Расчёт установившегося режима разомкнутой сети по заданному напряжению на входе

Виды режимов электроэнергетических систем и их параметры

Состояние системы в любой момент времени или на некотором интервале времени называется режимом системы. Различают три основных вида режимов ЭЭС:

- нормальный установившейся режим, применительно к которому проектируется электрическая сеть и определяются ее технико- экономические характеристики;

- послеаварийный установившийся режим, наступающий после аварийного отключения какого-либо элемента сети или ряда элементов (в этом режиме ЭЭС и, соответственно, сеть могут работать с ухудшенными технико-экономическими характеристиками);

- переходный режим, во время которого ЭЭС переходит из одного установившегося состояния в другое.

Режим сетей передачи распределения электроэнергии определяется показателями, которые называются параметрами режима. К их числу относятся:

- токи и мощности в элементах сети; - напряжения в узлах сети;

- потери мощности и электроэнергии.

При проектировании электросетей расчеты режимов выполняются с целью:

- проверки допустимости параметров режима для элементов сети (проверка допустимости величин напряжений по условиям работы изоляции, величин токов − по условиям нагрева проводов, величин мощностей − по условиям работы источников активной и реактивной мощности и т.д.);

- оценки допустимости величин отклонений напряжений в узлах и элементах сети от номинальных значений;

- оценке экономичности режима по величинам потерь мощности и электроэнергии в электрической сети.

- оценки токов короткого замыкания, соответствия существующей или намечаемой к установке аппаратуры ожидаемым токам короткого замыкания, мероприятий по ограничению токов короткого замыкания;

- проверки пропускной способности сети по условиям устойчивости.

Необходимость расчета режимов электросетей в процессе эксплуатации возникает при изменении:  - передаваемых мощностей; - нагрузок;  - схемы электрических соединений из-за повреждений в сети.

Следует различать параметры режима и параметры сети.

Параметры сети определяют коэффициенты, входящие в зависимо-

сти, которые связывают между собой параметры режима. Эти коэффици-

енты зависят от физических свойств элементов сети, от способа соедине-

ния этих элементов между собой, а также от некоторых допущений рас-

четного характера. К параметрам сети относятся сопротивления и прово-

димости элементов, коэффициент трансформации и т.п. Например, ток на

участке ЛЭП определяется зависимостью: I=(U₁-U₂)/Z,

где I, U1 и U2 – параметры режима; Z – полное сопротивление участка

ЛЭП, являющееся одним из параметров сети.

Параметры сети в большинстве практических задач расчета режимов

полагают постоянными и определяются по схеме замещения сети. Схема

замещения сети состоит из схем замещения ее элементов, объединенных в

соответствии с принципиальной схемой сети.

 

Расчёт установившегося режима разомкнутой сети по заданному напряжению на входе

Напряжение, как правило, задается в центре питания этой сети. Применительно к схеме замещения (см. рис. 44), кроме параметров сети, считаются заданными:

- напряжение источника U 0;

- расчетные нагрузки узлов S 1, S 2,... Sn.

Требуется определить:

- напряжения в узлах U 1, U 2,... Un электрической сети;

- потокораспределение в ветвях схемы: мощности в начале (S 1 н, S 2 н,

... Snн) и конце (S 1 к, S 2 к,... Snк) каждого участка ЛЭП, включая мощность источника питания S 0.

В рассматриваемом случае применение прямого метода невозможно. В этом случае используется итерационный метод расчета. Каждая итерация состоит из двух этапов, рассматриваемых ниже.

Первый этап (прямой ход) начинается с того, что для всех n узлов электрической сети задаются начальные приближения напряжений, равные номинальному напряжению сети Uном.

Мощность в конце n -го участка известна – она равна расчетной нагрузке узла n:

S_nк =S_n; P_nк=P_n; Q_nк=Q_n; S_nк = P_nк + jQ_nк.

По выражениям, аналогичным, для n -го участка линии, с учетом того принятого U_n = U_ном, определяются потери мощности:

Далее рассчитывается мощность в начале n -го участка линии, которая отличается от мощности в ее конце на величину потерь:

Мощность в конце (n –1)-го участка линии определится по первому закону Кирхгофа с учетом известной расчетной нагрузки узла (n –1)

Далее расчет повторяется с использованием формул до определения мощности S 1 н в начале 1-ой линии. Эти формулы, записанные для n -го участка линии, справедливы для любого i -го участка, если в них вместо индекса n подставить индекс i.

В завершение расчета мощность S 0, поступающая в сеть от источника питания с учетом зарядной мощности начала 1-го участка линии, не вошедшей в расчетную нагрузку узла, определяется по формулам. После определения мощностей в конце и начале каждого i -того участка линии и мощности источника питания S 0 первый этап расчета заканчивается.

На втором этапе (обратный ход) по заданному напряжению источника питания U 0 и полученному на первом этапе потокораспределению определяются напряжения в узлах 1, 2,... n электрической сети. Так, например, напряжение в узле 1 составит: U₁=U₀-∆U₁.

Падение напряжения в 1-ом участке линии выразим через ток I 1 и мощность в начале участка S 1 н: ∆U₁=

где S 1 н – сопряженный комплекс мощности в начале участка 1:

Заметим, что результат расчета падения напряжения  Un по формулам будет иметь комплексный вид:

Определением напряжений в узловых точках электрической сети заканчивается второй этап первой итерации. На второй итерации вновь рассчитывается потокораспределение в сети, но при этом используются уже не номинальные напряжения, а найденные на первой итерации напряжения в узлах. Затем по полученному потокораспределению уточняются напряжения в узлах. Количество итераций определяется требуемой точностью расчета. При расчетах установившихся режимов, разомкнутых районных электрических сетей, как правило,

достаточно одной–двух итераций.