Схемы замещения для расчётов установившихся режимов
Расчёты режимов выполняются по схемам замещения [7]. Полная схема замещения сети (расчётная схема) составляется путём объединения схем замещения отдельных элементов в соответствии с их схемами соединения (рис.3.2).
Расчётные схемы включают в себя как существующие, так и новые элементы сети. На расчётной схеме указываются связи между узловыми точками (прямые или ломаные линии), для трансформаторов – элементы трансформации. Двухцепные ЛЭП и соединённые параллельно трансформаторы изображаются одной эквивалентной ветвью. Возле каждой ветви могут надписываться численные значения сопротивления и проводимости (для ЛЭП). Возле элемента трансформации указывается коэффициент трансформации.
Рис.3.2. Расчётная схема замещения сетей 220, 110 кВ
Линии представляются П-образными схемами замещения (рис. 3.3), двухобмоточные трансформаторы - Г-образными схемами замещения (рис. 3.4), трёхобмоточные и автотрансформаторы - схемой трёхлучевой звезды с проводимостью (потерями холостого хода) на входе (рис. 3.5).
Рис.3.3. Виды схем замещения линии:
а – полная; б - упрощённая
Параметры линии Rл, Xл, Ом, Gл, Bл, мкСм, Qзар, Мвар, состоящей из n цепей, определяются по формулам:
,
где L – длина линии, км;
– погонные активное и реактивное сопротивления линии, Ом/км;
– погонная ёмкостная проводимость линии, мкСм/км;
– удельные потери мощности на корону, кВт/км;
– номинальное напряжение линии, кВ.
Для линий напряжением 220 кВ и ниже активная проводимость линии не учитывается.
Рис.3.4. Разновидности схемы замещения двухобмоточных трансформаторов:
а – полная; б - упрощённая
Параметры двухобмоточного трансформатора Rт, Xт, Ом, ΔPxх, МВт, ΔQxх, Мвар, gТ, bТ, мкСм определяются по формулам:
,
где , – номинальные мощность (МВ·А) и напряжение стороны ВН (кВ) трансформатора ;
n – число параллельно включённых трансформаторов;
– потери мощности короткого замыкания (КЗ), кВт;
– напряжение КЗ трансформатора, %;
– потери мощности холостого хода (ХХ), кВт;
– ток ХХ, %.
Схемы замещения трёхобмоточных трансформаторов, приведены на рис. 3.5, а, б. Мощность обмотки ВН . Существуют трёхобмоточные трансформаторы с различными соотношениями номинальных мощностей обмоток : 100/100/100 %, 100/100/66,7 %, 100/66,7/66,7 %.
Активные сопротивления обмоток определяются по формулам:
,
где .
Рис.3.5. Разновидности схемы замещения трёхобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов:
а – полная; б - упрощённая
Реактивные сопротивления обмоток определяются из равенств:
Если расчётное значение или окажется отрицательным, то ( ) следует приравнять к нулю. Коэффициент трансформации в ветви обмотки СН
,
в ветви обмотки НН .
Потери мощности в стали и проводимости трёхобмоточных трансформаторов определяется так же, как для двухобмоточных трансформаторов.
Схемы замещения (рис. 3.5, а, б) и формулы для расчёта параметров трёхобмоточных трансформаторов справедливы и для автотрансформаторов (АТ). Соотношение мощностей обмоток низшего и высшего напряжения АТ равно 0,5.
Трансформаторы с расщеплённой обмоткой имеют, как правило, две одинаковых обмотки низшего напряжения и могут работать в 2 режимах:
· обе обмотки работают на одну нагрузку;
· каждая обмотка работает на свою нагрузку.
В первом случае трансформаторы с расщеплёнными обмотками имеют схемы замещения, как у двухобмоточных трансформаторов, и расчёт их параметров выполняется по формулам, приведённым для двухобмоточных трансформаторов.
Источники активной мощности (генераторы) представляются в схеме замещения постоянной генерируемой мощностью Рг и Qг. Для балансирующего и одновременно базисного узла вместо мощностей Рг и Qг. задаются напряжение Uб и предельная реактивная мощность.
Источники реактивной мощности могут задаваться постоянной генерируемой мощностью или более сложными зависимостями (диапазоном регулирования, специальными схемами замещения). Батарея конденсаторов может быть представлена в схеме замещения реактивным сопротивлением
,
где – мощность батареи при номинальном напряжении.
Установки продольной компенсации замещаются реактивным сопротивлением
,
где – ёмкость батареи, мкФ.
Реактор представляется в схеме замещения продольным (токоограничивающий реактор ) или поперечным (шунтирующий реактор ) реактивным сопротивлением
,
где , , – номинальные напряжение, ток и мощность реактора,
– падение напряжения в реакторе в процентах от при протекании .
При расчётах потокораспределения нагрузка учитывается постоянными активной и реактивной мощностями (Рн и Qн).