Теоретические сведения

Широко используемое в практике расчётов режимов электроэнергетических систем представление электрических сетей в виде связанной совокупности схем замещения отдельных элементов служит базой для дальнейшего формирования матриц их обобщённых параметров в той или иной математической модели ЭЭС. Схема замещения составляется на одну фазу и ее параметры являются комплексными величинами.

Для ВЛ параметры схемы определяются проводимостью материала проводов, их размерами и взаимными расположениями на опоре, а для трансформаторов- по опытам короткого замыкания и холостого хода.

При составлении схем замещения электрических сетей с U_ном≤ 220кВ в ряде случаев целесообразно исключить из схемы поперечные ветви, соответствующие емкостным проводимостям линий электропередачи и комплексным проводимостям трансформаторов АТ, заменив их постоянными (не зависящими от режима) мощностями, и суммировать эти мощности с потоками, уходящими с шин ВН в ветвь с сопротивлением Ƶ_T∑. Тем самым, каждая из подстанций сети одного номинального напряжения будет представлена некоторой «расчетной мощностью» ( S_расч), а схема замещения сети наряду с этими мощностями будет содержать лишь сопротивления продольных ветвей, схем замещения ЛЭП:

для i-ой подстанции ,

где _Si- приведенная к шинам ВН нагрузка i-й подстанции.

Q_cy- зарядные мощности линий, связывающих узел i с узлами j, число которых равно K.

При расчетах режимов ЭЭС в ряде случаев прибегают и к представлению комплексной нагрузки постоянным комплексным сопротивлениям:

Составляющие которого определяются по активной и реактивной мощностям (P_н0;Q_н0) и напряжению данного узла ( U_н0) в некотором исходном режиме.

Пример решения задачи

На подстанции А установлены 2 трансформатора типа ТДН -16000/110

S_ном = 16 мВА; ∆P_k = 85 кВт

U_Вном =115кВ

U_Нном =11кВ

∆P_k = 85 кВт

U_к = 10,5 % = 0,105

∆P_хх = 19кВт

I_хх = 0,7% = 0,007

Параметры ЛЭП:

Л1. АС – 150/24; n*=2, l= 60 км, b₀ = 2,736 мкСм/км.

Л2. АС – 120/19; n=1, l= 20 км, b₀ = 2,6864 мкСм/км.

Л3. АС – 95/16; n=1, l= 30 км, b₀ = 2,6382 мкСм/км.

(*n – количество цепей)

Рисунок 1- Расчётная схема сети

Определить расчетную мощность подстанции А для следующих случаев:

1. нормальный режим наибольших нагрузок, в котором потребляемая мощность с шин низкого напряжения подстанции А составляет :

Ṡ_па = Ṡ_нб = 20 + j 9,7 МВА ( cosφ_на = 0,9);

2. послеаварийный режим, возникающий после отключения одной из цепей Л1 при Ṡ_па = Ṡ_нб ;

3. послеаварийный режим, возникающий после отключения одной из цепей Л2 при Ṡ_па = Ṡ_нб ;

4. нормальный режим наименьших нагрузок, в котором

Ṡ_па = Ṡ_нм = 0,3Ṡнб

_.

Решение

Составим схему замещения участка сети, включающего подстанцию А, ограничившись изображением суммарного сопротивления трансформаторов, суммарных потерь холостого хода в них (∆Ṡ_ха∑ ) и половин зарядных мощностей линий Л1, Л2, Л3.

Рисунок 2

1. Рассчитаем суммарные потери мощности в трансформаторе подстанции А по формуле:

где Ṡ_MAΣ – суммарные потери мощности в обмотках (меди) трансформаторов.

Для двух параллельно включенных трансформаторов ТДН 16000/110 параметры схемы замещения рассчитаем по формуле:

Тогда:

для двух трансформаторов z_ТАΣ = 2,195+ j 43,395 Ом.

Для трансформаторов 110 допустимо использование схемы, где ветвь намагничивания замещена мощностью потерь холостого хода :

∆Ṡ_xaΣ = 2·( 0,019 + j 0,112) = 0,038 + j 0,224 МВА

При этом, в режиме наибольшей нагрузки потери в меди:

Полные потери:

В соответствии с заданными Ṡ_нм /Ṡ_нб = 0,3, потери в обмотках трансформаторов в режиме наименьших нагрузок определяем по формуле:

Для подстанции с двухобмоточными трансформаторами полные потери мощности:

Согласно формулы Ṡ_прив.i = Ṡ_Hi + ∆Ṡ_TΣi в рассматриваемых режимах приведенная к шинам высокого напряжения нагрузка подстанции А:

Первая составляющая расчетной мощности подстанции А определена по формуле:

j

Ṡ_прив.i – приведенная к шинам высокого напряжения нагрузка i подстанции;

Q_cy – зарядные мощности линий, связывающих узел i с узлами j, число которых k.

Для определения второй составляющей расчетной мощности предварительно вычислим зарядные мощности линий Л1, Л2, Л3 по формуле:

Определяем расчетные мощности для случая:

1. 

Случай (б) отличается от случая (а) тем, что при отключении одной из цепей Л1 ее зарядная мощность уменьшается вдвое.

2. 

При отключении Л2 (в) из суммы зарядных мощностей исключается Q_c2:

3. 

В случае (г) – режим наименьших нагрузок – расчетная мощность подстанции А равна:

4. 

Последний результат свидетельствует о том, что в данном режиме реактивная нагрузка подстанции А практически полностью покрывается генерацией реактивной мощности примыкающих линий.

Составление результатов для различных случаев показывает, что расчетные мощности существенно различаются в зависимости от режима потребления и состава связанных с рассматриваемым узлом линий.