Электротехника \ Электрические системы и сети

Расчет режимов разомкнутых электрических сетей

Страницы работы

25 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Содержание работы

6. Расчет режимов разомкнутых электрических сетей

6.1. Задачи расчетов режимов

При расчетах режимов решаются две основные задачи: 1) определение напряжений во все узлах электрической сети; 2) нахождение потоков мощности (токов) на отдельных участках сети. Их знание позволяет при проектировании и эксплуатации сетей оценивать условия, в которых будут работать потребители и оборудование электрической сети.

Так, оценка напряжения дает возможность судить о качестве напряжения и сделать выводы о выборе необходимых средств регулирования напряжения. Величины мощностей (токов) на отдельных участках позволяют оценить их допустимость, например, по условию нагревания проводов воздушных линий и жил кабелей или нагрузочной способности трансформаторов. Кроме того, результаты расчета режимов на основе оценки и анализа потерь мощности и электроэнергии позволяют найти оптимальные условия для передачи требуемой мощности, те есть осуществить так называемую оптимизацию режима электрической сети.

Исходными данными для расчета режима или электрического расчета служат: схема электрической сети, характеризующая взаимную связь ее элементов; параметры схем замещения всех элементов сети; расчетные мощности (токи) нагрузок и заданные напряжения в отдельных точках сети. К параметрам схем замещения линий и трансформаторов относят их активное R и реактивное Х сопротивления, активную G и реактивную В проводимости. Иногда вместо проводимостей задают соответствующие им потери мощности. Так, активную проводимость линий и трансформаторов заменяют соответственно потерями активной мощности на корону и холостого хода , а реактивную - зарядной мощностью линии и реактивной мощностью холостого хода трансформатора. Схема замещения электрической сети, как правило, представляется, в однолинейном однофазном исполнении. При этом предполагается, что параметры схемы замещения и параметры режима всех фаз одинаковы.

Электрические расчеты выполняют для нескольких характерных режимов. Во-первых, это нормальные установившиеся режимы, из которых выделяют режимы наибольших и наименьших нагрузок. Во-вторых, послеаварийные установившиеся режимы, как правило наибольших нагрузок, когда в результате аварии отключен какой-то элемент электрической сети.

Иногда требуется выполнение расчетов для ремонтных режимов при проведении ремонтов линии или трансформаторов.

Электрическая сеть представляет собой объект, являющийся аналогом электрических цепей, рассматриваемых в курсе теоретических основ электротехники. Поэтому к расчету режима электрической сети применены основные законы электрических цепей - законы Ома и Кирхгофа. Однако, несмотря на возможность использования методов известных из теории расчета цепей, расчет режима электрической сети имеет свою специфику, обусловленную сложностью и разнообразием сетей и особенностями задания исходных данных о параметрах сети и режимах.

6.2. Векторная диаграмма линии электропередачи

Как следует из §4.2, линии электропередачи разного конструктивного исполнения и напряжения представляются различными схемами замещения. Построим векторную диаграмму применительно к рис.6.1,а, которой соответствует полная П-образная схема замещения, приведенная на рис.6.1,б. Пусть в конце линии включена нагрузка, заданная током , которая имеет активно-индуктивный характер. При построении диаграммы будем использовать фазные параметры ( и ). Примем, что напряжение направлено по действительной оси (рис.6.1.в), тогда можно записать . При заданном характере нагрузки вектор тока отстает от напряжения на угол . По закону Ома токи в активной и реактивной проводимостях в конце линии соответственно равны

; .

Вектор тока имеет активный характер, поэтому отложен от конца вектора по направлению, совпадающим с вектором . Ток носит емкостной характер, поэтому он опережает на 90° напряжение и отложен от конца вектора .В результате получен ток , протекающий в сопротивлениях R и Х лини. Фактически ток в линии в соответствии с первым законом Кирхгофа равен

Напряжение в начале линии по закону Ома

где - полное сопротивление линии, .

Или .

В соответствии с последним выражением к концу напряжения пристроим вектор , совпадающий по направлению с вектором тока , и от конца вектора отложим вектор , опережающий вектор тока на 90°. Вектор, соединяющий начало координат О и конец вектора , является вектором фазного напряжения в начале линии.

Токи в проводимостях и найдем аналогично токам и по закону Ома ; .

Ток в начале линии определится по первому закону Кирхгофа

Для получения его по векторной диаграмме, к концу вектора тока пристроим вектор тока в активной проводимости , совпадающий по направлению с вектором напряжения , и к концу добавим вектор тока в реактивной проводимости, опережающий вектор на 90°. Вектор, соединяющий начало координат О и конец вектора и есть ток в начале линии . Из диаграммы (рис.6.1.в) видно. Что между векторами и образовался угол . Напряжение в конце линии меньше, чем напряжение в начале. При этом разность векторов напряжений равна вектору , который называется падением напряжения. Падение напряжения - геометрическая разность векторов напряжений в начале и конце линии электропередачи. На векторной диаграмме (рис.6.1,в) соответствует вектору АВ. Из точки В опустим перпендикуляр на действительную ось и точку их пересечения обозначим С. Как видно. В прямоугольном треугольнике АВС падение напряжения (гипотенуза АВ) имеет две составляющие (катеты АС и СВ). Вектор АС, по направлению совпадающий с вектором напряжения , называется продольной составляющей падения напряжения, а вектор СВ, направленный перпендикулярно напряжению , поперечной составляющей падения напряжения.