Исходные данные

3.2 Расчет суммарной мощности компенсирующих установок, группы постов секционирования

Согласно [1] оплате подлежит реактивная мощность и энергия, потребляемая группой подстанций переменного тока сверх экономических значений.

Для того чтобы снизить потребление реактивной энергии до экономического значения, в системе тягового электроснабжения располагаются установки параллельной (поперечной) емкостной компенсации, в дальнейшем по тексту называемые компенсирующими установками (КУ).
Суммарная мощность КУ, в кВАр по группе подстанций для i-го квартала равна:


, (3.7)

где – среднемесячное значение реактивной энергии, кВАр·ч, i-го квартала.

Для первого квартала при действительных размерах движения, кВАр·ч:

.

Требуемая мощность КУ, в кВАр в системе тягового электроснабжения за год определяется как средневзвешенная величина поквартальных значений:

. (3.8)

При действительных размерах движения,

Исходя из выбранного значения требуемой суммарной мощности КУ за год по формуле (3.7) далее выбирается мощность конкретных КУ, и их размещение в системе тягового электроснабжения.

3.3 Выбор мощности конкретных компенсирующих установок, и их размещение в системе тягового электроснабжения

3.3.1 Определение входного сопротивления каждой тяговой подстанции до шин 27,5 кВ

Расчет входного сопротивления каждой тяговой подстанции до шин 27,5 кВ ведется на основании схемы внешнего электроснабжения, параметров линии электропередачи и параметров трансформаторов тяговых подстанций.

3.3.1.1 Расчет входного (узлового) сопротивления до шин высокого напряжения тяговых подстанций

На основании схемы внешнего электроснабжения составляется схема замещения, емкостные проводимости на землю не учитываются.

В связи с тем, что сеть однородна и r/x = const , при преобразовании системы внешнего электроснабжения можно оперировать не сопротивлениями участков, а длинами участков СВЭ.
Величина индуктивного сопротивления одного провода (фазы) воздушной линии на 1 км (Ом/км) определяется по формуле:


, (3.9)

где – среднее геометрическое расстояние между осями проводов, м, для ЛЭП 110кВ; =5 метров согласно [5]; – радиус провода ЛЭП, мм;

Индуктивное сопротивление одного провода марки АС-150, для радиуса мм, Ом/км.


.

Величина индуктивного сопротивления расщепленной фазы трехфазной лини 3 АС-300 на 1 км (Ом/км) определяется по формуле

, (3.10)
где – эквивалентный радиус фазы, мм; n – количество проводов в расщепленной фазе.
Эквивалентный радиус фазы определяется по формуле:


, (3.11)

где а – расстояние между проводами в фазе, мм.

,


.

Реактивная емкостная проводимость линии, См/км:

, (3.12)


.

Реактивная емкостная проводимость линии с расщепленной фазой определяется по формуле, См/км:

, (3.13)


.

Полное сопротивление 1 км линии электропередач, Ом/км

, (3.14)


Ом/км.

Проводимость линии АС-300, См/км:

, (3.15)


.

Волновое сопротивление, Ом:

, (3.16)


Ом.

Коэффициент распространения линии:

, (3.17)


.

Сопротивление ветви, Ом, определяется по формуле:

, (3.18)


.

В данном дипломном проекте применяется матричный способ расчета сложно-замкнутой сети.

Необходимо каждой ветви цепи дать определенное направление, таким образом, будет получена схема, называемая направленным графом, который характеризует конфигурацию сети, построение схемы, устанавливая взаимную связь ветвей и узлов схемы.
Направленный граф описывается с помощью двух матриц, называющихся
1-й и 2-й матрицами соединений, или инциденций.
Первая матрица соединений М, называемая еще матрицей соединений в узлах, вторая матрица соединений – N, называемая матрицей соединений в контурах. Для нахождения входных сопротивлений используется матрица M. Она представляет собой прямоугольную таблицу, каждая строка которой отвечает одному из узлов схемы, за исключением балансирующего, а каждый столбец – одной из ее ветвей. В клетках этой таблицы проставляется 0, если ветвь не связана с узлом, которому соответствует строка. В том случае, когда ветвь связана с узлом, в клетке проставляется +1 либо -1, в зависимости от направления в направленном графе схемы. Если данный узел является началом ветви , т.е. ветвь “выходит” из рассматриваемого узла, то в матрице соединений ставится +1. Если же ветвь “входит” в узел, то проставляется -1.
Для графа схемы внешнего электроснабжения первая матрица соединений при балансирующем узле источник питания приведена в приложении Л.
При этом способе расчетов, входным (узловым) сопротивлением является величина, обратная величине узловой проводимости, находящейся на главной диагонали матрицы узловых проводимостей.
Диагональная матрица сопротивлений ветви:


. (3.19)

Определим матрицу проводимости ветвей по формуле:

. (3.20)

Матрица узловых проводимостей:

, (3.21)

где – транспонированная матрица M.

Входные сопротивление определяются по формуле:


. (3.22)

Значение входных сопротивлении до шин ВН приведены в таблице 3.4. Расчет по формулам 3.12 – 3.25 приведен в блоке № 2 (см. электронное приложение П).

3.3.1.2 Определение сопротивлений трансформаторов подстанций

Полное сопротивление трансформаторов, Ом, находится по следующему выражению:

, (3.23)

где u_k – напряжение короткого замыкания между обмоткой ВН и тяговой обмоткой (27,5 кВ) трансформатора тяговой подстанции, %; U_ном – номинальное напряжение системы внешнего электроснабжения, кВ; S_ном.т – номинальная мощность трансформатора тяговой подстанции, мВА; N_т – количество работающих трансформаторов на тяговой подстанции.

.

Активное и индуктивное сопротивления, Ом, равны:

, (3.24)


, (3.25)

где – потери мощности короткого замыкания, кВт.

,


.

Входное (узловое) сопротивление, Ом, i-поста секционирования до шин 27,5 кВ определяется:

(3.26)

Входное сопротивление до шин 27,5 кВ поста секционирования Красноармейский:

Значение входного сопротивления до шин 27,5 кВ приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Входные сопротивления до шин 27,5 кВ, [Ом]

Посты секционирования	Входные сопротивления до шин 27,5 кВ
Новонежино	1,367+j18,111
Тигровый	1,295+j17,727
Красноармейский	1,312+j17,761