Материал: Лекции полнотью

9

при расчетах установившихся режимов питающих и иногда распределительных сетей высокого напряжения (рис.3.9,б).

В питающих сетях SH const задается при неизвестном напряжении

в узле. Это значит, что в узле задан нелинейный источник тока, мощность которого зависит от напряжения узла:

При использовании (3.4) и (3.5) уравнения установившегося режима питающей сети нелинейны. Задание постоянной мощности нагрузки соответствует многолетней практике эксплуатации электрических сетей и систем.

Одна из причин задания SH const в том, что экономические расчеты осу-

ществляются за полученную электроэнергию. Соответственно расчеты текущего (для данного момента времени) режима проводятся в мощностях, а не в токах.

Этот способ задания нагрузки является достаточно точным для электрических систем, полностью обеспеченных устройствами регулирования напряжения.

В действительности у потребителей не обеспечивается поддержание постоянного по модулю напряжения. В этом случае задание постоянной мощности нагрузки потребителей приводит к ошибкам при расчетах установившихся режимов питающих сетей в сравнении с учетом PH U , QH U .

Эта ошибка тем больше, чем больше отличаются напряжения потребителей от номинального.

При расчетах распределительных сетей низкого напряжения в случае задания SH const предполагают также, что напряжения во всех узлах равны

номинальному. Это значит, что в узле задан линейный источник тока, не зависящий от напряжения узла:

10

Уравнения установившегося режима при условиях (3.7) или (3.8) нелинейны. Задание постоянной проводимости нагрузки используется при расчете электромеханических переходных процессов.

Статические характеристики нагрузок по напряжению

(рис.3.9,д). Во многих случаях эти характеристики не известны и возможно применение лишь типовых. Учет статических характеристик по напряжению оказывает существенное влияние на результаты расчета послеаварийных установившихся режимов, когда напряжение сильно отличается от номинального.

Статические характеристики нагрузки по частоте должны учитываться при расчетах послеаварийных установившихся режимов, в которых имеет место дефицит мощности и частота отличается от номинальной.

На рис.3.10 приведены статические характеристики до напряжению для различных способов задания нагрузки. Прямая 1, параллельная оси

Рис.3.10. Статические характеристики по напряжению для различных способов задания нагрузки

- типовые статические характеристики. При задании постоянной проводимости нагрузки график Он оказывается ближе к типовой статической характе-

ристике, чем к характеристике 2 при SH const , а PH - наоборот. При применении регулирования напряжения, обеспечивающего UH const , полная мощность нагрузки постоянна, что соответствует прямой 1.

Нагрузка представляется случайным током при расчетах элек-

трических систем с большей долей электротяговой нагрузки. Электрифицированный транспорт - это специальный вид нагрузки, у которой во времени (по мере движения электровоза) меняются величина и место подключения.

Такая нагрузка представляется в виде IH q , где q - случайная величина

11

(рис.3.9,е). Расчеты, учитывающие случайный характер нагрузки, применяются для специального анализа режимов электрических систем и в особенности для систем электроснабжения железных дорог. В этих расчетах может учитываться несимметричный или несинусоидальный характер нагрузки.

3.3. Представление генераторов при расчетах установившихся режимов

Постоянные активная мощность и модуль напряжения:

PГ const , QГ const . В этом случае переменными являются, как правило, реактивная мощность и фаза напряжения. Узлы со свободной реактивной мощностью при PГ 0 соответствуют синхронным компенсаторам либо при PГ 0 генераторам. Такие узлы называют балансирующими по реактивной мощности. Задание постоянного модуля напряжения при QГ var соответствует реальным условиям работы генераторов или синхронных компенсаторов с регуляторами напряжения, поддерживающими UГ const .

Постоянные модуль и фаза напряжения: UГ const , Г const .

В таких узлах переменные - это активная и реактивная мощности, то есть PГ var , QГ var . Этот способ задания исходных данных соответствует

узлам, балансирующим по активной и реактивной мощностям и базисным по напряжению. Такие узлы будем называть балансирующими. В расчетах установившихся режимов, а также при их оптимизации возможно задание нескольких балансирующих узлов. Каждый из них соответствует станции, участвующей в регулировании частоты - принимающей на себя небалансы активной мощности и поддерживающей при этом постоянную частоту в системе. Введение одного или нескольких балансирующих узлов соответствует предположению о том, что частота в электрической системе постоянна.

1

Лекция №4

4.1. Задачи расчета электрических сетей

Расчеты, проводимые при определении электрических характеристик сети, обычно называются электрическими, а расчеты, необходимые для определения механических конструктивных характеристик, - механическими.

Кроме этого, приходится проводить проверку элементов сети на нагрев и выполнять дополнительные расчеты, теория которых соприкасается с теорией анализа режимов сетей, но относится к другим курсам. Это расчеты токов короткого замыкания, оптимизация режимов, проверка статической и динамической устойчивости, а также расчеты перенапряжений, которые могут возникать в электрической сети.

Все расчеты электрических сетей производятся с определенной точностью и неизбежно содержат те или иные погрешности. Основными видами являются погрешности:

-от упрощений при постановке задачи, то есть при неучете ряда второстепенных факторов или тех параметров, влияние которых является не основным;

-связанные с использованием приближенных аналитических зависимостей, принятых в расчете;

-обусловленные аппроксимацией исходных зависимостей, примером которых может служить замена нелинейных характеристик линейными;

-от неточности задания исходных данных, которые не могут быть получены абсолютно точно и берутся с некоторыми допущениями. Эти погрешности неизбежны в расчетах, связанных с проектированием электрических сетей, нагрузки которых всегда определяют, исходя из тех или других соображений о будущем развитии электрической системы и электрической сети;

-вычислительные, обусловленные самими методами вычислений;

-обусловленные методом решения задач, связанных с нахождением оптимальных условий, или с оптимизацией. Сами по себе эти оптимальные условия находятся с определенной степенью точности и в сущности определяют лишь некоторую зону параметров. В расчетах же обычно находится некая точка, то есть некое одно сочетание параметров, которое предполагается наилучшим или, как говорят, оптимальным.

Неизбежное существование погрешностей, часть из которых характеризует специфические условия расчетов электрических сетей, требует рационального выбора методов расчета. Эти методы должны давать возможность находить решения в пределах заданной точности с возможностью меньшей затратой труда и времени.

2

Методы расчета должны также отвечать и другим особенностям электрических сетей. Одним из них является применение средств автоматического регулирования, требующее во многих случаях учета характеристик устройств регулирования при выполнении эксплуатационных и проектных расчетов.

Другая особенность электрической сети, которая должна приниматься во внимание при расчетах, заключается в изменении ее нагрузок с течением времени. Поэтому электрическая сеть должна рассматриваться в развитии как объект, который имеет очень большой, теоретически бесконечный срок службы. Все нагрузки во времени при этом непрерывно изменяются; обычно они возрастают. Все параметры сети, в том числе и ее номинальное напряжение при таком расчете должны приниматься постоянными только в течение определенного периода. По истечении его может оказаться целесообразным изменение параметров сети, таких как напряжение, сечение проводов, число трансформаторных подстанций и т.д. Следовательно, возникают вопросы перевода сети на другое напряжение и ее реконструкции.

Все сказанное показывает, что проблемы расчета электрических сетей должны учитывать большой и сложный комплекс вопросов.

При расчетах электрических сетей необходимо учитывать надежность их работы, обеспечивающую ту или иную степень надежности электрической системы, или электроснабжения. Под надежностью системы, или надежностью электроснабжения, обычно понимают способность электрической системы в любой момент времени снабжать электроэнергией присоединенных к ней потребителей. Уровень надежности зависит от тех затрат, которые предусмотрены при конструировании сети. Разумеется, что при проектировании необходимо учитывать, с одной стороны, стремление к снижению этих затрат, а с другой стороны, то обстоятельство, что перерывы в электроснабжении наносят существенный ущерб народному хозяйству страны. Поэтому необходимо стремиться к экономически обоснованной, оптимальной в этом смысле, степени надежности системы электроснабжения.

4.2. Схемы электрических систем

Электрическая система – это электрическая цепь, предназначенная для производства, распределения и потребления электроэнергии.

Схемой замещения (или просто схемой) электрической цепи называют графическое изображение электрической цепи, показывающее последовательность соединения ее участков и отображающие свойства рассматриваемой электрической цепи. Электрическая цепь и соответственно ее схема содержат ветви, узлы и в общем случае контуры.