Представление генераторов электроэнергии в схемах замещения

     Лекция 4.

       4. Представление  генераторов электроэнергии в схемах замещения

      Источниками электроэнергии в ЭЭС являются генераторы электричес-ких станций (ЭС), синхронные компенсаторы (СК), батареи статических кон-денсаторов (БСК).

      При расчетах установившихся режимов электрических сетей, генераторы представляются источником тока, подключенным  к шинам генераторного на-пряжения.   

При моделировании установившихся режимов, источники электроэнергии указываются в виде шин генераторного напряжения и характеризуют-ся параметрами: напряжением на шинах и мощ-ностью, передаваемой в сеть:

       В схемах замещения генераторные узлы могут задаваться следующим параметрами:

Рекомендуемые материалы

       а) постоянной мощностью

        P_Г = const; Q_Г = const

      Задание постоянной активной мощности соответствуют реальным усло-вииям роботы генератора с учетом действия системы регулирования частоты.

      Задание постоянной реактивной мощности не соответствует реальным условиям роботы так как генераторы не имеют устройств регулирования реак-тивной мощности.

       Неизвестными величинами при  такои задании являются напряжения  в узлах:

         б) постоянная активная мощность и постоянный модуль напряжения

                              P_Г = const; U_Г = const

Переменные и неизвестные параметры -  реактивная мощность Q_Г  и  угол напряжения _г  в этом узле.

Если Q_Г = var и , то такое сочетание заданных параметров соот-ветствует генераторам электростанций. Если Q_Г = var и , то такое сочета-ние соответствует синхронному компенсатору (СК).

 СК – источник реактивной мощности (дополнительный), предназначенный для компенсации реактивных нагрузок с целью изменения потоков реактивной мощности в сети. Это позволяет влиять на уровни напряжения в узлах и на потери активной мощности в элементах сети.

Два режима роботы СК: 

а) режим перевозбуждения (генерация реактивной мощности);

б) режим недовозбуждения (потребление реактивной мощности).

  Узлы, в которых установлены регулируемые   источники реактивной мощ-ности являются балансирующими по реактивной мощности. С их помощью обеспечивается расчетный баланс реактивной мощности в сети.

   За счет регулирования  реактивной мощности в узле можно обеспечить фиксацию модуля напряжения в нём. Такие узлы называются узлами с  фиксацией модуля напряжения (узлы ФМ).

   Такие условия задания параметров в генераторном узле – постоянным напряжением при переменой реактивной мощности соответствуют реальным условиям роботы генератора или СК с регуляторами  напряжения(АРВ), поддерживающими  U_Г = const.

        в) задание постоянного модуля и угла напряжения

  U_Г = const;  .

    Переменные и неизвестные величины при этом – активная и реактивная мощность в узле  P_Г , Q_Г  -   var.

   Такие узлы, в которых зафиксирован вектор напряжения называются опорными по напряжению (узлы ФВ – с фиксацией вектора).

         Относительно напряжения этих узлов выполняются расчеты напряжения в остальных узлах сети. Таких уз-лов может быть в сети несколько, но не меньше одного. 

; 

Если задано значение U₀ , то можно определить напряжения в остальных узлах сети.

     Узлы в которых переменны P_Г  и  Q_Г  – это узлы балансирующее по мощности(БП). Их назначение - обеспечить расчетной баланс мощности в сети. Как правило, при расчетах выбирают один и тот же узел в качестве опорного по напряжению и балансирующего. Балансирующих узлов может быть в сети несколько, но не меньше одного.

     Использование балансирующих узлов обусловлено спецификой нели-нейных уравнений установившегося режима. В начале расчета и в ходе его не возможно задать значения параметров, при которых обеспечивается условие баланса мощности сети (баланс мощности – равенство генерируемой и потребляемой мощности в сети в любой момент времени). Возникает расчет-ный небаланс мощности, который устраняется по мере уточнения значений параметров в ходе итерационного расчета.

 Итоговая таблица: Способы задания исходных данных в узлах

Т.о. режим в узле характеризуя четырьмя основными параметрами:

активная мощность P;

реактивная мощность Q;

составляющие напряжения .

При расчетах, как правило, два из них заданы, остальные два - неизвестны.

2.  Коммутационные аппараты

Это устройства, с помощью которых осуществляется подключение под нагрузку или отключения элементов в электрической сети – генераторов, трансформаторов, ЛЭП, потребителей и др.

К ним относятся выключатели, разъединители.

Влияние коммутационных аппаратов на режим роботы электрической сети обусловливается их состоянием: включены или отключены. Это нужно учиты-вать при моделировании режимов. При отключении элементов сети, в част-ности ЛЭП, изменяются величины и направление потоков мощности, что влияет на режим цепи в целом.

Пример:

   При аварии на линии Л1 нужно включить секционный выключатель. Этим обеспечивается питание потребителя П1 от станции Г2.

   При расчетах обычно сопротивление коммутационных аппаратов прини-мается  равным    .

Пример составления  схемы замещения электрической сети

   Схема замещения электрической сети составляется на основе  исходной схемы электрических соединений из схем замещения её элементов, которые располагаются в последовательности их соединения в исходной схеме. Далее составляется расчетная схема сети, которая содержит всю исходную инфор-мацию о сети, необходимую для моделирования её режима.

    Исходная схема электрических соединений примера.

   Описание схемы:

          Схема разомкнута, включает элементы двух классов напряжений - 110кВ и 35кВ. Схема содержит три участка ЛЭП - 1 – 2, 2 – 3 и 3 – 4 и трансформи-рующий участок 4 – 5. Содержит пять узлов из которых три нагру-зочных(2,3,5), узел 1 является опорным по напряжению и балансирующий.

        Участки ЛЭП выполнены сталеалюминиевыми проводами марок АС -185,  АС -150 и  АС – 70, длины линий 70,50 и 60 км.

           Трансформатор мощностью 16000кВА, напряжение обмотки ВН - 110кВ.

       В узлах 2,3 и 5 - нагрузки мощностью 20+j15; 8+j7 и 12+j8 МВА.

Бесплатная лекция: "Неименованные каналы" также доступна.

       Схема замещения формируется из схем замещения элементов электри-ческой сети  и располагаются они в той же последовательности , что и эле-менты в схеме:

          Участки ЛЭП  1 - 2, 2 – 3 и 3 - 4  представляются  П – образными схема-ми замещения, трансформаторный участок 4 – 5 представляется Г – образной схемой. Так как участки ЛЭП – напряжением 110, то пренебрегаем активной составляющей их поперечной проводимости.

Далее нужно определить параметры элементов схемы замещения, используя справочные данные о марках проводов и типах трансформаторов.

      На основе схемы замещения составляется расчетная схема. Она содер-жит всю информацию о конфигурации электрической сети и параметрах схемы замещения, необходимую  для расчета её режима: