19. Схемы замещения элементов электроэнергетической системы (лэп, трансформаторов).

При расчетах режимных параметров сетей в первую очередь составляются схемы замещения и определяются их параметры. При этом магнитные связи заменяются электрическими.

В зависимости от рассматриваемого режима источники (син­хронные генераторы) в схемы замещения вводятся с соответст­вующими значениями ЭДС и сопротивлений. Так при рассмотре­нии установившихся режимов синхронные генераторы и компенса­торы вводятся в схемы замещения ЭДС холостого хода и син­хронной реактивностью по продольной оси X_d (рис. 51.19).

Значения синхронных реактивностей по продольной оси машин приводятся в справочниках, а величина ЭДС холостого хода, кото­рая при заданной нагрузке обеспечивает необходимый уровень на­пряжения на зажимах генератора, определяется по выражению

где - угол между векторами напряжения Uro и тока Iq, который находится по формуле .

При расчетах начальных значений токов коротких замыканий синхронные машины вводятся в схемы замещений начальными значениями сверхпереходных ЭДС и сверхпереходными реактивностями по продольной оси . Все остальные элементы СЭС при расчетах установившихся режимов вводятся в схемы замещений в виде пассивных элементов, т.е. своими активными и реактивными сопротивлениями и проводимостями.

В общем случае кабельные и воздушные линии, а также токопроводы в схемах замещений часто представляют в виде П-образных четырехполюсников (рис. 51.20).

Активные проводимости G_Л изображенные на схеме, обуслов­лены несовершенством изоляции фаз, а емкостные В_л тем, что фаз­ный провод и земля (оболочка кабеля) представляют собой обклад­ки конденсатора.

Численные значения элементов схемы замещения определяют­ся по формулам

где и - удельные активная и реактивная сопротивления ли­нии, Ом/км; и - удельные активная и емкостная проводимо­сти линии, 1/Ом*км; l - длина линии, км.

Одним из распро­страненных элементов сетей являются силовые трансформаторы. Чаще всего в СЭС используются двухобмоточные трансформаторы и реже трехобмоточные. На рис. 51.21 пред­ставлена наиболее часто используемая Т-образная схема замещения двухобмоточного трансформатора.

Отметим, что параметры элементов схем замещения транс­форматоров приводятся к одному из его уровней напряжения (в нашем случае к уровню напряжения первичной обмотки). При составлении общей схемы замещения СЭС они могут быть приве­дены к любому другому уровню напряжения.

Численные значения параметров схем замещения трансформа­торов вычисляются через паспортные данные. Для нахож­дения активного и реактивного со­противлений контура намагничивания ис­пользуются данные, полученные в опыте холостого хода. Ак­тивные и реактивные сопротивления обмоток определяются данными опыта короткого замыкания, и находятся по формулам

после чего определяются сопротивления контура намагничивания — активное и индуктивное сопротивления трансформа­тора при работе его на холостом ходу.

Значения сопротивлении R_xx и Х_xx находятся по следующим выражениям

При инженерных расчетах, не требующих высокой точности, сопротивления контуров намагничивания в схемы замещения не вносят, т.е. принимают их равными бесконечности. Это позволяет существенно упростить расчеты, хотя и вносит незначительные погрешности в результаты расчетов. Схема замещения двухобмоточного трансформатора в указанном случае принимает вид, показанный на рис. 51.22.

Численные значения ее параметров, приведенные, например, к уровню напряжения первичной обмотки, определяют по формулам.

В СЭС широко применяются двухобмоточные трансформато­ры с расщепленными на две части обмотками низшего напряжения, схема замещения которых представлена на рис. 51.23.

Численные значения параметров схемы замещения определя­ются по следующим формулам:

Сквозное индуктивное сопротивление определяется по выра­жению

Для силовых трансформаторов, используемых в СЭС, второе слагаемое под знаком корня намного меньше первого. Поэтому часто принимают что упрощает расчеты.

Активное и индуктивное сопротивления контура намагничи­вания вычисляются по вышеприведенным формулам для двухобмоточных трансформаторов с нерасщепленными обмотками.

Схемы замещения автотрансформаторов и трехобмоточных трансформаторов (рис. 51.24) по своей структуре аналогичны схе­мам замещения трансформаторов с расщепленными обмотками.

Рис. 51.24. Схема замещения трехобмоточного трансформатора

Первичная обмотка трехобмоточных трансформаторов, как правило, рассчитывается на номинальную мощность, а обмотки среднего и низшего напряжений - на номинальную, либо одна из них на меньшую мощность. В общем случае численные значения параметров схемы замещения определяются по формулам:

P_кзВ, P_кзС, P_кзН, потери активной мощности соответственно в обмотках высшего, среднего и низшего напряжений, получаемые по данным опытов коротких замыканий, МВт; U_кВ, U_кС, U_кН - поте­ри напряжения в указанных обмотках, получаемые по данным тех же опытов, %.

Значения указанных величин находятся по выражениям