003 -1.5985e+003i

2.9832

3.3177

4.4617

2.9832 + 3.3177i

0.9

9.6548e+002 -1.5216e+003i

8.9196e+003 -1.5032e+003i

3.3561

3.7324

5.0194

3.3561 + 3.7324i

1

9.0767e+002 -1.3893e+003i

9.1461e+003 -1.4164e+003i

3.7290

4.1471

5.5771

3.7290 + 4.1471i

От таблично представените резултати се забелязва, че когато няма преходно съпротивление в мястото на повредата, то изчисления импеданс отговаря на точното местоположение на повредата.

Фиг .1. Графично представяне на X в зависимост от дължината на електропровода при стойностти за активното съпротивление Rsc=0, 2, 4, 8, 16 ohm.

Фиг. 2. Графично представяне на импеданса Z в зависимост от дължината на електропровода при стойностти за активното съпротивление Rsc=0, 2, 4, 8, 16 ohm.

Фиг. 3. Графично представяне на R в зависимост от дължината на електропровода при стойностти за активното съпротивление Rsc=0, 2, 4, 8, 16 ohm.

Фиг. 4. Графично представяне на R в зависимост от промяната на товара при стойност за активното съпротивление Rsc=4 ohm.

Фиг. 5. Графично представяне на Х в зависимост от промяната на товара при стойност за активното съпротивление Rsc=4 ohm.

2. Таблично и графично представяне на резултатите от трифазно късо съединение на два последователно свързани въздушни електропровода

В приложението са дадени зависимостите на импеданса, активното съпротивление и раектанса при трифазно късо съединение с различна стойност на преходно съпротивление в мястото на повредата при два последователно свързани въздушни електропроводи с различни сечения захранени от едната страна. Графично представените резултати от трифазното късо съединение са направени с програмния продукт Matlab R2010b и таблично онагледени в Microsoft Excel.

Данните за електропровода са следните:

първия електропровод P е със сечение АС95, дължина 5 km, R0=0.33 ohm/km, X0=0.367 ohm/km;

втория електропровод R е със сечение АС50, дължина 5 km, R0=0.65 ohm/km, X0=0.3800 ohm/km.

Таблица 2. Изчисление за трифазно късо съединение без преходно съпротивление в мястото на повредата при два електропровода с различни параметри.

km1

km2

Zfl_calc

Rp

Xp

Zp

Rr1

Xr1

Zr1

Z_R1

0.00

5

0

0.0000

0.0000

0.0000

1.6500

1.8350

1.6500 + 1.8350i

2.4677

0.50

5.5

0.1650 + 0.1835i

0.1650

0.1835

0.2468

1.9750

2.0250

1.9750 + 2.0250i

2.8286

1.00

6

0.3300 + 0.3670i

0.3300

0.3670

0.4935

2.3000

2.2150

2.3000 + 2.2150i

3.1932

1.50

6.5

0.4950 + 0.5505i

0.4950

0.5505

0.7403

2.6250

2.4050

2.6250 + 2.4050i

3.5601

2.00

7

0.6600 + 0.7340i

0.6600

0.7340

0.9871

2.9500

2.5950

2.9500 + 2.5950i

3.9289

2.50

7.5

0.8250 + 0.9175i

0.8250

0.9175

1.2339

3.2750

2.7850

3.2750 + 2.7850i

4.2991

3.00

8

0.9900 + 1.1010i

0.9900

1.1010

1.4806

3.6000

2.9750

3.6000 + 2.9750i

4.6702

3.50

8.5

1.1550 + 1.2845i

1.1550

1.2845

1.7274

3.9250

3.1650

3.9250 + 3.1650i

5.0421

4.00

9

1.3200 + 1.4680i

1.3200

1.4680

1.9742

4.2500

3.3550

4.2500 + 3.3550i

5.4147

4.50

9.5

1.4850 + 1.6515i

1.4850

1.6515

2.2210

4.5750

3.5450

4.5750 + 3.5450i

5.7877

5.00

10

1.6500 + 1.8350i

1.6500

1.8350

2.4677

4.9000

3.7350

4.9000 + 3.7350i

6.1612

При изчисленията за товара Zload=1990000 VA, cosφ=0,8.

Получената стойност за импеданса на първия електропровод е Zp1 =1.65+1.835i оhm.

Получената стойност за втория електропровод е Zr1 =3.25+1.9i оhm.

Графиките са правени при изчисления на база само импеданси.

Фиг. 6. Графично представяне на импедансите Z в зависимост от дължината на електропровода при стойностти за активното съпротивление Rsc=0, 2, 8, 16 ohm.

Фиг. 7. Графично представяне на раектанса X в зависимост от електропроводите при стойностти за активното съпротивление Rsc=0, 2, 8, 16 ohm.

Фиг. 8. Графично представяне на X в зависимост от дължината на електропровода при стойностти за активното съпротивление Rsc=0, 2, 8, 16 ohm.

3. Влияние на товара при изчисляване на импеданса на далекопровод при трифазно късо съединение

В приложението са дадени зависимостите на импеданса, активното съпротивление и раектанса при трифазно късо съединение с различна стойност на преходно съпротивление в мястото на повредата при два последователно свързани въздушни електропроводи с различни сечения захранени от едната страна. Графично представените резултати от трифазното късо съединение са направени с програмния продукт Matlab R2010b и таблично онагледени в Microsoft Excel.

Фиг. 9. Показани са графично резултатите за Z при късо съединение през преходно съпро-тивление 16 Ohm , при промяна на товара, при празен ход на електропроводите и без преходно съпротивле-ние.

Фиг. 10. Показани са графично резултатите за R при късо съединение през преходно съпротивление 16 Ohm , при промяна на товара, при празен ход на електропроводите и без преходно съпротивление.

Фиг. 11. Показани са графично резултатите за X при късо съединение през преходно съпротивление 16 Ohm, при промяна на товара, при празен ход на електропроводите и без преходно съпротивление.

Таблица 3. Изчисление за трифазно късо съединение с преходно съпротивление Rsc1=16 ohm в мястото на повредата при два електропровода с различни параметри и товар Sload=200 ohm.

km1

km2

Rsc1

Rp

Xp

Zp

Zfl_calc

Rr

Xr

Zr

Sload

0.00

5

16

15.0281

0.6613

15.0426

15.0281 + 0.6613i

16.6619

2.5090

16.8497

200Ohm

0.50

5.5

16

15.1931

0.8448

15.2166

15.1931 + 0.8448i

16.9869

2.6990

17.2000

200Ohm

1.00

6

16

15.3581

1.0283

15.3925

15.3581 + 1.0283i

17.3119

2.8890

17.5513

200Ohm

1.50

6.5

16

15.5231

1.2118

15.5703

15.5231 + 1.2118i

17.6369

3.0790

17.9036

200Ohm

2.00

7

16

15.6881

1.3953

15.7500

15.6881 + 1.3953i

17.9619

3.2690

18.2569

200Ohm

2.50

7.5

16

15.8531

1.5788

15.9315

15.8531 + 1.5788i

18.2869

3.4590

18.6112

200Ohm

3.00

8

16

16.0181

1.7623

16.1148

16.0181 + 1.7623i

18.6119

3.6490

18.9662

200Ohm

3.50

8.5

16

16.1831

1.9458

16.2997

16.1831 + 1.9458i

18.9369

3.8390

19.3221

200Ohm

4.00

9

16

16.3481

2.1293

16.4862

16.3481 + 2.1293i

19.2619

4.0290

19.6788

200Ohm

4.50

9.5

16

16.5131

2.3128

16.6743

16.5131 + 2.3128i

19.5869

4.2190

20.0361

200Ohm

5.00

10

16

16.6781

2.4963

16.8639

16.6781 + 2.4963i

19.9119

4.4090

20.3942

200Ohm

4. Изследване на импеданса на далекопровод при трифазно късо съединение при промяна на cos φ (от 0.5 ÷ 1)

В приложението са дадени зависимостите на импеданса, активното съпротивление и раектанса при трифазно късо съединение с Rsc1=16 ohm преходно съпротивление и промяна на cos φ (от 0.5 ÷ 1).

При два последователно свързани въздушни електропроводи с различни сечения захранени от едната страна, с дължини на електропроводите 5 km. Графично представените резултати от трифазното късо съединение са направени с програмния продукт Matlab R2010b и таблично онагледени в Microsoft Excel.

Фиг 12. Показани са графично резултатите за X при късо съединение през преходно съпротивление 16 Ohm , при промяна на cos φ (от 0.5 ÷ 1) и без преходно съпротивление.

Фиг. 13. Показани са графично резултатите за R при късо съединение през преходно съпротивление 16 Ohm , при промяна на cos φ (от 0.5 ÷ 1) и без преходно съпротивление.

Фиг. 14. Показани са графично резултатите за Z при късо съединение през преходно съпротивление 16 Ohm , при промяна на cos φ (от 0.5 ÷ 1) и без преходно съпротивление.

Таблица 4. Изчисление за трифазно късо съединение с преходно съпротивление Rsc1=16 ohm в мястото на повредата при Rsc1=16 ohm преходно съпротивление и промяна на cos φ (от 0.5 ÷ 1), разделена на две части.

km1

km2

Rsc1

Rp_kor

Xp_kor

Zp_kor

Rp

Xp

Zp

Zfl_calc

0.00

5

16

0.0000

0.0000

0.0000

14.9342

0.4767

14.9418

14.9342 + 0.4767i

0.50

5.5

16

0.1650

0.1835

0.2468

15.0992

0.6602

15.1136

15.0992 + 0.6602i

1.00

6

16

0.3300

0.3670

0.4935

15.2642

0.8437

15.2875

15.2642 + 0.8437i

1.50

6.5

16

0.4950

0.5505

0.7403

15.4292

1.0272

15.4634

15.4292 + 1.0272i

2.00

7

16

0.6600

0.7340

0.9871

15.5942

1.2107

15.6411

15.5942 + 1.2107i

2.50

7.5

16

0.8250

0.9175

1.2339

15.7592

1.3942

15.8208

15.7592 + 1.3942i

3.00

8

16

0.9900

1.1010

1.4806

15.9242

1.5777

16.0022

15.9242 + 1.5777i

3.50

8.5

16

1.1550

1.2845

1.7274

16.0892

1.7612

16.1853

16.0892 + 1.7612i

4.00

9

16

1.3200

1.4680

1.9742

16.2542

1.9447

16.3701

16.2542 + 1.9447i

4.50

9.5

16

1.4850

1.6515

2.2210

16.4192

2.1282

16.5566

16.4192 + 2.1282i

5.00

10

16

1.6500

1.8350

2.4677

16.5842

2.3117

16.7445

16.5842 + 2.3117i

km1

km2

Rsc1

Rr

Xr

Zr

Rr_kor

Xr_kor

Zr_kor

delta_Zfl_R

0.00

5

16

16.5648

2.3179

16.7262

1.6500

1.8350

2.4677

14.9148 + 0.4829i

0.50

5.5

16

16.8898

2.5079

17.0750

1.9750

2.0250

2.8286

14.9148 + 0.4829i

1.00

6

16

17.2148

2.6979

17.4249

2.3000

2.2150

3.1932

14.9148 + 0.4829i

1.50

6.5

16

17.5398

2.8879

17.7760

2.6250

2.4050

3.5601

14.9148 + 0.4829i

2.00

7

16

17.8648

3.0779

18.1280

2.9500

2.5950

3.9289

14.9148 + 0.4829i

2.50

7.5

16

18.1898

3.2679

18.4810

3.2750

2.7850

4.2991

14.9148 + 0.4829i

3.00

8

16

18.5148

3.4579

18.8349

3.6000

2.9750

4.6702

14.9148 + 0.4829i

3.50

8.5

16

18.8398

3.6479

19.1897

3.9250

3.1650

5.0421

14.9148 + 0.4829i

4.00

9

16

19.1648

3.8379

19.5453

4.2500

3.3550

5.4147

14.9148 + 0.4829i

4.50

9.5

16

19.4898

4.0279

19.9017

4.5750

3.5450

5.7877

14.9148 + 0.4829i

5.00

10

16

19.8148

4.2179

20.2588

4.9000

3.7350

6.1612

14.9148 + 0.4829i

5. Изследване на импеданса на далекопровод при трифазно късо съединение при отчитане влиянието на активното съпротивление и корекция

В приложението са дадени зависимостите на импеданса, активното съпротивление и раектанса при трифазно късо съединение с различна стойност на преходно съпротивление в мястото на повредата при два последователно свързани въздушни електропроводи с различни сечения захранени от едната страна. Графично представените резултати от трифазното късо съединение са направени с програмния продукт Matlab R2010b и таблично онагледени в Microsoft Excel.

Фиг. 15. Показани са графично резултатите за X при късо съединение през преходно съпротивление 16 Ohm , при корекция на 16 Ohm, при празен ход на електропроводите и без товар.

Фиг. 16. Показани са графично резултатите за Z при късо съединение през преходно съпротивление 16 Ohm , при корекция на 16 Ohm, при празен ход на електропроводите и без товар.

Фиг. 17. Показани са графично резултатите за R при късо съединение през преходно съпротивление 16 Ohm , при корекция на 16 Ohm, при празен ход на електропроводите и без товар.

Заключение От наблюдаването на показаните фигури и таблици можем да обобщим следното, че при трифазно късо съединение през активно съпротивлението в мястото на късо съединение, изчисленията за импеданса не дават точен резултат. Ако се откажем от използването на R и работим само с X, то грешката ще бъде по-малка.

Литература

1. И. Л. Небрат, Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты. Учебное пособие, часть первая, Санкт-Петербург, 1996.

2. Кузнецов А.П., В.Ю. Лукоянов, Применение и техническое обслуживание микропроцессорных устройств на электростанциях и в электросетях, Часть 1, Фиксирующие индикаторы для определения мест повреждений на воздушных линиях электропередачи, „НЦ ЭНАС”, Москва, 2001

3. Lyubomirov, S.Y.,S.J. Ovcharov, The Use of the A/D Converter of the Type MAX11040 in Relay Protection, Annual Journal of Electronics, 2010, стр. 39-42, ISSN 1313-1842.

4. Lyubomirov, S.Y., S.J. Ovcharov, Research of an Operating System for the Needs of Relay Protection, Annual Journal of Electronics, 2011, стр. 133-136, ISSN 1313-1842.



Библиографическая ссылка на статью:
С.Я. Любомиров Результаты исследования cопротивления линии электропередач при трехфазном коротком замыкании // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2012.–URL: /articles.php?id=59 (Дата обращения: 30.11.2021)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru