4. Лекция №4
4.1. Задачи расчета электрических сетей
Расчеты, проводимые при определении электрических характеристик сети, обычно называются электрическими, а расчеты, необходимые для определения механических конструктивных характеристик, - механическими.
Кроме этого, приходится проводить проверку элементов сети на нагрев и выполнять дополнительные расчеты, теория которых соприкасается с теорией анализа режимов сетей, но относится к другим курсам. Это расчеты токов короткого замыкания, оптимизация режимов, проверка статической и динамической устойчивости, а также расчеты перенапряжений, которые могут возникать в электрической сети.
Все расчеты электрических сетей производятся с определенной точностью и неизбежно содержат те или иные погрешности. Основными видами являются погрешности [1]:
- от упрощений при постановке задачи, то есть при неучете ряда второстепенных факторов или тех параметров, влияние которых является не основным;
- связанные с использованием приближенных аналитических зависимостей, принятых в расчете;
- обусловленные аппроксимацией исходных зависимостей, примером которых может служить замена нелинейных характеристик линейными;
- от неточности задания исходных данных, которые не могут быть получены абсолютно точно и берутся с некоторыми допущениями. Эти погрешности неизбежны в расчетах, связанных с проектированием электрических сетей, нагрузки которых всегда определяют, исходя из тех или других соображений о будущем развитии электрической системы и электрической сети;
- вычислительные, обусловленные самими методами вычислений;
- обусловленные методом решения задач, связанных с нахождением оптимальных условий, или с оптимизацией. Сами по себе эти оптимальные условия находятся с определенной степенью точности и в сущности определяют лишь некоторую зону параметров. В расчетах же обычно находится некая точка, то есть некое одно сочетание параметров, которое предполагается наилучшим или, как говорят, оптимальным.
Неизбежное существование погрешностей, часть из которых характеризует специфические условия расчетов электрических сетей, требует рационального выбора методов расчета. Эти методы должны давать возможность находить решения в пределах заданной точности с возможностью меньшей затратой труда и времени.
Методы расчета должны также отвечать и другим особенностям электрических сетей. Одним из них является применение средств автоматического регулирования, требующее во многих случаях учета характеристик устройств регулирования при выполнении эксплуатационных и проектных расчетов.
Другая особенность электрической сети, которая должна приниматься во внимание при расчетах, заключается в изменении ее нагрузок с течением времени. Поэтому электрическая сеть должна рассматриваться в развитии как объект, который имеет очень большой, теоретически бесконечный срок службы. Все нагрузки во времени при этом непрерывно изменяются; обычно они возрастают. Все параметры сети, в том числе и ее номинальное напряжение при таком расчете должны приниматься постоянными только в течение определенного периода. По истечении его может оказаться целесообразным изменение параметров сети, таких как напряжение, сечение проводов, число трансформаторных подстанций и т.д. Следовательно, возникают вопросы перевода сети на другое напряжение и ее реконструкции.
Все сказанное показывает, что проблемы расчета электрических сетей должны учитывать большой и сложный комплекс вопросов.
При расчетах электрических сетей необходимо учитывать надежность их работы, обеспечивающую ту или иную степень надежности электрической системы, или электроснабжения. Под надежностью системы, или надежностью электроснабжения, обычно понимают способность электрической системы в любой момент времени снабжать электроэнергией присоединенных к ней потребителей. Уровень надежности зависит от тех затрат, которые предусмотрены при конструировании сети. Разумеется, что при проектировании необходимо учитывать, с одной стороны, стремление к снижению этих затрат, а с другой стороны, то обстоятельство, что перерывы в электроснабжении наносят существенный ущерб народному хозяйству страны. Поэтому необходимо стремиться к экономически обоснованной, оптимальной в этом смысле, степени надежности системы электроснабжения.