1. Контрольные вопросы

1. Записать все возможные соотношения для связи токов, потоков, потерь мощности для отдельных элементов и всей схемы замещения в целом, изображенных на рис. 5.1.

2. По каким приближенным формулам удобно определять потери активной мощности в трансформаторах?

3. В чем существо приближенного метода определения годовых потерь энергии?

4. Что такое время использования максимальной нагрузки?

5. Что такое время максимальных потерь?

6. Суточный график мощности, протекающей по сопротивлению Z, следующий: в течение 12 часов мощность равна 0,5 и в течение следующих 12 часов мощность равна 1. Определить и.

5. Расчет установившихся режимов разомкнутых электрических сетей

Целью расчета установившегося режима электроэнергетической системы и отдельных ее районов является вычисление параметров этого режима и сопоставление их с допустимыми значениями. Области допустимых значений параметров установившегося режима определяются в соответствии с требованиями ГОСТ 1310997 на качество электроэнергии на шинах потребителей [3, 5]. При расчете установившегося режима определяются: потоки мощности по концам продольных ветвей сети и в шунтах; токи во всех ветвях и шунтах; напряжения всех узлов сети.

В дальнейшем, если отсутствуют специальные оговорки, речь будет идти о трехфазной (полной , активнойР и реактивной Q) мощностях сети, фазном токе и линейном напряжении . Причем выражение соответствует активно-индуктивному характеру полной мощности.

Использование линейного напряжения в качестве базового для расчета режима удобно для сопоставления со шкалой номинальных напряжений сети, указанных в ГОСТ 721—77 как линейные (междуфазные) напряжения.

Рассмотрение параметров установившегося режима начинается с анализа векторных диаграмм токов и напряжений.

1. Векторные диаграммы токов и напряжений участка сети

Построение векторной диаграммы произведено для воздушной линии без промежуточных отборов мощности, представленной П-образной схемой замещения (рис. 6.1); поперечные элементы схемы замещения сети не содержат активных проводимостей, т. е. предполагается отсутствие потерь мощности на корону.

Начало и конец участка на схеме обозначены точками «н» и «к» в соответствии с положительным направлением тока в сопротивлении , линейные напряжения точек 1 и 2 соответственно и , фазные токи в шунтах и , ток нагрузки. Существенным условием построения векторной диаграммы является предположение о характере нагрузки в узле 2 (). Состав потребителей реальных узлов комплексной нагрузки в большинстве случаев может быть представлен активным и индуктивным сопротивлениями, т.е. соответствует выражению. Это означает, что ток нагрузкиотстает от напряжения в узле , угол сдвига между током и фазным напряжением определяется соотношением междуи(и).

Сориентируем оси комплексной плоскости для изображения синхронно вращающихся векторов параметров электрического режима так, чтобы вещественная ось совмещалась с вектором напряжения конца передачи, т. е. (см. рис. 6.2). Ток в шунте определяется следующим образом:

, (6.1)

т. е. опережает вектор на угол .

В соответствии с первым законом Кирхгофа

.

Напряжение в начале участка сети определится как напряжение в конце участка плюс падение напряжения в сопротивлении Z:

. (6.2)

Учитывая разложение вектора тока на активную и реактивнуюсоставляющие в виде, где , , можно записать

. (6.3)

Здесь  продольная составляющая падения напря-жения, направленная вдоль вектора ; поперечная составляющая падения напряжения, направленная перпендикулярно вектору . На рис. 6.2 продольная составляющаяизображается отрезкомАВ, а поперечная —отрезком ВС. Обе составляющие получены по данным конца передачи. Итак, если , то

,

где - угол векторапо отношению к вектору.

Угол и модуль вектора напряжения начала передачи определяются из формул:

; (6.4)

. (6.5)

Введенные понятия и соотношения проиллюстрированы рис. 6.2. Чтобы закончить построение векторной диаграммы, надо получить вектор тока , шунта. Он опережает вектор на угол и равен

. (6.6)

Ток в начале участка равен . Он отстает от вектора на угол .

Обычно нагрузка в конце электропередачи задается не в виде тока, а в виде мощности . Учитывая, что , , легко получить выражения для продольной и поперечной составляющих падения напряжения через мощности^:

; (6.7)

. (6.8)

Векторная диаграмма позволяет анализировать различные режимы работы линии электропередачи. В частности, из векторной диаграммы хорошо видно, что при активно-емкостном характере мощности нагрузки напряжение в конце участка может оказаться выше, чем в начале (рис. 6.3).

Особый интерес представляет случай работы ЛЭП на холостом ходу. При этом и падение напряжения в ЛЭП определяется исключительно емкостным (зарядным) током в шунте линии. Тогда напряжение в конце линии всегда выше, чем в начале (рис. 6.4). Соответствующие формулы связи между напряжениями начала и конца следующие:

; (6.9)

если и, то

; (6.10)

, (6.11)

где — зарядная мощность в конце ЛЭП.

При анализе режимов работы ЛЭП используются два понятия: падение напряжения и потеря напряжения. Падение напряжения  это векторная разность напряжения по концам участка сети (на векторной диаграмме рис. 6.2 изображается отрезком АС), а потеря напряжения  разность модулей (отрезокАВ').

Векторные диаграммы могут быть построены и при известных параметрах начала передачи (рис. 6.5), т. е. при совмещении с вещественной осью напряжения . В этом случае взаимное расположение векторов не изменяется, единственное отличие заключается в порядке построения векторов (,,,,,,,,).

Модуль напряжения в точке 2 и его уголпо отношению к напряжению определяются из треугольника ОАВ.

; (6.12)

, (6.13)

тогда , т. е. отстает от на угол .

Выполнив разложение вектора падения напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях участка сети и спроектировав его на оси комплексной плоскости, нетрудно получить выражения для продольной и поперечной составляющих вектора падения напряжения по данным начала участка.

Выражения , через токи будут иметь такие формулы, как и ранее, т. е.

; .

Но ввиду изменения системы отсчета сами величины иизменятся.

Аналогичные выражения через мощности следующие^ :

; (6.14)

. (6.15)