Formules calculant la réactance des jeux de barres tubulaires et leur dérivation dans les schémas de connexion électrique primaires

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 3223 (2023) Citer cet article

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Le fonctionnement de la commutation électrique dans une sous-station située dans un système de transport à haute tension modifie les modes de fonctionnement du câblage principal dans la sous-station ou dans le système. Des modifications importantes peuvent avoir des influences négatives sur l'appareillage de commutation du câblage principal à court terme. L'étude quantitative de ce problème doit s'appuyer sur l'établissement de circuits équivalents de câblage principal, alors qu'il existe rarement des formules pour calculer la réactance des jeux de barres tubulaires. Dans cet article, sur la base de la théorie du champ électromagnétique, l'induction magnétique et les liaisons de flux à l'extérieur et à l'intérieur des conducteurs tubulaires sont obtenues à partir du théorème de boucle d'ampère, puis les formules permettant de calculer approximativement la réactance des barres omnibus tubulaires avec une disposition parallèle triphasée. sont dérivés. Le processus et les résultats du calcul d'un exemple montrent que les formules sont appliquées de manière simple, pratique et rapide et qu'elles peuvent être largement répandues dans la pratique de l'électrotechnique.

La nécessité de calculer la réactance des jeux de barres est discutée en premier.

Les lignes de transport aériennes ou par câble à haute tension sont principalement construites à partir de conducteurs flexibles, dont les paramètres et les circuits équivalents ont été adoptés avec maturité dans l'analyse et le calcul du système électrique1,2,3,4. Le câblage principal est un agencement de connexion de jeux de barres dans les centrales électriques et les sous-stations. Il s'agit d'une chaîne clé d'un système électrique où les jeux de barres sont principalement constitués de conducteurs durs (par exemple, des jeux de barres tubulaires, etc.) et joue un rôle important dans la collecte et la distribution de l'énergie électrique. Les jeux de barres sont beaucoup plus courts que les lignes de transmission et y sont connectés dans une direction perpendiculaire. Lors d'une analyse et d'un calcul dans un système électrique, le câblage principal est modélisé comme des nœuds de tension, sans tenir compte de l'influence de la résistance et de la réactance des jeux de barres sur la distribution d'énergie, etc.

Le câblage principal est l’un des facteurs importants affectant la fiabilité et la flexibilité d’un système électrique. Les changements de ses modes de fonctionnement et la maintenance des équipements de son appareillage s'effectuent inévitablement par un changement d'état de l'appareillage (par exemple, un interrupteur ou un sectionneur est allumé ou éteint), ce que l'on appelle le fonctionnement en commutation. Le processus d'opération de commutation modifie la connexion du circuit formée par chaque composant électrique dans un système électrique et les paramètres de fonctionnement correspondants tels que la tension, le courant, la puissance, etc. Dans les centrales électriques et les sous-stations, des formes simples de câblage principal sont appliquées (par exemple, câblage de bus unique, etc.) ou dans des formes complexes de câblage principal, une opération de commutation est effectuée en quelques étapes, l'influence de la modification ci-dessus des paramètres de fonctionnement sur le fonctionnement normal en régime permanent du système électrique peut être ignorée.

Cependant, les formes de câblage principal de haute fiabilité et flexibilité avec des jeux de barres (comme le câblage à double bus, etc.) sont complexes, et il n'existe pas qu'un seul schéma réalisable pour les séquences et les étapes de l'opération de commutation. En prenant comme exemple les jeux de barres inverseurs sous forme de câblage à double bus, même si le même type d'opération de commutation avec le même mode de fonctionnement initial est effectué, comme le maintien des jeux de barres en fonctionnement, il existe au moins deux schémas à réaliser. - la manœuvre de coupure des sectionneurs de sections de jeu de barres5,6 : l'une est celle de mettre les sectionneurs connectés aux jeux de barres en réserve dans toutes les travées avant de couper les sectionneurs connectés aux jeux de barres en fonctionnement dans ces travées ; l'autre est le machinage avant coupure d'une travée à l'autre une à une, c'est-à-dire réaliser les sectionneurs reliés aux jeux de barres en réserve dans la première travée avant de couper les sectionneurs reliés aux jeux de barres en fonctionnement dans la même travée, puis la confection et le rodage la deuxième travée, dans la troisième travée, etc. Différentes séquences de fonctionnement forment différentes connexions de circuit du câblage principal, où il est possible de faire augmenter le courant circulant à travers des segments de jeux de barres, d'appareillage, de lignes entrantes et sortantes pour devenir une surintensité temporellement, ce qui produit inévitablement une influence sur la durée de vie attendue des équipements mentionnés ci-dessus. Il permettra d'éviter l'apparition de phénomènes de surintensité à court terme dans le câblage principal et de construire une base théorique pour le développement automatisé et intelligent des opérations de commutation afin d'analyser et d'étudier l'influence de ses différentes séquences.