3.2.4. Расчет напряжения на вторичной обмотке трансформатора

В рассмотренных выше расчетах установившихся режимов районных электрических сетей определялись напряжения в узлах, соответствующие напряжениям на первичной обмотке трансформаторов подстанций. Для определения действительного напряжения на вторичной обмотке трансформаторов рассмотрим произвольный i-тый узел электрической сети (Error: Reference source not found–а) и схему замещения фрагмента понижающей подстанции (Error: Reference source not found–б).

Нагрузка подстанции (см. Error: Reference source not found–а) S_нi задана на шинах вторичного напряжения трансформатора. В результате расчета установившегося режима электрической сети известно напряжение U_i на первичной обмотке трансформатора. Необходимо определить действительное напряжение на вторичной обмотке трансформатора U_i’’. Такой расчет необходим для оценки величины этого напряжения и необходимости его регулирования с целью обеспечения требуемого качества электроэнергии у потребителей.

В схеме замещения (Error: Reference source not found–б) трансформатор представлен Г–образной схемой замещения (∆S_x, Z_Т) и идеальным трансформатором (трансформатором без потерь мощности) с коэффициентом трансформации:

,

где U_вн, U_нн – номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток

трансформатора.

Расчет действительного напряжения на вторичной обмотке трансформатора выполняется в следующей последовательности. Определяется величина падения напряжения в трансформаторе:

.

(69)

В формуле (69) используется номинальное напряжение сети U_ном, поскольку нагрузка задана на шинах вторичного напряжения трансформатора, а напряжение известно на его первичной обмотке.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора, приведенное к первичному напряжению, составляет:

.

(70)

Действительная величина напряжения на вторичной обмотке трансформатора определяется, с учетом коэффициента трансформации k_Т, по выражению:

.

(71)

По величине напряжения U_i’’ оценивают необходимость его регулирования [10, 19].

3.2.5. Особенности расчета местных электрических сетей

Местные распределительные сети включают в себя воздушные линии напряжением до 35 кВ включительно. Такие сети выполняются, как правило, разомкнутыми. Рассмотренные выше методы расчета районных распределительных сетей напряжением до 220 кВ справедливы и для расчета местных электрических сетей. Однако в силу специфики местных сетей, а именно меньших напряжений и меньших длин линий электропередачи чем у районных сетей, для расчета местных сетей принимают ряд упрощающих допущений:

• в ЛЭП не учитывается емкостная проводимость и, следовательно, зарядная мощность (схемы замещения – в соответствии с Error: Reference source not found–а, б), в трансформаторах не учитываются потери холостого хода ∆Р_х и ∆Q_x –схемы замещения элементов местной электрической сети содержат только продольные активные и реактивные сопротивления;

• потокораспределение в местной электрической сети рассчитывается без учета потерь мощности в ее элементах. Это потокораспределение обусловлено только величинами нагрузок в узлах электрической сети, а мощности в начале и конце каждой линии сети принимаются равными между собой. Мощность, протекающая по любой линии местной сети, равна сумме нагрузок, расположенных в конце этой линии и далее в сторону, противоположную центру питания;

• при расчете местной сети пренебрегают поперечной составляющей падения напряжения в линиях электропередачи и трансформаторах, и рассчитывают только продольную.

Для примера схемы разветвленной местной электросети (Error: Reference source not found) мощность, протекающая, например, по линии между узлами 2 и 3 равна:

S₂₃ = S₃ + S₄ + S₅ + S₆ + S₇ + S₈.

Потоки мощности в других линиях определяются аналогично.

Продольная составляющая падения напряжения в линии между узлами i и j определяется как:

.

Эта продольная составляющая падения напряжения, приблизительно равная алгебраической разности напряжений в начале и конце линии, называется потерей напряжения.

Потерю напряжения в линиях и трансформаторах местной электрической сети выражают, как правило, в процентах или долях от номинального напряжения сети U_ном.

Достаточно жесткие требования к качеству электроэнергии со стороны потребителей в местных электрических сетях ограничивают наибольшую потерю напряжения ∆U_max в этих сетях величиной допустимой потери напряжения ∆U_доп = 0,06U_ном. Наибольшая потеря напряжения есть алгебраическая разность между напряжением в центре питания (ЦП) местной сети и узлом сети с самым низким напряжением.

Для определения наибольшей потери напряжения в разветвленной местной электрической сети рассчитываются суммарные потери напряжения ∆U_Σk от ЦП до каждого k-того конечного (тупикового) потребителя, из полученных значений выбирается наибольшее значение (∆U_max ), которое сравнивается с допустимой потерей.

Для схемы на Error: Reference source not found k = 5, 8, 10, и суммарные потери напряжения от ЦП до узлов 5, 8 и 10 составляют:

∆U_Σ5 = ∆U_ЦП,1 + ∆U₁₂ + ∆U₂₃ + ∆U₃₄ + ∆U₄₅;

∆U_Σ8 = ∆U_ЦП,1 + ∆U₁₂ + ∆U₂₃ + ∆U₃₆ + ∆U₆₇ + ∆U₇₈;

∆U_Σ10 = ∆U_ЦП,1 + ∆U₁₉ + ∆U_9,10.

Из найденных значений ∆U_Σ5, ∆U_Σ8, и ∆U_Σ10 выбирается максимальное, принимается за ∆U_max и сравнивается с допустимой потерей напряжения ∆U_доп = 0,06U_ном [10, 19, 21].