Визначення найбільшої втрати напруги в розподільній електричній мережі

Розподільні мережі напругою 35 кВ і нижче є розімкненими, чи працюють у розімкненому режимі. Вони є достатньо розгалуженими і мають велику кількість приєднань. З метою оцінки технічних умов роботи розподільної мережі визначають найбільшу втрату напруги між центром живлення й вузлом з найнижчою напругою.

Визначимо найбільшу втрату напруги в магістральній лінії з двома навантаженнями (рисунок 4.8,а). У вузлі 2 напруга буде найнижчою. Найбільша втрата напруги від центру живлення А до вузла 2

(4.47)

де (4.48)

У загальному випадку при n навантаженнях

(4.49)

де P_k, Q_k - активна й реактивна потужності навантаження k-ї ділянки.

а - магістральна мережа; б - розгалужена магістральна мережа

Рисунок 4.8 - Схеми розподільних мереж

Найбільшу втрату напруги в магістральній лінії можна виразити також безпосередньо через задані потужності навантаження. Підставивши лінійні потужності з (4.48) у вираз (4.47), отримаємо

_(4.50)

У загальному випадку при n навантаженнях

(4.51)

де P_і, Q_і - активна й реактивна потужності навантаження i-го вузла; r_і, x_i - активний та реактивний опори ділянок лінії від центру живлення до i-го вузла; n - кількість вузлів.

Розглянемо, наприклад, як визначити найбільшу втрату напруги в розгалуженій магістральній мережі, схема якої зображена на рисунку 4.8,б. Для цього потрібно визначити втрату напруги до вузлів 2 і 3

.

Якщо U₁₂>U₁₃, то U_A2>U_A3 і найбільшою є втрата напруги U_A2.

В окремих випадках вираз для U_нб спрощується. Наприклад, при чисто активному навантаженні (cos=1 ) формула (4.49) зводиться до вигляду

(4.52)

За формулою (4.52) визначають також найбільшу втрату напруги в кабельних мережах, індуктивним опором яких можна знехтувати.

Розрахунок втрати напруги в лінії з рівномірно розподіленим навантаженням

Розглянемо випадок (рисунок 4.9 а), коли навантаження розподілене рівномірно вздовж лінії (наприклад, в електроосвітлювальній мережі, світильники якої розміщені на однаковій відстані один від одного). У такій лінії через p позначимо питому активну потужність навантаження на одиницю довжини лінії (Вт/м). Сумарна активна потужність навантаження P=pL, де L – загальна довжина лінії. Потужність, що відбирається на елементі довжини dl, дорівнює pdl, а втрата напруги від цієї потужності на ділянці l

(4.53)

Проінтегрувавши вираз (4.53), отримаємо сумарну втрату напруги в лінії

(4.54)

Втрата напруги в лінії довжиною L з навантаженням P, зосередженим в кінці,

(4.55)

Таким чином, втрата напруги в лінії з рівномірно розподіленим навантаженням у два рази менша від втрати напруги в такій самій лінії з однаковим сумарним навантаженням P, зосередженим в кінці лінії. Це означає, що при визначенні втрати напруги в лінії з рівномірно розподіленим навантаженням її можна розглядати як лінію з сумарним навантаженням P, прикладеним посередині лінії (рисунок 4.9,б).

а - схема лінії; б - розрахункова схема для визначення втрати напруги

Рисунок 4.9 - Лінія з рівномірно розподіленим навантаженням

Якщо навантаження P розподілене на частині довжини лінії (рисунок 4.10, а), то втрату напруги в лінії визначають за розрахунковою схемою, зображеною на рисунку 4.10, б.

а - схема лінії; б - розрахункова схема для визначення втрати напруги

Рисунок 4.10 - Лінія з рівномірно розподіленим навантаженням на частині її довжини

Визначення напруги з боку вторинної обмотки трансформатора знижувальної підстанції

Якщо метою розрахунку є визначення напруг на шинах НН знижувальних підстанцій, то розрахунок режиму доповнюється ще одним етапом.

На рисунку 4.11 зображені однолінійна (а) і розрахункова (б) схеми проміжної знижувальної підстанції з двообмотковим трансформатором. Розрахункова схема містить ідеальний трансформатор, за допомогою якого враховується трансформація напруги.

Припустимо, що напруга U_B на шинах ВН підстанції відома з попереднього розрахунку режиму електричної мережі. Потрібно при заданій потужності навантаження підстанції та заданому значенні коефіцієнта трансформації трансформатора K_T визначити напругу U_Н на шинах НН підстанції.

Визначимо потужність на початку послідовної ланки схеми заміщення трансформатора

(4.56)

де (при переході через ідеальний трансформатор потужність не змінюється); - втрати потужності в опорі трансформатора.

Потужність можна також визначити, віднявши від розрахункової потужності на вході трансформатора втрати неробочого ходу ,

(4.57)

а - однолінійна схема; б –розрахункова схема

Рисунок 4.11 - Схеми знижувальної підстанції

Врахувавши втрату напруги в опорі , визначимо за формулою, аналогічною (4.18), напругу з боку вторинної обмотки трансформатора, зведену до напруги первинної обмотки,

, (4.58)

де . (4.59)

Дійсна напруга на шинах НН підстанції

(4.60)

Для підстанції з триобмотковими трансформаторами спочатку, відповідно до схеми заміщення триобмоткового трансформатора (див. рисунок 2.9,в), при заданих навантаженнях і визначають розподіл потужностей в обмотках, після чого розраховують напругу в нейтральній точці схеми заміщення трансформатора і зведені напруги U'_C і U'_H на шинах середньої та низької напруги за формулами, аналогічними (4.58), (4.59). Дійсні напруги на шинах СН і НН

(4.61)

де K_T(B-C), K_T(B-H) – коефіцієнти трансформації між відповід-ними обмотками трансформатора.