4. Составление схемы замещения для расчета установившегося режима и определение ее параметров
4.1. Электрические расчеты режимов электроэнергетических систем, расчеты установившихся режимов в частности, выполняют на основе математических моделей отдельных элементов: генераторов, ЛЭП, трансформаторов и т.д. Традиционно принято изображать эти модели в виде схем замещения. Такой способ нагляден, удобен в расчете. Схему замещения электрической цепи изображают как правило не в трехфазном виде, а в однофазном, однолинейном исполнении. Реально передаваемые по трем фазам мощности на основе схемы замещения можно вычислять по формулам:
где:
- фазные напряжение и ток;
- линейное
напряжение.
Основания для изображения схем замещения электроэнергетических систем в однолинейном виде:
1) электрическое оборудование электрических станций и сетей выполняют с равными параметрами по всем трем фазам;
2) в установившемся режиме принимают меры для выравнивания нагрузки по фазам; при расчетах несимметричных режимов используют специальные методы расчета.
В соответствии с допущениями, используемыми в расчетах установившихся режимов электрических сетей, а также требованиями, предъявляемыми к этим расчетам, используют следующие схемы замещения отдельных элементов [1, с 302-309].
Л
ЭП.
Часто используется П-образная схема
замещения для линий длиной до 300
километров.
Активное
сопротивление
примерно соответствует омическому и
меняется в связи с изменением температуры.
В справочных данных для каждого провода
приводится погонное сопротивление
- сопротивление на 1км длины ЛЭП при
температуре
Активное сопротивление по всей длине
ЛЭП:
-
длина ЛЭП.
Индуктивное
сопротивление зависит от размеров
провода, взаимного расположения всех
трех фаз A,B,C на опоре. В справочных
данных приводится погонное сопротивление
- сопротивление на 1 км длины ЛЭП. Среднее
значение
=0,4 Ом/км. Индуктивное сопротивление
фазы ЛЭП:
Активная
проводимость
обусловлена токами утечки через
изоляторы и короной. Для ЛЭП с напряжениями
до 220 кВ включительно часто не учитывается.
Емкостная
проводимость
обусловлена емкостями между фазами и
емкостью провод - земля. В справочных
данных приводится емкостная проводимость
на 1км: 1/(Ом км)=См/км. Среднее значение
Справочные данные по ЛЭП приведены в
[1,5]
4.1.2. Двухобмоточные трансформаторы.
Часто используется Г - образная схема замещения.
Сопротивление
состоит из активного
и индуктивного
.
Эти сопротивления в некоторых случаях
приводятся в справочных данных,
приведенными к стороне высокого
напряжения, а в некоторых - вычисляются
по потерям короткого замыкания
и напряжению короткого замыкания
.
Пример пересчета этих данных в
сопротивления приведен выше. Идеальный
коэффициент трансформации
в некоторых случаях на схеме замещения
не изображается.
- потери активной мощности на вихревые
токи и перемагничивание, вызывают
нагрев сердечника;
- потери реактивной
мощности на создание магнитного потока.
При необходимости можно вместо
,
ввести в схему замещения
- активную и реактивную проводимости
веточки намагничивания, вычисляются
по формулам:
где
размерности следующие:
-кВ;
- кВт;
-
кВАр;
- МВА;
- %.
4.1.3. Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы.
Здесь
- сопротивления ветвей схемы замещения,
делятся на активные и реактивные
составляющие. Индуктивное сопротивление
средней стороны
часто равно нулю. Пример по определению
сопротивлений приведен выше (см. п.3.2).
- идеальные коэффициенты трансформации.
4.1.4. Нагрузка.
Используют
различные математические модели,
отражающие процессы потребления
электрической энергии нагрузками:
статические характеристики нагрузки,
представление нагрузки постоянным
сопротивлением, представление нагрузки
постоянной мощностью. В расчете
нормального режима допустимо использование
последней модели:
В схеме замещения нагрузку изображают
стрелочкой.
4.1.5. Генератор.
В расчетах установившихся режимов сложные процессы, протекающие в синхронных машинах, не рассматриваются. Часто в таких расчетах шины генератора рассматривают как шины источника, обеспечивающего постоянство напряжения, и изображают на схеме замещения в виде шин неизменного напряжения:
Основания для такого моделирования: в установившемся режиме системы автоматического регулирования тока возбуждения генераторов обеспечивают постоянство напряжения на шинах станции.
4.2. ПРИМЕР. Составить по рис.1 схему замещения.
Схема замещения имеет вид, указанный на рис.2. В схеме замещения рис.2 выполнено частичное эквивалентирование. Эквивалентирование выполнено для трансформаторов п/ст 1,2 и для линии L. В рассматриваемом частном случае эквивалентируемые элементы имеют одинаковые параметры, поэтому расчет эквивалентных параметров чрезвычайно прост.
Для трансформаторов:
эквивалентное сопротивление
;
эквивалентные потери холостого хода:
.
Для линии:
.
Ниже приводятся эквивалентные параметры ЛЭП схемы рис.2.
Удельные параметры
определяем по справочным данным.
Линия L (эквивалентная). При выбранном ранее проводе AC-150/24 и заданной длине линии 150 км с учетом справочных данных и двух цепей, определяем:
