2020-04-07
3691
Расчетные выражения, используемые для приведения параметров различных элементов исходной расчетной схемы к основной ступени напряжения, зависят от того, известны или не известны фактические коэффициенты трансформации всех трансформаторов и автотрансформаторов расчетной схемы, а также от того, в каких единицах требуется выразить параметры схемы замещения: именованных или относительных. Обычно приведение параметров различных элементов к основной ступени напряжения с учетом фактических коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов называю точным приведением, а приведение по средним коэффициентам трансформации – приближенным.
При выражении параметров элементов схемы в именованных единицах с приведением к выбранной основной ступени напряжения и с учетом фактических коэффициентов трансформации приведенные значения ЭДС источников, напряжения, тока и сопротивлений различных элементов схемы следует определять по формулам:
, (2.7)
|
|
|
, (2.8)
, (2.9)
, (2.10)
где E, U, I, Z - приводимые параметры или действительные значения величин, ступени, где они известны. Эти величины должны быть пересчитаны столько раз, сколько имеется трансформаторов на пути между приводимой цепью и принятой основной ступенью;
- приведенные параметры к основной ступени;
k1, k2, …kN - действительные коэффициенты трансформаторов - это отношение напряжения холостого хода обмотки, обращенной к основной ступени напряжения, к напряжению обмотки другой ступени, более близкой к ступени, элементы которой подлежат приведению.
Для основной ступени напряжения базисный ток
. (2.11)
Для других ступеней напряжения базисные условия пересчитывают по формулам
, (2.12)
(2.13)
или проще, поскольку базисная мощность для всех ступеней напряжения одинакова,
. (2.14)
Приведение в именованных единицах. Все сопротивления элементов схемы в этом случае должны быть выражены в омах. Для элементов, сопротивления которых приведены в относительных номинальных единицах (генераторов, трансформаторов и др.), выражения сопротивлений будут следующими:
|
|
|
. (2.15)
Сопротивления, приведенные к основной ступени напряжения, определяются с учетом формулы (2.10)
, (2.16)
. (2.17)
Токи и напряжения, рассчитываемые в схеме, реальны только для ее основной ступени. Истинные токи и напряжения на других ступенях схемы находятся пересчетом по выражениям (2.8) и (2.9).
Приведение в относительных базисных единицах.
Для расчета параметров схемы в относительных единицах необходимо выбрать базисные единицы для одной из ступеней схемы, а затем по формулам (2.12) и (2.14) определить базисные напряжения и базисные токи для других ступеней.
Затем в относительных базисных единицах рассчитываются все величины по выражениям (2.4), причем в каждом из указанных выражений под UБ, IБ, ZБ следует понимать базисные параметры той ступени трансформации, на которой находятся подлежащие приведению элементы. Если в приведении участвуют действительные коэффициенты трансформации, то приведение считается точным.
В практических расчетах применяется приближенное приведение, позволяющее упростить выражения, уменьшить объем вычислений.
При приближенном приведении параметров рекомендуется замена действительных напряжений холостого хода обмоток трансформаторов или автотрансформаторов, а также номинальных напряжений различных элементов (кроме реакторов) расчетной схемы, находящихся на одной ступени трансформации, средними номинальными напряжениями Uср.ном.
Шкала этих напряжений, принятая исходя из номинальных напряжений сетей, следующая: 1175; 770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,4; 0,23; 0,127 кВ, что на 5% выше соответствующего номинального напряжения линии электропередачи.
Коэффициент трансформации любого трансформатора или автотрансформатора равен отношению UСР тех ступеней, которые он связывает, а результирующий коэффициент трансформации всех трансформаторов расчетной схемы определяется отношением средних номинальных напряжений крайних ступеней. Расчетные выражения при этом становятся проще.
Выражения (2.7)-(2.10), используемые для определения в именованных единицах параметров элементов, приведенных к основной ступени трансформации, где находится точка КЗ, упрощаются и принимают вид
, 
, (2.18)
где UСР – номинальное напряжение ступени, с которой выполняется приведение;
UБ – то же основной ступени.
Расчет относительных базисных сопротивлений производится различными формулами в зависимости от способа задания сопротивления на расчетной схеме.
Если сопротивление элемента задано в Омах:
, или 
. (2.19)
Если сопротивление элемента задано в относительных единицах:
. (2.20)
Если сопротивление элемента задано в %:
. (2.21)
Если сопротивление элемента задано в относительных единицах при номинальных условиях (т.е. при номинальном напряжении UНОМ и номинальной мощности SНОМ элемента), то сопротивление, приведенное к основной ступени напряжения, определяется по формуле:
. (2.22)
В практических расчетах сопротивления элементов короткозамкнутой цепи в относительных единицах, приведенные к базисным условиям, определяют по нижеприведенным формулам.
|
|
|
1) Синхронный генератор, компенсатор и электродвигатель при включении на ступень напряжения N с базисным напряжением UБN = UСР
, (2.23)
где Х''*d - сверхпереходное сопротивление по продольной оси в начальный момент КЗ;
SНОМ - номинальная мощность генератора, МВ·А.
Для этих элементов заводами-изготовителями указывается сверхпереходное продольное индуктивное сопротивление по продольной оси Х''*d в относительных единицах. Если исходное значение сопротивления Х''*d неизвестно, то можно использовать данные, приведенные в таблице.
2) Линии электропередачи при включении на ступени с напряжением UСР.НОМ
, (2.24)
где ХУД – удельное сопротивление линии, Ом/км можно определить по таблице;
l – протяженность линии, км.
3) Трехфазные двухобмоточные трансформаторы при включении на ступень напряжения N с базисным напряжением UБN = UСР
, (2.25)
где ик/100 = и*НОМ.Т ≈ Х*НОМ.Т;
SНОМ – номинальная мощность трансформатора, МВ·А.
4) Трехфазные трехобмоточные трансформаторы (автотрансформаторы) при включении на ступень напряжения N с базисным напряжением UБN = UСР
, 
, 
, (2.26)
где и*ВТб = 0,5(икВ-С + икВ-Н - икС –Н);
и*СТб = 0,5(икВ-С + икС-Н - икВ –Н);
и*НТб = 0,5(икВ-Н + икС-Н - икВ –С). (2.27)
5) Для группы трех однофазных трансформаторов (автотрансформаторов), при включении на ступень напряжения N с базисным напряжением UбN = Uср, необходимо учесть, что мощность их дана в таблице на одну фазу, поэтому номинальная мощность должна быть утроена.
,
,
. (2.28)
6) Токоограничивающие реакторы с номинальным напряжением реактора Uном.р выше среднего номинального напряжения сети
, (2.29)
|
|
|
где Х*НОМ.Р, IНОМ.Р, UНОМ.Р - номинальные сопротивление, ток и напряжение реактора.
Если номинальное напряжение реактора UНОМ.Р равно среднему номинальному напряжению сети,
. (2.30)
7) Обобщенная нагрузка в схему замещения вводится приведенным сопротивлением
, (2.31)
где Х"*НАГР = 0,35 – сверхпереходное сопротивление нагрузки.
8) Приведенное сопротивление питающей системы
, (2.32)
где SК – заданная мощность КЗ на шинах понижающей подстанции в точках, где СЭС связана с ЭЭС.
Параметры элементов электрическое схемы замещения можно выразить в относительных единицах как по точному приведению, так и по приближенному. Для точного приведения рекомендуется применять следующую последовательность:
1. Обозначить цифрами имеющиеся в схеме ступени трансформации, считая ступень короткого замыкания (КЗ) первой.
2. Принять для ступени короткого замыкания базисные мощность Sб и напряжение Uб1.
3. Пересчитать Uб1 последовательно на другие ступени трансформации:
, 
и т.д.
Особо следует обратить внимание на контроль получаемых значений Uб2, Uб3 и т.д., который состоит в том, что при принятых условиях значения Uб2, Uб3 и т.д. не должны отличаться от номинальных напряжений соответствующих ступеней трансформации более чем на 10 - 15%,
Подсчитать значения базисных токов для тех ступеней трансформации, на которых располагаются токоограничивающие реакторы.
4. По формулам точного приведения, представленным в таблице 2.3, рассчитать значения сопротивлений элементов схемы замещения в относительных единицах.
Формулы приближенного приведения используются тогда, когда нет сведений о действительных коэффициентах трансформации всех или части трансформаторов рассматриваемой схемы или когда допущения расчетного метода приводят к погрешности того же порядка, что и погрешность, обусловленная приближенным приведением параметров схемы замещения. Сущность приближенного приведения элементов к одной ступени трансформации состоит в том, что для каждой ступени трансформации вместо действительных напряжений начала и конца, которые разнятся не более чем на 10%, в расчетах устанавливают среднее номинальное напряжение Uср.ном.
Таблица 2.3
Формулы точного приведения элементов СЭС
| Элемент схемы | Формула точного приведения |
| 1 | 2 |
| Генератор | 
|
| Трансформатор трехфазный двухобмоточный | 
|
Продолжение таблицы 2.3
| 1 | 2 |
| Трансформатор трехфазный трехобмоточный (автотрансформатор) | 
|
| |
| |
| и*ВТб=0,5(икВ-С+икВ-Н-икС–Н) и*СТб=0,5(икВ-С+икС-Н-икВ–Н) и*НТб=0,5(икВ-Н+икС-Н-икВ–С) | |
| Три однофазных трансформатора или три однофазных автотрансформатора | 
|
| |
| |
| Реактор | 
|
| ЛЭП | 
|
| Нагрузка | 
|
| Система | 
|
