Расчет режимов электрической сети

Режимы работы электрической сети

Выделяют три основных вида режима работы электрической сети:

1. Режим холостого хода – это состояние электрической сети, при котором к ее выводам не подключена никакая нагрузка.
2. Нагрузочный режим работы - это состояние электрической сети, при котором в процессе передачи нагрузки значение мощности превышает номинальное.
3. Режим короткого замыкания – это состояние электрической сети, при котором ее выводы подключены к двум узлам другой сети с полным входным сопротивлением.

Задача расчета режимов электрической сети

Задача расчета режима работы электрической сети заключается в определении таких параметров, как:

1. Потери мощности.
2. Потери электрической энергии.
3. Значение тока в составляющих сети.
4. Значение мощности в конце и начале элементов сети.
5. Значение напряжений в узлах сети.

Выполняется расчет режим работы электрической сети с целью правильного выбора электрического оборудования сети, оптимизации режима работы сети, обеспечение необходимого качества поставляемой электрической энергии. К исходным данным, использующимся для расчета режима сети являются: значение напряжений в отдельных точках сети, значение сопротивлений и проводимостей составляющих сети, график мощности, мощности нагрузок.

Особенность задания исходных данных для расчета режима работы электрической сети - задаются мощности напряжений и нагрузок на источнике питания. Чтобы найти значение мощностей в каждом элементе, определяются потери мощности. Чтобы их рассчитать необходимо знать значение электрического тока в каждом элементе сети.

Основным способом расчета режима работы сети является итерационный методы (метод последовательных приближений). Данный метод заключается в том, что в начале расчета задаются приближением напряжений в узлах (нулевая итерация). Как правило, за нулевую итерацию принимается допущение о том, что напряжения в узлах рассматриваемой схемы равны номинальному значению сети и между собой. Затем по принятому значению напряжения и заданной мощности рассчитываются основные параметры режима работы сети, включая значения напряжений в ее узлах. Полученные значения напряжений будут представлять собой второе приближение (первая итерация). Таким образом расчет повторяется до тех пор, пока результаты следующих приближений будут отличаться друг от друга с необходимой точностью. Обычно, достаточно одной-двух итераций, за исключением случаев, когда целью расчета является оптимизация режима. Альтернативными способами расчета режимов работы сети являются: метод расчета режима сети при заданном значении напряжения в начале линии электропередачи и расчет режима при заданном напряжении в конце линии электропередачи.

Метод расчета режима при заданном напряжении в конце линии электропередачи

Рассмотрим схему электрической сети, представленной на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема электрической сети. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Допустим, что известными данными являются мощности нагрузок, проводимости и сопротивления линии электропередачи, напряжение в конце последнего участка (в узле n).

Вначале определяют мощности, которые входят в обмотку высшего напряжения трансформаторов:

$Р’т = Рi + Рпа$

$Q’т = Qi+Qра$

где, Рпа и Qра - потери реактивной и активной мощностей в меди трансформаторов.

Теперь рассчитывают приведенные нагрузки всех потребителей:

$Рпр = Рт+Рст$

$Qпр = Qт+Qст$

где, Рст, Qст - потери активной и реактивной мощностей в стали трансформаторов.

Рассчитывается зарядная последнего узла:

$Qст = 0,5 * Un(2) * Bn$

где, Bn - реактивная мощность проводимости последнего участка линии электропередачи.

Расчетная нагрузка последнего узла определяется по следующей формуле:

$Ррп = Рпр$

$Qрп = Qпрп - Qст$

Мощность в конце последнего участка линии электропередачи рассчитывают следующим образом:

$Р”n = Ррп$

$Q”n = Qрп$

Потери мощности на n-м участке линии передачи:

Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

где, Rn и Xn - активное и реактивное сопротивление последнего участка линии электропередачи.

А расчет активного и реактивного сопротивления можно произвести по следующим формулам:

$Rn = (r0 * l) / Nn$

$Xn = (x0 * l) / Nn$

Мощность в начале следующего участка

$P’n = P”n + Pn$

$Q’n = Q”n + Qn$

После этого рассчитываются падения напряжений на последнем n-участке линии электропередачи.

Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рассчитывается напряжение в начале n - участка или напряжение узла (n-1), при условии совмещения вектора напряжения с осью отсчета аргумента:

Рисунок 4. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

А зарядная мощность узла (n-1) рассчитывается следующим образом:

Рисунок 5. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Расчетная нагрузка узла (n-1):

Рисунок 6. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Согласно первому закону Кирхгофа мощность в конце n-го участка линии электропередачи определяется следующим образом:

Рисунок 7. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Расчет повторяют с расчета потери мощности на последнем участке линии, до тех пор, пока не будет рассчитана мощность в начале первого участка.