Схема замещения электрической сети для расчета установившихся режимов

Подготовка схемы замещения электрической сети предполагает выбор схемы замещения и расчет параметров схемы замещения или каждого элемента; соединение схем замещения отдельных элементов в электрическую цепь в той же последовательности, в которой соединены эти элементы в электрической цепи. При расчетах симметричных установившихся режимов схема замещения составляется на одну фазу трехфазной сети относительно общей нейтрали. В схеме замещения различают продольные ветви, по которым протекают токи нагрузок, и поперечные, соединенные, с нейтралью схемы. Продольные ветви схемы замещения целесообразно представлять сосредоточенными комплексными сопротивлениями, поперечные — сосредоточенными комплексными проводимостями или соответствующими проводимостям мощностям нагрузки.

Воздушные линии электропередачи длиной до 400 км при напряжении U_ном - 110- 220 кВ представляются П-образной схемой замещения (рис. 6, а, б), параметры которой определяются по выражениям:

Z= R + jx = (r_o + jx_o)l ; (3.1).

Y = jB = jb_оl , (3.2).

где R, х и В — активное и индуктивное сопротивления, Ом, и емкостная проводимость линии, См;

r_o, x_o и b_o — погонные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км, и емкостная проводимость линии, См/км;

l— длина линии, км.

Для воздушных линий 35 кВ схема замещения может быть упрощена (рис. 7, б) за счет отказа от учета емкости проводимости.

Рис. 7. Схема замещения воздушных линий электропередачи Расчетные значения погонных параметров r₀, x₀, b₀ воздушных линий принимаются по справочным данным проводов в зависимости от номинального напряжения воздушной линии.

Двухобмоточные трансформаторы при расчете режима представляются Г-образной схемой замещения (рис.8), параметры которой для трансформаторов мощностью более 1000 кВ-А определяются то выражениям:

; (3.3).

(3.4).

где S_hom — номинальная мощность трансформатора, MB-А; U_ном — номинальное напряжение основного вывода обмотки высокого напряжения, кВ; U_K, I_Х — напряжение короткого замыкания и ток холостого хода трансформатора, %; ДР_К, ДР_Х — потери активной мощности короткого замыкания и холостого хода, МВт; R_Т, х_Т, G_Т, В_Т — активное и индуктивное сопротивления, Ом, и активная и реактивная проводимости, См.

Рис. 8. Схема замещения двухобмоточного трансформатора Двухобмоточные трансформаторы в расчетах могут быть представлены упрощенной схемой замещения (рис. 9) или учтены в схеме замещения сети в составе соответствующих узлов нагрузки или источника питания схемы сети в виде потерь полной мощности в трансформаторе:

; (3.5).

(3.6).

где ДS_Х — потери холостого хода трансформатора, МВ-А; - нагрузочные потери при мощности нагрузки S, МВ-А, и коэффициенте загрузки .

Потери холостого хода определяются по формуле (3.5), а сопротивления лучей схемы замещения Z_Т1=R _Т1+jX _Т1, Z_Т2=R _Т2+jX _Т2 и Z_Т3=R _Т3+jX _Т3 могут быть рассчитаны по формуле (3.3), если предварительно определены потери мощности и напряжения короткого замыкания ДP_Ki и U_Ki, отнесенные к определенным лучам схемы замещения:

(3.8).

(3.9).

где U_к.i-j, ДP _к.i-j - напряжения КЗ и потери КЗ по парам обмоток i—j(В—С, В—Н, С—Н), принимаемые по справочным данным.

Для трансформаторов и автотрансформаторов, имеющих различные номинальные мощности отдельных обмоток (S_ном.в, S_ном.с, S_ном.н), паспортные данные U_к.i-j, ДP _к.i-j должны быть приведены к одной мощности, обычно S_ном.в, при этом приведение U_к.i-j производится пропорционально отношению номинальных мощностей обмоток, а приведение ДP _к.i-j — пропорционально квадрату этого отношения.

При расчете режима сети с несколькими ступенями трансформации необходимо привести параметры схемы замещения и известные параметры режима к одной (базисной) ступени трансформации по выражениям:

;,.

где U_i, U_i — истинное и приведенное к базисной ступени значение напряжения в i-ом узле схемы; — истинное и приведенное к базисной ступени значения сопротивления элемента, включенного между i-ым и j-ым узлами схемы; — произведение коэффициентов трансформации трансформаторов между базисной ступенью и ступенью трансформации, на которой находится i-ый узел и ij-ый элемент сети.

Проводимость и потери мощности в стали трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов определяются по формулам (3.4), (3.3). Более подробно параметры схемы замещения трансформаторов и автотрансформаторов рассмотрены в [1— 4]. Схема замещения электрической сети в целом составляется на основе схем замещения отдельных элементов сети.