Составление схемы замещения сети

Для составления схемы замещения сети используем схемы замещения ЛЭП и подстанции 2 (рисунок 1.1 и рисунок 1.2). Для удобства дальнейших расчетов несколько упростим схему и переобозначим значения параметров. Окончательный вид схема замещения сети будет иметь, как показано на рисунке 1.3. Значения параметров схемы замещения:

R₁ = R_л = 6,3 Ом.

R₂ = R₃ = R₄ =1,99 Ом.

Х₁ = Х_л =14,18 Ом.

Х₂ = Х_трв = 82,66 Ом.

Х₃ = Х_трс = 0 Ом.

Х₄ = Х_трн = 62,82 Ом.

b₁ = b_л/2 = 4,73*10^-4

b₂ = b_л/2 – b_тр =9,46*10^-4/2 – 19,13*10^-4 = -14,4*10^-4

g₂ = g_тр = 2,5*10^-6

Рисунок 1.3. Схема замещения сети с обозначением распределения мощностей

Расчет рабочего режима сети

Схема замещения сети с обозначением распределения мощностей по участкам приведена на рис. 1.3. Расчет рабочего режима будет производиться итерационным методом.

Нулевая итерация

На нулевой приближенно определяется мощность центра питания сети - S_A, в нашем случае это подстанция 1. Расчет ведется, двигаясь от конца сети к началу. Падением напряжения в сети на нулевой итерации пренебрегают и считают, что оно везде одинаково и равно напряжению центра питания - .

Определяется мощность в точке 2 со стороны СН:

(2.1)

где - нагрузка трансформатора на стороне среднего напряжения, МВА; U_A – напряжение на шинах узловой подстанции, кВ; R₃ – активное сопротивление обмотки среднего напряжения, Ом.

Согласно (2.1):

Определяется мощность в точке 2 со стороны НН:

(2.2)

где - нагрузка трансформатора на стороне низкого напряжения, МВА; R₄ – активное сопротивление обмотки низкого напряжения, Ом; Х₄ – индуктивное сопротивление обмотки низкого напряжения, Ом.

Согласно (2.2):

Определяется суммирующее значение мощности в точке2:

(2.3)

где , - мощности в точке 2 со стороны СН и НН, соответственно, МВА.

Согласно (2.3):

Определяются коэффициенты распределения активной мощности обмотки ВН между обмотками СН и НН обозначим через и соответственно. Реактивной – и . Они будут необходимы для расчета следующей итерации.

Определяется мощность в точке 1 со стороны ВН:

(2.4)

где - суммирующее значение мощности в точке 2, МВА; R₂ – активное сопротивление обмотки высокого напряжения, Ом; Х₂ – индуктивное сопротивление обмотки высокого напряжения, Ом.

Согласно (2.4):

Определяется мощность в конце ЛЭП:

(2.5)

где - мощность в точке 1 со стороны обмотки ВН, МВА; - активная проводимость трансформатора, См; b₂ – реактивная проводимость трансформатора, См.

Согласно (2.5):

Определяется мощность в начале ЛЭП:

(2.6)

где - мощность в конце ЛЭП, МВА; R₁ – активное сопротивление ЛЭП, Ом; Х₂ – индуктивное сопротивление ЛЭП, Ом.

Согласно (2.6):

Определяется необходимая мощность центра питания:

(2.7)

где - мощность вначале ЛЭП, МВА; b₂ – реактивная проводимость ЛЭП, См.

Согласно (2.7):

Таким образом, в завершении нулевой итерации получили ориентировочное значение мощности центра питания.

2.2 Первая итерация

В первой итерации расчет ведется от начала линии к концу. Исходными

данными к ней являются напряжение центра питания, которое у нас задано, и мощность центра питания, которую мы получили в результате нулевой итерации. Расчет первой итерации учитывает падение напряжения в линии. Если в завершении данной итерации значения выходящих мощностей обмотки СН и обмотки НН будут отличаться от заданных не более, чем на 5%, то на этом расчет завершится.

Определяется мощность в начале ЛЭП:

(2.8)

где - мощность центра питания, МВА.

Согласно (2.8):

Определяется мощность в конце ЛЭП:

Определяется напряжение в точке 1:

(2.9)

где , - активная и реактивная мощности в точке 1, соответственно.

Согласно (2.9):

Определяется мощность перед обмоткой ВН:

Определяется мощность после обмотки ВН:

Определяется приведённое напряжение в точке 2:

(2.10)

где , - активная и реактивная мощности в точке 2, соответственно.

Согласно (2.10):

Определяется мощность перед обмоткой СН:

(2.11)

где , - коэффициент распределения активной и реактивной мощностей между обмотками ВН и СН.

Согласно (2.11):

Определяется нагрузка на стороне СН:

Определяется приведённое напряжение на стороне СН:

(2.12)

где , - активная и реактивная мощности на стороне СН, соответственно.

Согласно (2.12):

Определяется мощность перед обмоткой НН:

(2.13)

где , - коэффициент распределения активной и реактивной мощностей между обмотками ВН и НН.

Согласно (2.13):

Определяется нагрузка на стороне НН:

Определяется приведённое напряжение на стороне НН:

(2.14)

где , - активная и реактивная мощности на стороне НН, соответственно.

Согласно (2.14):

В результате первой итерации получили значения выходящих мощностей с обмоток СН и НН. Сравним полученные результаты с заданными. Так как мы имеем дело с комплексными величинами, то погрешность не должна превышать 5%.

Определяется погрешность расчёта активной мощности на стороне СН:

(2.15)

где - заданная активная мощность на стороне СН, кВт; - полученное значение активной мощности на стороне СН, кВт.

Согласно (2.15):

Определяется погрешность расчёта реактивной мощности на стороне СН:

(2.16)

где - заданная реактивная мощность на стороне СН, квар; - полученное значение реактивной мощности на стороне СН, квар.

Согласно (2.16):

Определяется погрешность расчёта активной мощности на стороне НН:

(2.17)

где - заданная активная мощность на стороне НН, кВт; - полученное значение активной мощности на стороне НН, кВт.

Согласно (2.17):

Определяется погрешность расчёта реактивной мощности на стороне НН:

(2.18)

где - заданная реактивная мощность на стороне НН, квар; - полученное значение реактивной мощности на стороне НН, квар.

Согласно (2.18):

Как видно погрешность не превышает 5%, поэтому расчет завершается.

Проверим сможет ли подстанция обеспечить номинальное выходное напряжение. В результате первой итерации мы получили следующие значения напряжений:

кВ – напряжение на обмотке ВН трансформатора;

кВ – приведенное значение напряжения на обмотке СН трансформатора;

кВ – приведенное значение напряжения на обмотке НН трансформатора.

Для обеспечения требуемых выходных напряжений (27,5 кВ на СН и 11 кВ на НН) приведенные значения напряжений и должны равняться 230 кВ. В трансформаторах данного типа предусмотрено регулирование напряжения на стороне ВН от номинального. Определим на какой отпайке трансформатора будет достигнуто требуемое выходное напряжение.

Определяется напряжение одной отпайки:

(2.19)

где - требуемое приведенное значение напряжения, кВ; 1,5 – предел регулирования одной отпайки, %.

Согласно (2.19):

Определяется разница напряжения между требуемым и полученным напряжением на стороне НН:

Определяется необходимое число отпаек:

Определяется уточнённый коэффициент трансформации на стороне НН:

Определяется напряжение на стороне НН с учётом регулирования напряжения на стороне ВН:

Определяется уточнённый коэффициент трансформации на стороне СН:

Определяется напряжение на стороне СН с учётом регулирования напряжения на стороне ВН:

Для обеспечения режима максимально близкого к номинальному рекомендуется работа трансформатора на четвертой ступени регулирования ( ), т.е. уменьшаем коэффициент трансформации, путем уменьшения числа рабочих витков обмотки ВН. В результате регулирования напряжения на стороне высокого напряжения получили следующие значения: