Общие сведения о потерях при различной загрузке фаз

На железных дорогах мира, электрифицированных на однофазном токе промышленной частоты, питание тяговой сети осуществляется от трехфазных линий электропередачи через трансформаторы, обычно соединенные по одной из схем: однофазного трансформатора Скотта, открытого треугольника и трехфазного трансформатора, к которым предъявляются следующие общие требования: обеспечивать заданный уровень напряжения; по возможности несимметрия, вносимая в энергосистему должна быть минимальной; должна обеспечиваться возможность питания районных и нетяговых потребителей.

Симметричная система – это система, в которой напряжение и ток во всех фазах равны по модулю и сдвинуты на угол 120^○.

Рассмотрим загрузку трех фаз ЛЭП и рассчитаем потери мощности для двух простых случаев. В первом случае все фазы ЛЭП загружены одинаково и величина потерь составит сумму потерь мощности по всем трем фазам (рис. 2.13, а). Во втором случае примем нагрузку фаз разной, при этом в фазе А изменим нагрузку путем прибавления к номинальному значению некоторого количества тока , в фазе С – отнимем от номинального значения , в фазе В – оставим величину тока без изменений (рис. 2.12, б). В результате сумма потерь по трем фазам составила: основные потери и дополнительные потери мощности, обусловленные несимметрией . Таким образом, величина потерь мощности при несимметричной нагрузке возрастает.

а

А В С

б

А В С

Рис. 2.13. Варианты загрузки ЛЭП с соответствующими потерями мощности:
а – симметричная загрузка ЛЭП; б – несимметричная загрузка ЛЭП

При рассмотрении схем трансформатора приняты следующие обозначения и допущения:

– ток холостого тока отсутствует;

– ток первичной обмотки, приведенный ко вторичной обмотке, обозначается одним и тем же вектором (в формулах знак векторов для упрощения не указан);

– потери напряжения в трансформаторе отсутствуют;

– напряжение вторичной обмотки, приведенное к первичной обмотке, обозначается одним и тем же вектором (в формулах знак векторов для упрощения не указан);

– коэффициент трансформации трансформатора равен 1;

– начало обмоток трансформатора обозначают буквами:

X, Y, Z – по высокой стороне,

x, y, z – по низкой;

– концы обмоток: A, B, C – по высокой стороне; a, b, c – по низкой стороне;

– за положительное направление тока в тяговой сети принято направление от КП к рельсу;

– за положительное напряжение в тяговой сети принято напряжение от рельса к КП.