Сливка А.В. (Разработка мероприятий по повышению надёжности работы устройств электроснабжения СЦБ на участке Хабаровск II - Дормидонтовка), страница 10

Программный пакет Simulink может работать с линейными , нелинейными, непрерывными, дискретными, многомерными системами. С помощью Simulink можно изменять параметры модели даже в тот момент, когда выполняется моделирование. Так как Simulink обеспечивает непосредственный доступ к математическим, графическим и программным средствам MATLAB, можно анализировать данные и оптимизировать параметры модели прямо из Simulink. Таким образом, используя возможности пакета MATLAB можно производить моделирование преобразовательных систем для их виртуального исследования.

5.5 Создание и описание компьютерной модели линии автоблокировки

С помощью программы MATLAB была разработана модель линии автоблокировки на участке Хабаровск 2 – Дормидонтовка. (ДП 23.05.05. 023 Э07) Модель создана с целью анализа режимов работы линии (нормальный, вынужденный) на основе результатов моделирования.

Блоки, используемые при построении модели:

1.Трехфазного источника питания

2. Однофазного трансформатора

3. R-L-C нагрузки

4. Распределительная линия

Для нормальной работы модели необходимо произвести расчет некоторых параметров, а именно параметров однофазных трансформаторов ОЛ, предлагаемых к установке в разделе дипломного проектирования 4. [15]

Исходные данные представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Данные трансформаторов ОЛ-0,63/10, ОЛ-1,25/10, ОЛ-4/10

Параметры трансформатора определяем в соответствии с по следующим формулам. В качестве примера произведем расчет трансформатора ОЛ- 0,63[5].

Базовое сопротивление, Ом:

, (5.1)

где U1н – номинальное напряжение трансформатора, В; Pн – номинальная мощность трансформатора, Вт;

Коэффициент мощности при коротком замыкании:

, (5.2)

где Pкз – потери короткого замыкания, Вт; Uкз – напряжение короткого замыкания, %; I1н – номинальный ток первичной обмотки, А;

Полное сопротивление, Ом:

, (5.3)

где Sн – номинальная мощность трансформатора, кВа;

Активное сопротивление короткого замыкания, Ом:

_{, (5.4)}

Реактивное сопротивление короткого замыкания, Ом;

_{, (5.5)}

.

Относительное сопротивление первичной и вторичной обмоток, Ом:

, (5.6)

.

Относительное индуктивное сопротивление первичной и вторичной обмоток:

, (5.7)

Относительное активное и индуктивное сопротивление ветви намагничивания:

, (5.8)

где Pо – потери холостого хода;

Расчет для остальных типов трансформаторов представлен в таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Параметры трансформаторов ОЛ

5.6 Анализ режимов работы линии автоблокировки на основе

результатов моделирования

На разработанной модели линии автоблокировки участка Хабаровск II – Дормидонтовка были рассмотрены два режима работы линии автоблокировки: нормальный, аварийный. Рассмотрим работу линии АБ в нормальном режиме. Нормальным режимом линии автоблокировки является схема встречно-консольного питания. При которой в середине зоны между подстанциями делается раздел, и напряжение на каждый участок линии подается от обеих подстанций. В точке раздела может быть использован разъединитель с дистанционным или телеуправлением, но более совершенной схема становится при применении поста секционирования с выключателем или пункта резервного питания в середине зоны питания. По это схеме при отключении любой из питающих подстанций разъединитель или выключатель поста включается, и питание обесточенной полузоны осуществляется от смежной подстанции. По представленным графикам кривых напряжения (ДП 23.05.05 023 008) на участках Хабаровск–II – Кругликово, Кругликово - Дормидонтовка при условии, что питание фидерной зоны осуществляется от двух смежных подстанций, можно сделать вывод, что уровень напряжения по всей длине фидерной зоны примерно одинаков и составляет 9.8 кВ. Уровень напряжения не превышает допустимых норм -5 – 10%. По полученным кривым напряжения определим потери напряжения и сравним с данными полученными при помощи расчетных формул. Результаты сведем в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Результаты потерь напряжения

Как показали расчеты, потери напряжения в не превышают нормативных -5 – 10 %. Это связано с тем, что трансформаторы ОЛ имеют широкий диапазон изменения коэффициента трансформации от +5 до 10 %.

Аварийным режимом, является такой режим, при котором фидерная зона питается от одной подстанции, если смежная вышла из строя. Представим, что из строя вышла подстанция Кругликово на участке Хабаровск 2- Кругликово - Дормидонтовка.

Таблица 5.4 - Результаты потерь напряжения

По результатам потерь напряжения определенных по модели можно сделать вывод, т.к. потери составляют большой процент, питание от одного источника нескольких фидерных зон, не будет обеспечивать нормальную работу устройств автоблокировки, следовательно, производить питание от одной тяговой подстанции нельзя, особенно при больших расстояниях.

5.7 Качество электроэнергии в линии автоблокировки

Питание линии автоблокировки производится от тягового трансформатора, а впоследствии от трансформатора собственных нужд, трансформаторов автоблокировки. Поэтому в линии автоблокировки будут содержаться высшие гармоники, содержащиеся в тяговой сети. Уровень минимального напряжения для резервного питания перегонных устройств автоблокировки от ДПР никак не может согласоваться с уровнями напряжения для электроподвижного состава. Допустимое колебание напряжения в контактной сети от номинального 25 кВ составляет от 21 кВ (- 19 %) до 28 кВ (+12 %), а в вынужденном режиме от 19 кВ до 29 кВ. Минимальное напряжение на шинах подстанции не устанавливается. Вследствие этого оказывается, что нормы по уровню напряжения для СЦБ +5 % и – 10 % от номинального при совместном питании контактной сети и не тяговой энергетики от одних шин 25 кВ нереальны. Трансформаторы ЗНОМ-35, применяемые для резервного питания сигнальных точек от ДПР, имеют на первичной стороне 27,5 кВ, на вторичной обмотке напряжение 227 В. Вследствие внутреннего падения напряжения при нагрузке 0,5 кВА напряжение уже 220 В, а для спаренной сигнальной точки 213 В. При снижении напряжения на шинах подстанции до номинального для тяги 25 кВ напряжение в релейных шкафах становится ниже минимально допустимого (- 10 %) 198 В. При напряжении в ДПР 21 кВ на устройствах автоблокировки не может быть более 172 В.

Подобные проблемы, возникают и при питании автоблокировки от трансформаторов ОМ. Вследствие этого из-за нескольких киловатт потребителей резерва автоблокировки на шинах тяговых подстанций приходится всегда держать завышенный уровень напряжения. Вынужденное завышение резко ограничивает возможности регулировки напряжения для уменьшений перетоков мощности энергосистемы по контактной сети между подстанциями. На малодеятельных участках напряжение выше номинального 25 кВ создаёт большие дополнительные потери энергии на ток намагничивания всех трансформаторов [15]. Согласно приложения “А” ГОСТ 13109 97 наиболее вероятным виновниками ухудшения качества электроэнергии по показателям несинусоидальности и несимметрии названы потребители с нелинейной и несимметричной нагрузкой. При нагрузке понижающего трансформатора около половины номинальной и более решающее значение на качество электроэнергии для ЭЦ оказывают некоторые особенности применяемого оборудования СЦБ и не вполне удачный выбор традиционных схемных решений. По проблеме совместного электроснабжения тяги и автоблокировки от единого трёхфазного трансформатора на основании результатов моделирования можно сделать выводы: при нагрузке тяговой сети переменного тока до половины номинальной и одинаковой на обоих плечах питания напряжение для основного питания автоблокировки не выходит за нормативы ГОСТ по КЭ.

6 ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЛИЯНИЕ ВЛ СЦБ НА ОБСЛУЖИВАЮЩИЙ ПЕРСОНАЛ И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ