1. Основные понятия. Расчетные режимы

Вид материала

Документы

Содержание Опасные влияния Расчетные режимы 2. Физические основы влияния 3. Магнитные влияния. 4.Основные уравнения эл-магнитных влияний 5.Основные уравнения электрических влияний 6. Вывод формулы для расчета магнитных влияний тяговой сети. 7. Экранирование смежной линии Экранирующее действие рельсов Экранирование оболочкой кабеля 8. Мешающие влияния тяговой сети переменного тока 9. Мешающие влияния тяговой сети постоянного тока 10. Методы снижения электромагнитных влияний 11. Мероприятия применяемые в линиях продольного электроснабжения до 1000В. Применение разделительных трансформаторов 4) Рациональное подключение линий к источнику питания. 5) Транспозиция проводов 3-х фазных линий 12. Мероприятия, используемые на подстанциях на переменном токе 2) Фильтро-компенсирующее устройство (ФКУ) 13. Мероприятия, используемые на подстанциях на постоянном токе ... Полное содержание

Подобный материал:

• Программа по дисциплине «прикладные протоколы интернет и www» по направлениям: «Математика., 234.28kb.
• Семяочистительные и сушильные комплексы, основные узлы, режимы работы, 34.26kb.
• Тема: Основные понятия и определения, 121.92kb.
• Тема: Основные понятия и определения, 164.71kb.
• Федеральный закон, 255.42kb.
• Основные математические понятия и факты Арифметика, 70.46kb.
• Федеральный закон, 690.72kb.
• План урока: Орг момент. Повторение изученного. Объявление темы. Изучение нового материала., 66.27kb.
• Статья Основные понятия Внастоящем модельном Кодексе используются следующие основные, 698.08kb.
• Лекция: Основные понятия информационной безопасности, 182.39kb.

1. Основные понятия. Расчетные режимы

Предметом являются основные и мешающие воздействия системы тягового электроснабжения на внешнюю и внутреннюю структуры и объекты, а так же способы снижения влияний на объекты , как внутри системы тягового электроснабжения так и на внешние объекты .

СТЭ-является мощным энергетическим объектом с большими уровнями напряжения и токов , что порождает в смежных сооружениях большие уровни опасных и мешающих влияний .

Влияния могут передаваться полем или через непосредственный контакт между объектами.

1) Полем - электрические и магнитные (электромагнитные) влияния.

2) Через контакт (резестивный ,через землю и т.п.) - гальванические влияния.

Опасные влияния – приводят к выводу из строя аппаратуры, электротравмам , возможности взрыву.

Мешающие влияния - вызывают помехи в проводных и беспроводных линиях связи, передачей инфы по радио-релейным каналам приводят к сбоям в системах автоматики , телемеханники , релейной защиты.

Как электромагнитные, так гальванические влияния могут быть опасными и мешающими .

Для удобства проведения расчетов рассматривают электрическую и магнитную составляющую влияний отдельно . Следует учесть, что электрические влияния на смежные линии могут существовать самостоятельно, а магнитные только совместно с электрическими.

Расчетные режимы

При расчетах учитываются тяжелые и неблагоприятные режимы работы СТЭ. Для опасных влияний расчет режимами являются:

1.Вынужденный режим работы тяговой сети.

2.в режимах К,З.

Для мешающих влияний расчетным режимом является нормальный режим (двусторонне питание). В вынужденном режиме – одностороннее питание сети!

При расчетах учитываются:

на перем. токе - эл-магн. влияния

на пост. токе - гальванические влияния


2. Физические основы влияния

Электрическое влияние тяговой сети

Возникают в проводах различных линий которые оказались изолированные от земли, т.е. отключенными от источников питания.

Источниками влияния являются тяговая сеть, в которую по отношению к земле подано переменное напряжение, при внесении в переменное электрическое поле источника изолированного от земли проводящего тела, последним индуцируется электрический заряд.

Заряд на емкости этого тела по отношению заземленным предметом создает напряжение по отношению к земле.

Электрическое влияние передается через емкостные связи между объектами



Uэ – напряжение электрических влияний

В проводниках нет.




Основные свойства электрических влияний

1. Не зависят от длинны изолированного проводника и одинаковы по всей его длине.
   
2. С удалением от источника поля быстро убывают и при сближении больше 125 метров с тяговой сетью, практически не ощутимы
   
3. При снятии напряжении источника, напряжение электрических влияний так же пропадают, так как проводник находится в зоне индуктирующих полей
   
4. При заземлении проводника потенциалы проводника и земли уравниваются, напряжение отсутствуют.
   
5. При включенных источниках и потребителях, наведенные электрические влияния в проводе будут отсутствовать, так как емкость ССЗ оказывается зашунтированной низкоомным сопротивление источника и нагрузки.
   
6. Для тяговых сетей переменного тока уровни влияний значительны и могут составлять несколько кВ
   
7. В системе постоянного тока влияние так же присутствует и образуется за счет пульсации выпрямленного напряжения тяговой сети уровнем до 150 В, по этому в смежных проводниках электрические влияния от тяговой сети постоянного тока практически отсутствуют.
   
8. Могут быть как опасными так и мешающими .
   

Опасные – за счет основной частоты 50 Гц; мешающие – за счет более больших частот в спектре напряжения.


3. Магнитные влияния.

Образуются в металлических проводниках, внесенных в переменное магнитное поле , которое образовано током тяговой сети






Zкс – сопротивление взаимоиндукции



Свойства магнитных влияний

1. источником переменного магнитного поля является переменный ток в тяговой сети.
   
2. Передача энергии магнитным полем осуществляется через свойство взаимной индукции между источником и приемником.
   

Это величина оценивается сопротивлением взаимной индукции, определяемой модулем коэффициента взаимной индукции.



Мкс- модуль определяется законом электромагнитной индукции






3. зависит от длины проводника, в прямой пропорции

4. приложены магнитные влияния между началом и концом проводника линии.

5. уровни магнитных влияний меньше чем электрических, однако, они обладают большей мощностью, что свойственно для передачи энергии магнитными полями .

6. заземление провода линии с одного конца приводит к приложению напряжения наведенного на проводе к свободному его концу по отношению к земле, это создает самый опасный режим магнитных влияний .

Для безопасного производства работ следует использовать 2 заземления не далее 200 метров друг от друга с производством работ между заземлителями!!!

7. может быть и опасными и мешающими.

8. переменный ток – значительный уровень

Постоянный ток – незначительный уровень.


4.Основные уравнения эл-магнитных влияний



К - контактная сть

С - линия

Iсх,Uсх - наведенное напряжение и ток в линии

Uс - емкость к земле

Задача состоит в определении формул, описывающих уровни наведенного напряжения и тока в любых точках координаты Х.

Задача решается путем составления системы диф. уравнений для Iсх и Uсх с последующим решением системы:

_ (1)

-Zкс – по закону электромагнитной индукции,

-Zс – падение напряжение направлено против ЭДС

_ (2)

Считаем что величина тока Iк не меняется по длине КС так же как и напряжение.

Решение уравнений (1) и (2). Продиф-уем уравнение (1) еще раз:

_ (3)

Подставим (3) в (2) и получим:

<sub>

</sub> ( 4)

(4) – неоднородное диф уравнение второго порядка, линейное. Такие уравнения представляются в виде двух решений.

1 – постоянное составляющее

2 – переменное составляющее

Сперва, найдем решение в виде постоянной составляющей

Приравняем первую и вторую производную к нулю (отсутствуют переменная составляющая), тогда из (4) получим

<sub>

</sub> ( 5)

(5) - решение в виде постоянной составляющей.

Решение в виде переменной составляющей найдем из однородного диф. уравнения полученного из (4), приравнивая правую часть к нулю:

<sub>

</sub> (6)

Известно, что решение в виде переменной составляющей есть экспонента в некоторой степени. Без учета постоянной интегрирования C1 и С2 решение можно записать :

_ (7)

Определим _ (гамма) продифференцируя (7) два раза







_ - коэф распространения волны вдоль линии, показывает как быстро затухает напряжение вдоль линии т.о. решение для переменной составляющей состоит из двух решений с «+_» и «-_»

Общее решение неоднородного уравнения (4) для напряжения в линии:

_ (9)

С1 и С2 постоянные интегрирования

Определим выражение для определения тока в линии, для этого (9) продиф 1 раз

_ (10)

Подставим (10) в (1)

_ (11)

9,11 –уравнение определяющие напряжение и ток в линии по координате Х через постоянные интегрирования.

Постоянные интегрирования С1 и С2 определяются из начальных условий. Считаем, что при Х=0 (начало линии) присутствуют известные номинальные величины – Uco и Ico.

Из уравнения 9 :



_ (12)

Из уравнения 11:

<sub>

</sub> (13)

_ Ом

Zвс – волновое сопротивление линии

Поочередно сложим и вычтем 12 и 13





С1 и С2 подставляя в 9 и 11 после преобразования получим

<sub>

</sub> (14)

<sub>

</sub> (15)

Синус гиперболический _

Косинус гиперболический _


5.Основные уравнения электрических влияний

Воспользуемся основным уравнением электромагнитных влияний для тока вдоль линии.

Считаем что токовой нагрузки в тяговой сети нет ( I_к=0). Считаем, что линия изолирована от земли и ток вначале линии равен нулю (I_co=0).

Из (14) тогда получим (при х=0):

U_cx=U_co (16)

U_cx=k₂*U_k

k₂=Y_kc/Y_c.

Y_kc - относительная проводимость кс относительно провода.

Y_c - собственная проводимость провода на землю.

Задача состоит в определении k₂ . Рассмотрим отрезок провода с зарядом q.



Определим потенциал в точке А.

_ - напряженность эл.поля







_ - линейная плотность заряда






В нашем случае рассматриваем систему из четырех зарядов:










Удалим точку А в бесконечность от системы зарядов:

φ_A=0 при r_k= r_kʹ, r_c= r_cʹ, с=0.

Перенесем точку А на поверхность КП:

φ_k= τ_k/2πε*ln (2b_k/ ρ_к)+τ_с /(2πε)* ln(D/d) (17)

Перенесем точку А на поверхность провода линии:

φ_c= τ_c/2πε*ln(2b_л/ρ_л)+τ_k/(2πε)*ln(D/d) (18)

ρ_к и ρ_с - радиусы кп и провода линии.

_ - собственный потенциальный коэффициент эквивалента контактной подвески.

_ - собственный потенциальный коэффициент провода линии.

_ - взаимный потенциальный коэффисиент


(17) и (18) образуют систему уравнений (19):

<sub>

</sub>


При условии что _ получим:

<sub>

</sub>

Отсюда:

_

Если прейти от потенциала к напряжению по отношению к земле, получим:

_ (20)



(20) - формула для расчета электрических влияний.





Формула (20) - не содержит длины проводников, поэтому напряжение электрических влияний не зависит от протяженности проводника и одинаково по отношению к земле во всех его точках.

Электрические влияния быстро убывают с удалением от источника если провод изолирован от земли от тяговой сети на 120 метров и более, то электрические влияния практически не ощутимы.

Электрические влияния внутри проводящих объектов отсутствуют из-за отсутствия электрических полей. Поэтому объекты расположены под землей и не подвержены электрическим влияниям.

В качестве метода борьбы с электрическими влияниями используют высоковольтные конденсаторы, подключаемые к началу и концу рабочей линии.



U_э=U_k*[С_кс/(C_kc+C₀+C_з)]

C₀ - собственная ёмкость провода

C_з - ёмкость заземляющих конденсаторов

Обычно C_з >= 0,5 мкФ

В итоге увеличение ёмкости приводит к уменьшению сопротивления на землю.

Результирующие токи будут ближе к активным, а отсюда и меньшие потери.


6. Вывод формулы для расчета магнитных влияний тяговой сети.

Допущения:

1. Считаем что линия на которую оказывается влияние отнесена от т/с на такое расстояние, где электрических влияний нет, т.о

2. Ток в любом сечении контактной подвески одинаков и не зависит от координаты Х.

3. Заземлим линию в точке . Воспользуемся общей формулой для определения напряжения вдоль линии



(1)

Ток в начале линии при х=0,



Если не заземлим конец, то напряжение приложится к концам, а если заземлим, то только к началу.

Подставим условия. (22)

Из этой формулы определим U в начале линии связи.



, т.к при малых углах.







(23) таким образом видно что наводки(U) отстают от тока на 90 градусов. Сдвиг фаз мы не учитываем, поэтому (24)

Напряжение магнитных влияний оказывается равным напряжению в начале линии, при заземлении её в конце

Магнитные влияния слабо убывают с удалением от тяговой сети, что вызвано логарифмической зависимостью





Случай 2 самый неблагоприятный, 3 - самый безопасный

Отключенные от рабочего напряжения для безопасности проведения работ следует заземлить расстояние между заземлениями не должно превышать 200м.

Все что изложено выше рассмотрено для случая влияния на провод только тока к/с, однако на провод оказывают влияние токи в рельсе и токи в земле. Рельсовые токи состоя и обратного тягового тока, имеющего прямопротивоположную фазу по отношению к току к/с и наведенного в контуре р-з тока за счет магнитных влияний токов к/с.

Оба тока оказывают размагничивающее действие на поле от к/с, уменьшая общую напряженность в месте расположения провода линии. Степень снижения оцениватеся коэффициентом экранирующего действия рельсов(=0,5), который вводится в расчетную формулу.