Общая характеристика методов расчета режимов замкнутых электрических сетей

Общая характеристика методов расчета режимов замкнутых электрических сетей.

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

Расчеты режимов замкнутых электрических сетей сложнее, чем разомкнутых. Действительно, в разомкнутых сетях мощности на отдельных участках находят простым последовательным суммированием нагрузок и потерь мощности. В замкнутых сетях распределение мощностей по ветвям схемы не очевидно и зависит от длин и сечений проводов участков, величин нагрузок узлов и режимов напряжений источников питания. Поэтому для расчета замкнутых сетей применяют специальные методы.

Как и для разомкнутых сетей, электрические расчеты замкнутых сетей выполняют, как правило, для наиболее характерных нормальных режимов наибольших и наименьших нагрузок.

В отличие от разомкнутых сетей при анализе замкнутых сетей дополнительно требуется проведение расчетов послеаварийных режимов при отключении отдельных участков сети. Это связано с тем, что отключение от какого-то участка сети может вызвать существенное изменение режима напряжений и потоков мощности, которые могут оказаться недопустимыми. При выборе послеаварийных режимов обычно используют так называемое правило (n-1), согласно которому параметры режима сети должны быть удовлетворительными при поочередном отключении одного из участков сети.

Большинство практических расчетов замкнутых сетей выполняют на ПЭВМ.

Расчеты замкнутых сетей, содержащих несколько контуров, связаны с большими трудностями. Поэтому разработаны специальные методы уравнений узловых напряжений, контурных уравнений, коэффициентов распределения, разрезания контуров, преобразования сети и др.

Метод контурных уравнений.

Пусть задана схема сети одного номинального напряжения, содержащая несколько контуров (рис. 1), в которой расчетные нагрузки узлов заданы в виде токов. В каждом из узлов такой сети могут быть подключены подстанции с трансформаторами либо разветвленные разомкнутые сети. Известны полные сопротивления всех ветвей схемы.

Для каждого независимого контура, не содержащего ЭДС, по второму закону Кирхгофа можно записать:

где I_ij — ток в ветви ij; Z_ij — полное сопротивление ветви ij; n — число ветвей в данном контуре.

Умножив левую и правую части уравнения (1) на U_ном, получим

где Sij — поток мощности на участке ij.

При переходе от уравнения (1) к уравнению (2) сделано допущение о том, что напряжения во всех узлах сети одинаковы, что соответствует, пренебрежению потерями мощности. В результате, расчет по уравнению (2) позволяет получить потокораспределение по ветвям без учета потерь мощности.

Уравнения (2) и (3) представляют собой контурные уравнения для случая, когда расчет ведется по мощностям. Уравнение (2) содержит комплексные числа. При расчете режима число таких уравнений должно быть составлено равным числу контуров. Уравнения (3) содержат только вещественные числа, что существенно упрощает вычисления. Но при этом число составляемых уравнений будет равно удвоенному числу независимых контуров.

В целях упрощения расчетов иногда пренебрегают некоторой неоднородностью сети, даже если сечения проводов известны.