Схема замещения и её параметры

 

     Каждый элемент схемы электропередачи в общем случае можно представить П- или Т-образной схемой замещения. Линии электропередачи обычно представляют П-образной схемой замещения (приложение Д). Чтобы определить параметры схемы замещения линии, необходимо знать её удельные (погонные) параметры – активные (r₀, Ом/км) и индуктивные (х₀, Ом/км) сопро­тивления, активную (g₀, См/км) и емкостную (b₀, См/км) проводимость, длину (, км)и число цепей и др.

     Удельные активные и индуктивные сопротивления проводов ВЛ можно опреде­лить по приложению З или из другой справочной литературы. В соответствии с правилами устройства электроустановок [3] при проекти­ровании линий электропередачи стремятся к тому, чтобы потери энергии на корону в них были малы, при этом потери из-за токов утечки по изо­ляторам совсем незначительны. Это позволяет при расчетах линий на­пряжением 110 кВ активную проводимость в схемах замещения считать равной нулю. Удельную емкостную проводимость ВЛ 110 кВ можно определить по приложению З.

     Умножив удельные параметры линии на её длину (, км), можно опреде­лить соответствующие параметры схемы замещения:

                                     R=r₀× ; X=x₀× ; B=b₀× .                            (4.1)

 

     Зарядные мощности (Мвар) участков ЛЭП в курсовой работе допускается определять по но­минальному напряжению U_ном (кВ) линии, т.е.

                                                                                 (4.2)

     где В – емкостная проводимость линии, См.

     Трансформаторы для расчетов линий 110 кВ и выше обычно заме­няют Г-образной схемой замещения.

     Параметры схемы замещения трансформаторов определяют, зная каталожные данные трансформаторов (коэффициент трансформации k_Т, потери холостого хода ΔР_х и короткого замыкания ΔР_к, ток холостого хода I_х), которые могут быть найдены по данным государственных стан­дартов на конкретные трансформаторы или по справочным материалам, например, по приложению Ж или из [2].

     Активное сопротивление схемы замещения двухобмоточного трансформатора R_Т (Ом), приведенное к номинальному напряжению U_ном (кВ), стороны ВН (высшего напряжения):

                                                                               (4.3)

где     ΔР_к – потери короткого замыкания, кВт;

     U_ном – высшее номинальное напряжение, кВ;

     S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА.

 

     Индуктивное сопротивление Х_Т (Ом):

                                                                                 (4.4)

где     u_к – напряжение короткого замыкания, %;

     U_ном, S_ном – то же, что и для формулы (4.3).

 

     Активные сопротивления R_1Т, R_2Т и R_3Т лучей звезды в схеме заме­щения трехобмоточного трансформатора (приложение Д) находят по общему активному сопротивлению трансформатора (4.3).

     При соотношении мощностей обмоток 100/100/100% (соответствует заданию в курсовой работе):

                             (4.5)

где размерность величин та же, что для формулы (4.3).

 

     Индуктивные сопротивления Х_1Т, Х_2Т и Х_3Т:

                                                                 (4.6)

Причем:

                                                                          (4.7)

     где u_к(1-2), u_к(1-3) и u_к(2-3) – каталожные значения напряжений короткого замыкания, %, для соответствующих пар обмоток; размерность остальных величин та же, что для формул (4.3), (4.4).

 

     Передача электроэнергии по сети сопровождается потерями мощности в линиях и в трансформаторах. Потери мощности в линии электропередачи ΔS (МВА) определяются по следующим выражениям:

                                                                                (4.8)

                                             (4.9)

где P и Q – мощности в конце расчетного участка линии, МВт и Мвар;

    R и X – сопротивления расчетного участка линии, Ом;

     U_ном – номинальное напряжение, кВ.

     Потери мощности ΔS_Т (МВА) в «n» параллельно работающих двухобмо­точных трансформаторах определяют по формулам:

                                                                        (4.10)

(4.11)

где     S_нн = Р_нн + j Q_нн – нагрузка трансформатора, МВА;

     S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА;

     ΔР_к и   ΔР_х – потери мощности короткого замыкания и холостого хода трансформатора, кВт;

     u_к – напряжение короткого замыкания, %;

     I_х – ток холостого хода трансформатора, %.

 

     Потери мощности ΔS_Т (МВА) в «n» параллельно работающих трехобмоточных трансформаторах находят по формуле (4.10) и по выражениям, аналогичным (4.11):

         (4.12)

 

     При соотношении мощностей обмоток 100/100/100% потери ΔР_к (кВт), соответствующие лучам схемы замещения, определяются по каталожным значениям потерь короткого замыкания для пар обмоток:

 

                    ΔР_{к вн} = 0,5(ΔР_{к вн-сн} + ΔР_{к вн-нн} - ΔР_{к сн-нн});                     

                    ΔР_{к сн} = 0,5(ΔР_{к вн-сн} + ΔР_{к сн-нн} - ΔР_{к вн-нн});                 (4.13)

                    ΔР_{к нн} = 0,5(ΔР_{к вн-нн} + ΔР_{к сн-нн} - ΔР_{к вн-сн}).                      

 

     Если в справочных данных указано только значение ΔР_{к вн-нн}, то потери ко­роткого замыкания всех обмоток одинаковы и равны 0,5 ΔР_{к вн-нн}.

     Аналогично по каталожным значениям напряжений короткого замыкания (%) для пар обмоток u_к(13), u_к(12), u_к(23) определяются напряжения короткого замыкания для лучей схемы замещения:

 

                                u_к1=0,5(u_к(13) + u_к(12) - u_к(23));

                                    u_к2=0,5(u_к(12) + u_к(23) - u_к(13));                         (4.14)

                                   u_к3=0,5(u_к(13) + u_к(23) - u_к(12)).

 

     В формулах (4.12) нагрузка обмотки ВН трансформатора:

 

                                              (4.15)

     Схему замещения электрической сети в целом составляют по схе­мам замещения её элементов с учетом их соединения и режима работы сети (см. приложение Д). Следует учесть, что в минимальном режиме работы сети нагрузка всех под­станций уменьшается в четыре раза, а все остальные параметры можно принять неизменными.

 

Расчетные схемы

 

     Для составления расчетной схемы сети все заданные нагрузки подстанций на сторонах низшего (Ś_нн) и среднего (Ś_сн) напряжения при­водят к стороне расчетного (высшего) напряжения.

     Нагрузка понизительной подстанции, приведенная к стороне ВН, слагается из суммы заданных нагрузок (Ś_нн) и (Ś_сн) и потерь в сопротив­лениях и проводимостях трансформаторов ΔŚ_Т, то есть

 

Ś_пр = Ś_нн + Ś_сн + ΔŚ_Т =

= (P_нн + jQ_нн) + (P_сн + jQ_сн) + (ΔP_Т + jΔQ_Т) =

                          = (P_нн + P_сн + ΔP_Т) + j(Q_нн + Q_сн + ΔQ_Т).            (4.16)

 

     Расчетная нагрузка представляет собой сумму приведенной на­грузки и половин зарядных мощностей линий (W1, W2), присоединенных к шинам ВН данной подстанции:

 

              (4.17)

 

     Благодаря использованию расчетных нагрузок подстанций упро­щается расчетная схема, так как она освобождается от трансформато­ров (см. приложение Д).

     Если в задании подстанция №3 подключена к кольцевой сети через ВЛ 110 кВ (схемы а, в, г, д), то расчетную нагрузку этой подстанции, приведенную к данному узлу кольцевой сети, определяют с учетом потерь мощности в линии 110 кВ.