2.1.2. Схемы замещения элементов ээс

По расчетной схеме ЭЭС составляется ее исходная схема замещения, в которую вводятся все источники энергии и учитываемые элементы своими схемами замещения.

При расчетах токах КЗ в общем случае учитывается все элементы ЭЭС. Допускается эквивалентировать удаленную от места КЗ часть ЭЭС.

Для упрощения расчета при составлении схемы замещения все элементы ЭЭС принимаются линейными; токами намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов, активными сопротивлениями элементов в основных звеньях высокого напряжения схемы¹, емкостными проводимостями линий электропередачи пренебрегают (или учитывают их в виде емкостей, сосредоточенных на концам линий);нагрузки учитывают приближенно.

Схемы замещения основных элементов электроэнергетических систем приведены в табл. 2.1.

Параметры элементов схем замещения, необходимые для расчета токов короткого замыкания, даны в приложении 1.

2.1.2.1. Приведение параметров элементов к одной ступени напряжения

Если исходная расчетная схема содержит несколько магнитосвязанных цепей (элементов схемы, связанных между собой трансформаторами (рис. 2.1, а)), то сопротивления всех элементов каждой цепи должны быть приведены к напряжению одной из ступеней, что позволит перейти к электрической схеме замещения (рис. 2.1, б).

а)

б)

Рисунок 2.1 – Приведение параметров элементов расчетной схемы к основной ступени напряжения; а – расчетная схема; б – схема замещения.

Электрические величины могут быть приведены к выбранной ступени напряжения по формулам:

, (2.1.1)

, (2.1.2)

, (2.1.3)

, (2.1.4)

где - знак произведения N сомножителей; - коэффициенты трансформации трансформаторов и автотрансформаторов, через которые величины связаны с выбранной основной ступенью напряжения. При этом под коэффициентом трансформации трансформатора понимается отношение междуфазного напряжения холостого хода обмотки, обращенной в сторону основной ступени напряжения, к аналогичному напряжению другой его обмотки, находящейся ближе к ступени, элементы которой подлежат приведению. Кружок над величинами указывает, что данная величина является приведенной к основной ступени напряжения. Для примера рис. 2.1.1:

.

Если известны фактические при принятых исходных условиях коэффициенты трансформации всех трансформаторов и автотрансформаторов расчетной схемы, то составление схемы замещения рекомендуется производить с учетом этих коэффициентов. Если же для части трансформаторов и автотрансформаторов фактические коэффициенты трансформации неизвестны, то допускается при составлении схемы замещения эти коэффициенты учитывать приближенно, как указано ниже.

2.1.2.1.1. Приведение в именованных единицах

Величины, характеризующие элементы ЭЭС, могут быть заданы в относительных единицах или процентах. Для определения этих величин в именованных единицах следует воспользоваться выражениями:

для генераторов:

,

или ;

где , - ЭДС и сопротивление генератора в относительных единицах при номинальных условиях и ;

для трансформаторов:

(где - напряжение короткого замыкания в процентах от номинального);

для реакторов:

(где - индуктивное сопротивление, Ом; - индуктивное сопротивление, %).

Формулы для определения сопротивлений элементов электроэнергетических систем в именованных единицах даны в табл. 2.1.

Если для схемы рис.2.1.1 за основную (базисную) ступень напряжения принять ступень , то ЭДС и сопротивления элементов схемы рис. 2.1.1, приведенные к этой ступени, определятся:

для генератора как:

;

для трансформатора Т1:

;

для линии Л1:

;

для трансформатора Т2:

и т.д.

Данное приведение элементов к одной ступени напряжения называется точным, так как выполняется по фактическим (точным) коэффициентам трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

Наряду с точным приведением в практических расчетах часто используется приближенное приведение, упрощающее расчеты. Сущность приближенного приведения элементов к одной ступени напряжения состоит в том, что для каждой ступени напряжения вместо точных значений напряжений элементов схемы устанавливается среднее номинальное напряжение , а именно: 0,127; 0,23; 0,4; 0,525; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 27; 37; 115; 154; 230; 340; 515; 770; 1175 кВ. При этом условно принимают, что номинальные напряжения всех элементов (кроме реакторов), находящихся на одной ступени, одинаковы и равны среднему номинальному напряжению данной ступени. Следовательно, коэффициенты трансформации трансформаторов и автотрансформаторов, как повышающих, так и понижающих, получаются равными отношению средних номинальных напряжений.

Если имеется каскад трансформаторов и автотрансформаторов, то результирующий коэффициент трансформации этого каскада будет определяться как отношение U_ср крайних ступеней, так как промежуточные коэффициенты сокращаются:

.

При приближенном приведении выражения (2.1.1-2.1.4)для пересчета принимают более простой вид:

, (2.1.5)

где - среднее номинальное напряжение ступени, на котором находятся элементы с подлежащими приведению параметрами, кВ; - среднее номинальное напряжение сети той ступени напряжения, которая принята за основную, кВ.

Для схемы рис.2.1.1 ЭДС и сопротивления элементов, приведенные к ступени напряжения , принятую за основную, определяются:

для генератора как

для трансформатора Т1:

для линии Л1:

и т.д.

Приближенное приведение вносит погрешность в расчет, поэтому его нужно использовать с некоторой осторожностью. Так, например, при расчетах, связанных с оценкой устойчивости электроэнергетических систем, выбором и настройкой релейной защиты и автоматики, следует пользоваться формулами точного приведения, а при расчетах токов короткого замыкания для выбора электрического оборудования – приближенными.