Расчеты режимов электрических сетей

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:

Рекомендуемые материалы

1. Схема электрических соединений сети, характеризующая взаимную связь ее элементов.

2. Сопротивления и проводимости  элементов.

3. Расчетные мощности нагрузок.

4. Значения напряжений в отдельных точках сети.

И иногда

5. Заданные диспетчерским графиком мощности, поступающие от источников питания.

Практическое применение нашли два основных метода расчета:

1. Систематизированного подбора,

2. 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)

I_i - 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:

n разомкнутые;

n 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 Z_т) и его потерь холостого хода, т.е..

       Если перед расчетом режима всей сети предварительно определить мощность (S_рас1), 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.

       Вычисление расчетной мощности подстанции предшествует расчету режима сети

       Т.к. напряжение в узловых точках схемы замещения пока неизвестны, то слагающие расчетной мощности должны определяться по номинальному напряжению сети:

; ;  - зарядные мощности линий.

       Потери в трансформаторах:

;

;

;

.

       Расчет по номинальному напряжению обуславливает меньшую точность.

Расчет режимов линий электропередач в послеаварийных режимах

Наиболее тяжелые – выход из строя и отключение участков 1-2 и 3-4 (ближайших к источнику питания ). Проанализируем эти режимы и определим наибольшую потерю напряжения  DU_нб в режиме, когда отключен участок 4-3 рисунок е). Обозначим наибольшую потерю напряжения  DU_{1-3 ав.}

Рекомендуем посмотреть лекцию "Часть 1".

В режиме, когда отключен участок 1-2 (рисунок ж), наибольшую потерю напряжения обозначим  DU_{4-2 ав.}

Надо сравнить  DU_{1-3 ав.} и DU_{4-2 ав.}и определить наибольшую потерю напряжения  DU_ав.нб  Если линия с двусторонним питанием имеет ответвления -----  ( рисунок  з),то определение наибольшей потери напряжения усложняется.

Так, в нормальном режиме надо определить потери напряжения DU_1-3, DU_4-3, DU_1-2-5, сравнить их и определить DU_нб.

Далее чтобы определить  DU_нб.ав. в послеаварийном режиме, надо рассмотреть аварийные отключения головных участков 1-2 и 4-5.