4. Методы расчета установившихся режимов разомкнутых электрических сетей и сетей с двухсторонним питанием

4.1 Практические занятия по теме «Задачи расчетов установившихся режимов электрических сетей»

Практические занятия по теме предназначены для: приобретения студентами практических навыков определения погрешностей различных способов моделирования нагрузок потребителей; приведения параметров электрической сети к одной ступени напряжения; приобретения студентами практических навыков расчета установившихся режимов разомкнутых электрических сетей и сетей с двухсторонним питанием.

Ниже приведены типовые задачи, которые могут быть рассмотрены как во время аудиторных практических занятий, так и самостоятельно студентами.

Задача 1. Определить наибольшую погрешность моделирования электрической нагрузки неизменной мощностью по сравнению с представлением ее статическими характеристиками в нормальном и послеаварийном режимах при допустимых отклонениях напряжений. Активная эквивалентная нагрузка узла при номинальном напряжении 10 кВ составляет =4 МВт, =0,8 Статические характеристики заданы в аналитическом виде в относительных единицах:

Решение. В соответствии с ГОСТ13109-97 допустимые отклонения напряжения на шинах потребителей составляют 5% и 10% от номинального напряжения потребителей соответственно в нормальных и послеаварийных режимах. Таким образом, диапазон допустимых напряжений на шинах потребителей в нормальном режиме составляет (9,5  10,5) кВ, а в послеаварийном (9,0  11,0) кВ или в относительных единицах соответственно (0,95  1,05) и (9,9  1,1).

Реактивная нагрузка узла при номинальном напряжении определяется по выражению tg (arc ) и составляет 3 МВАр.

Изменение мощности нагрузки, заданной статическими характеристиками, при отклонениях напряжения от номинального на шинах потребителей показано в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Изменение нагрузки, заданной статическими характеристиками

№	U, кВ	, отн.ед.	, отн.ед.	, МВт	, отн.ед.	, МВАр
1	9,0	0,90	0,94	3,74	0,89	2,67
2	9,5	0,95	0,97	3,87	0,98	2,94
3	10,0	1	1	4,00	1	3,00
4	10,5	1,05	1,04	4,14	1,26	3,78
5	11,0	1,10	1,08	4,30	1,43	4,29

Определение наибольшей погрешности моделирования электрической нагрузки неизменными мощностями по сравнению с представлением ее статическими характеристиками в нормальном и послеаварийном режимах приведено в таблице 4.2. Погрешности моделирования определены по следующему выражению

Таблица 4.2 Анализ погрешности моделирования нагрузки неизменными мощностями

№	U, кВ	, отн.ед.			Погрешность моделиро-вания, %		, отн.ед.			Погрешность моделиро-вания, %
		Статич. характер.	Неизмен. мощности	Статич. характер.			Неизмен. мощности
1	9,0	0,94	1	6,4		0,89		1	12,4
2	9,5	0,97	1	3,1		0,98		1	2,0
3	10,0	1	1	0		1		1	0
4	10,5	1,04	1	3,8		1,26		1	20,6
5	11,0	1,08	1	7,4		1,43		1	30,1

Таким образом, наибольшая погрешность моделирования электрической нагрузки неизменной мощностью по сравнению с заданием ее статическими характеристиками в нормальном режиме составляет по активной мощности 3,8% и реактивной 20,6%. В послеаварийном режиме наибольшая погрешность моделирования по активной мощности 7,4% и реактивной 30,1%.

Задача 2. Определить наибольшую погрешность моделирования электрической нагрузки неизменными сопротивлениями по сравнению с представлением ее статическими характеристиками в нормальном и послеаварийном режимах при допустимых отклонениях напряжений. Активная эквивалентная нагрузка узла при номинальном напряжении 10 кВ составляет =4 МВт, =0,8. Статические характеристики заданы в аналитическом виде в относительных единицах:

Решение. В соответствии с ГОСТ13109-97 допустимые отклонения напряжения на шинах потребителей составляют 5% и 10% от номинального напряжения потребителей соответственно в нормальных и послеаварийных режимах. Таким образом, диапазон допустимых напряжений на шинах потребителей в нормальном режиме составляет (9,5  10,5) кВ, а в послеаварийном (9,0  11,0) кВ.

Реактивная нагрузка узла при номинальном напряжении определяется по выражению tg (arc ) и составляет 3 МВАр.

Изменение мощности нагрузки заданной статическими характеристиками при отклонениях напряжения от номинального на шинах потребителей показано в таблице 4.1.

Задание нагрузок неизменными сопротивлениями может быть выполнено с использованием параллельного или последовательного включения активного и реактивного сопротивлений. При использовании параллельного включения активного и реактивного сопротивлений, их значения определяются по номинальному напряжению и соответствующим активной и реактивной мощностям:

Ом; Ом.

При представлении нагрузки неизменными параллельно включенными сопротивлениями активная и реактивная мощности нагрузки пропорциональны квадрату напряжения на шинах нагрузки:

; .

При последовательном включении активного и реактивного сопротивлений, их значения определяются по номинальному напряжению и полной мощности:

16 Ом; 12 Ом.

При представлении нагрузки неизменными последовательно включенными сопротивлениями активная и реактивная мощности нагрузки также пропорциональны квадрату напряжения на шинах нагрузки:

; .

Как видно из результатов, потребляемая активная и реактивная мощности нагрузки при ее представлении неизменными сопротивлениями не зависит от схемы соединения сопротивлений.

Изменение мощности нагрузки, заданной неизменными сопротивлениями, при отклонениях напряжения от номинального на шинах потребителей показано в таблице 4.3.

Таблица 4.3 Изменение нагрузки заданной неизменными сопротивлениями

№	U, кВ	, отн.ед.	, МВт	, отн.ед.	, МВАр	, отн.ед.
1	9,0	0,90	3,24	0,81	2,43	0,81
2	9,5	0,95	3,61	0,90	2,70	0,90
3	10,0	1	4,00	1	3,00	1
4	10,5	1,05	4,41	1,10	3,30	1,10
5	11,0	1,10	4,84	1,21	3,63	1,21

Определение наибольшей погрешности моделирования электрической нагрузки неизменными сопротивлениями по сравнению с представлением ее статическими характеристиками в нормальном и послеаварийном режимах приведено в таблице 4.4.

Таблица 4.4 Анализ погрешности моделирования нагрузки неизменными сопротивлениями

№	U, кВ	, отн.ед.			Погрешность моделиро-вания, %		, отн.ед.			Погрешность моделиро-вания, %
		Статич. характер.	Неизмен. сопротивл.	Статич. характер.			Неизмен. сопротивл.
1	9,0	0,94	0,81	13,8		0,89		0,81	9,0
2	9,5	0,97	0,90	7,2		0,98		0,90	8,9
3	10,0	1	1	0		1		1	0
4	10,5	1,04	1,10	5,8		1,26		1,10	12,7
5	11,0	1,08	1,21	12,0		1,43		1,21	15,4

Таким образом, наибольшая погрешность моделирования электрической нагрузки неизменными сопротивлениями по сравнению с заданием ее статическими характеристиками в нормальном режиме составляет по активной мощности 7,2% и реактивной 12,7%. В послеаварийном режиме наибольшая погрешность моделирования по активной мощности 13,8% и реактивной 15,4%.

Задача 3. Составить схему замещения электрической сети, показанной на рисунке 4.1 и выполнить приведение параметров сети к одному классу напряжения.

Исходные данные: ЛЭП1 длиной 160 км выполнена проводом 2АС3002, номинальное напряжение 330 кВ; ЛЭП2 длиной 90 км выполнена проводом 4АС300, номинальное напряжение 220 кВ; автотрансформатор 3АТДЦТН240000/330/220; двухобмоточный трансформатор 2ТРДЦН630000/220, = 300 МВт, =0,9; = 100 МВт, =0,9; = 90 МВт, =0,8.

Решение. Схема замещения сети приведена на рисунке 4.2. Параметры схемы замещения воздушных линий электропередачи определяются по соотношениям:

,

где и .

Параметры ЛЭП1 - 2АС3002: , ,

, , .

Тогда: ; ;

См; ;

; ;

; .

Параметры ЛЭП2 - 2АС300: , ,

, , .

Тогда: ; Ом;

См; ;

; См;

; .

Параметры автотрансформатора 3АТДЦТН240000/330/220: Ом; Ом; Ом; Ом; Ом; Ом; кВт; кВАр.

Все параметры приведены к номинальному напряжению высшей обмотки.

Потери в стали трансформаторов считаются неизменными, независимыми от колебаний напряжения на шинах высшего напряжения трансформатора, в этом случае .

Теперь: ;

; ; ;

; ;

; ; .

Параметры двухобмоточного трансформатора 2ТРДН63000/220: = 3,9 Ом; = 100,7 Ом; =82 кВт; =504 кВАр.

Все параметры приведены к номинальному напряжению высшей обмотки.

Потери в стали трансформаторов считаются неизменными, независимыми от колебаний напряжения на шинах высшего напряжения трансформатора, в этом случае .

Теперь: = n( +j )= 2(0,082+j 0,502) = (0,164 + j 1,04) МВА;

Ом; Ом; Ом.

Для завершения схемы замещения следует найти реактивные мощности нагрузок, , по известным активным мощностям и cos:

=(300+j193,6)МВА; =(100+j48,4)МВА; =(90+j67,5)МВА.

Эквивалентная мощность узла 3 определяется по выражению

=(300,16+j194,64)МВА.

Анализ схемы замещения сети (рис. 4.4.2) показывает, что удобнее всего выполнить приведение сети к . В этом случае следует пересчитать параметры линии ЛЭП2 и параметры двухобмоточного трансформатора.

Параметры линии ЛЭП2:

;

.

Параметры двухобмоточного трансформатора:

= Ом.

Нагрузка через идеальный трансформатор переводится без потерь.

Схема замещения сети, приведенная к , показана на рис. 4.3.