Расчет режимов разомкнутых питающих сетей

2.1.1. Основные методы

Уравнения установившегося режима сети в общем случае нелинейны. Этим обусловлено применение специальных методов расчета. Для разомкнутых питающих сетей обычно используется два метода: расчет по данным начала и расчет по данным конца. При этом на разных участках одной и той же сети могут применяться разные методы.

Метод расчета по данным конца предназначен для неразветвленных сетей или участков сети, если задано напряжение в узле нагрузки. При этом расчеты потокораспределения и напряжений производятся одновременно и в направлении от нагрузки к источнику питания.

Метод расчета по данным начала предназначен как для неразветвленных, так и для разветвленных сетей, и используется, если задано напряжение источника питания. Расчет состоит из двух этапов: I – расчет потокораспределения в направлении от нагрузок к источнику питания при допущении, что напряжения в узлах сети одинаковы и равны номинальному (за исключением узла источника питания); II – расчет напряжений от источника питания к нагрузкам.

Расчет потокораспределения обычно производится через мощности, а не через токи.

Рассмотрим порядок расчета режима по данным начала на примере сети с двумя линиями (рис. 2.1, 2.2). Известно напряжение источника питания U₀, мощности нагрузок а также параметры схемы замещения.

Рис. 2.1.Разомкнутая сеть с двумя линиями (ИП – источник питания)	Рис. 2.2.Схема замещения сети (верхние индексы «н» и «к» обозначают соответственно начало и конец линии)

I этап:

1. Определяется мощность в конце линии Л2

.

2. По первому закону Кирхгофа рассчитывается мощность

.

3. Определяются потери мощности в сопротивлении Z_л2и мощность

,

.

4. Определяется мощность в начале линии 2

.

5. Вычисляется мощность в конце линии Л1

.

6. Производятся аналогичные расчеты для линии Л1

, , , .

II этап:

1. Вычисляются продольная и поперечная составляющие падения напряжения в линии Л1

, .

2. Определяется напряжение U₁

.

Расчет составляющих падения напряжения производится через мощность, протекающую по данной ветви со стороны известного напряжения. Если эта мощность направлена от известного напряжения к искомому, то при вычислении напряжения перед продольной составляющей падения напряжения ставится знак «минус», в противном случае – «плюс». В рассматриваемом примере мощность направлена от известного напряжения к искомому, поэтому перед ΔU_пр,л1стоит «минус».

3. Производятся аналогичные расчеты для линии 2

, ,

.

2.1.2. Учет идеальных трансформаторов. Расчетные нагрузки подстанций

Для реальных электрических сетей характерно наличие нескольких классов напряжения. Поэтому их схемы замещения содержат идеальные трансформаторы, разделяющие участки с разными номинальными напряжениями.

При переходе через идеальный трансформатор мощность не изменяется. Поэтому расчет потокораспределения производится в целом так же, как в сети с одним классом напряжения. Однако имеются следующие особенности:

1. Следует помнить, что на разных участках сети, разделенных идеальными трансформаторами, в расчетные формулы подставляются разные номинальные напряжения;

2. Для упрощения схем и расчетов удобно использовать так называемые расчетные нагрузки подстанций.

Расчетной нагрузкойподстанции называется нагрузка, которая кроме мощности потребителя включает в себя потери в трансформаторах и зарядные мощности смежных линий. Рассмотрим фрагмент питающей сети с двумя линиями и одной трансформаторной подстанцией (рис. 2.3). Схема замещения этого фрагмента показана на рис. 2.4. Расчетная нагрузка подстанции в этом случае равна

,

где

,

где U_ном – номинальное напряжение питающей сети (на стороне ВН).

После вычисления расчетных нагрузок схема замещения сети существенно упрощается. В данном случае она примет вид, показанный на рис. 2.5.

Рис. 2.3.Фрагмент питающей сети с двумя линиями и подстанцией
Рис. 2.5.Схема замещения фрагмента сети с расчетной нагрузкой подстанции	Рис. 2.4.Схема замещения фрагмента питающей сети

Расчет напряжений в узлах сети производится с учетом изменения напряжения при переходе через идеальный трансформатор. Для примера рассмотрим вычисление напряжения на стороне НН подстанции с двухобмоточными трансформаторами (рис. 2.4).

1. Вычисляется напряжение на стороне НН, приведенное к высшему напряжению

,

где

, .

2.Определяется напряжение на стороне НН

.

2.1.3. Задачи

Задача 1

Рассчитать режим сети, изображенной на рисунке (ИП – источник питания, Л – линия электропередачи).

Варианты исходных данных:

1. МВА. МВА. U₂ = 109 кВ. Сопротивления и емкостные проводимости линий Z_л1 = 25 + j43 Ом, Z_л2 = 22 + j24 Ом, B_л1 = 270 мкСм, B_л2 = 560 мкСм.

2. МВА, МВА, U₁ = 108 кВ, Z_л1 = 12 + j22 Ом, Z_л2 = 22 + j24 Ом, B_л1 = 610 мкСм, B_л2 = 560 мкСм.

3. МВА, МВА, U₂ = 212 кВ, Z_л1 = 10 + j57 Ом, Z_л2 = = 7 + j25 Ом, B_л1 = 380 мкСм, B_л2 = 625 мкСм.

4. МВА. U₂ = 110 кВ. Длины и погонные параметры линий l₁ = l₂ = 60 км, r_0,1 = r_0,2 = 0,3 Ом/км, x_0,1 = x_0,2 = 0,43 Ом/км, b_0,1 = b_0,2 = 2,64 мкСм/км. Линии двухцепные.

Задача 2

Рассчитать режим электрической сети, если МВА, МВА, U₁ = = 110 кВ. Сопротивления и емкостные проводимости линий Z_л1 = 12 + j17 Ом, Z_л2 = 14 + j14 Ом, B_л1 = 420 мкСм, B_л2 = 340 мкСм.

Задача 3

Рассчитать режим сети с одной линией, если МВА. Число цепей и погонные параметры линии n_ц = 2, r₀ = 0,0375 Ом/км, x₀ = 0,323 Ом/км, b₀ = 3,46 мкСм/км. Фактические напряжения заданы по вариантам: 1) U₀ = 340 кВ; 2) U₁ = 320 кВ.

Задача 4

Рассчитать режим участка сети, содержащего подстанцию с автотрансформаторами, если МВА, МВА. Номинальные напряжения обмоток U_в,ном = 230 кВ, U_с,ном = 121 кВ, U_н,ном = 11 кВ. Параметры схемы замещения подстанции Z_в = 0,7 + j52 Ом, Z_с = 0,7 + j0 Ом, Z_н = 1,4 + j98 Ом, кВА. Фактические напряжения заданы по вариантам: 1) U_в = 240 кВ; 2) U_с = 110 кВ; 3) U_н = 9,9 кВ.

Задача 5

Двухцепная воздушная линия АС-95/16 длиной 115 км работает на холостом ходу. Определить напряжение в конце линии и нагрузочные потери активной мощности, если напряжение в ее начале (у источника питания) составляет 110 кВ. Погонные параметры линии r₀ = 0,306 Ом/км, x₀ = 0,434 Ом/км, b₀ = 2,61 мкСм/км.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: