2.2. Составление схем замещения приведением параметров всех элементов к одной ступени напряжения

В составе современных электрических систем совместно работают сети многих номинальных напряжений, связанные друг с другом транс­форматорами и автотрансформаторами. Для выполнения расчетов, как установившихся режимов такой системы, так и переходных процессов, прежде всего, необходимо составить схему замещения системы. Приме­няются два подхода к составлению схем замещения. При первом подхо­де наличие трансформаторных связей между сетями отражается включе­нием в схему замещения идеальных трансформаторов, второй подход предусматривает приведение параметров системы и ее режима к одной ступени напряжения. При расчетах электромагнитных переходных про­цессов без использования ЦВМ применяется второй подход, поскольку приведение параметров позволяет четче выявить особенности режима и упростить применение обобщенных методов для их расчета.

Таким обра­зом, независимо от того, ведется ли расчет в именованных или отно­сительных единицах, составление схемы замещения сводится к замене магнитосвязанных цепей одной электрической цепью путем приведения параметров элементов различных ступеней напряжения, т.е. ЭДС и сопротивлении к одной ступени напряжения, принятой за основную.

Расчет сводится к определению токов и напряжений на основной ступени, а значения натуральных (истинных) токов и напряжений на других ступенях напряжения находятся обратным пересчетом в соот­ветствии с коэффициентами трансформации трансформаторов. Само при­ведение осуществляется на основе соотношений, вытекающих из теории трансформаторов.

При расчетах, как в именованных, так и в относитель­ных единицах, различают точное и приближенное приведение. Приведе­ние называется точным, если оно проводится по действительным коэф­фициентам трансформации. Если же при приведении действительные коэф­фициенты трансформации заменяются отношениями средних номинальных напряжений ступеней, которые они связывают, то такое приведение называют приближенным.

2.2.1. Точное приведение в именованных единицах

Рассмотрим схему части электрической системы, состоящей из се­тей нескольких номинальных напряжений, приведенную на рис. 5.1. Здесь - номинальные междуфазные напряжения обмоток транс­форматоров и автотрансформаторов при установленных на них ответвле­ниях. В схеме пять ступеней напряжения I-V. Составление схемы замеще­ния состоит в переходе от указанной схемы к схеме, приведенной на рис. 5.2. При ее составлении учтено, что при упрощенных расчетах в условиях проектирования учитывают только реактивные сопротивле­ния элементов, пренебрегают токами намагничивания трансформаторов и емкостными проводимостями линий.

Приведение начинают с выбора основной ступени напряжения. Выбе­рем в качестве основной ступень III, на которой произошло короткое замыкание, и приведем сопротивления всех элементов системы и ЭДС к этой ступени.

Из теории трансформаторов нам известно, что, приняв в качестве основной первичную обмотку трансформатора, приведенные напряжения, токи и сопротивления вторичной обмотки находят по формулам

; ; ;

,

Под коэффициентом трансформации трансформаторов и автотрансформаторов понимают отношение номинального напряжения его обмот­ки, обращенной в сторону основной ступени, к аналогичному напряжению его другой обмотки, обращенной в сторону ступени, элементы которой приводятся.

Если сопротивления и ЭДС элементов заданы в относительных еди­ницах при номинальных условиях, то их именованные значения определяются как:

; ; ,

которые следуют из (2.1-4), (2.1-9) и (2.1-10).

Для схемы рис. 5.2, опуская знак приведения, получаем:

; ,

где ; ;

; ;

; ;

; ;

где ;

; ,

где

Аналогично приводятся к основной ступени сопротивления осталь­ных элементов схемы.

В приложении приведен алгоритм расчета параметров при точном приведении в именованных единицах.