Расчет линии трехфазного тока с несколькими нагрузками: Расчет потери напряжения с несколькими нагрузками вдоль линии

Распределение нагрузки по фазам. Расчет трехфазной сети

Вам необходимо сделать трехфазное питание для дома? О том, как это сделать, читайте описание ниже.

Прежде всего, нужно провести расчет трехфазной цепи.

Содержание

Порядок распределения нагрузки по фазам

1. Симметрично распределить нагрузку на три фазы. Мощность на каждой фазе будет равна мощности трехфазной нагрузки, кратная трем.
2. Рассчитать нагрузку на каждую фазу.
3. В результате, нужно добиться того, чтобы на каждой фазе, в момент полной загрузки сети, была примерно одинаковая мощность.
4. Определить ток на самой загруженной фазе. После этого необходимо проверить, чтобы при максимальной мощности ток был меньше тока срабатывания входного трехфазного автомата.

Расчет нагрузки по фазам

Допустим, у вас имеется трехфазный двигатель мощностью 1500 Вт. Соответственно, на каждую фазу приходится по 500 Вт активной мощности. Предположим, что cos фи=0,8. Полная мощность равна: 500/0,8. Получается, что 625 Вт нужно распределить на каждую фазу.

Кроме двигателя к фазам, вероятно, подключены и другие потребители. Например, кроме 500 Вт подключается освещение на 200 Вт и конвектор на 300 Вт. Все мощности суммируются по горизонтали. Реактивная мощность остается без изменений (если не используются нагрузки с реактивной составляющей).

По теореме Пифагора можно определить реактивную мощность.

Но на практике это довольно сложные расчеты. Поэтому, это рассчитывается приближенно: 625 Вт + 500 Вт = 1150 Вт. Эта сумма получается больше точных расчетов по формуле, но страшного ничего нет. Расчет произведен с небольшим запасом.

На практике для приблизительных расчетов достаточно сложить все полные мощности и по ним определить мощность автомата для требуемой нагрузки.

Разводка однофазного щитка

Например, к щиту подключаются — плита (варочная панель) 7,2 кВт; духовой шкаф 4,3 кВт; кухня 5,5 кВт; комната 3,5 кВт; ванная 3,5 кВт; двигатель 3-фазный 1,5 кВт; розетка 3-фазная.

Рассмотрим такую ситуацию: у вас была однофазная сеть и теперь дали разрешение на проведение трехфазной. В этом случае нужно все потребители распределить по фазам.

Самый мощный прибор это варочная панель (плита) 7,2 кВт, которую нужно посадить на первую фазу. На вторую подключить духовой шкаф и комнату. В итоге получается 7,8 кВт. А на третью фазу подключить кухню и ванную комнату. Общая мощность получится 9 кВт. Прибавим еще мощность двигателя, разделив ее на каждую фазу одинаково. В итоге получилось: на первой фазе 7,8 кВт; на второй фазе 9,4 кВт; на третьей — 9,6 кВт. Приблизительно распределили нагрузку по фазам по возможности равномерно. Посмотрим, какой в результате получился щиток.

  • Итак, трехфазный щиток состоит из входного автомата и трехфазного счетчика. Далее, на первую фазу подключен автомат 40 Ампер, через который питается плита мощностью 7,2 кВт. Если просуммировать с двигателем, будет 7,8 кВт.
  • Ко второй фазе через автомат 25 Ампер подключен духовой шкаф и микроволновая печь. Через второй автомат 16 Ампер подсоединена комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность получилась 8,4 кВт.
  • К третьей фазе подключен ДИФ автомат и обычный автомат. Через обычный автомат на 25 Ампер подключена кухня проектной мощностью 5,5 кВт. Через ДИФ автомат подключена ванная комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность на третью фазу получается 9,6 кВт.
Распределение полной мощности двигателя на три фазы по 0,6 кВт:
  • первая фаза: 7,2+0,6=7,8 кВт;
  • вторая фаза: 4,3+3,5+0,6=8,4 кВт;
  • третья фаза: 5,5+3,5+0,6=9,6 кВт.

По всем трем фазам максимальная мощность составляет 9,6 кВт. Если проектная мощность 8,8 кВт и входной автомат на 40 Ампер, а у нас проектная мощность на одной из трех фаз 9,6 кВт, то такой автомат не выдержит нагрузку. Если третью фазу загрузить на полную мощность, то этот автомат отключится. Поэтому, входной автомат нужно ставить на 50 Ампер.

Из этого примера видно, что при небольшом количестве потребителей можно полноценно загрузить трехфазную цепь. Иногда возникает необходимость подключить кондиционеры, электрический теплый пол и другие потребители высокой мощности.

Прежде чем покупать электрическое оборудование, надо рассчитать потребляемую мощность. Потянет ли входной автомат и разрешенный лимит по току на электроснабжение дома?

После подсчета всех нагрузок по фазам можно определить, какой мощности нужен входной автомат. Узнать в энергосбыте, какой резерв по току вам дадут. Возможно, разрешение дадут только на 25 Ампер. Придется покупать приборы из расчета на эти 25 Ампер. На фазу дается только 5,5 кВт.

В этом случае, что делать с электроплитой на 7,2 кВт? Современные электроплиты и варочные панели имеют подключение к двухфазной цепи, а иногда и к трехфазной. Кроме земляного и нулевого вывода имеется L1 и L2 (иногда L1, L2, L3). В первом случае для подключения двухфазной цепи, а во втором – подключение трехфазной цепи. Такие мощные нагрузки предусмотрены специально, чтобы можно было их распределить.

Когда делаете проект и запрашиваете проектную мощность, пытайтесь получить разрешение на мощность с запасом.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Формула расчета падения напряжения в линии. Расчет необходимого сечения кабеля

Во время передачи электроэнергии по проводам к электроприемникам ее небольшая часть расходуется на сопротивление самих проводов, т.е. на их нагрев. Чем выше протекаемый ток и больше сопротивление провода, тем больше на нем будет потеря напряжения. Величина тока зависит от подключенной нагрузки, а сопротивление провода тем больше, чем больше его длина. Логично? Поэтому нужно понимать, что провода большой длины могут быть не пригодны для подключения какой-либо нагрузки, которая, в свою очередь, хорошо будет работать при коротких проводах того же сечения.

В идеале все электроприборы будут работать в нормальном режиме, если к ним подается то напряжение, на которые они рассчитаны. Если провод рассчитан не правильно и в нем присутствуют большие потери, то на вводе в электрооборудование будет заниженное напряжение. Это очень актуально при электропитании постоянным током, так как тут напряжение очень низкое, например 12 В, и потеря в 1-2 В тут будет уже существенной.

Чем опасна потеря напряжения в электропроводке?

  1. Отказом работы электроприборов при очень низком напряжении на входе.

В выборе кабеля необходимо найти золотую середину. Его нужно подобрать так, чтобы сопротивление провода при нужной длине соответствовало конкретному току и исключить лишние денежные затраты. Конечно, можно купить кабель огромного сечения и не считать в нем потери напряжения, но тогда за него придется переплатить. А кто хочет отдавать свои деньги на ветер? Давайте ниже разберемся, как учесть потери напряжения в кабеле при его выборе.

Для того чтобы избежать потерь мощности нам нужно уменьшить сопротивление провода. Мы знаем что, чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление. Поэтому эта проблема в длинных линиях решается путем увеличения сечения жил кабеля.

Вспомним физику и перейдем к небольшим формулам и расчетам.

Напряжение на проводе мы можем узнать по следующей формуле, зная его сопротивление (R, Ом) и ток нагрузки (I, А).

Сопротивление провода рассчитывается так:

R=рl/S , где

р — удельное сопротивление провода, Ом*мм 2 /м;

l — длина провода, м;

S — площадь поперечного сечения провода, мм 2 .

Удельное сопротивления это величина постоянная. Для меди она составляет р=0,0175 Ом*мм 2 /м , и для алюминия р=0,028 Ом*мм 2 /м . Значения других металлов нам не нужны, так как провода у нас только с медными или с алюминиевыми жилами.

Приведу небольшой пример расчета для медного провода. Для алюминиевого провода суть расчета будет аналогичной.

Например, мы хотим установить группу розеток в гараже и решили протянуть туда медный кабель от дома длинной 50 м сечением 1,5 мм 2 . Там будем подключаться нагрузка 3,3 кВт (I=15 А).

Учтите, что ток «бежит» по 2-х жильному кабелю туда и обратно, поэтому «пробегаемое» им расстояние будет в два раза больше длины кабеля (50*2=100 м).

Потеря напряжения в данной линии будет:

U=(рl)/s*I=0,0175*100/1,5*15=17,5 В

Что составляет практически 9% от номинального (входного) значения напряжения.

Значит в розетках будет уже напряжение: 220-17,5=202,5 В. Этого будет маловато для нормальной работы электрооборудования. Также свет может гореть тускло (в пол накала).

На нагрев провода будет выделяться мощность P=UI=17,5*15=262,5 Вт.

Также учтите, что здесь не учтены потери в местах соединения (скрутках), в вилке электроприбора, в контактах розетки. Поэтому реальные потери напряжения будут больше полученных значений.

Давайте повторим данный расчет, но уже для провода сечением 2,5 мм 2 .

U=(рl)/s*I=0,0175*100/2,5*15=10,5 В или 4,7%.

Теперь повторим данный расчет, но уже для провода сечением 4 мм 2 .

U=(рl)/s*I=0,0175*100/4*15=6,5 В или 2,9%.

Согласно ПУЭ, отклонения напряжения в линии должны составлять не более 5%.

Поэтому в нашем случае нужно выбирать кабель сечением 2,5 мм 2 для нагрузки мощностью 3,3 кВт (15 А), а не 1,5 мм 2 .

Для постоянного тока такие сечения при указанных длинах использовать нельзя. Допусти, что необходимо запитать электроприбор током 15 А от источника постоянного тока 12 В (например, от аккумулятора или понижающего трансформатора). Используется кабель сечением 2,5 мм 2 длинной 50 м.

Потери тут будут 10,5 В. Это значит, что на входе в электроприбор будет присутствовать напряжение 12-10,5=1,5 В. Это бред и ничего работать не будет. Даже кабель сечением 25 мм 2 не спасет. Тут выход один — это нужно переносить источник питания ближе к потребителю.

Если ваша розетка находится очень далеко от щитка, то обязательно посчитайте потери напряжения в данной линии.

Не забываем улыбаться:

Звонок мужу в командировку:
— Дорогой, а почему в кране нет воды?
— Понимаешь, мы живем на 22 этаже и давления, которое создает насос возможно недостаточно…
— Милый, а почему газа нет?
— Понимаешь, сейчас зима и давление в магистральном газопроводе вследствие большого разбора несколько понижено…
— Родной, но почему же тогда нет электроэнергии?!
— Пойди заплати за коммуналку, дура!

Как правильно и точно сделать расчет сечения кабеля по потере напряжения? Очень часто при проектировании сетей электроснабжения требуется грамотный расчет потерь в кабеле. Точный результат важен для выбора материала с необходимой площадью сечения жилы. Если кабель выбран неправильно, это повлечет за собой множественные материальные затраты, ведь система быстро выйдет из строя и перестанет функционировать. Благодаря сайтам помощникам, где имеется уже готовая программа для расчета сечения кабеля и потери на нем, сделать это можно легко и оперативно.

Как воспользоваться калькулятором онлайн?

В готовую таблицу нужно ввести данные согласно выбранному материалу кабеля, мощность нагрузки системы, напряжение сети, температуру кабеля и способ его пр

Пример расчёта кабельной линии трехфазной системы токов напряжением 380/220 В — Устройство и расчет электрических сетей

Пример 2. Рассчитать кабельную линию трехфазной системы токов напряжением 380/220 В, предназначенную для питания силового распределительного щита строительства жилого дома. Расчетная нагрузка щита 78 кВт яри cosφ=0,75, протяженность линии 110 м.

Решение

  1. Определим расчетный ток нагрузки:

ФормулаФормула

  1. По таблице допустимых токовых нагрузок на кабели с медными жилами в столбце четырехжильные кабели до 1000 В выбираем медный кабель сечением 315 мм2. Длительно допустимый ток для этого кабеля Iд = 175 А. Так как Iд>Iр, то по условию нагрева кабель подходит.
  2. Проверим выбранный кабель на потерю напряжения:

Формула Формула

где r0 = 0,514 Ом/км; x0 = 0,35 Ом/км — для всех сечений кабельных линий напряжением до 1000 В.

Допустимая потеря напряжения в силовых низковольтных сетях Uд≤5%. В нашем случае ΔU<ΔUд, следовательно, по потере напряжения выбранное сечение кабеля подходит.

Рассмотрим частные случаи расчета трехфазных линий. В ряде случаев при определении потери напряжения на трехфазной линии зависимость (смотрите формулу выше) может быть упрощена, а именно, если:

  1. линия выполнена проводом одного и того же сечения и материала; в этом случае r0 и х0 постоянны. Тогда формула приобретает вид

ФормулаФормула

  1. линия выполнена по условиям предыдущего случая, но x0 можно пренебречь из-за малости или если все нагрузки активные, тогда

ΔU%=105/U2N*r0Σp’l,

где р’, q’ — мощности в ответвлениях; l — длина от начала линии до соответствующего ответвления.

При расчете сетей, к которым подключены электроприемники, имеющие cosφ<1, следует учитывать индуктивное сопротивление линии, чтобы избежать ошибки в сторону уменьшения потери напряжения по сравнению с имеющейся на линии.

Ошибка растет с увеличением сечения проводов и уменьшением cosφ.

Практика показывает, что индуктивным сопротивлением проводов линии можно пренебрегать в случаях:

  1. воздушной сети при cosφ близким к единице;
  2. кабельных линий при cosφ≥0,95 и при сечении медных жил ≤ 35 мм2;
  3. внутренних сетей напряжением до 1000 В, выполненных шнуром или проводами в трубах, а также сетях, выполненных проводом до 6 мм2 на роликах и предназначенных для питания мелких электродвигателей.

Экономическая плотность тока

Если данная линия напряжением свыше 1 кВ строится для постоянного электроснабжения (т. е. на срок ≥ 6 лет), то сечение ее проводов должно быть проверено по экономической плотности тока, для чего служит следующее соотношение:

S> Iр/jэ
где Iр — расчетный ток в линии, А; jэ — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2 (для условий работы данной линии выбирается по таблице, имеющейся в Правилах устройство электроустановок (ПУЭ 3-37).

По экономической плотности не проверяются сети промышленных предприятий напряжением до 1 кВ, сети временных сооружений, сборные шины и т. п.


«Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков

2.2.2 Расчет линий напряжением 10 кВ с несколькими нагрузками

Схема трехфазной линии с несколькими нагрузками показана в приложении П2.1.

По одиночной разомкнутой магистрали запитаны ТП10, ТП11, ТП9, обозначенные на схеме и в расчетах 1,2 и 3 соответственно.

Данные для расчета берутся из таблицы 1.3.

Начиная с удаленной точки, определяются мощности участков сети через мощности нагрузок, используя первый закон Кирхгофа

P2–3 = P3,

P1–2 =P2 + P3,

P0–1 = P1 + P2 + P3,

Q2–3 = Q3,

P2–3 = 536,3 кВт,

P1–2 =536,3 + 536,3 = 1072,6 кВт,

P0–1 = 536,3 + 536,3 + 536,3 = 1608,9 кВт,

Q2–3 = 269,3 квар,

Q1–2 =269,3 + 269,3 = 538,6 квар,

Q0–1 = 269,3 + 269,3 + 269,3 = 807,9 квар.

Определяются токи участков линии, необходимые для расчета экономически выгодных сечений жил кабелей, А

(2.11)

где Pi уч — активная мощность каждого участка сети, МВт;

Qi уч — реактивная мощность каждого участка сети, Мвар;

Uном — номинальное напряжение сети, кВ,

Выбираем кабель ААШв.

В зависимости от материала жил и продолжительности использования максимума нагрузки Tmax находится экономическая плотность тока, по которой определяется экономическое сечение жил кабеля, мм2, на каждом участке

где jЭ — экономическая плотность тока на участках линии, A/мм2,

Экономические сечения жил кабеля, полученные в результате расчетов, округляются до ближайших стандартных, таким образом выбраны сечения

Выбранные экономические сечения жил кабеля на участках линии проверяются по допустимому нагреву током. Условие проверки:

, А,

где Kпопр — поправочный коэффициент (см. формулу 2.4),

Определяются активное и индуктивное сопротивления каждого участка линии, Ом

где r0 i, x0 i — удельные активное и индуктивное сопротивления каждого участка линии, Ом/км;

li — длина каждого участка, км,

Определяется потеря напряжения, В, на каждом участке линии

, (2.12)

Определяется потеря напряжения ΔUmax, В, до наиболее удаленной точки линии

или в процентах

,

Линия проверяется по допустимой потере напряжения по условию

,

Определяются потери активной, кВт, и реактивной, квар, мощностей на каждом участке линии

Определяются суммарные потери активной, кВт, и реактивной, квар, мощностей в линии:

Определяются годовые потери активной энергии на участках линии, кВтч

где — время максимальных потерь на каждом участке линии, ч, которое определяется по графикам на рис. 2.24 [4],

Определяются суммарные годовые потери электроэнергии в линии, кВтч

Результаты расчетов сводятся в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Результаты расчета линии 10(6) кВ с несколькими нагрузками

Расчетные

величины

Участки линии

Для всей линии

0—1

1—2

2—3

Pi, MВт

1,6089

1,0726

0,5363

Qi, Mвap

0,8079

0,5386

0,2693

Ii, A

99

66

33

Fэ.i, мм2

82,5

55

27,5

Марка кабеля

ААШв

ААШв

ААШв

Iдоп.i,A

205

165

115

r0 i, Ом/км

0,326

0,443

0,89

x0 i, Ом/км

0,083

0,086

0,095

Ri, Ом

0,47

0,18

0,31

Xi, Ом

0,12

0,03

0,03

ΔUi, %

81,25

19,9

16,6

117,75

ΔPi, кВт

13,81

2,35

1,01

17,17

ΔQi, квар

3,53

0,4

0,1

4,03

ΔWi, кBтч

82860

14100

6060

103020

Пример расчета уставок кабельной линии 10 кВ с ответвлениями

В данной статье будет рассматриваться пример расчета уставок токовых защит для кабельной линии 10 кВ с ответвлениями.

Согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.93 на линиях с односторонним питанием от многофазных КЗ должна предусматриваться двухступенчатая токовая защита.

Первая ступень – токовая отсечка (ТО) без выдержки времени, вторая ступень максимально-токовая защита (МТЗ) с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.

В конце каждого ответвления установлены трансформаторы типа ТМГ 10/0,4 кВ, защищенные предохранителями типа ПКТ. Расчетная схема кабельной линии 10 кВ представлена на рис.1.

Исходные данные

1. Параметры питающей системы:

  • Uc.ном = 10,5 кВ – среднее номинальное напряжение системы;
  • Iк.мах. = 5500 А – ток КЗ системы в максимальном режиме на шинах 10 кВ;
  • Iк.min. = 5030 А – ток КЗ системы в минимальном режиме на шинах 10 кВ;

2. Характеристики трансформаторов 10,5/0,4 кВ

Тип тр-ров Мощность Sном., кВА Номинальное напряжение, кВ Напряжение
короткого
замыкания Uк, %
ВН НН
ТМГ-160/10 160 10,5 0,4 4,5
ТМГ-250/10 250 10,5 0,4 4,5
ТМГ-400/10 400 10,5 0,4 4,5

3. Параметры линий:

Значения активных и реактивных сопротивлений для кабеля марки АСБ-10 сечением 35 мм2 определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].

  • Rуд.=0,894 Ом/км – удельное активное сопротивление;
  • Худ. = 0,095 Ом/км – удельное реактивное сопротивление;
  • L1 = 1500 м – длина кабельной линии КЛ-1;
  • L2 = 1000 м – длина кабельной линии КЛ-2;

4. Для защиты кабельной линии применяется микропроцессорный терминал типа Sepam 1000+S40 компании «Schneider Electric».

5. Трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-10-100/5:

  • Iтт1ном. = 100 А –номинальный первичный ток ТТ;
  • Iтт2ном. = 5 А –номинальный вторичный ток ТТ;
  • nт = Iтт1ном./ Iтт2ном. = 100/5 = 20 – номинальный коэффициент трансформации ТТ.

1. Расчет тока трехфазного КЗ

1.1. Определяем максимальный рабочий ток для трансформаторов 10,5/0,4 кВ:

1.2. Определяем полное сопротивление двухобмоточных трансформаторов 10,5/0,4 кВ по выражению 25 [Л2. с. 27]:

где:

  • Uном. – номинальное напряжение трансформатора, кВ;
  • Sном. – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Еще в технической литературе вы можете встретить, вот такую формулу по определению полного сопротивления трансформатора.

Как мы видим результаты совпадают.

1.3. Определяем сопротивление системы в максимальном режиме по выражению 3 [Л2. с. 5]:

1.4. Определяем сопротивление кабельных линий с учетом длины, по формулам представленным в [Л5. с. 21]:

1.5. Рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке подключения трансформаторов (точка К2), ближних к источнику питания (в конце кабельной линии КЛ-1):

1.6. Рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке К3 в конце кабельной линии КЛ-2:

2. Расчет токовой отсечки линии

Согласно [Л3, с.39] селективность токовой отсечки без выдержки времени установленной на линии обеспечивается выбором ее тока срабатывания Iто.с.з. большим, чем максимальное значение тока КЗ Iк.з.макс. при повреждении в конце защищаемой линии.

При расчете ТО линии, по которой питается несколько трансформаторов, ТО должна отстраиваться от КЗ на выводах ближайшего трансформатора для обеспечения селективности между ТО и защитами трансформаторов [Л4, с.22] (см. пример 12 [Л3, с.102]).

2.1. Определяем ток срабатывания токовой отсечки по выражению 1-17 [Л3, с.39]:

где: kн – коэффициент надежности, для цифровых терминалов, в том числе Sepam принимается в пределах 1,1 – 1,15;

Токовую отсечку нужно отстраивать не только от максимального значения тока КЗ, но и отстраивать от бросков тока намагничивания (БТН) силовых трансформаторов согласно [Л3, с.41].

Данные токи возникают в момент включения под напряжения ненагруженного трансформатора и могут достигать значения 5-7*Iном.тр.

Однако как показывает практика, выбор тока срабатывания ТО по условию отстройки от максимального значения тока КЗ, обеспечивает и отстройку от бросков тока намагничивания.

2.2. Для проверки себя, выполним условие отстройки ТО от бросков тока намагничивания по выражение 4.12 [Л4, с.22]:

где:

  • kбтн = 5 — 7 – коэффициент броска тока намагничивания;
  • ∑Iном.тр. – сумма номинальных токов всех трансформаторов, питающихся по линии, А;

2.3. Определяем вторичный ток срабатывания реле по формуле 1-3 [Л3, с.18]:

где: kсх=1 — когда вторичные обмотки трансформаторов тока, выполнены по схеме «полная звезда» и «неполная звезда»;

2.4. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном к.з. в минимальном режиме по выражению 1-5 [Л3, с.19]:

Согласно ПУЭ 7 издание пункт 3.2.21.2 kч.то > 1,5.

Принимает ток срабатывания ТО Iто.с.з.=2849 A, время срабатывания ТО t = 0 сек.

3. Расчет МТЗ линии

3.1. Определим ток срабатывания МТЗ по условию отстройки от самозапуска двигателей нагрузки после восстановления питания действием автоматики по выражению 1-1 [Л3, с.16]:

где:

  • kн = 1,1 – 1,15 – коэффициент надежности, берется по ана0логии из расчета ТО;
  • kв — коэффициент возврата, для цифровых терминалов рекомендуется принимать – 0,96, для Sepam принимается 0,935;
  • kсзп. – коэффициент самозапуска, в связи с тем, что в данном примере линия питает только бытовую нагрузку (двигательная нагрузка — отсутствует), по опыту эксплуатации и проведенных исследований рекомендуется принимать kсзп. = 1,2 – 1,3 [Л3, с.75, 111], при условии, что время срабатывания защиты будет не менее 0,5 с.

Если же у вас в виде нагрузки преобладают асинхронные двигатели напряжением до 1000 В, в этом случае нужно определить коэффициент самозапуска.

В качестве примера, расчет коэффициента самозапуска, рассмотрен в статье: «Пример выбора уставок секционного выключателя 6(10) кВ».

Iраб.макс. – максимальный рабочий ток линии, то есть Iраб.макс. – это сумма номинальных токов всех трансформаторов, питаемых по защищаемой линии, без учета коэффициента загрузки трансформаторов.

Определяя Iраб.макс. без учета коэффициента загрузки, мы создаем определенный расчетный запас на несколько лет.

3.2. Определяем вторичный ток срабатывания реле по выражению 1-3 [Л3, с.18]:

3.3. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ в основной зоне действия защиты (точка КЗ с наименьшим током КЗ) по выражению 1-5 [Л3, с.19]:

3.4. Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т.е. когда КЗ у нас на шинах 0,4 кВ трансформаторов ответвления.

3.4.1. Определим токи КЗ за трансформаторами:

3.4.2. Определяем коэффициенты чувствительности при двухфазном КЗ в зоне резервирования:

Согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.25 kч ≥1,2. Очень часто МТЗ не чувствительна к повреждениям за маломощными трансформаторами, в этом случае, допускается не резервировать отключение КЗ за трансформаторами, согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.17.

3.5. Определяем ток срабатывания МТЗ по условию согласования с плавкими вставками предохранителей трансформаторов по выражению 4.3 [Л4, с.16]:

где:

  • kотс. = 1,3 – коэффициент отстройки;
  • k”отс. = 2 – коэффициент отстройки от номинального тока плавкой вставки предохранителей;
  • Iвс.ном.макс. – наибольший из номинальных токов плавких вставок предохранителей, А;
  • ∑Iраб.макс. – суммарный ток нагрузки неповрежденных присоединений, А.

Если же в место предохранителя у вас установлен автоматический выключатель, то ток срабатывания определяется по формуле 4.4 [Л4, с.16]:

Предварительно принимает наибольший ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 195 A.

3.6. Определяем выдержку времени МТЗ с независимой времятоковой характеристикой.

Как видно из рис. П-11 при токе МТЗ Iс.з. = 195 A время плавления плавкой вставки достигает 8 с, что неприемлемо, поэтому нужно увеличить ток срабатывания МТЗ, что бы уменьшить время срабатывания.

Построим карту селективности для предохранителя ПКТ-50 по следующим точкам используя типовую времятоковую характеристику (см. рис. П-11): 200А – 8 с, 400 А – 0,55 с, 500 А – 0,3 с, 600 А – 0,18 с, 700 А – 0,14 с, 800 А – 0,09 с, 900 А – 0,07 с, 1000 А – 0,05 с.

В соответствии с ГОСТ 2213-79 отклонения значения ожидаемого тока КЗ при данном времени плавления плавкого элемента tпл. от значения тока КЗ, получаемого по типовой времятоковой характеристике плавления, не должно превышать ±20%.

Исходя из этого, типовая характеристика предохранителя типа ПКТ 50 должна быть смещена вправо на 20%.

Построим времятоковую характеристику с учетом 20% по следующим точкам:

  • 200А + 20% = 240 А – 8 с;
  • 400А + 20% = 480 А – 0,55 с;
  • 500А + 20% = 600 А – 0,3 с;
  • 600А + 20% = 720 А – 0,18 с;
  • 700А + 20% = 840 А – 014 с;
  • 800А + 20% = 960 А – 0,09 с;
  • 900А + 20% = 1080 А – 0,07 с;
  • 1000А + 20% = 1200 А – 0,05 с;

Исходя из времятоковой характеристики плавких предохранителей, принимаем ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 500 A, при таком токе плавкая вставка предохранителя расплавится за время tвс = 0,3 с.

Согласно [Л3, с.78] ступень селективности между защитой линии 10 кВ и предохранителем должна быть в пределах ∆t = 0,5 – 0,7 с.

3.6.1. Определяем время срабатывания МТЗ линии:

tс.з. = tвс + ∆t = 0,3 + 0,5 = 0,8 с

Принимает ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 500 A и время срабатывания МТЗ tс.з. = 0,8 с.

Литература:

1. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
2. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
3. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М. А. Шабад, 2003г.
4. СТО ДИВГ-059-2017 «Релейная защита распределительных сетей 6-10 кВ. Расчет уставок. Методические указания» ООО «НТЦ «Механотроника» 2017 г.
5. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г.

21.Расчет лэп по п-образной схеме замещения, с нагрузкой, выраженной мощностью

Ток в линии из-за наличия емкости непрерывно меняется вдоль линии. Это затрудняет проводимость, необходимы расчеты. Поэтому можно всегда выделить участок в схеме замещения, который можно представить сопротивлением ri и xi. Такой участок называется звеном. Такое представление позволяет рассчитать линию из одного или нескольких последовательно включенных звеньев.

Падение напряжения и весь расчет параметров линии определяет мощность в начале и конце каждого звена, исходя из данных мощности начала и конца линии с учетом потерь мощности на сопротивление проводника в схеме замещения.

Такой расчет позволяет иметь достаточную практическую точность для ВЛ 500 км и КЛ до 100 км.

Возможны четыре случая постановки задачи расчета линий.

Первый случай известны напряжение и мощность в конце линии электропередачи U2 и S’2; требуется определить напряжение и мощность в начале линии U1 и S’1,

Второй случай известны U1 и S’1, требуется определить U2 и S’2.

Третий случай известны S’1 и U2; требуется определить в U1 и S’2.

Четвертый случай известны S’2 и U1 требуется определить U2 и S’1.

первый — от любой точки сети энергосистемы к потребителю с заданной мощностью, с установкой на передающем конце линии регулирующего напряжение линейного автотрансформатора;

второй — с установкой на приемном конце линии линейного или силового автотрансформаторов,

третий — от отдельной электростанции, связанной рассчитываемой электропередачей с сетью энергосистемы на приемном конце линии;

четвертый — от любой точки сети энергосистемы с фиксированным уровнем напряжения к потребителю с заданной нагрузкой. Как правило, в этом, наиболее распространенном на практике случае расчет линий электропередачи ведут с учетом трансформаторов, устанавливаемых на приемных подстанциях.

1 .

2.

3. U1 смотри выше

4. U2 смотри выше

46.Схема замещения трехобмоточного трансформатора

Размещение обмоток (а) и схема замещения (б) трехфазного трансформатора с расщепленной обмоткой низшего напряжения

Обмотки трехобмоточного трансформатора могут иметь различные мощности. За номинальную мощность трансформатора принимается мощность, равная наибольшей из мощностей отдельных обмоток. Отечественные трансформаторы в целях унификации в последнее время изготовляются с обмотками ВН, СН и НН одинаковой мощности

Рис. 18-4. Схемы опытов короткого замыкания трехобмоточного трансформатора

Параметры схемы замещения можно определить расчетным путем или из данных трех опытов короткого замыкания трехобмоточного трансформатора. По опытным значениям сопротивлений короткого замыкания

Напряжения короткого замыкания определяются при токах, которые соответствуют номинальной мощности наиболее мощной (первичной) обмотки

22.Схема замещения автотрансформатора

Трехобмоточные автотрансформаторы

Все автотрансформаторы 220, 330 и 500 кВ изготовляются с расположением обмотки СН между обмотками ВН и НН, т. е. в отличие от трехобмоточных трансформаторов только с одним вариантом напряжения короткого замыкания между обмотками.

Рис. 9-11. Схема соединений автотрансформатора (а) и его схема замещения (б).

На рис. 9-11 показана схема соединений обмоток одной фазы автотрансформатора и его схема замещения с учетом реактивной проводимости. Из схемы видно, что часть обмотки высшего напряжения bc0, заключенная между точками c и 0, одновременно является также обмоткой среднего напряжения U2. Эта часть обмотки называется общей обмоткой, а другая ее часть (bc) — последовательной обмоткой.

Три фазы обмоток высшего U1 и среднего U2 напряжений в точке О соединены в звезду и образуют общую для обоих напряжений нулевую точку, заземляемую наглухо. Обмотка низшего напряжения U3 имеет трансформаторную связь с двумя другими обмотками и соединена треугольником. К этой обмотке на приемных подстанциях обычно присоединяют синхронный компенсатор, но она может быть использована и для питания электросетевой нагрузки или нагрузки собственных нужд подстанции.

За номинальную мощность автотрансформатора принимается номинальная мощность обмоток ВН или СН, имеющих между собой автотрансформаторную связь. Эта мощность также носит название проходной. Для отечественных автотрансформаторов мощности обмоток ВН и СН одинаковы.

Ток, проходящий в общей обмотке автотрансформатора (рис. 9-11, а), равен алгебраической разности токов нагрузок в линиях СН и ВН, т. е.

или в долях номинального тока нагрузки линии среднего напряжения

Выразив IОБЩ и I2 через соответствующие мощности путем умножения этих величин на O 3U2 находим:

Мощность SОБЩ называется типовой мощностью автотрансформатора, а величина a = 1U2/U1, являющаяся отношением типовой мощности к номинальной, именуется коэффициентом выгодности автотрансформатора (по отношению к трансформатору той же номинальной мощности).

Мощность обмотки НН обычно принимается равной типовой мощности автотрансформатора.

Схема замещения трехобмоточного-автотрансформатора, как и трехобмоточного трансформатора, представляется трехлучевой звездой (рис, 9-11, б). Активные сопротивления обмоток и активные проводимости автотрансформаторов обычно не учитываются, а при необходимости определяются по формуле (11-3). Реактивные сопротивления лучей звезды определяются по формулам (11-6).

Реактивные сопротивления лучей звезды схемы замещения трехобмоточного трансформатора в относительных единицах равны реактивным падениям напряжения uк. Эти сопротивления представляют собой фиктивные величины, вводимые для удобства расчета.

Пример расчета трехфазной несимметричной цепи звезда

К трехфазному источнику подключена цепь (рис. 1). Значения линейного напряжения, активных, индуктивных и емкостных сопротивлений приемников приведены ниже.
Требуется:

  1. Определить фазные и линейные токи для заданной схемы соединения, а также ток в нейтральном проводе для схемы «звезда».
  2. Определить активную и реактивную мощности, потребляемые цепью.
  3. Построить векторную диаграмму напряжений и токов.

Исходные данные:
UЛ = 220 В, XC1 = 10 Ом, R2 = 9 Ом, XL2 = 13 Ом, XL3 = 8 Ом
 
Рис. 1

Решение Заказать у нас работу!

1. Определим фазные напряжения для данной схемы типа «звезда»:


 

2. Определим комплексные эквивалентные сопротивления каждой фазы:

(Ом)
(Ом)
(Ом)

3. Определим фазные токи (для соединения типа «звезда» фазные токи равны линейным):

(А)
(А)
(А)

4. Определим комплекс действующего значения тока в нейтральном проводе:

5. Определим активную мощность

(Вт)

6. Определим реактивную мощность.

(вар)

7. Построим векторную диаграмму

Заказать у нас работу!

 

трехфазный ток — простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят на обратной связи нашего сайта и является дискуссией, в которую я, кажется, вовлекаюсь время от времени. Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя основные принципы. Я думал, что было бы хорошо написать, как я делаю эти вычисления. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазная мощность и ток

Мощность, потребляемая цепью (однофазной или трехфазной), измеряется в Вт (или кВт).Произведение напряжения и тока — это полная мощность, измеренная в ВА (или кВА). Соотношение между кВА и кВт — это коэффициент мощности (пф):


который также может быть выражен как:

Однофазная система — с ней проще всего иметь дело. Учитывая кВт и коэффициент мощности, кВА может быть легко определена. Ток — это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициент мощности 0.86:


Примечание: вы можете сделать эти уравнения в ВА, V и A или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело. Для перевода из VA в кВА просто разделите на 1000.

Трехфазная система — Основным отличием трехфазной системы от однофазной системы является напряжение. В трехфазной системе мы имеем линейное напряжение (V LL ) и фазное напряжение (V LN ), связанные:


или как:

чтобы лучше понять это или получить более глубокое понимание, вы можете прочитать статью Введение в трехфазную электроэнергию

Для меня самый простой способ решить трехфазные задачи — это преобразовать их в однофазные.Возьмите трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий данный кВт. КВт на одну обмотку (однофазное) должно быть суммой, деленной на 3. Аналогично, трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий заданное кВА, будет иметь каждую обмотку, подающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общий кВт (или кВА) и разделите на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0.86 и линейное напряжение 400 В (V LL ):

линия к нейтральному (фазному) напряжению V LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
Теперь просто следуйте вышеуказанному однофазному методу

Достаточно просто. Чтобы найти мощность по заданному току, умножьте на напряжение, а затем коэффициент мощности для преобразования в Вт. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить полную мощность.

Личная заметка о методе

Как правило, я помню метод (не формулы) и переделываю его каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда забываю их скоро или становлюсь неуверенным, правильно ли я их помню. Мой совет — всегда стараться запомнить метод, а не просто запомнить формулу. Конечно, если у вас есть супер способность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы — пример

Сбалансированная трехфазная система с общей мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и линейным напряжением В LL

Преобразовать в однофазную задачу:
P 1ph = P 3

Кажущаяся мощность однофазной сети S 1ph (ВА):
S 1ph = P 1ph pf = P 3 × pf

Фазовый ток I (A) — это кажущаяся однофазная мощность, деленная на фазное напряжение и напряжение нейтрали (и задана В LN = В LL / √3):
I = S 1ph V LN = P 3 × pf 3 V LL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P 3 × pf × V LL

Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Более традиционные формулы могут быть использованы для получения того же результата. Они могут быть легко получены из вышесказанного, например,

I = W3 × pf × VLL, в A

Несбалансированные трехфазные системы

Вышеуказанное касается сбалансированных трехфазных систем. То есть ток в каждой фазе одинаков, и каждая фаза выдает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичных типов оборудования.

Часто, когда речь идет об однофазных нагрузках, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть разбалансирована, так как каждая фаза имеет различный ток и выдает или потребляет различное количество энергии.

Сбалансированное напряжение

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации и с небольшим размышлением можно распространить вышеуказанный тип расчета на несбалансированные текущие трехфазные системы.Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 А, фаза 2 = 70 А, фаза 3 = 82 А

линия к нейтральному (фазному) напряжению V LN = 400 / √3 = 230 В
полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18 400 ВА = 18,4 кВА
полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16 100 ВА = 16,1 кВА
полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18 860 ВА = 18.86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вы также знаете коэффициент мощности, вы можете конвертировать между кВА и кВт, как показано ранее.

Несбалансированные напряжения

Если напряжения становятся несбалансированными или имеются другие соображения (то есть несбалансированный сдвиг фаз), то необходимо вернуться к более традиционному сетевому анализу.Системные напряжения и токи могут быть найдены путем составления схемы в деталях и использования законов Кирхгофа и других сетевых теорем.

Сетевой анализ не является целью этой заметки. Если вы заинтересованы во введении, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети — Введение и обзор

Эффективность и реактивная мощность

Другие вещи, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать в себя эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования — это выходная мощность, деленная на входную мощность, опять же, это легко может быть учтено. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а дополнительные сведения можно найти в других заметках (просто воспользуйтесь поиском по сайту).

Резюме

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любая трехфазная проблема может быть упрощена. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА — это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому, зная это, и напряжение может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с напряжением линии квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.

,
Наихудший тип трехфазных неисправностей (и почему это происходит)

При трехфазных неисправностях…

В трехфазной системе электропитания типы неисправностей, которые могут возникнуть, классифицируются по комбинации проводников или шин, которые неисправны вместе. Кроме того, неисправности могут быть классифицированы как неисправности с болтовым соединением или неисправности, которые возникают через некоторое сопротивление , такое как дуга. Каждый из основных типов неисправностей будет описан и показан на рис. 1.

What Would Be The Worst Type Of Three Phase Faults (And Why It Happens) Что является наихудшим типом трехфазных неисправностей и почему это происходит (фоторепортаж: everreadyelectric.ком)

Следует отметить, что в большинстве случаев для расчета токов короткого замыкания и выдерживания тока, необходимого для выбора возможностей оборудования по сопротивлению и сопротивлению току, используется трехфазное болтовое замыкание с нулевым сопротивлением .

Рассмотрим каждую из четырех трехфазных неисправностей //

  1. Трехфазные болтовые неисправности
  2. межплоскостных болтовых соединений
  3. Отказы от линии к линии на землю
  4. Сбои в линии заземления
Designation of short-circuit categories Designation of short-circuit categories Рисунок 1 — Обозначение категорий короткого замыкания

1.Трехфазные болтовые неисправности

Трехфазная болтовая неисправность описывает состояние, при котором три провода физически удерживаются вместе с нулевым сопротивлением между ними, как если бы они были соединены болтами. Для симметричной симметричной системы величина тока повреждения одинаково сбалансирована в пределах трех фаз.

Несмотря на то, что этот тип неисправности встречается не часто, его результаты используются для выбора защитного устройства, поскольку этот тип неисправности обычно дает максимальные значения тока короткого замыкания .

На рисунке 1 (а) представлено графическое представление трехфазной неисправности с болтовым соединением .

Three-phase short circuit Three-phase short circuit Рисунок 1a — Трехфазное короткое замыкание

Вернитесь к трехфазным неисправностям ↑


2. Неисправности между линиями болтовых соединений

Межфазные замыкания на болтах, рис. 1 (b), более распространены, чем трехфазные неисправности, и имеют токи неисправности, которые составляют приблизительно на 87% от трехфазного тока замыкания на болтах.

Этот тип повреждения не сбалансирован в трех фазах, и его ток повреждения редко рассчитывается для номинальных характеристик оборудования, поскольку он не обеспечивает максимальную величину тока повреждения.Ток между линиями можно рассчитать путем умножения трехфазного значения на 0,866 , когда полное сопротивление Z1 = Z2 .

Для этого условия не требуются специальные методы вычисления симметричных компонентов .

Bolted line-to-line faults Bolted line-to-line faults Рисунок 1b — Болтовые соединения между линиями

Вернитесь к трехфазным неисправностям ↑


3. Неисправности между линиями и землей

Отказы между линиями и землей, рис. 1 (c), как правило, представляют собой отказы от линии к земле, которые обострились и включают в себя проводник второй фазы.Это несбалансированная ошибка. Величины двойных токов замыкания на землю, как правило, больше, чем при линейных замыканиях, , но меньше, чем при трехфазных замыканиях .

Расчет токов двойного замыкания на линию требует заземления с использованием анализа симметричных компонентов . Полное сопротивление пути заземления повлияет на результат и должно быть получено, если это возможно.

Line-to-line-to-ground faults Line-to-line-to-ground faults Рисунок 1c — Отказы от линии к земле

Вернитесь к трехфазным неисправностям ↑


4.Сбои в линии заземления

Отказы линии-заземления, рис. 1 (d), являются наиболее распространенным типом неисправностей и обычно являются наименьшими нарушениями для системы. Ток в поврежденной фазе может находиться в диапазоне от нуля до значения, немного превышающего трехфазный ток замыкания на болтах.

Величина тока замыкания на линию-земля определяется методом заземления системы и полным сопротивлением пути возврата заземления по току замыкания.

Расчет точных значений тока короткого замыкания между линиями и землей требует специальных методов расчета симметричных составляющих .

Line-to-ground faults Line-to-ground faults Рисунок 1d — Отказы линии от земли

Тем не менее, можно получить близкие приближения, зная используемый метод заземления системы. В незаземленных распределительных системах токи короткого замыкания линия-земля близки к нулю.

Величины тока короткого замыкания между линиями и землей в распределительных системах с заземленными нейтралями системы могут быть оценены как путем деления системного напряжения линии на нейтраль на общее значение сопротивления системы от земли до нейтрали .

Величины тока короткого замыкания на землю в распределительных системах с заземленной системой будут приблизительно равны амплитудам трехфазного тока короткого замыкания. Для определения токов короткого замыкания между линиями и землей на длинных кабельных трассах или линиях электропередачи потребуются подробные данные об импедансе пути заземления и подробные методы расчета.

Вернитесь к трехфазным неисправностям ↑

Справочник // Рекомендуемая практика IEEE для расчета токов короткого замыкания в промышленных и коммерческих энергосистемах

,
Реализация трехфазного трехобмоточного трансформатора с настраиваемыми обмоточными соединениями и геометрия сердечника

Блок трехфазного трансформатора с матричной индуктивностью (три обмотки) является трехфазным трансформатор с трехжильным сердечником и тремя обмотками на фазу. В отличие от блока трехфазного трансформатора (три обмотки), который моделируется тремя отдельными однофазные трансформаторы, этот блок учитывает связи между обмотками разные фазы. Сердечник и обмотки трансформатора показаны на следующем рисунке.

Эта геометрия сердечника подразумевает, что фазовая обмотка 1 соединена со всеми другими фазовыми обмотками (2 9), тогда как в блоке трехфазного трансформатора (три обмотки) (трехфазный трансформатор с использованием трех независимых сердечников) обмотка 1 соединена только с обмотками 4 и 7.

Трансформатор Модель

Блок трехфазного трансформатора с матричной индуктивностью (три обмотки) реализует следующую матричную связь:

R 1 до R 9 представляют сопротивления обмотки. Условия самоиндукции L II и взаимная индуктивность Условия L ij вычисляются из соотношений напряжений, индуктивная составляющая токов возбуждения без нагрузки и реактивных сопротивлений короткого замыкания при Номинальная частота. Два набора значений в прямой последовательности и в нулевой последовательности позволяют вычисление 9 диагональных членов и 36 недиагональных членов симметричной индуктивности матрица.

Когда для параметра Тип сердечника установлено значение Три однофазные ядра , модель использует три независимых цепи с (3×3) R и L матрицы.В этом случае параметры прямой последовательности и нулевой последовательности идентичны и вам нужно только указать значения положительной последовательности.

Собственные и взаимные члены матрицы (9×9) L получены из токов возбуждения (один трехфазная обмотка возбуждается, а две другие трехфазные обмотки остаются открытыми) и от реактивные сопротивления короткого замыкания.

В параметрах маски указаны следующие реактивные сопротивления короткого замыкания:

X 1 12 , X 0 12 — положительный и реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные с трехфазной обмоткой 1 возбужденной и трехфазной обмоткой 2

X 1 13 с коротким замыканием, X 0 13 — положительный и реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные при трехфазной обмотке 1 с возбуждением и трехфазной обмотке 3

X 1 23 с коротким замыканием, X 0 23 — положительный и реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные при трехфазной обмотке 2 возбужденной и трехфазной обмотке 3 короткое замыкание

Предполагая следующие параметры прямой последовательности для трехфазных обмоток i и j (где i = 1, 2 или 3 и j = 1, 2 или 3):

Q 1i = трехфазная реактивная мощность, поглощаемая обмотка i без нагрузки при намотке i возбуждается напряжением прямой последовательности Вном i с обмоткой j открытой

Q 1j = трехфазная реактивная мощность, поглощаемая обмотка j без нагрузки, когда обмотка j возбуждается напряжением прямой последовательности Vnom j с обмоткой i open

X 1ij = короткое замыкание прямой последовательности реактивное сопротивление, замеченное по обмотке i
при коротком замыкании обмотки j

Вном i , Вном Дж = номинальное линейное напряжение обмоток i и j .

Собственные и взаимные реактивные сопротивления прямой последовательности задаются:

Самореактивные свойства нулевой последовательности X 0 (i, i), X 0 (j, j), и взаимное сопротивление X 0 (i, j) = X 0 (j, i) также вычисляются используя аналогичные уравнения.

Расширение из следующих двух (3×3) матриц реактивного сопротивления в прямой последовательности и в нулевая последовательность

,

в матрицу (9×9), выполняется путем замены каждого из девяти [X 1 X 0 ] пары подматрицей (3×3) вида:

, где собственные и взаимные члены определяются следующим образом:

X с = ( X 0 + 2 X 1 ) / 3
X м = ( X 0 X 1 ) / 3

Для моделирования потерь в сердечнике (активная мощность P1 и P0 в положительной и нулевые последовательности), дополнительные шунтирующие сопротивления также подключены к клеммам одного из трехфазные обмотки.Если выбрана обмотка i, сопротивления рассчитываются следующим образом:

Блок учитывает выбранный тип соединения, а значок блока имеет вид автоматически обновляется. Входной порт с меткой N добавляется в блок, если вы выберите соединение Y с доступной нейтралью для обмотки 1. Если вы запрашиваете доступный нейтраль на трехфазной обмотке 2 или 3, дополнительный выходной порт с маркировкой n2 или n3 генерируется.

Ток возбуждения в нулевой последовательности

Часто ток возбуждения в нулевой последовательности трансформатора с 3-конечным сердечником не предоставлено производителем.В таком случае разумное значение можно угадать, как объяснено ниже.

На следующем рисунке показано трехчастное ядро ​​с одной трехфазной обмоткой. Только фаза B возбуждается и измеряется напряжение на фазе A и фазе C. Поток Φ, создаваемый фаза B делится поровну между фазой A и фазой C, так что Φ / 2 течет в конечности A и в конечность C. Следовательно, в этом конкретном случае, если индуктивность рассеяния обмотки B будет равна нулю, Напряжение на фазах А и С будет -к.V B = -V B /2 . Фактически из-за индуктивности рассеяния трех обмоток среднее значение индуцированного отношение напряжений к при последовательном возбуждении обмоток A, B и C должно быть немного ниже 0,5

Предположим:

Z с = среднее значение трех самоимпеданс
Z м = средний величина взаимного сопротивления между фазами
Z 1 = положительная последовательность сопротивление трехфазной обмотки
Z 0 = полное сопротивление нулевой последовательности трехфазная обмотка
I 1 = ток возбуждения прямой последовательности
I 0 = возбуждение нулевой последовательности ток

, где к = коэффициент наведенного напряжения (при к немного ниже 0.5)

Следовательно, I 0 / I 1 Коэффициент можно вывести из к :

Очевидно, что к не может быть точно 0,5, потому что это приведет к бесконечный ток нулевой последовательности. Кроме того, когда три обмотки возбуждаются с нулевой последовательностью Напряжение потока потока возвращается через воздух и бак, окружающий железный сердечник. Высота Нежелание пути потока нулевой последовательности приводит к высокому току нулевой последовательности.

Допустим, I 1 = 0,5%. Разумная стоимость для I 0 может быть 100%. Следовательно I 0 / I 1 = 200. Согласно уравнению для I 0 / I 1 Из приведенного выше можно вывести значение к . k = (200-1) / (2 * 200 + 1) = 199/401 = 0,496 .

Потери нулевой последовательности также выше потерь прямой последовательности из-за дополнительные потери от вихревых токов в резервуаре.

Наконец, значение тока возбуждения нулевой последовательности и значение Потери нулевой последовательности не являются критическими, если трансформатор имеет обмотку, подключенную в треугольнике потому что эта обмотка действует как короткое замыкание для нулевой последовательности.

Обмоточные соединения

Трехфазные обмотки могут быть сконфигурированы следующим образом:

  • Y

  • Y с доступной нейтралью

  • заземлено Y

  • дельта (D1) Y дельта-лаг, дельта-лаг на 30 градусов

  • Дельта (D11), дельта с опережением Y на 30 градусов

Примечание

Обозначения D1 и D11 относятся к следующему соглашению часов.Предполагается, что У опорного напряжения Фазор в полдень (12) на дисплее часов. D1 и D11 относятся соответственно до 13:00 (дельта-напряжения отстают от напряжения Y на 30 градусов) и до 11:00 (дельта-напряжения опережают Y напряжения на 30 градусов).

Расчет параметров RLC воздушной линии электропередачи из его проводниковые характеристики и геометрия башни

Рассчитать параметры RLC воздушной линии электропередачи из его характеристики проводника и геометрия башни

Синтаксис

power_lineparam
LDATA = power_lineparam («новый»)
LDATA = power_lineparam (LDATA)
LDATA = power_lineparam («MYLINEDATA»)
power_lineparam (LDATA, «BLK»)
power_LINEKATA (power_lineparam) )

Описание

power_lineparam открывает графического пользователя интерфейс (GUI) для ввода параметров линии и возврата электрического Параметры линий R, L и C.Вы также можете активировать этот графический интерфейс из Диалоговое окно блока Powergui, выбрав Compute Параметры линии RLC .

LDATA = power_lineparam ('new') возвратов структурная переменная с параметрами геометрии линии по умолчанию. Ты можешь используйте LDATA в качестве переменной шаблона для настройки Новая геометрия линии и для вычисления параметров линии RLC.

LDATA = power_lineparam (LDATA) вычислений параметры линии RLC для параметров геометрической линии в структуре LDATA .Возвращенная структура содержит как геометрические данные, так и вычисленные RLC. параметры линии.

LDATA = power_lineparam ('MYLINEDATA') вычислений параметры линии RLC для параметров геометрической линии в указанном файл. 'MYLINEDATA' — это имя файла MAT. Файл MAT должен содержать структурную переменную того же формата, что и переменная LDATA , или вы можете сгенерировать его с помощью функции GUI.

power_lineparam (LDATA, 'BLK') power_lineparam ('MYLINEDATA', 'BLK') загрузок параметры линии RLC в указанной линии сечения PI, сечения PI Кабель, линия распределенных параметров или трехфазная линия сечения PI блок. «BLK» — это имя пути к блоку.

Функция power_lineparam вычисляет матрицы сопротивления, индуктивности и емкости произвольного расположения из проводников воздушной линии электропередачи. Для трехфазного линия, значения RLC симметричной составляющей также вычисляются.

На следующем рисунке показано типичное расположение проводников для трехфазная двухконтурная линия. Эта конфигурация линии иллюстрирует различные параметры линии, которые вы вводите в графическом интерфейсе.

Конфигурация трехфазного двухконтурного Линия

Для набора из N проводников power_lineparam вычисляет три N-N-матрицы: последовательные матрицы сопротивления и индуктивности [R] и [L] и матрица шунтирующей емкости [C]. Эти матрицы требуется блоком строки распределенных параметров для моделирование N-фазных несимметричных линий и однофазным ИП Блок строки. power_lineparam также вычисляет симметричный параметры RLC компонента, необходимые для трехфазной линии сечения PI блок.Для двух связанных проводников i и k — собственные и взаимные матриц R, L и C вычисляются с использованием концепции изображения проводники [1]

Члены собственного и взаимного сопротивления:

Члены собственной и взаимной индуктивности:

Собственные и взаимные потенциальные коэффициенты условия:

µ 0 : проницаемость свободного пространства = 4π.10 −4 H / км
ɛ 0 : диэлектрическая проницаемость свободного пространства = 8,8542,10 −9 F / км
r i : радиус проводника i в метрах
d ik : расстояние между проводниками я и к в метрах
D ик : расстояние между проводником i и изображением k в метрах
ч i = средняя высота проводника i над землей, в метрах
Rint, Lint: внутреннее сопротивление и индуктивность проводника
ΔR ii , ΔR и : условия коррекции Карсона R из-за удельное сопротивление грунта
ΔL и , ΔL и : условия коррекции Карсона L из-за удельное сопротивление заземления

Самоиндуктивность проводника рассчитывается из магнитного поток, циркулирующий внутри и снаружи проводника, и производится ток, протекающий в самом проводнике.Часть потока, циркулирующего внутри проводящий материал способствует внутренней индуктивности Линт, который зависит от геометрии проводника. Предполагая пустоту или твердый проводник, внутренняя индуктивность вычисляется из T / D отношение где D — диаметр проводника, а T — толщина проводящий материал (см. рисунок «Конфигурация трехфазной двухконтурной линии»). самоиндуктивность проводника вычисляется с помощью модифицированного Бесселя функции от диаметра проводника, отношения T / D, удельного сопротивления и относительная проницаемость проводящего материала и заданная частота [1].

Самоиндуктивность проводника также можно рассчитать по параметрам которые обычно находятся в таблицах, предоставленных производителями проводников: средний геометрический радиус (GMR) или «реактивное сопротивление с шагом в один фут».

GMR — это радиус эквивалентного полого проводника с нулевая толщина, не производящая внутреннего потока, дающая ту же самую индуктивность. Самоиндуктивность проводника затем выводится из GMR с использованием следующее уравнение.

Для сплошного проводника (T / D = 0.5), GMR составляет

r = радиус проводника
μ r = относительный проницаемость проводящего материала

GMR, полученная из этого уравнения, предполагает равномерный ток плотность в проводнике. Это предположение строго верно в DC. В AC GMR немного выше. Например, для диаметра 3 см сплошной алюминиевый проводник (Rdc = 0,040 Ом / км), GMR увеличивается от 1,1682 см в постоянном токе до 1,1784 см при 60 Гц.Производители обычно дать GMR при номинальной частоте системы (50 Гц или 60 Гц).

Реактивное сопротивление X и с интервалом в 1 фут (или Интервал 1 метр, если используются метрические единицы) — положительная последовательность реактивное сопротивление трехфазной линии с интервалом в один фут (или один метр) между тремя фазами и бесконечной высотой проводника. Реактивное сопротивление на расстоянии 1 фут (или 1 м) на частоте f связано к GMR по следующему уравнению:

GMR = средний геометрический радиус в футах или метрах
ω = 2π.f в рад / с
f = частота в герцах

Матрица сопротивления проводника на конкретной частоте зависит на постоянном сопротивлении проводника с поправкой на скин-эффект и удельное сопротивление грунта. И матрица сопротивления и индуктивность Матрица зависит от удельного сопротивления земли и частоты. коррекция термины для терминов R и L, разработанные Дж.Р. Карсоном в 1926 году [2] реализованы в power_lineparam .

Параметры линии GUI

При вводе команды power_lineparam , GUI отображается.

Параметры по умолчанию предназначены для однофазной трехфазной линии с двумя проводами заземления. Вы введите собственные параметры линии в трех разных разделах:

  • Верхний левый раздел, где вы вводите общие параметры (единицы измерения, частота, удельное сопротивление заземления и комментарии)

  • Таблица типов проводников, определяющих проводник характеристики для каждого типа (нижняя часть)

  • Таблица проводников с указанием геометрии линии и типы проводников (верхняя правая часть)

Единицы

В раскрывающемся списке выберите метрика , если вы хотите указать диаметр проводника, GMR и диаметр пучка в сантиметрах и положения проводника в метрах.Выберите английский , если Вы хотите указать диаметр проводника, GMR и диаметр пучка в дюймов и положения проводника в футах.

Частота

Укажите частоту в герцах для оценки параметров RLC.

Удельное сопротивление заземления

Укажите удельное сопротивление грунта в омах. Нулевое значение (отлично ведение площадки) разрешено.

Комментарии

Используйте это текстовое поле для ввода комментариев, которые вы хотите сохранить с параметры линии, например, уровень напряжения, типы проводников и характеристики и т. д.

Количество типов проводников

Укажите количество типов проводников (один провод или пучок субпроводников). это Параметр определяет количество строк таблицы типов проводников. Фазные проводники и провода заземления могут быть как одиночными, так и пучки субпроводников. Для уровней напряжения 230 кВ и выше, фаза проводники, как правило, в комплекте для уменьшения потерь и электромагнитных помехи из-за эффекта короны.Провода заземления обычно не в комплекте.

Для простой трехфазной линии переменного тока, одно- или двухконтурной, обычно есть два типа проводников: один тип для фазы проводники и один тип для заземления. Тебе нужно больше двух типы для нескольких линий в одном и том же коридоре, биполярные линии постоянного тока или раздаточные фидеры, где нейтральные и ножны ТВ и телефон кабели представлены.

Оценка внутренней индуктивности проводника из

Выберите один из следующих трех параметров, чтобы указать, как внутренняя индуктивность проводника вычисляется: T / D, отношение , Geometric Средний радиус (GMR) , , или Реактивное сопротивление Xa на расстоянии 1 фут (или на расстоянии 1 метр , если для параметра Единицы установлено значение ().

Если вы выберете T / D коэффициент , внутренняя индуктивность вычисляется из значения T / D, указанного в таблице проводников, предполагая полый или сплошной проводник. D — диаметр проводника T — толщина проводящего материала (см. рисунок «Конфигурация трехфазной двухконтурной линии»). Самоиндуктивность и сопротивление проводника вычисляются из проводника диаметр, отношение T / D, сопротивление постоянному току и относительная проницаемость проводимости материал и указанная частота.

Если вы выберете Средний геометрический радиус (GMR) , Проводник GMR оценивает внутреннюю индуктивность. Когда проводник индуктивность оценивается по GMR, указанная частота не влияет на индуктивность проводника. Вы должны предоставить производителя GMR для желаемой частоты (обычно 50 Гц или 60 Гц). Когда вы используя опцию T / D ratio , соответствующий проводник GMR на указанной частоте отображается.

Выбор реактивного сопротивления Xa на расстоянии 1 фут (или на 1 метр) интервал ) использует реактивное сопротивление прямой последовательности в указанном частота трехфазной линии с шагом 1 фут (или 1 метр) между тремя фазами для расчета внутренней индуктивности проводника.

Включить скин-эффект проводника

Установите этот флажок, чтобы включить влияние частоты на сопротивление и индуктивность проводника переменного тока (скин-эффект). Если этот параметр не выбран, сопротивление поддерживается постоянным на указанном значении по параметру Сопротивление постоянному току по параметру и индуктивность поддерживается постоянной на значении, рассчитанном в постоянном токе, используя Проводник наружный диаметр и отношение проводников T / D .Когда кожа эффект включен, сопротивление проводника переменного тока и индуктивность оценивается с учетом полого проводника с отношением T / D (или сплошной проводник, если T / D = 0,5). Отношение T / D оценивает сопротивление переменного тока даже если индуктивность проводника оценивается из GMR или из реактивное сопротивление с интервалом в один фут или один метр. Земля Кожный эффект всегда учитывается и зависит от удельного сопротивления грунта.

Тип проводника (связка)

Перечисляет типы проводника или связку, увеличивая число, начиная от 1 и заканчивается значением, указанным в параметре Количество типов проводников .Вы не можете изменить это значение.

Внешний диаметр проводника

Укажите внешний диаметр проводника в сантиметрах или дюймах.

Отношение T / D проводника

Укажите отношение T / D полого проводника. Т — толщина проводящего материала, а D — наружный диаметр. Этот параметр может варьироваться от 0 до 0,5. Значение T / D 0,5 указывает на сплошной проводник. Для проводников из алюминиевой кабельной стали (ACSR) можно игнорировать стальной сердечник и рассмотрим полый алюминиевый проводник (типичный T / D отношения составляли между 0.3 и 0,4). Соотношение T / D используется для вычисления сопротивление проводника переменного тока при включении Параметр скин-эффект проводника выбран. Это также используется для вычисления собственной индуктивности проводника, когда параметр Внутренняя индуктивность проводника, оцененный по , равен установить T / D соотношение .

Проводник GMR

Этот параметр доступен, только если параметр Проводник внутренний индуктивность оценивается от до Среднее геометрическое Радиус (GMR) .Укажите GMR в сантиметрах или дюймах. GMR при 60 Гц или 50 Гц обычно предоставляется изготовителями проводников. когда Параметр Проводник внутренней индуктивности оценивается с устанавливается T / D, отношение , значение отображается соответствующая GMR с одинаковой индуктивностью проводника. когда Параметр Проводник внутренней индуктивности оценивается с устанавливается до Reactance Xa на 1 фут интервал или ( 1-метровый интервал ), название столбец меняется на имя параметра.

Reactance Xa на расстоянии 1 м (1 фут) интервал)

Этот параметр доступен только при использовании проводника внутренняя индуктивность, указанная в , установлена ​​в Reactance Ха на расстоянии 1 м или ( на расстоянии 1 фут ). Укажите значение Xa в омах / км или омах / милях на указанной частоте. Значение X и при 60 Гц или 50 Гц обычно предоставляется по производителям проводников.

Сопротивление постоянного тока проводника

Укажите сопротивление постоянного тока проводника в Ом / км или Ом / миля.

Относительная проницаемость проводника

Укажите относительную проницаемость µ r от проводящий материал. µ r = 1,0 для немагнитные проводники (алюминий, медь). Этот параметр недоступен когда параметр Включить скин-эффект проводника не выбран.

Количество проводников в комплекте

Укажите количество субпроводников в комплекте или 1 для одного проводники.

Диаметр пучка

Укажите диаметр пучка в сантиметрах или дюймах. Этот параметр недоступен, когда Количество проводников для каждого пучка установлено равным 1. При указании связанных проводников, Предполагается, что субпроводники равномерно распределены по окружности. Если это не так, вы должны ввести отдельные позиции субпроводника в линейке Geometry стол и ком эти субпроводники, давая им ту же фазу номер параметр.

Угол проводника 1

Укажите угол в градусах, который определяет положение первый проводник в жгуте относительно горизонтальной линии параллельно земле. Этот угол определяет ориентацию пучка. Этот параметр недоступен, когда номер количество проводников на пучок установлено равным 1.

Количество фазных проводников (пучков)

Укажите количество фазовых проводников (одиночных проводников или пучки субпроводников).

Количество проводов заземления (жгуты)

Укажите количество проводов заземления (одиночные жгуты или связки) субпроводников). Заземляющие провода обычно не связаны.

Проводник

Перечисляет идентификаторы проводника или связки. Фазопроводы идентифицируются p1, p2, …, pn. Провод заземления обозначен g1, g2, …, дп.

Фаза

Укажите номер фазы, к которой относится проводник.Несколько проводники могут иметь одинаковый номер фазы. Все проводники, имеющие один и тот же номер фазы сгруппированы вместе и рассматриваются как один эквивалентный проводник в матрицах R, L и C. Например, если Вы хотите вычислить параметры линии трехфазного линейного эквивалента для двухконтурной линии, такой как изображена на рисунке Конфигурация трехфазной двухконтурной линии, вы указываете номера фаз 1, 2, 3 для проводников p1, p2, p3 (схема 1) и фазы номера 3, 2, 1 для проводников p4, p5, p6 (схема 2) соответственно.Если вы предпочитаете моделировать эту линию как две отдельные цепи и иметь доступ к шести фазовым проводникам, указывать номера фаз 1, 2, 3, 6, 5, 4 соответственно для проводников р1, р2, р3, р4, р5 и p6.

В трехфазных системах три фазы обычно обозначаются A, B и C. Соответствие с номером фазы:

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, …. = A, B, C, A, B, C A, B, C, …

Вы также можете использовать номер фазы для объединения проводников асимметричного расслоение.

Для проводов заземления номер фазы устанавливается на ноль. Вся земля провода сосредоточены с землей, и они не способствуют Размеры матрицы R, L и C. Если вам нужен доступ к заземляющему проводу соединения в вашей модели, вы должны указать эти провода заземления как нормальные фазные проводники и вручную подключите их к земле.

X

Укажите горизонтальное положение проводника в метрах или ноги. Расположение нулевой ссылочной позиции произвольно.Для симметричная линия, вы обычно выбираете X = 0 в центре линия.

Y-башня

Укажите вертикальное положение проводника (у башни) относительно земли, в метрах или футах.

Y мин.

Укажите вертикальное положение проводника относительно заземлить в середине пролета, в метрах или футах.

Средняя высота проводника (см. Рисунок Конфигурация трехфазной двухконтурной линии) по этому уравнению:

Y башня = высота проводника в башне
Y мин = высота проводника в середине пролета
прогиб = Y башня -Y мин

Вместо указания два разных значения для башни Y и Y мин , вы можете указать то же среднее значение Y .

Тип

Укажите один из номеров типа проводника или пучка, перечисленных в первый столбец таблицы характеристик проводника.

Загрузить типовые данные

Открывает окно браузера, в котором можно выбрать примеры строк конфигурации, предоставляемые с Simscape ™ Electrical ™ Специализированное программное обеспечение Power Systems. Выберите желаемый .mat файл.

Выбор Загрузка типовых данных позволяет загрузить одну из следующих конфигураций линии:

Line_25kV_4wires.mat 25-кВ, трехфазный распределительный питатель с доступный нейтральный проводник.
Line_315kV_2circ.mat 315 кВ, трехфазная, двухконтурная линия с использованием пучки двух проводников.Нумерация фаз установлена ​​на получить параметры RLC двух отдельных цепей (шестифазная линия).
Line_450kV.mat Биполярная линия постоянного тока +/− 450 кВ с использованием четырех пакетов проводники.
Line_500kV_2circ.mat 500 кВ, трехфазная, двухконтурная линия с использованием пучки из трех проводников.Нумерация фаз установлена ​​на получить параметры RLC трехфазной линии схема эквивалентна двум цепям, соединенным в параллельны друг другу.
Line_735kV.mat 735-k, V трехфазный, линия с использованием пучков из четырех проводники.
Загрузить данные пользователя

Открывает окно браузера, позволяющее выбрать собственные данные линии.Выберите нужный файл .mat .

Сохранить

Сохраняет данные линии путем создания файла .mat который содержит информацию GUI и данные строки.

Вычислить параметры линии RLC

Вычисляет параметры RLC. После завершения параметров вычисления, результаты отображаются в новом окне, озаглавленном Показать Значения RLC.

Отображение значений RLC GUI

При щелчке по параметру Вычислить параметры строки RLC , откроется окно RLC Values ​​.В этом окне вы можете просматривать и загружать параметры в рабочее пространство. и в ваших моделях линии электропередачи.

Частота и удельное сопротивление земли, используемые для оценки матрицы R, L и C отображаются первыми. Тогда вычисляемый RLC параметры отображаются.

Note

Параметры R, L и C всегда отображаются соответственно в омах / км, генри / км и фарадах / км, даже если в английских единицах указано входные параметры.

Если количество фазных проводников равно 3 или 6, симметричный также отображаются параметры компонентов:

  • Для трехфазной линии (одна цепь), R10, L10 и C10 векторы двух значений отображаются для прямой последовательности и значения RLC нулевой последовательности.

  • Для шестифазной линии (две соединенные трехфазные цепи), Векторы R10, L10 и C10 пяти значений, содержащие следующие Отображаются параметры последовательности RLC: положительная последовательность и нулевая последовательность цепи 1, взаимная нулевая последовательность между схемой 1 и схемой 2, прямая последовательность и нулевая последовательность схемы 2.

Отправка параметров RLC в рабочую область

Отправляет матрицы R, L и C, а также симметричный компонент параметры рабочей области MATLAB ® .Следующие переменные созданные в вашем рабочем пространстве: R_matrix, L_matrix, C_matrix и R10, L10, C10 для симметричных компонентов.

Отправка параметров RLC в блок

Отправка параметров RLC в один из следующих трех блоков что вы ранее выбрали в своей модели: распределенный Блок строки параметров (либо матрицы, либо параметры последовательности RLC), однофазный блок линии сечения PI (требуется одна размерная матрица), или трехфазный блок линии сечения PI (только компоненты последовательности).

Выбранный блок

Подтверждает выбор блока. Название выбранного блока появляется в левом окне.

Матрицы RLC

Загружает матрицы RLC в выбранный блок.

Последовательности

Загружает параметры последовательности RLC в выбранный блок.

Создать отчет

Создает файл XXX.rep , содержащий строку входные параметры и вычисленные параметры RLC.Редактор MATLAB открывается для отображения содержимого файла XXX.rep .

Закрыть

Закрывает окно отображения значений RLC.

Примеры

Эти примеры иллюстрируют входы и выходы power_lineparam GUI.

В первом примере используется простая линия, состоящая из двух проводников на расстоянии 1 метра на средней высоте 8 метров над идеальным заземление (удельное сопротивление грунта ρ г, = 0). два проводника — сплошные алюминиевые проводники (удельное сопротивление ρ с = 28,3 10 −9 Ом.м при 20 º C) имеющий диаметр 15 мм.

Сопротивление постоянному току на км каждого проводника составляет:

Поскольку земля должна быть идеальной, недиагональные члены матрицы R равны нулю, а диагональные члены представляют проводник сопротивления:

Для сплошных проводников, GMR:

Само- и взаимоиндуктивности рассчитываются следующим образом. Поправки на ΔL игнорируются, потому что удельное сопротивление земли нуль.

Собственные и взаимные емкости рассчитываются следующим образом:

В графическом интерфейсе power_lineparam убедитесь, что указанная частота составляет 50 Гц. Выберите соотношение T / D для вычисление индуктивности линии. Не выбирайте Включить скин-эффект проводника .

Отображаемое значение GMR (0,58433 см) — это значение GMR, которое вы необходимо использовать, чтобы включить изменение индуктивности проводника из-за частоты.Это значение GMR немного выше теоретического значения постоянного тока (0,5841 см). Это увеличение на 0,04% связано с эффектом кожи при 50 Гц, который производит неравномерное распределение тока. В этом случае параметры линии оцениваются в DC, потому что мы не включаем скин-эффект.

Нажмите Вычислить параметры линии RLC . Откроется окно «Показать значения RLC». Сравните матрицы RLC с их теоретические значения.

Модель PI для линии длиной 1 км получена из R, L и C матрицы.Значения PI RLC выводятся из члены матриц R, L и C. Индексы s и m обозначают само- и взаимные члены в матрицах R, L и C.

R p1 = R p2 = R с = 0,1601 Ом / км

L p1 = L p2 = L с = 1,583 мГн / км

C p1 = C p2 = C с + C м = 8.352 — 3,023 = 5,329 нФ / км (2,664 нФ на каждом конце секции PI)

C p1p2 = — C м = 3,023 нФ / км (1,511 нФ на каждом конец секции PI)

Вы также можете изменять удельное сопротивление земли и частоту. Соблюдайте их влияние на сопротивление и индуктивность проводника и земли возвращаются.

Изменяйте удельное сопротивление грунта от нуля до 10000 Ом · м, пока поддерживая частоту постоянной на 50 Гц. Вы должны получить значения в списке в следующей таблице.Выражения Rs-Rm и Ls-Lm представляют соответственно сопротивление и индуктивность проводника, тогда как Rm и Lm — сопротивление и индуктивность заземления.

Влияние удельного сопротивления грунта (частота = 50 Гц; Эффект скин-эффекта не включен) (Ом / км)

Проводник
Ls-Lm
(мГн / км)

Земля
Лм
(мГ / км)

0

0

9016 0

9016 0

9016 0

9016 0010003 9016 0010003 9016 01601

0

1,028

0,5549

10

0,1601

0,04666

1,029

1,147

100

0,1601

0,04845

1,029

1,370

10 000

0.1601

0.04925

1.029

1.828

Когда сопротивление грунта изменяется в нормальном диапазоне (между 10 Ом.м для влажной почвы и 10 000 Ом.м для сухой каменистой почвы), сопротивление заземления остается почти постоянным на уровне 0,05 Ом / км, тогда как его индуктивность возрастает с 1,15 мГн / км до 1,83 мГн / км.

Теперь выберите Включить скин-эффект проводника и повторите вычисления с разными частотами в диапазоне от 0.05 Гц до 50 кГц, при этом удельное сопротивление заземления составляет 100 Ом · м.

Влияние частоты (удельное сопротивление грунта = 100 Ом.м; с кондуктором Skin Effect)

Частота

(Гц)

проводника
RS-Rm
(Ω / км)

Основание
Кт
(Ом / км)

Проводник
Ls-Lm
(мГн / км)

Земля
Lm
(мГн / км)

0.05

0,1601 901 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 918 901 9 9 9 9 9 918 901 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 всего 901 9 9 9 9 9 всего 901 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 918 9 всего 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 918 901 9 9 918 901 9 9 9 9 918 901 9 9 или 9 918 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 901 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9013 9000 9013 9000 9000 9000 9013 Все 9313

9013 9013 9013 9013 9019 9019 Все образования Все для обучения 1.370

500

0.2012

0.4666

1.022

1.147

+5 тысяч

0,5442

4,198

0,9944

0,9351

50 000

1,641

32,14

0,9836

0,7559

Эта таблица показывает, что частота оказывает очень большое влияние на землю сопротивление, но гораздо меньшее влияние на индуктивность заземления.Так как эффекта кожи в земле, когда частота увеличивается, земля ток течет ближе к поверхности, уменьшая эквивалентное сечение заземляющего проводника и тем самым увеличивая его сопротивление. Так как ток земли распространяется на меньшей глубине на высоких частотах, петля индуктивность проводника плюс возврат заземления (или собственная индуктивность Ls) уменьшается.

Из-за скин-эффекта проводника частота имеет заметное влияние на сопротивление проводника от нескольких сотен герц, но незначительное влияние на индуктивность проводника.На номинальной частоте системы (50 Гц или 60 Гц), увеличение сопротивления проводника относительно сопротивление постоянному току (0,1601 Ом / км) составляет всего 0,3%.

Этот пример соответствует трехфазному двухфазному напряжению 500 кВ линия. Используя кнопку Load , загрузите сохранена конфигурация линии Line_500kV_2circ.mat в типовой строке данных. На следующем рисунке power_lineparam GUI:

Мощность передается по шести фазовым проводникам, образующим два трехфазные цепи.Линия защищена от молнии двумя провода заземления. Фазные проводники используют пучки из трех субпроводников. Субпроводники расположены в верхней части равностороннего треугольника Сторона 50 см, что соответствует диаметру пучка 57,735 см. Эта линия Конфигурация соответствует конфигурации, показанной на рисунке. Конфигурация трехфазной двухконтурной линии.

Нумерация фаз была установлена ​​для получения параметров линии трехфазная линия эквивалентна двум цепям, соединенным параллельно.Нажмите Вычислить параметры линии RLC , чтобы отобразить матрицы R, L и C и параметры последовательности.

Параметры обратной последовательности и нулевой последовательности транспонированного линии отображаются в окне Показать значения RLC в R10 и L10 векторы:

R1 = 0,009009 Ом / км R0 = 0,2556 Ом / км

L1 = 0,4408 мГн / км L0 = 2,601 мГн / км

C1 = 25,87 нФ / км C0 = 11,62 нФ / км

Вы также можете получить параметры двух отдельных цепей и иметь доступ к шести фазовым проводникам.Изменить номера фаз проводников р4, р5 и р6 (схема 2) на 6, 5, 4 соответственно. Параметры прямой последовательности, нулевой последовательности и взаимной нулевой последовательности транспонированной линии:

R1 = 0,01840 Ом / км R0 = 0,2649 Ом / км R0m = 0,2462 Ом / км

L1 = 0,9296 мГн / км L0 = 3,202 мГн / км L0m = 2,0 мГн / км

C1 = 12,57 нФ / км C0 = 7,856 нФ / км C0m = -2,044 нФ / км

Поскольку линия симметрична, последовательность положительная и нулевая параметры для схемы 2 идентичны параметрам схемы 1.

Список литературы

[1] Dommel, H. и др., Электромагнитный Справочное руководство по программе переходных процессов (книга по теории EMTP), 1986.

[2] Карсон, Дж. Р., «Распространение волн в верхнем течении». Провода с заземлением, « Bell Systems Technical Journal , Том 5, стр. 539-554, 1926.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *