Расчет режимов электрических сетей

План.

1. Задача расчета режимов. Основные допущения.

2. Расчет режима при заданном напряжении в конце ЛЭП.

3. Расчет режима при заданном напряжении в начале ЛЭП (на источнике пита-ния).

4. Расчет сетей разных номинальных напряжений.

Задача расчета режимов. Основные допущения

Задача расчета режима заключается в определении параметров режима, к ко-торым 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 неабходим для выбора оборудования, обеспечения каче-ства электроэнергии, оптимизации режимов работы сетей.

Исходными данными для расчета режима являются:

· схема электрических соединений и ее параметры – значения сопротивле-ний 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 за-труднено 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 по-строить 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 из-вестном напряжении на шинах нагрузки. А оно в начале расчета неизвестно. Поэ-тому применять законы Кирхгофа непосредственно для получения однознач-ного решения невозможно.

Основным методом расчета режимов электрических сетей является методпоследовательных приближений – итерационнный метод. Он заключается в том, что в начале расчета задаются первым приближением напряжений в узлах (нуле-вая итерация). Обычно за нулевую итерацию принимают допущение о том, что напряжения во всех узлах схемы равны между собой и равны номинальному зна-

чению сети. По принятому значению напряжения и заданной мощности потебите-лей можно рассчитать значения параметров режима, в том числе и значения на-пряжения в узлах сети. Эти значения напряжения будут вторым приближени-ем(первой итерацией). Расчет повторяют до тех пор, пока результаты последую-щих приближений не будут отличаться друг от друга с заданной точностью.

Чаще всего достаточно 1-2 итераций. Если же режаются 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).

Метод расчета режима при заданном напряжении в конце ЛЭП

Этапы расчета покажем применительно к схеме, показанной на рис. 9.1.

ИП

Уч-к₁ 1 Уч-к₂ 2 Уч-к(n-1) n-1 Уч-кn n

U_n

Pн1+ j Qн1 Pн2+ j Qн2 Pн(n-1)+ j Qн(n-1) Pнn+ j Qнn

Рисунок 9.1 – К расчету режима при заданном напряжении в конце ЛЭП.

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 зако-нов Ома и Кирхгофа.

Последовательность расчета.

1. Определяются мощности, входящие в обмотку высшего напряжения транс-форматоров

P_т^'= P_нi+ DP_мд; Q_т^'= Q_нi+ DQ_мд,

где DP_мд , DQ_мд -потери активной и реактивной мощности в меди трансфор-

маторов.

2. Определяются приведенные нагрузки всех потребителей

P = P'+ DP ;	Q = Q'	+ DQ ,
пр тст	пр т	ст

где DP_ст , DQ_ст -потери активной и реактивной мощности в стали трансфор-

маторов.

3. Определяется зарядная мощность последнего n узла

DQ_{c n} =0,5×U_n²× B_n ,

	где Bn - реактивная проводимость последнего n–го участка ЛЭП, рассчитан-
ная с учетом количества цепей, Bn = nц × b0	× l.
4.	Определяется расчетная нагрузка последнего узла
	Pр n = Pпр n ;			Qр n = Qпрn- DQc n .
5.	Определяется мощность в конце последнего n–го участка ЛЭП
	P"	= P	;	Q"	= Q	.
	n	р n			n		р n
6.	Определяется потери мощности на последнем n–м участке ЛЭП
				(P" )2 + (Q" )2
	DS n = DPn + jDQn =		n	n		(Rn	+ jX n ),
			U n2

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

Rn =	r0	× l	;	X n =	x0	× l	.
nц	nц

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

P'	= P"+ DP ;	Q'	= Q"	+ DQ .
n	n	n	n	n	n

8. Определяются составляющие падения напряжения на последнем n–м участке ЛЭП

	P" R + Q"	X	n
DU =	n nn		;
n	U n

	P" X	n	- Q" R
dU =	n	n n	(учитывается при U		³ 220кВ).
			ном
n		U n

9. Определяется напряжение в начале последнего n–го участка или напряжение узла (n–1) при условии совмещения вектора напряжения с осью отчета аргу-мента

U _-=(U + DU )²+ dU ².

n 1 n n n

10. Определяется зарядная мощность (n-1) узла

DQ _-=0,5×U ²_-×(B _-+ B ).

c n 1 n 1 n 1 n

11. Определяется расчетная нагрузка (n-1) узла

^Pр n-1 ^{= P}прn-1^{; Q}р n-1^{= Q}прn-1^{- DQ}c n-1^.

12. По I закону Кирхгофа определяется мощность в конце n–го участка ЛЭП

P"	= P	+ P'	;	Q"	= Q	+ Q'.
n-1	р n-1	n		n-1	р n-1	n

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