Расчет режимов электрических сетей

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Задача расчета режимов. Основные допущения

Задача расчета режима заключается в определении параметров режима, к которым относятся:

значения токов в элементах сети;

значения напряжений в узлах сети;

значения мощностей в начале и конце элемента сети;

значения потерь мощности и электроэнергии.

Расчет этих величин необходим для выбора оборудования, обеспечения качества электроэнергии, оптимизации режимов работы сетей.

Исходными данными для расчета режима являются:

схема электрических соединений и ее параметры - значения сопротивлений и проводимостей ее элементов;

мощности нагрузок или их графики мощности;

значения напряжений в отдельных точках сети.

Теоретически сеть можно рассчитать с помощью методов, известных в ТОЭ, основанные на законах Кирхгофа. Однако, непосредственное их применение затруднено по двум причинам:

большое количество элементов в реальной сети;

специфика задания исходных данных.

Специфика задания исходных данных заключается в следующем - задаются мощности нагрузок и напряжение на источнике питания. Для того, чтобы построить картину потокораспределения, т.е. найти значения мощностей в конце и начале каждого элемента, нужно вычислить потери мощности. Для их вычисления необходимо знать ток в каждом элементе. Его значение можно вычислить при известном напряжении на шинах нагрузки. А оно в начале расчета неизвестно. Поэтому применять законы Кирхгофа непосредственно для получения однозначного решения невозможно.

Основным методом расчета режимов электрических сетей является метод последовательных приближений - итерационнный метод. Он заключается в том, что в начале расчета задаются первым приближением напряжений в узлах (нулевая итерация). Обычно за нулевую итерацию принимают допущение о том, что напряжения во всех узлах схемы равны между собой и равны номинальному значению сети. По принятому значению напряжения и заданной мощности потребителей можно рассчитать значения параметров режима, в том числе и значения напряжения в узлах сети. Эти значения напряжения будут вторым приближением(первой итерацией). Расчет повторяют до тех пор, пока результаты последующих приближений не будут отличаться друг от друга с заданной точностью.

Чаще всего достаточно 1-2 итераций. Если же решаются задачи оптимизации режима, связанные с потерями мощности, то нужно много итераций.

Возможность малого количества итераций привела к появлению нестрогих, но дающих приемлемые результаты, методов. Такими являются:

метод расчета режима при заданном напряжении в конце ЛЭП;

метод расчета режима при заданном напряжении в начале ЛЭП (на источнике питания).

2. Метод расчета режима при заданном напряжении в конце ЛЭП

Этапы расчета покажем применительно к схеме, показанной на рис. 1.

Рис. 1

Известны:

мощности нагрузок;

сопротивления и проводимости участков ЛЭП;

напряжение в конце последнего участка ( напряжение в узле n).

Расчет заключается в последовательном определении при движении от конца ЛЭП к ее началу неизвестных мощностей и напряжений при использовании законов Ома и Кирхгофа.

Последовательность расчета.

Определяются мощности, входящие в обмотку высшего напряжения трансформаторов

где потери активной и реактивной мощности в меди трансформаторов.

Определяются приведенные нагрузки всех потребителей

где потери активной и реактивной мощности в стали трансформаторов.

Определяется зарядная мощность последнего n узла

где реактивная проводимость последнего n-го участка ЛЭП, рассчитанная с учетом количества цепей,

Определяется расчетная нагрузка последнего узла

Определяется мощность в конце последнего n-го участка ЛЭП

Определяется потери мощности на последнем n-м участке ЛЭП

где активное и реактивное сопротивление последнего n-го участка ЛЭП, определенное с учетом количества цепей на участке

Определяется мощность в начале последнего n-го участка ЛЭП

Определяются составляющие падения напряжения на последнем n-м участке ЛЭП

(учитывается при ).

Определяется напряжение в начале последнего n-го участка или напряжение узла (n-1) при условии совмещения вектора напряжения с осью отчета аргумента

Определяется зарядная мощность (n-1) узла

Определяется расчетная нагрузка (n-1) узла

По I закону Кирхгофа определяется мощность в конце n-го участка ЛЭП

Далее расчет по пунктам 6 - 12 выполняется до тех пор пока не будет найдена мощность в начале первого участка.

Расчет режима при заданном напряжении в начале ЛЭП (на источнике питания)

Этапы расчета покажем применительно к схеме, показанной на рис. 2.

Рис. 2

Известны:

мощности нагрузок;

сопротивления и проводимости участков ЛЭП;

напряжение на источнике питания.

В этом случае невозможно последовательно от конца ЛЭП к началу определить неизвестные мощности и напряжения по I закону Кирхгофа, так как напряжение в конце участка неизвестно. В этом случае используется метод последовательных приближений. Расчеты выполняются в два этапа.

На первом этапе принимается допущение, что напряжения во всех узлах сети равны и равны ее номинальному напряжению.

Последовательность расчета I этапа.

1. Определяются мощности, входящие в обмотку высшего напряжения трансформаторов

где потери активной и реактивной мощности в меди трансформаторов.

2. Определяются приведенные нагрузки всех потребителей

где потери активной и реактивной мощности в стали трансформаторов.

3. Определяются зарядные мощности узлов

- последнего n узла

- остальных узлов ()

где реактивные проводимости участков ЛЭП, примыкающих к каждому узлу, рассчитанные с учетом количества цепей (например,).

4. Определяются расчетные нагрузки узлов

5. Определяется мощность в конце последнего n-го участка ЛЭП

6. Определяется потери мощности на последнем n-м участке ЛЭП

где активное и реактивное сопротивление последнего n-го участка ЛЭП, определенное с учетом количества цепей на участке

трансформатор мощность напряжение реактивный

7. Определяется мощность в начале последнего n-го участка ЛЭП

8. По I закону Кирхгофа определяется мощность в конце n-го участка ЛЭП

Далее расчет по пунктам 6 - 8 выполняется до тех пор пока не будет найдена мощность в начале первого участка.

На втором этапе рассчитываются напряжения во всех узлах сети по мощностям и напряжению в начале каждого участка.

Последовательность расчета II этапа.

1. Напряжение в начале первого участка принимается равным напряжению ИП

2. Определяются составляющие падения напряжения на первом участке ЛЭП

(учитывается при ).

Определяется напряжение в конце первого участка или напряжение 1-го узла при условии совмещения вектора напряжения с осью отcчета аргумента

Далее расчет по пунктам 2 - 3 выполняется до тех пор пока не будет найдено напряжение в конце последнего участка (напряжение последнего узла).

Расчет сетей разных номинальных напряжений

Электропередачу упрощенно можно представить двумя элементами - последовательно включенными линией электропередачи и трансформатора (рис. 3).

Рис. 3

Расчет сети разных номинальных напряжений можно проводить двумя способами.

Суть первый способ заключается в приведении сети к одному базисному напряжению. При этом в схеме замещения отсутствуют идеальные трансформаторы, а все сопротивления схемы замещения приведены к одному напряжению через коэффициенты трансформации трансформаторов. Например, при приведении к Uв ном приведенные сопротивления рассчитываются по формуле:

где Z - действительное сопротивление элемента.

Расчет может быть выполнен и в именованных единицах, и в относительных единицах.

Приведение сети к одному напряжению часто используется при расчете токов короткого замыкания и редко при расчете установившихся режимов электрических сетей.

Во втором способе учитывается идеальный трансформатор, т.е. учитываются коэффициенты трансформации при определении напряжений.

Трансформатор представляется в виде двух элементов - сопротивления трансформатора Zт и идеального трансформатора (коэффициента трансформации).

Расчет режима сети с несколькими номинальными напряжениями может быть выполнен для любых заданных условий и сведен к расчету либо при заданном напряжении в конце передачи, либо - при заданном напряжении в начале передачи.

Больший практический интерес представляет расчет при заданном напряжении в начале передачи. В результате расчета режима определяются напряжения во всех узлах схемы со стороны высшего напряжения трансформаторов. А далее для каждой трансформаторной подстанции рассчитывается напряжение на шинах нагрузки (на стороне низшего напряжения). Покажем расчет на примере схемы, приведенной на рис. 4.

Рис. 4

По мощности, входящей в высшую обмотку трансформатора (см. определение расчетной нагрузки) и напряжению в точке i рассчитываются составляющие падения напряжения в трансформаторе:

(учитывается при ).

Далее рассчитывается напряжение на стороне низшего напряжения ПС, приведенное к высшему напряжению:

Фактическое напряжение на шинах низшего напряжения ПС будет равно:

Расчет выполнен верно, если величина фактического напряжения получилась того же класса напряжения, что и номинальное напряжение на низшей стороне трансформатора.

Размещено на Allbest.ru