Материал: Лекции полнотью

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

1

Лекция №5

5.1. Расчет сети из двух последовательных линий при заданных мощностях нагрузки и напряжений в конце

Известны (рис.5.1, а) мощности нагрузок S2 , S3 , напряжение в конце

второй

линии U

3 ,

 

сопротивления

 

и

 

 

проводимости

линий

12

и 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

1 2

 

 

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

x 2 3

 

 

 

U 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2K3

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

SH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

S1

 

 

S1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

S2

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jQH

 

 

 

 

 

jQH

 

 

 

S

 

 

jQH

 

 

 

jQH

 

 

 

 

S3

 

 

 

 

 

 

C12

 

 

 

 

 

 

 

 

C12

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

C23

 

 

 

C23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

r2 3

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

2

S

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jQC23

 

 

 

 

 

 

 

jQC23

S3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1 2

 

 

 

 

 

x1 2

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1K2

 

U1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

S2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1K2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

S1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U2K3

 

 

 

 

 

 

 

 

jQC1K 2

 

 

 

 

 

jQC1K 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U3

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 й этап SKj , SKj при UK

UНОМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 2

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2 3

 

 

 

x 2 3

 

 

 

U3

U

1

 

 

 

 

r1 2

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

SH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SH

 

 

 

SK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2

 

 

 

 

S

 

 

 

2 3

 

 

 

 

2 3

 

 

 

S

 

 

 

 

 

jQCH12

 

 

 

 

 

 

 

jQCK12

 

 

 

 

 

 

 

 

jQCH23

 

 

 

jQCK23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 й этап UK по SKj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1-й этап

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-й этап

 

 

 

 

 

 

 

1

1-й этап

2

1-й этап

3

1-й этап

4

1-й этап

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-й этап

 

 

2-й этап

 

2-й этап

 

2-й этап

 

 

 

 

 

 

 

1-й этап

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) 2-й этап

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

22,5 км

 

 

22,5 км

 

 

 

30 км

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S4

 

S1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

АС120/19

 

4

 

 

 

ЦП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АС 240/32

2

 

АС150/24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S3

 

 

 

 

 

 

 

 

1 SН

 

 

 

 

 

3

 

 

r

x

 

4

 

S1

 

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

3 4

 

3 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S4

 

ЦП

r1 2

 

 

 

 

 

 

 

Н

K

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

jQC1H

 

 

 

 

2 3

 

 

 

S3 4

S3 4

 

 

 

 

2

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

jQ

H

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

S2 3

jQC23

 

 

 

 

K

 

 

 

 

1 2

 

r2 3

 

 

 

C34

 

 

jQC34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SK

1 2 SН2 3

2

jQC1K 2 jQCH23

S2

з)

Рис.5.1. Расчет режима разомкнутой питающей сети:

а – схема замещения; б – схема замещения линии 23; в – схема замещения линии 12; г – векторная диаграмма напряжений; д – последовательность расчета в два этапа для двух линий; е – то же для разветвленной сети; ж – схема сети из трех линий; з – схема замещения сети из трех линий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Z12 r12 jx12

;

Z23

r2

3

jx23;

b12 , b23 . Надо определить неизвестные напря-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жения в узлах

 

 

,

 

K

H

K

U2

, U1

потоки и потери мощности в линиях S23

, S23

, S12 ,

H

 

 

 

 

 

 

 

, текущую от узла 1 в линию 12 (мощность ис-

S12

, S23

, S1 2

 

и мощность S1

точника питания).

Расчет двух линий сводится к двум последовательным расчетам одной линии. Последовательно от конца к началу каждой линии определяют потоки мощности и напряжения по первому закону Кирхгофа и закону Ома. Сначала рассчитывается по данным конца линия 23 (рис.5.1,б). Используются

выражения (4.12) – (4.18) и определяются SK2 3 , SH2 3 , S2 3 , а также мощность

SH2 , текущая от узла 2 в линию 23, и напряжение U 2 . Мощность SH2 , текущая

от узла 2 в линию 23 (рис.5.1,а) по первому закону Кирхгофа равна алгебраической сумме мощности в начале продольной ветви линии 23 и емкостной мощности в начале линии:

 

 

 

H

H

H

 

(5.1)

 

 

 

S2 S23

jQC23.

 

Далее (рис.5.1,в) рассчитывается линия 12 по данным конца, то есть

 

и мощности

 

H

 

 

по напряжению U 2

S2

S2 . В результате определяются потоки

и потери мощности

K

H

 

напряжение

 

 

S12

, S12

, S12 ,

U1

и мощность S1 , текущая от

узла 1 в линию 12. Векторная диаграмма (рис.5.1,г) строится последовательно для линий 23 и 12.

5.2. Расчет разомкнутой сети (в два этапа) при заданных мощностях нагрузки и напряжении источника питания

Расчет сети из двух последовательных линий в два этапа аналогичен описанному расчету для одной линии. Известны (рис.5.1,д) мощности нагру-

зок Sk (k = 2, 3), сопротивления и проводимости линий Zkj rkj jxkj и bk j

(kj = 12, 23), напряжения источника питания U1 - напряжение в начале линии 12. Надо определить неизвестные напряжения в узлах Uk (k = 2, 3), потоки и потери мощности в линиях SKkj , SHkj , Skj (kj=12, 23), а также мощность источ-

ника питания S1 .

Именно такой способ задания данных наиболее часто встречается в расчетах режимов питающих сетей. Узел 1 – балансирующий. В этом узле заданы модуль и фаза напряжения, а неизвестны активная и реактивная мощ-

ности, то есть U1 const, S1 var .

4

Расчет можно осуществить методом итераций или последовательных приближений, он состоит из двух этапов.

1- й этап. Принимаем все напряжения в узлах равными UHOM и

определяем потоки и потери мощности в линиях от последней нагрузки к источнику питания при

 

 

 

 

Uk UHOM ,

k 2,3.

(5.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

K

 

H

по выражениям типа (4.21) – (4.24),

 

Определим jQC23

, S23

, S23 , S23

далее

аналогично

определим

потоки

и потери мощности

в линии 12:

K

K

 

H

. Запись первого закона Кирхгофа для узла 2 (рис.5.1,д)

jQC12

, S12 ,

S12

, S12

имеет следующий вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

H

H

(5.3)

 

 

 

 

 

 

S12

S2

S2 jQC12 ,

H

- мощность, текущая от узла 2 в линии 23. Это выражение совпадает с

где S2

(4.22),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

но включает в правой части кроме нагрузки S2 еще мощность S2

(рис.5.1,д).

 

 

 

 

 

 

 

U 2 (рис.5.1,д)

по известному

 

2 – й этап. Определяем напряжение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

, определенному на 1 – м этапе (рас-

напряжению U1

и потоку мощности S1 2

чет по данным начала). Аналогично определяем U3 .

При расчете на ЭВМ осуществляется вторая итерация, то есть U k , найденные в конце 2-го этапа, используется в 1 – м этапе в (4.20) вместо UHOM и т.д. При инженерных расчетах обычно достаточно одной итерации.

Порядок проведения расчета разветвленной сети в два этапа иллюстрируется на рис.5.1,е.

5.3. Расчетные нагрузки подстанций

На рис.5.2,а приведена схема электрической сети, состоящей из трех линий и трех трансформаторных подстанций. На рис.5.2,б приведена схема замещения этой же сети. Проводить расчет напряжений для схемы замещения на рис.5.2,б достаточно сложно. Расчет сетей, содержащих большее количество линий, чем на рис.5.2, значительно усложняется.

Для упрощения расчетов используются расчетные нагрузки подстанций. Расчетная нагрузка, например, для подстанции 2 определяется следующим выражением:

 

 

 

 

H

K

(5.4)

Sp2

S2H

SТ 2

SX2

jQC23

jQC12.

5

1

2

 

U

 

 

U

S2 Н

3

U

2 В

 

U

 

 

2 H

 

 

S

 

 

а)

4

 

3B

U 4 B

 

 

3H

U 4 H

S4 Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z1 2

 

U2 B

 

 

 

 

 

 

Z 2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z3 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jQCH12

 

jQCK12

 

 

 

 

 

 

 

 

jQCH23

jQCK23

 

 

 

 

 

 

 

jQCH34

 

 

jQCK34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SX 2

 

 

 

 

ZT 2

 

 

 

 

SX3

 

 

 

ZT 3

 

 

 

 

 

 

 

 

SX 4

 

 

 

ZT 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U2H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2 H

 

 

 

 

 

 

 

S3H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S4 H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

SH

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1 2

Z1 2

2 3

 

 

Z 2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

S

3 4

 

 

 

Z3 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

2 B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jQCH12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SP 2

 

 

 

 

 

 

 

SP 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SP 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

Рис.5.2. Расчет режима радиальной сети с трансформаторами:

а – схема сети; б – схема замещения; в – упрощенная схема замещения с расчетными нагрузками подстанций

В этом выражении S2 H - нагрузка второй подстанции; ST 2 - потери в меди

трансформатора 2; SX 2 - потери в стали трансформатора; jQCH23 и jQCH12 -

реактивные мощности, генерируемые в конце линии 12 и вначале линии 23. Таким образом, расчетная нагрузка подстанции включает кроме мощности нагрузки потери в стали и меди трансформаторов подстанции, реактивную