Лекции по "Электрическим сетям"

                                           

Если принять, что в точке 2 включена нагрузка

                             

а в точке 3 нагрузка

                             

то можно вместо кольцевой схемы  рассматривать две разомкнутые  линии, показанные на последнем рисунке.

Совместный расчет режима сетей 

нескольких номинальных напряжений

В энергосистеме работают сети нескольких номинальных напряжений, связанных  между собой трансформаторами и  автотрансформаторами.

Схема сети.

 

Схема замещения.

Рассмотрим особенности расчета  режима в таких случаях.

Идеальный трансформатор отражает наличие трансформации между  цепями 110 и 35 кВ.

При этом сопротивления трансформатора учитываются элементами  Z_тв2, Z_тс2 (Z_тн2 нет т.к. D S_тн2 вошли в S₂).

В узловых точках 1, 0 и 3 включены расчетные нагрузки подстанций 1, 2 и 3 ( ).

В составе S₁ кроме нагрузки потерь в трансформаторе учтены зарядные мощности половин линий Л1 и Л2, в S₂ учтена нагрузка узла и потери в обмотке Z_тн2 , в S₃ учтена нагрузка и потери в трансформаторе (зарядная мощность 1/2 линии ЛЧ  не учитывается, т.к. U=35кВ).

Рассмотрим сначала последовательность расчета схемы «по данным конца». Расчет участка 3-2 выполняется аналогично приведенным ранее расчетам.

Результатом расчета будет определение  напряжения и мощности . При коэффициенте трансформации k _tb-c , а мощность , т.к. трансформатор - идеальный и он не имеет сопротивлений.

После определения  и расчет выполняется применительно к схеме одного номинального напряжения.

Расчет «по данным начала» выполняется  в два этапа, по аналогии с расчетом для сети с одним U_ном.

На первом этапе определяется:

1. потери мощности;
2. значения мощностей во всех элементах схемы замещения, при условии, что напряжение во всех точках сети имеет номинальное значение.

Для линии ЛЧ U_ном=35кВ, для остальных элементов схемы U_ном=110кВ.

На втором этапе определяется во втором приближении:

1. напряжения в узловых точках по заданному напряжению в точках питания А и найденных на первом этапе мощностям в начале каждого из элементов схемы.

Затем при последовательном переходе от одной узловой точки питания  А к концу линии ЛЧ определяется приведенное напряжение на шинах СН подстанции 2, а затем отвечающее ему действительное напряжение на этих шинах .

Далее ведется расчет для линии  ЛЧ, причем потери напряжения в ней  определяется по найденному напряжению U_2c, т.е.

.

При этом напряжение в т.3  U₃= U_2c-D U₄

Еcли надо вычислить напряжение на шинах низкого напряжения (НН) подстанций, то расчет должен быть дополнен еще одним этапом. Должны быть учтены потери напряжения в сопротивлениях трансформаторов и автотрансформаторов и наличие магнитной связи между их обмотками.

Покажем последовательность  расчета  на примере подстанции 1 предыдущей схемы.

На рисунке показана схема соединения элементов, учтенных при определении  расчетной нагрузки этой подстанции 1 и указаны мощности, которые должны быть найдены и просуммированы при вычислении .

Так как напряжение U₁ известно (определено на предыдущем этапе расчета), то потеря напряжения в сопротивлении трансформатора Z_т1 может быть найдена по величине напряжения U₁ и мощности , протекающей по сопротивлению Z_т1 .

При этом потеря напряжения

,

а приведенные напряжения на шинах  низкого напряжения подстанций

.

Искомое напряжение на шинах НН подстанции 1

.

Можно применять и способ, предусматривающий  приведение параметров схемы и ее режима к одной ступени трансформации. В нашем примере целесообразно  привести сопротивление линии ЛЧ к номинальному напряжению 110 кВ. В  этом случае из схемы замещения исключается идеальный трансформатор, точки объединяются, а сопротивления Z₄ заменяется сопротивлением:    

Напряжение в точке 3 при расчете  также следует принимать приведенным  к той же ступени трансформации, что и , т.е. считать, что . Оба подхода к расчету равноценны.

Расчеты режима линий с двусторонним питанием при  различающихся напряжениях источников питания (по концам)

Для расчета схем с несколькими  независимыми источниками питания широко используется принцип наложения.

Согласно этому принципу токи и  мощности в ветвях могут рассматриваться  как результат суммирования ряда слагающих, число которых равно  числу независимых источников напряжения.

Каждый из этих токов  определяется действием лишь одного из источников напряжения при равенстве нулю напряжений других источников.

Линии с двусторонним питанием при  различающихся напряжениях по концам относятся к числу электрических  цепей с независимыми источниками  мощности. Для её расчета также может быть применен принцип наложения.

Заданы различные напряжения по концам линии, например U₁ >U₄.

Известны мощности нагрузок  S₂ и S₃ и сопротивления участков линии Z_{kj ,} где k – узел начала участка линии, j – узел конца участка линии.

 Надо найти потоки мощности  S_kj.

В соответствии с известным из ТОЭ  принципом наложения, линию можно  представить двумя линиями (рисунок  б) и в)).

 

Потоки мощности в исходной линии  можно получить в результате наложения (суммирования)

потоков в этих линиях. Потоки мощности в линии с равными напряжениями по концам ( U_н.)

рисунок б) определяются известными выражениями:

                                              где       

 

                                              где        

В линии на рисунке в) в направлении от источника питания с большим напряжением к источнику с меньшим напряжением протекает сквозной уравнительный ток I_ур. и уравнительная мощность S_ур.

 

                                                  

 

                                  

Соответственно в результате положения  потоков, определенных по формулам (1), (2) и (3), определяются потоки мощности в  линии с двусторонним питанием на рисунке а)

 

Определение потерь мощности  DS_kj осуществляется по формуле:

                               

    где   k – узел начала участка линии;

             j – узел конца участка линии;

Затем определяются напряжения.

Допустим точкой потокораздела  является точка3,рисунок 2).Разрежем линию в узле 3, рис. д )

Теперь можно определить напряжения или падения напряжения ( DU_нб ) в двух разомкнутых сетях, т.е. в линиях 1–3 и 4–3¹ т.к. U₁ > U₄, то DU_1-3 > DU_4-3  и  DU_нб = DU_1-3

 

 

Послеаварийные режимы

Наиболее тяжелые –  выход из строя и отключение участков 1-2 и 3-4 (ближайших к источнику питания ). Проанализируем эти режимы и определим наибольшую потерю напряжения  DU_нб в режиме, когда отключен участок 4-3 рисунок е). Обозначим наибольшую потерю напряжения  DU_{1-3 ав.}

 

В режиме, когда отключен участок 1-2 (рисунок ж)),наибольшую потерю напряжения обозначим  DU_{4-2 ав.}

 

Надо сравнить  DU_{1-3 ав.} и DU_{4-2 ав.}и определить наибольшую потерю напряжения  DU_ав.нб Если линия с двусторонним питанием имеет ответвления -----  ( рисунок з))

     ,то определение наибольшей потери напряжения усложняется.

 

Так, в нормальном режиме надо определить потери напряжения DU_1-3, DU_4-3, DU_1-2-5, сравнить их и определить DU_нб.

Далее чтобы определить  DU_нб.ав. в послеаварийном режиме, надо рассмотреть аварийные отключения головных участков 1-2 и 4-5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 4. Расчеты режимов  электрических сетей. Задачи расчета  и расчетные режимы.

Расчеты режимов электрических  сетей выполняются для определения:

• загрузки элементов сети, соответствия пропускной способности сети ожидаемым потокам мощности;
• сечений проводов и кабелей и мощностей трансформаторов и АТ;
• уровня напряжений в узлах и элементах сети и мероприятий, обеспечивающих поддержание напряжения в допустимых пределах потерь мощности и электроэнергии для оценки экономичности работы сети и эффективности способов снижения потерь;
• уровня токов КЗ, соответствия существующей или намечаемой к установке аппаратуры ожидаемым токам КЗ, мероприятий по ограничению токов КЗ;
• пропускной способности сети по условиям устойчивости.

Расчеты режимов электрических  сетей.

Исходными данными для  расчета режимов служат:

1. Схема электрических соединений сети, характеризующая взаимную связь ее элементов.
2. Сопротивления и проводимости  элементов.
3. Расчетные мощности нагрузок.
4. Значения напряжений в отдельных точках сети.

И иногда

5. Заданные диспетчерским графиком мощности, поступающие от источников питания.

Практическое применение нашли два основных метода расчета:

1. Систематизированного подбора,

2. Последовательных приближений (итерационный способ решения).

Первый эффективен в простых  случаях, второй - основной для расчета  сетей. Он предусматривает постепенный  переход от более грубых ответов  к более точным.

Первое приближение (нулевая итерация) может быть просто задано на основании  представлений о возможных значениях искомых величин.

В качестве первого приближения  обычно принимают предположение  о равенстве напряжений во всех точках сети номинальному напряжению ее элементов.

Введение такого предположения  позволяет определить мощность нагрузки по формуле:

; (1)

I_i - ток нагрузки; S^*_i - мощность нагрузки.

Токи нагрузок и остальные параметры  режима сети и в том числе напряжения на зажимах нагрузки.

Последние являются уже вторым приближением к истинному решению. Основываясь на нем можно вновь с помощью формулы (1) найти токи и продолжать расчеты до тех пор, пока результаты последующих приближений не будут с заданной точностью отличатся от результатов предыдущих.

Практика показывает, что во многих случаях можно ограничиться решениями, полученными при второй и первой итерациях.

Расчетные схемы электрических  сетей

Режим электрической сети рассчитывается применительно к схеме замещения.

Схема получается в результате объединения  схем замещения отдельных элементов  сети.

В расчетной практике выделяют два вида электрических сетей и соответствующих им расчетных схем:

• разомкнутые;
• замкнутые.

 Рис. 1

Принципиальные схемы этих сетей  показаны на рис. 1а, 2а.

 

Схемы замещения при напряжении 110кВ и выше приведены на рис. 1б и 2б.

Схемы замещения местных сетей (U<=35кВ) - на рис. 1в и 2в.

Рис 2

К числу простейших замкнутых относятся  кольцевые сети рис. 2, а также  сети и отдельные электропередачи  с двухсторонним питанием, связывающие  друг другом независимые источники мощности рис. 3.

Рис. 3

Для упрощения расчетных схем с  номинальным напряжением <=220кВ при  упрощенных расчетах вводят понятие  расчетной нагрузки.

Возможность упрощения расчетной  схемы посмотрим на примере (рис.4).

Рис. 4 а

В этой схеме к шинам подстанции 1, на которой установлен трансформатор  Т1, подходят две линии районной эл.сети.

На рис. 4б показана схема замещения, характеризующая распределение  мощностей в ветвях, связанных  с узловой точкой 1.