11. Как определяется баланс активной мощности в системе?

При выработке и потреблении энергии на переменном токе равенству вырабатываемой и потребляемой электроэнергии в каждый момент времени отвечает равенство вырабатываемой и потребляемой не только активной, но и реактивной мощности. Эти условия можно записать так:

SPГ = SPП = SPН + SDP, (4.12)

SQГ = SQП = SQН + SDQ, (4.13)

где SPГ и SQГ — генерируемые активная и реактивная мощности станций за вычетом собственных нужд; SPН, SQН — активная и реактивная мощности потребителей; SDP, SDQ — суммарные потери активной и реактивной мощностей в сетях; SPП , SQП — суммарное потребление активной и реактивной мощностей.

Уравнения (4.12) и (4.13) являются уравнениями балансов активной и реактивной мощностей. Баланс реактивной мощности по всей системе в целом определяет некоторый уровень напряжения. Напряжения в узловых точках сети электрической системы в той или иной степени отличаются от среднего уровня, причем это отличие определяется конфигурацией сети, нагрузкой и другими факторами, от которых зависит падение напряжения.

Необходимость в оценке баланса реактивной мощности возникает прежде всего при проектировании подсистемы регулирования напряжения - реактивной мощности АСДУ

(автоматизированной системы диспетчерского управления).

В ряде случаев оценка изменений условий баланса производится и в практике эксплуатации, например при вводе новых регулирующих устройств, установленных мощностей

электростанций, изменениях схемы сети.

Нарушение баланса реактивной мощности приводит к изменению уровня напряжения в сети. Если генерируемая реактивная мощность становится больше потребляемой (SQГ>SQП), то напряжение в сети повышается. При дефиците реактивной мощности (SQГ<SQП), напряжение в сети понижается.

В дефицитных по активной мощности энергосистемах уровень напряжения, как правило, ниже номинального. Недостающая для выполнения баланса активная мощность передается в такие системы из соседних энергосистем, в которых имеется избыток генерируемой мощности.

Обычно энергосистемы дефицитные по активной мощности, дефицитны и по реактивной мощности. Однако недостающую реактивную мощность эффективнее не передавать из соседних энергосистем, а генерировать в компенсирующих устройствах, установленных в данной

энергосистеме.

Переходные процессы

1.Основные допущения при расчетах токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ

Категория: И.Л. Небрат "Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ"

Для практических методов расчетов токов КЗ разработан ряд допущений, которые, как и в сетях более высоких напряжений, упрощают расчеты, сохраняя при этом их достаточно высокую точность [2,3,4]. При расчетах не учитываются

- токи намагничивания трансформаторов,

- насыщение магнитных систем электрических машин,

- сопротивление внешней (питающей) энергосистемы при расчете токов металлических КЗ на силовых сборках, сборка РТЗО, а также при КЗ в конце кабелей, отходящих от сборок и шин,

- при питании от энергосистемы не учитывается затухание периодической составляющей тока КЗ во времени ввиду большой электрической удаленности точки КЗ от источника питания,

- сопротивление мощной питающей энергосистемы при расчетах дуговых КЗ,

- влияние асинхронных двигателей при расчетах дуговых КЗ,

- влияние асинхронных двигателей, если их суммарный номинальный ток не превышает 1% начального значения периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета этих двигателей (индивидуально учитываются только автономные источники питания и двигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ, что было рассмотрено выше) [8].

Все расчеты токов КЗ для сетей напряжением до 1 кВ выполняются с использованием коэффициентов трансформации, равных отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают эти трансформаторы.

2.Переходной процесс при трёхфазном КЗ в простейшей электрической цепи, питаемой от источника бесконечной мощности. Симметричную трехфазную цепь с сосредоточенными активными сопротивлениями и индуктивностями при отсутствии в ней трансформаторных связей, наз-сяпростейшей трехфазной цепью. Источником бесконечной мощности называется источник, внутреннее сопротивление которого равно 0, а напряжение неизменно по частоте, амплитуде независимо от режима. Фактически ИБМ - считают источником, номинальная мощность которого превосходит мощность КЗ в десятки и более раз. Под мощностью КЗ понимают (достаточно условные понятия, но широко используемые на практике): , где U_n - номинальное напряжение в точке КЗ, I_k - ток КЗ. Коротким замыканиеназ-ют всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание м/у фазами, а в системах с заземленными нейтралями (или четырехпроводных) - также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или на нулевой провод). Нашу простейшую трехфазную систему представим в виде:

рассмотрим аварийное повреждение (трехфазное КЗ), причем параметры до аварийного режима следующие:

напряжение в фазах источника питания:

Момент возникновения КЗ будем фиксировать значением угла альфа (т. е. фазой включения) между вектором UA и горизонталью (рис. 5.2):

Pис. Вектоpная диаграмма для начального момента трехфазного КЗ.

Амплитуда токов определяется по формуле:

Тогда токи запишутся в виде:

Проекции векторов на ось времени дают мгновенные значения напряжения в рассматриваемый момент времени. Векторная диаграмма также вращается со скоростью , причем проекции векторов на ось времени дают мгновенные значения токов в фазах. Токи в фазах в установившемся режиме КЗ будут иметь вид:

Переходный процесс в цепи описывается дифференциальными уравнениями:

Вследствие симметрии фаз:

Для остальных фаз уравнение аналогичные, поэтому достаточно решить уравнение для фазы А. Решение этого уравнения имеет вид:

Рассмотрим начальный момент времени t=0:

Начальное значение апериодической слагающей равно проекции на ось времени разности векторов тока до аварии и тока в установившемся режиме аварии. Причем, надо помнить, что в каждой фазе - это будет своя величина!

3.Условия определения ударного тока КЗ. Для цепей с преобладающей индуктивностью , поэтому условие возникновения наибольшей апериодической слагающей и условие, при котором достигается максимум мгновенного значения полного тока очень близки друг другу. Поэтому в практических расчетах максимальное мгновенное значение полного тока короткого замыкания, которое называют ударным током короткого замыкания , обычно находят при наибольшем значении апериодической слагающей, считая, что он наступает приблизительно через полпериода, что при составляет около 0,01 сек с возникновения короткого замыкания. Таким образом, выражение для ударного тока короткого замыкания можно записать в следующем виде:

, где ,

который называют ударным коэффициентом, показывает превышение ударного тока над амплитудой периодической слагающей; его величина находится в пределах , что соответствует предельным значениям , т.е. = 0 (при ) и (при ). Естественно чем меньше , тем быстрее затухает апериодическая слагающая и тем соответственно меньше ударный коэффициент. Влияние этой слагающей сказывается лишь в начальной стадии переходного процесса; в сетях и установках высокого напряжения она практически исчезает спустя 0,1 – 0,3 сек, а в установках низкого напряжения она практически совсем незаметна.