Лекция 4. Расчеты режимов электрических сетей. Задачи расчета и расчетные режимы.
Расчеты режимов электрических сетей выполняются для определения:
загрузки элементов сети, соответствия пропускной способности сети ожидаемым потокам мощности;
сечений проводов и кабелей и мощностей трансформаторов и АТ;
уровня напряжений в узлах и элементах сети и мероприятий, обеспечивающих поддержание напряжения в допустимых пределах потерь мощности и электроэнергии для оценки экономичности работы сети и эффективности способов снижения потерь;
уровня токов КЗ, соответствия существующей или намечаемой к установке аппаратуры ожидаемым токам КЗ, мероприятий по ограничению токов КЗ;
пропускной способности сети по условиям устойчивости.
Расчеты режимов электрических сетей.
Исходными данными для расчета режимов служат:
Схема электрических соединений сети, характеризующая взаимную связь ее элементов.
Сопротивления и проводимости элементов.
Расчетные мощности нагрузок.
Значения напряжений в отдельных точках сети.
И иногда
Заданные диспетчерским графиком мощности, поступающие от источников питания.
Практическое применение нашли два основных метода расчета:
1. Систематизированного подбора,
Последовательных приближений (итерационный способ решения).
Первый эффективен в простых случаях, второй - основной для расчета сетей. Он предусматривает постепенный переход от более грубых ответов к более точным.
Первое приближение (нулевая итерация) может быть просто задано на основании представлений о возможных значениях искомых величин.
В качестве первого приближения обычно принимают предположение о равенстве напряжений во всех точках сети номинальному напряжению ее элементов.
Введение такого предположения позволяет определить мощность нагрузки по формуле:
;
(1)
Ii - ток нагрузки; S*i - мощность нагрузки.
Токи нагрузок и остальные параметры режима сети и в том числе напряжения на зажимах нагрузки.
Последние являются уже вторым приближением к истинному решению. Основываясь на нем можно вновь с помощью формулы (1) найти токи и продолжать расчеты до тех пор, пока результаты последующих приближений не будут с заданной точностью отличатся от результатов предыдущих.
Практика показывает, что во многих случаях можно ограничиться решениями, полученными при второй и первой итерациях.
Расчетные схемы электрических сетей
Режим электрической сети рассчитывается применительно к схеме замещения.
Схема получается в результате объединения схем замещения отдельных элементов сети.
В расчетной практике выделяют два вида электрических сетей и соответствующих им расчетных схем:
разомкнутые;
замкнутые.
Рис. 1
Принципиальные схемы этих сетей показаны на рис. 1а, 2а.
Схемы замещения при напряжении 110кВ и выше приведены на рис. 1б и 2б.
Схемы замещения местных сетей (U<=35кВ) - на рис. 1в и 2в.
Рис 2
К числу простейших замкнутых относятся кольцевые сети рис. 2, а также сети и отдельные электропередачи с двухсторонним питанием, связывающие друг другом независимые источники мощности рис. 3.
Рис. 3
Для упрощения расчетных схем с номинальным напряжением <=220кВ при упрощенных расчетах вводят понятие расчетной нагрузки.
Возможность упрощения расчетной схемы посмотрим на примере (рис.4).
Рис. 4 а
В этой схеме к шинам подстанции 1, на которой установлен трансформатор Т1, подходят две линии районной эл.сети.
На рис. 4б показана схема замещения, характеризующая распределение мощностей в ветвях, связанных с узловой точкой 1.
Рис. 4 б
В этой схеме
суммарная мощность, приходящая от линии
к узлу 1 (проходящая по сопротивлениям
,
причем мощность
отличается от мощности нагрузки
на
величину потерь в обмотках трансформатора
(в сопротивлении Zт)
и его потерь холостого хода, т.е.
.
Если перед расчетом
режима всей сети предварительно
определить мощность
(Sрас1),
то она отразит влияние и емкостной
проводимости (зарядной мощности линий)
и потерь мощности в трансформаторе на
режим ветвей расчетной схемы, примыкающей
к т.1 и на режим всей рассчитываемой
сети. В этом случае схема замещения
упрощается и принимает вид (рис. 4в).
Рис. 4 в
-
называется расчетной мощностью
подстанции.