Последовательность расчёта замкнутой электрической сети

С использованием нестрогих итерационных методов, обеспечивающих получение удовлетворительного по точности результата за одну-две итерации, рассчитываются режимы простых замкнутых сетей. К простым замкнутым сетям относятся кольцевые сети и сети с двусторонним питанием.

Кольцевая сеть содержит один контур, в одном узле которого расположен центр питания, а в других узлах – нагрузки. Принципиальная схема такой сети показана на рис. 52. Для расчета установившегося режима эта сеть условно разрезается по центру питания, развертывается и представляется в виде расчетной схемы замещения сети с двухсторонним питанием от источников А и В (рис. а).

рис. 52

Замкнутыми электрическими сетями называют сети, в которых электроэнергия потребителям может подаваться не менее чем с двух сторон.

Расчетная схема замещения кольцевой сети (а) потокораспределение в кольцевой сети (б) и ее преобразование в две разомкнутые схемы (в)

Кольцевая сеть рассчитывается в следующей последовательности:

• определяется предварительное потокораспределение в сети без учета потерь мощности, при равенстве напряжений во всех узлах номинальному напряжению сети Uном; 

• на основании предварительного потокораспределения определяется узел потокораздела и кольцевая сеть в этом узле делится на две разомкнутые схемы;

• для каждой из разомкнутых схем рассчитывается точное потокораспределение и напряжения в узлах

Для определения предварительного потокораспределения зададимся произвольно направлениями мощностей (токов) в участках схемы замещения сети. На основании второго закона Кирхгофа для замкнутого контура кольцевой сети запишем уравнение:   

I*, S*– сопряженные комплексы тока и мощности.

На основании первого закона Кирхгофа для каждого из n узлов расчетной схемы замещения можно записать:

где Si – расчетная нагрузка i-того узла;*Z_iB – сумма сопряженных комплексов сопротивлений участков ЛЭП между узлами i и В; *Z _AB– сумма сопряженных комплексов сопротивлений всех участков ЛЭП (от источника А до источника В).

где *Z_iА– сумма сопряженных комплексов сопротивлений участков ЛЭП между узлами i и А. Знак «минус» в выражении (79) означает, что мощность течет от узла B к узлу n, т.е. –S_nB = S_Bn.

Поток мощности на головном участке замкнутой сети равен сумме произведений нагрузки каждого узла на сопряженное сопротивление сети от этого узла до противоположного

источника питания, поделенной на сопряженное суммарное сопротивление всей сети.

После определения мощностей головных участков потоки мощности на остальных участках электрической сети однозначно определятся по уравнениям первого закона Кирхгофа. Значения части мощностей участков получатся отрицательными. Это означает, что они имеют обратное направление по отношению к изначально принятому (см. рис. а). Т.о., в результате выполнения расчетов по приведенным выражениям получится, что к некоторому узлу i мощности поступают с двух сторон. Такой узел называется узлом потокораздела и обозначается на схемах значком ▼. После определения узла потокораздела расчетная схема замещения преобразовывается к виду, приведенному на рис. в, т.е. условно разрезается в узле потокораздела на две разомкнутые схемы. Расчетные нагрузки узлов i' и i'' левой и правой частей схемы равны найденным мощностям, поступающим к узлу потокораздела: Si' = S(i-1)i, Si'' = S(i+1)i. Расчетные нагрузки остальных узлов те же самые, что и в исходной схеме. Дальнейший расчет параметров режима этих двух схем замещения выполняется с использованием методики расчета режима разомкнутой сети по напряжению, заданному начале сети.

Сеть с двухсторонним питанием (см. рис. 14–а) может иметь в общем случае отличающиеся напряжения центров питания, т.е. в представлении ее расчетной схемой замещения вида, показанного на рис. б, напряжения источников питания UA  UВ. В этом случае, даже при Х/R=const по сети потечет уравнительный ток:

или уравнительная мощность:

Расчет такой сети выполняется с использованием метода наложения. Сначала определяется потокораспределение в схеме при равенстве напряжений источников U_А=U_В как в методике расчета кольцевой сети. Действительные потоки мощности в линиях сети определятся суммированием мощностей, полученных при условии UА = UВ, с уравнительной мощностью S_ур.