2.3. Расчет линии электропередачи

Рассчитать линию электропередачи – это значит рассчитать параметры ее режима: напряжения, токи и мощности. Такой расчет принято называть расчетом потокораспределения. Расчеты удобно делать по мощности нагрузки, т. е. не вычисляя, если это специально не требуется, токи в ветвях схемы. Падение напряжения в сопротивлении Z также можно вычислять через мощность на одном из его концов:

. (2.19)

Если совместить напряжение в знаменателе с вещественной осью, то после перемножения комплексных двучленов в числителе: (P – jQ) и (R + jX) будем иметь следующие две формулы для вычисления падения напряжения:

(2.20)

Пусть даны напряжение и мощность в конце линии (U₂ и S₂) (рис. 2.3). Требуется определить напряжение и мощность в начале линии (U₁ и S₁).

Для удобства расчета совместим U₂ с действительной осью U₂ = U₂.

Чтобы определить S₁ воспользуемся формулой баланса мощностей (2.10). Назовем последовательность вычислений составляющих баланса мощностей Алгоритм 1; он состоит в следующем:

1) вычислим зарядную мощность в конце схемы замещения ЛЭП Q_C2, см. (2.18)

; (2.21)

2) найдем мощность в конце ветви сопротивления Z :

; (2.22)

3) вычислим потери мощности в сопротивлении Z , см. (2.15):

; (2.23)

4) найдем мощность в начале ветви сопротивления Z :

; (2.24)

5) вычислим падение напряжения на сопротивлении Z :

; (2.25)

6) найдем напряжение в начале линии:

(2.26)

7) вычислим зарядную мощность в начале схемы замещения ЛЭП:

; (2.27)

8) найдем мощность в начале линии:

. (2.28)

Расчет выполняется как бы в направлении движения по схеме замещения от конца к началу. Более компактно этот алгоритм можно записать в виде списка величин в последовательности, в которой они вычисляются: {Q_C2, S_Z2, S, S_Z1, U, U₁, Q_C1, S₁}.

Пример 1

Дана двухцепная линия длиною 120 км, выполненная проводом марки АС-240, с номинальным напряжением 220 кВ. Мощность в конце линии 140 + j80 МВА, напряжение в конце линии 210 кВ. Расчет приведен в системе Mathcad.

Параметры линии (сопротивления в омах, проводимости в сименсах)

Заданные параметры режима (мощности в мегаваттах и мегаварах, напряжения в киловольтах)

Расчет

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Пусть теперь известна мощность в конце линии, а напряжение – в начале (U₁ и S₂). Этот случай чаще всего встречается в практике, ибо, как правило, задаются нагрузки сети и напряжение на шинах пункта питания.

В этом случае рассчитать линию по алгоритму, подобному приведенному выше, не удается. Единственное, что можно сразу вычислить, – это зарядную мощность в начале схемы замещения ЛЭП (п. 7 Алгоритма 1), так как напряжение U₁ на емкости в начале схемы известно. Расчет можно выполнить приближенно. Зададимся приближенным значением напряжения U₂, например U₂ = U_ном, тогда можно вычислить все потоки мощности в ветвях схемы замещения ЛЭП по алгоритму: {Q_C2, S_Z2, S, S_Z1, Q_C1, S₁}. После этого определяются падение напряжения U и напряжение U₂:

(2.29)

Здесь U₁ совмещено с действительной осью.

Такой расчет является приближенным (оценочным) и носит название «метод в два этапа»: этап 1 – расчет потокораспределения мощностей {Q_C1, S_Z2, S, S_Z1, Q_C1, S₁}, и этап 2 – расчет режима напряжений {U , U₂}.

Пример 2

Рассчитать ЛЭП из примера 1 при известном напряжении в начале линии U₁ = 223,584 кВ (намеренно взято напряжение, полученное в примере 1).