7семестр / ЭСС_ (Барбашов)ЭЗ-31(12.06.14) / ТЛ-2_н

узлах, является приближенным и может рассматриваться лишь как первое приближение и должно быть уточнено.

6.3. Расчет кольцевой электрической сети методом подбора с коррекцией по уравнительной мощности

Один из методов уточнения результатов первого приближения осно- ван на наложении на полученное потокораспределение так называемой уравнительной мощности.

Исходными данными для расчета являются схема (рис. 6.2), пара- метры участков и предварительная мощность на головном участке сети, найденная по формуле (6.7):

SA−1 = (S1 · Z*1− Б + S2 · Z*2− Б + S3 · Z*3− Б) / Z*A− Б,

Условно-положительное направление потоков мощностей на всех участках принимается слева направо.

1) мощность в начале головного участка сети А−1 ( рис. 6.3, а) при- нимается равной найденной мощности SA−1 , т. е. SА−1(0) н = SA−1 ;

2) при заданном напряжении ИП UА находятся: − потеря мощности на участке А−1

Такой расчет ведется вплоть до получения напряжения (нулевое прибли- жение) UБ(0). Обычно это напряжение не равно заданному напряжению UБ, что свидетельствует о несоответствии полученного расчетного режима действительному. Для уточнения определяется уравнительная мощность,

213

которая протекала бы по сети под воздействием разности напряжений UБ − UБ(0) при отсутствии нагрузок (рис. 6.3, б):

Sур(0) = Ö3 · UБ · I*ур(0) = Ö3 · UБ · (U*Б – U*Б(0)) / (Ö3 · Z*A− Б) =

+ Sур(0) (рис. 6.3, в). После этого рассчитываются уточненные значения мощности на участках и напряжения во всех узловых точках сети, повто- ряя те же расчеты, что и при нулевом приближении. В результате находит- ся новое, улучшенное значение напряжения UБ(1). Если и оно недостаточно точно соответствует действительному значению UБ, определяется новое значение уравнительной мощности Sур(1) (рис. 6.3, г) и т. д. до тех пор, пока не будет достигнута желаемая точность расчета.

Такой алгоритм основан на повторении однотипных вычислений, легко реализуем на ЭВМ и может быть использован как для уточнения предварительно найденного потокораспределения, так и для расчета режи- ма кольцевой сети, начиная с произвольно заданного начального прибли- жения.

Рисунок 6.3 − Анализ кольцевой сети методом подбора с коррекцией по

уравнительной мощности:

а − расчетная схема сети для нулевого приближения результатов расчетов;

б − расчетная схема сети с протеканием уравнительной мощности для нулевого приближения результатов расчетов

214

S1 в

Рисунок 6.3 − Анализ кольцевой сети методом подбора с коррекцией по уравнительной мощности (продолжение):

в − расчетная схема сети для первого приближения результатов расчетов; г − расчетная схема сети с протеканием уравнительной мощности для первого приближения результатов расчетов

6.4. Расчет кольцевой сети методом размыкания по точкам пото- кораздела

Другой возможный метод уточнения предварительного потокорас- пределения основан на размыкании кольцевой сети в точке потокораздела.

Пусть в результате первого этапа анализа найдено распределение мощностей, показанное на рис. 6.4, а, где к точке 2 мощность поступает с двух сторон. Такая точка называется точкой потокораздела и на схеме обычно обозначается ▼.

Найденной схеме распределения мощностей можно поставить в со- ответствие схему, показанную на рис. 6.4, б, получаемую разрезанием ис- ходной схемы на рис. 6.4, а по точке потокораздела. Очевидно, такая опе- рация не изменит распределение мощностей во всей сети в целом, если считать в точке 2а включенной нагрузку S1−2 (S2а = S1−2 ), в точке 2б − нагрузку S2−3 (S2б = S2−3 ). Тогда схема на рис. 6.4, б будет состоять из двух независимых частей, каждая из которых характеризует разомкнутую маги- стральную сеть с заданными нагрузками и напряжениями UA = UБ на ши- нах общего ИП.

215

а

б

Рисунок 6.4 − Распределение потоков мощности в кольцевой сети

сучетом потерь:

а− исходная схема сети;

б− представление исходной схемы сети двумя разомкнутыми линиями

Дальнейший анализ режима кольцевой сети должен осуществляться методом в «два этапа» («по данным начала») по следующим формулам:

где ∆S3− Бк = [(P3− Бк)2 + (Q3− Бк)2] · Z3− Б / Uном2.

216

а

б

Рисунок 6.5 − Распределение потоков мощности в кольцевой сети с учетом потерь в случае несовпадения точек потокораздела активной и реактивной мощностей:

а – исходная схема сети; б – представление исходной схемы сети двумя разомкнутыми линиями

Может оказаться, что первый этап анализа кольцевой сети выявит две точки потокораздела: одну для активной (▼), другую для реактивной (Ñ) мощности (соответственно точки 2 и 3 на рис. 6.5, а). В этом случае кольцевая сеть для дальнейшего анализа может быть также разделена на две разомкнутые линии (рис. 6.5, б). При такой операции следует считать,

217

U1 = √{[UA – ( PА−1 н · RA−1 + QА−1 н · XA−1 ) / UA]2 +

Аналогично определяются напряжения в нагрузочных точках сети для схемы, приведенной на рис. 6.5, б.

Анализ кольцевой сетей с номинальным напряжением до 35 кВ включительно часто ограничивается первым приближением, т.е. после расчётов мощности на головных участках сети по формулам (6.10), (6.11) определяются мощности и потери напряжения до точки (точек) потокораз- дела по описанному выше алгоритму.

При рассмотрении послеаварийных режимов кольцевой электри-

ческой сети (наиболее тяжелые из них – выход из строя и отключение го- ловных участков) она в зависимости от количества нагрузочных точек преобразуется в разомкнутую радиальную, магистральную или сложнораз- ветвленную сеть, и анализ режимов выполняется в соответствии с положе- ниями для соответствующих разомкнутых конфигураций.

Сравнивая два рассмотренных алгоритма, можно отметить, что вы- деление точек потокораздела представляется оправданным и целесообраз- ным лишь в методических целях, для расчета же потокораспределения удобнее использовать расчет кольцевой электрической сети методом под- бора с коррекцией по уравнительной мощности, как более простой в про- граммной реализации для ЭВМ.

218

6.5. Кольцевая электрическая сеть с различными номинальными напряжениями

В общем случае кольцевая сеть может содержать участки различного номинального напряжения, связь которых осуществляется через авто- трансформаторы или трехобмоточные трансформаторы соответствующих ПС. При этом параметры схем замещения участков сети обычно приводят- ся к одной ступени напряжения в соответствии с приемами, рассмотрен- ными в подразделе 6.10.

На рис. 6.6 показана схема сети, имеющей в кольце две ступени напряжения.

Схема замещения сети с расчетными нагрузками показана на рис. 6.7, а. На шинах ИП напряжение поддерживается неизменным (UA = UБ = соnst). Трансформаторные элементы с комплексными коэффициентами трансформации k1 и k2 разделяют сети разных ступеней напряжения. На рис. 6.7, б показана схема, приведенная к одной ступени напряжения. При неравенстве коэффициентов трансформации k1 и k2 напряжения в точках n

Рисунок 6.6 – Однолинейная схема кольцевой сети с различными

номинальными напряжениями

Значение нескомпенсированной ЭДС Е определяется следующим образом.

219

С точки зрения расчетов сети нескомпенсированная ЭДС не вносит принципиальных изменений в описанные выше алгоритмы анализа коль- цевых сетей.

В данном случае по принципу наложения рассматриваются отдельно: а) схема с напряжением UА = UБ = Uном (рис. 6.7, г), алгоритм анализа

которой соответствует приведенному выше для схемы на рис. 6.4, а;

б) схема с ЭДС Е без нагрузок S1, S2, S3 и без ИП с напряжениями

Как известно, принцип наложения к мощностям неприменим, но при использовании приближенного выражения мощности S = Ö3 · Uном · I его применение корректно и уравнительная мощность в соответствии с выра-

Таким образом, в случае приближенного нахождения потокораспре- деления в кольцевой сети с различными номинальными напряжениями вы- ражения (6.7), (6.8) для мощностей головных участков схемы на рис. 6.6 следует записать в виде:

SA−1 = Uном · E* / Z*A− Б + (S1 · Z*1− Б + S2 · Z*2− Б + S3 · Z*3− Б) / Z*A− Б, (6.37) где Z*1− Б = Z*л1' +Z*л2' +Z*т2 + Z*л3; Z*2− Б = Z*л2' +Z*т2 + Z*л3; Z*3− Б = Z*т2 + Z*л3;

S4− Б = − Uном · E* / Z*A− Б + (S1 · Z*1− А + S2 · Z*2− А+ S3 · Z*3А) / Z*A− Б, (6.38)

220

где Z*3− А = Z*л1' + Z*л2' + Z*т1; Z*2− А = Z*л1' + Z*т1; Z*1− А = Z*т1.

По мощностям SА−1 и S4− Б находятся остальные мощности участков сети. Полученные результаты уточняют на втором этапе расчета – точно так же, как при расчете режима обычной кольцевой сети.

Из выражений (6.37), (6.38) следует, что, изменяя ЭДС Е, т. е. меняя коэффициенты трансформации трансформаторов, можно изменять потоко- распределение мощностей в кольцевой сети.

д

Рисунок 6.7 − Анализ кольцевой сети с различными номинальными

напряжениями:

а− расчетная схема сети с действительными значениями параметров;

б− расчетная схема сети с приведенными к одной ступени напряжения значени- ями параметрами (Zл1', Zл1'); в − расчетная схема сети с некомпенсированной

ЭДС трансформаторов (Е); г – расчетная схема сети с учетом только мощностей нагрузок; д − расчетная схема сети с учетом только некомпенсированной ЭДС трансформаторов

221

Характер уравнительной мощности, протекающей в сети, определя- ется аргументом комплексов Е и Z; если Е = Е, то ее характер определяет только аргумент Z. Для ВЛ с большим сечением проводов реактивное со-

напряжения (ЭДС) по модулю (так называемое продольное регулирова- ние) изменяется, главным образом, переток реактивных мощностей. Если ЭДС Е = jE (так называемое поперечное регулирование), то уравнитель- ная мощность

в основном активна. Таким образом, при поперечном регулировании в кольцевой сети изменяется, главным образом, переток активной мощности.

6.6. Электрическая сеть с двусторонним питанием

Сети с двусторонним питанием при различающихся напряжениях по концам относятся к числу электрических цепей с независимыми источни- ками мощности. Для их расчета может быть применен принцип (метод) наложения.

Один из возможных подходов к расчету в этом случае иллюстриру- ется схемами, показанными на рис. 6.8, где приведена исходная схема сети с двусторонним питанием (рис. 6.8, а) при UA ≠ UБ, а также две схемы, по- лученные в соответствии с принципом наложения. При этом в напряжении на шинах Б выделены две составляющие, одна из которых равна напряже- нию на шинах А, т. е. принято, что

Токи в исходной схеме рассматриваются как результат суммирова- ния двух систем токов, одна из которых определяется действием напряже- ний UА = UБ при ∆Е = 0 (рис. 6.8, б), а другая возникает под действием до- полнительной ЭДС ∆Е при UА = UБ = 0 (рис. 6.8, в).

Приведенные схемы позволяют выполнить точные расчеты исходной схемы (см. рис. 6.8, а) или, введя те или иные допущения, упростить рас- чет, ограничив точность решения точностью задания исходных данных.

222