Конспект лекций по дисциплине «Электроэнергетика» (Передача электроэнергии) Тема Общие сведения об электроэнергетических системах

Расчет режима линии электропередачи
Используя зависимости, описанные в п.4.3, рассмотрим процедуру электрических расчетов линий электропередачи, П-образная схема замещения которой приведена на рис. 4.5. В ней, как это часто делают на практике, реактивная проводимость заменена зарядными мощностями и , направленными в сторону линии.

Схема замещения линии электропередачи

Рассмотрим случай 1, когда известна мощность нагрузки в конце линии

S_н=P_н - jQ_н и напряжение в конце линии U₂.
По известному напряжению U₂ вычислим зарядную мощность в конце линии:

Тогда мощность в конце линии в соответствии с первым законом Кирхгофа:

По выражениям (4.18, 4.19) найдем потери активной и реактивной мощности в линии ∆P, ∆Q.

Используя формулу (4.15) найдем модуль напряжения U₁, а по формуле (4.20) мощность S₁ в начале линии.
По напряжению U₁ вычислим зарядную мощность в начале линии:

Тогда снова по первому закону Кирхгофа определим мощность, подаваемую источником питания:

Рассмотрим случай 2, когда известна мощность, подаваемая источником питания S_и и напряжение в начале линии U₁.

По (4.38) найдем .
Тогда поток мощности в начале линии:

.

По выражениям (4.26) найдем потери активной и реактивной мощности в линии ∆P, ∆Q , а затем по (4.27) мощность в конце линии S₂.

По формуле (4.16) вычислим модуль напряжения U₂.
Затем по (4.36) найдем .
Тогда мощность нагрузки :

Рассмотрим случай 3, когда задана мощность нагрузки S_н=P_н-jQ_н и напряжение в начале линии U₁.

Процедура расчета осуществляется по методу последовательных приближений. Зададимся начальным приближением . Найдем: зарядную мощность:

Определим в первом приближении мощность в конце линии:

По (4.33) найдем потери активной и реактивной мощности и по (4.32) найдем первое приближение мощности в начале линии. Затем по формуле (4.34) можно найти первое приближение напряжения U₂.

Описанную процедуру повторяем до тех пор, пока не достигнем заданной точности расчета U₂. Окончательному значению U₂ после n-го приближения будет соответствовать какая-то мощность в начале линии: .
Тогда, вычислив по (4.38) значения , найдем мощность источника питания:

Учет трансформаторов при расчете режима электрической сети
Наличие трансформаторов в схемах электрических сетей существенно усложняет расчеты режимов. Поэтому часто предварительно производят приведение нагрузок подстанций к стороне высшего напряжения трансформаторов. Такой прием позволяет выполнять расчеты сетей так, как было показано в п. 4.3-4.4, а напряжения на шинах низшего напряжения трансформаторов находить уже после того, как будут найдены напряжения во всех точках рассчитываемой сети. При таком упрощении расчетной схемы одновременно стараются учесть в нагрузках подстанций зарядные мощности всех подходящих к подстанции линий.
Для трансформаторов обычно принимают упрощенную Г-образную схему замещения (рис.3.4, б), в которой активная проводимость g_т, обусловленная потерями активной мощности в стали трансформатора на перемагничивание и вихревые токи, и реактивная проводимость b_т, обусловленная намагничивающей сталь мощностью, подключают с той стороны, с которой трансформатор получает энергию от источника питания.
На рис. 4.6,а схема сети содержит линию и подстанцию с двухобмоточным трансформатором. Известны нагрузка на стороне низшего напряжения трансформатора S₃ и номинальное напряжение сети U_ном.
Рассмотрим последовательность вычислений расчетных нагрузок подстанции для схемы замещения по рис.4.6, б. Найдем нагрузку S₄₃, приведенную к высшему напряжению трансформатора:

,

где потери мощности в обмотках двухобмоточного трансформатора подстанции вычисляют по номинальному напряжению сети U_ном:

.

Учет трансформаторов при расчете режима:
Сейчас с учетом потерь мощности холостого хода трансформатора нагрузка, отходящая от шин 2:

.

Теперь с учетом зарядной мощности линии можно найти расчетную нагрузку подстанции 2 (рис. 4.6, в):

,

где Q_b12 вычисляется по номинальному напряжению сети (4.42):

.

В результате выполненных преобразований получим схему замещения (рис.4.6, в). На ней линия представлена только сопротивлением, а на подстанции задана расчетная нагрузка. Далее производится расчет потокораспределения способами, описанными выше.

Когда в результате расчета определено напряжения в узле 2, находят напряжение на стороне низшего напряжения трансформатора. При этом следует учитывать падение напряжения в обмотках трансформатора.
Сначала находят напряжение обмотки низшего напряжения, приведенное к стороне высшего напряжения:

; .

Если коэффициент трансформации равен:

,

тогда действительное напряжение на шинах низшего напряжения будет равно:

.