Расчеты режимов электрических сетей

 

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.

Исходными данными для расчета режимов служат:

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:

Ii=S*i/(√3?U*i); (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.

В расчетной практике выделяют два вида электрических сетей и соответствующих им расчетных схем

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.

Схемы замещения местных сетей (U<=35кВ)

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.

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).

Возможность упрощения расчетной схемы посмотрим на примере

 

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 Z1 и Z2):

SΣ=S1-jQc1-jQc1=Sрас1,

причем мощность S1 отличается от мощности нагрузки Sн1 на величину потерь в обмотках трансформатора (в сопротивлении Zт) и его потерь холостого хода, т.е.

S1=Sн1+ΔPТ+jΔQТ.

Если перед расчетом режима всей сети предварительно определить мощность SΣ(Sрас1), то она отразит влияние и емкостной проводимости (зарядной мощности линий) и потерь мощности в трансформаторе на режим ветвей расчетной схемы, примыкающей к T.1 и на режим всей рассчитываемой сети. В этом случае схема замещения упрощается и принимает вид (рис. 4в).

сли перед расчетом режима всей сети предварительно определить мощность S?(Sрас1)

Рис. 4 в

Sрас1=SΣ1=Sн1+ΔPТ+jΔQТ-jQc1-jQc1.

Sрас1=SΣ1 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:

jQc1=U2ном?b1/2;

jQc2=U2ном?b2/2.

Потери в трансформаторах:

ΔPТ=3I22rT+ΔPХХ=(P22+Q22)/U22ном?rT+ΔPXX;

ΔQТ=3I22xT+ΔQХХ=(P22+Q22)/U22ном?xT+ΔQXX;

ΔPТ=ΔPКЗ?S22/S22ном+ΔPХХ;

ΔQТ=Uk%/100?S22/S22ном+Iμ%/S2ном.

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 ΔUнб в режиме, когда отключен участок 4-3 рисунок е). Обозначим наибольшую потерю напряжения ΔU1-3 ав.

Надо сравнить ?U1-3 ав. и ?U4-2 ав. и определить наибольшую потерю напряжения ?Uав.нб

В режиме, когда отключен участок 1-2 (рисунок ж), наибольшую потерю напряжения обозначим ΔU4-2 ав.

В режиме, когда отключен участок 1-2 (рисунок ж), наибольшую потерю напряжения обозначим ?U4-2 ав

Надо сравнить ΔU1-3 ав. и ΔU4-2 ав. и определить наибольшую потерю напряжения ΔUав.нб Если линия с двусторонним питанием имеет ответвления (рис. з), то определение наибольшей потери напряжения усложняется.

Так, в нормальном режиме надо определить потери напряжения ΔU1-3, ΔU4-3, ΔU1-2-5, сравнить их и определить ΔUнб.

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

Назад