Представление элементов электрических систем в электрических расчетах

4.7. Представление элементов электрических систем 

в  электрических расчетах

          Основными элементами любой электрической системы являются источники питания (генераторы электрических станций), трансформаторы, линии электропередачи и узлы нагрузок.

          Как уже отмечалось, (см.§ 4.1), линии электропередачи характеризуются активным  и индуктивным  сопротивлениями, активной  и емкостной  проводимостями. Проводимости иногда заменяют соответственно потерями мощности на корону  и зарядной мощностью . Все эти параметры в различных линиях разные и поэтому, как показано в § 4.2, при расчетах их режимов  можно использовать разные схемы замещения.

          Каждый трансформатор характеризуется активным  и реактивным  сопротивлением, активной  и реактивной  проводимостями, которые в ряде случаев заменяются потерями холостого хода соответственно  активной  и реактивной  мощности. Схемы замещения всех трансформаторов приведены в § 4.3.

          Синхронные генераторы, предназначенные для производства активной мощности, характеризуются номинальными  активной мощностью  и коэффициентом мощности . При работе в составе электрической системы выдаваемая ими активная мощность и коэффициент мощности определяются соответствующими параметрами узлов нагрузки и потерями мощности. Активная мощность синхронного генератора зависит от количества энергоносителя, подаваемого на турбину, связанную с генератором. Реактивная мощность может изменяться током возбуждения генератора. При этом генератор в зависимости от величины тока возбуждения может как выдавать в систему реактивную мощность, так и потреблять ее из системы. Обычно генератор работает в режиме перевозбуждения и генерирует в сеть наряду с активной  некоторую реактивную мощность.

При параллельной работе  генераторов в энергосистеме загрузка каждого генератора определяется его индивидуальными характеристиками, экономической целесообразностью работы в составе системы и назначением в покрытии графика ее нагрузки.

В связи с этим при расчете режимов источники мощности (электрические станции) задают одним из следующих способов:

а) постоянными активной и реактивной мощностями  = const, = const. В этом случае неизвестным считается напряжение генерирующего узла;

б) постоянными активной мощностью = const и модулем напряжения . При этом полагают, что реактивная мощность переменна . Такие узлы называют балансирующими по реактивной мощности;

в) постоянным напряжением . Здесь переменными являются активная  и реактивная  мощности. Такие генераторные узлы называют балансирующими по активной и реактивной мощности. Назначение балансирующего узла заключается в покрытии недостающей в системе генераторной мощности для обеспечения потребителей и мощности потерь.

Способы представления нагрузок зависят от вида электрической сети и целей расчета режима. Рассмотрим их.

1. Нагрузка задается постоянными по величине активной и реактивной составляющими тока  или постоянными по модулю и фазе током  и . Эта форма представления нагрузки используется при расчете сетей напряжением 380 В и часто в распределительных сетях напряжением до 35 кВ.

2. Нагрузка представляется постоянными по величине активной и реактивной мощностями . Такой способ используют при расчете питающих сетей. Он является достаточно точным при изменении напряжения в сети в небольших пределах, что соответствует этим сетям. В узлах нагрузки питающих сетей, связанных с распределительными сетями напряжением 6-20 кВ, в соответствии с ПУЭ [22] устанавливаются трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой, оснащенные, как правило, устройствами автоматического регулирования напряжения.

3.Нагрузка задается изменяющимися в соответствии со статическими характеристиками нагрузки по напряжению активной и реактивной  мощностями  и . Этот способ применяют, когда напряжение в узлах сети меняется значительно, и мощность нагрузки существенно зависит от напряжения. Заметим, что учет статических характеристик нагрузки усложняет электрические расчеты (см. § 6.7).

4. Нагрузка представляется постоянными активными и реактивными проводимостями  и  либо сопротивлениями  и . Этот способ эквивалентен заданию статических характеристик нагрузки в виде квадратичных зависимостей от напряжения

                                                                                                      (4.39)

Но это не соответствует действительности, и этот способ при расчете установившихся режимов используется редко.

5.Нагрузка задается постоянными мощностями  и постоянным напряжением в одном из узлов подключения нагрузки . Так представляется нагрузка, когда необходимо по заданному напряжению в одном из узлов нагрузки определить напряжение на источнике питания.

          Все описанные формы представления нагрузок при проведении электрических расчетов приведены на рис.4.20.

          В узлах электрической системы устанавливаются различные компенсирующие устройства (см. § 4.6), которые в электрических расчетах  задаются постоянной генерируемой или потребляемой реактивной мощностью .