7. Метод разрезания контуров

Сущность метода основывается на представлении замкнутой сети в виде разомкнутой, в которой векторы напряжений совпадают в точках разрезов при подходе к ним по разным ветвям.

Пусть задана замкнутая схема сети, представленная на рис. 8.10, а, в которой нагрузка в узлах представлена током. Разрежем все независимые контуры, в результате чего получим разомкнутую сеть (рис. 8.10, б). Места разрезов выберем произвольно, но так, чтобы все узлы, но так, чтобы все узлы оставались связанными с балансирующим узлом 1. Нагрузки узлов 2 и 3 произвольно распреде­лим между узлами 2’, 2" и 3', 3", но так, чтобы выполнялись условия

Например токI₂можно распределить:

Например, ток I₂ можно распределить:

.

Режим полученной разомкнутой сети будет соответствовать режиму замкнутой сети, если обеспечить равенство напряжений во всех точках разрезов

Это можно достичь вводя в узлы 2^’, 2" и 3', 3" некоторые токи коррекции. Известны различные алгоритмы решения задачи этим методом. Рассмотрим один из них.

Для разомкнутой сети при произвольно выбранных токов узлов 2^’, 2" и 3', 3" определим падения напряжения от опорного узла 1 до всех разрезов:

Тогда напряжения в точках разреза можно представить

Аналогично можно определить напряжение и для другого разреза в точке 3:

Поскольку токи в точках разрезов были распределим произвольно, полученные напряжения с разных сторон разрезов совпадать не будут:

Между узлами 2’ и 2" возникнет невязка напряжений первого разреза

Аналогично получим невязку напряжений второго разреза:

Замкнем теперь все контуры в точках разрезов, для полученной схемы без нагрузок в узлах составим контурные уравнения, выраженные через контурные токи. При формировании уравнений в схеме сети приложим только напряжения нагрузок, причем взятые с обратным знаком. В результате для первого и второго контуров получим

В общем случае при схеме с независимыми контурами для контура уравнение будет иметь вид

Корректируемые токи в узле

И получаем сеть, которую далее рассчитываем как разомкнутую.

10. Физическая сущность баланса активных мощностей и его связь с регулированием частоты

Особенность электроэнергетических систем состоит в практически мгновенной передаче энергии от источников к потребителям и невозможности накапливания выработанной электроэнергии в заметных количествах. Эти свойства определяют одновременность процесса выработки и потребления электроэнергии.

В каждый момент времени в установившемся режиме энергосистемы ее электрические станции должны вырабатывать мощность, равную мощности потребителей, и покрывать потери мощности в сети, т.е. должен соблюдаться баланс вырабатываемой и потребляемой мощностей:

SP_г = SP_н + SDP, (8.1)

где SP_г - суммарная активная мощность, генерируемая электростанциями (за вычетом мощности, расходуемой на собственные нужды);

SP_н - суммарная активная мощность нагрузки потребителей;

SDP - суммарные потери активной мощности.

При нарушении исходного баланса частота принимает новое значение. Снижение (дефицит) генерируемой мощности приводит к уменьшению частоты, а ее избыток обусловливает рост частоты, т.е. при SP_г<SP_н частота понижается, а при SP_г>SP_н возрастает.

Мощность генератора зависит от ЭДС Е_q:

, (8.2)

где U_г – напряжение на зажимах генератора;

X_d– сопротивление генератора;

δ – угол между векторами ЭДС и напряжения.

E_q = U_г + jI_гX_d = U_г + jI_г2pfL. (8.3)

При увеличении впуска энергоносителя (пара или воды) в турбину турбина начинает вращаться быстрее, возрастает ЭДС, соответственно возрастает частота. Если уменьшить подачу энергоносителя, то P_г снижается, и при том же составе нагрузки (известно, что около 80% нагрузки составляют электродвигатели) становится невозможным вращение двигателей с прежней скоростью:

,(8.4)

p – число пар полюсов

Двигатели начнут тормозиться и потреблять меньшую мощность, при этом может установиться новый баланс при f ≠ f_ном.

Номинальная частота свидетельствует о том, что генерируемой мощности достаточно для покрытия нормальной потребности электроприемников, при этом двигатели вращаются с номинальной скоростью. Пониженная частота указывает на дефицит генерируемой мощности, а повышенная – на ее избыток.

Причинами нарушения баланса мощности могут быть:

• аварийное отключение генератора;

• неожиданный рост потребления мощности;

• аварийное отключение нагруженных межсистемных и системообразующих линий или трансформаторов связи.