3. Расчет установившихся режимов электрических сетей

Задачей расчета установившегося режима электрической сети является определение электрических параметров характеризующих этот режим: токи и потоки мощности в элементах сети (линиях и трансформаторах), напряжение в узлах, потери мощности и падение напряжения в элементах сети.

Математически установившиеся режимы электрических сетей описываются законами Ома и Кирхгофа, или вытекают из них уравнениями узловых напряжений и уравнений контурных токов.

В настоящее время для расчета установившихся режимов электрических сетей, больших по размерности (по числу узлов и ветвей схем замещения), разработаны специализированные программно-вычислительные комплексы (ПВК), в которых реализованы матричные методы расчетов, основанные на применении УУН и УКТ.

До появления ЭВМ для расчетов установившихся режимов электрических сетей применялись инженерные методы «ручного» счета, например, метод «в два этапа». Знание инженерных методов необходимо современному инженеру электрику для того, чтобы глубже понимать физические процессы, происходящие в электрических сетях, понимать взаимозависимость схемных и режимных параметров между собой, уметь анализировать режимы электрических сетей и принимать правильные решения при управлении этими режимами.

3.1. Инженерные методы расчета установившихся режимов электрических сетей

Электрические сети по конфигурации различаются на разомкнутые и замкнутые.

3.1.1. Расчет установившегося режима разомкнутой электрической сети методом «в два этапа»

1. Задание: рассчитать параметры установившегося режима заданной, разомкнутой сети инженерным методом «в два этапа».

2. Исходные данные: электрическая схема сети.

3. Определить: 1) потоки и потери мощности в элементах сети;

2) напряжение в узлах и падение напряжения в элементах сети.

4. Схема замещения. Составляем схему замещения элементов сети и определяем все параметры схемы замещения по известным формулам.

; ; ;

; ; ; ; .

5. Определение параметров установившегося режима электрических сетей методом «в два этапа».

1 этап заключается в определении потоков и потерь мощности в элементах сети последовательно перемещения по этим элементам в схеме замещения от концов сети (от нагрузок) к началу сети (к источнику питания сети).

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

2 этап заключается в определении напряжений в узлах и падений напряжения в элементах сети последовательно переходя по элементам сети в схеме замещения от начала сети (от заданного базисного U₀ на шинах станции) к концам сети (к нагрузкам).

;

;

- падение напряжение в элементе сети - это геометрическая разность напряжений в начале и в конце элемента сети.

Рис. 3.3. Векторная диаграмма падения напряжения в элементе сети

.

Продольная составляющая падения напряжения для любого элемента сети :

;

.

Потеря напряжения в элементе сети – это алгебраическая разность напряжений в начале и в конце элемента сети (модуль вектор).

- разность модулей векторов напряжения в начале и конце элемента сети.

1. ;

2. ;

3. ;

4. ;

5. ;

6. .

, - приведенное напряжение ( НН стороны приведенной к стороне ВН);

;

;

;

.

;

;

;

.

.

После завершения двух этапов расчета необходимо выполнить баланс мощности.

6. Баланс мощностей

;

;

.

Суммарный показатель УР	Мощности
	активная, МВт	реактивная, Мвар
Генерация	Pген	Qген
Нагрузка	PΣнагр	QΣнагр
Потери	∆Pсети, %	∆Qсети, %
Зарядная	-	QΣc

К методу «в два этапа»

Метод «в два этапа» относится к итерационным методам. Выполненные выше два этапа определяют параметры УР разом. Электрические сети являются первой итерацией. При приближенных расчетах УР электрические сети обычно ограничиваются одной итерацией, то есть двумя этапами.

При необходимости точного определения параметров УР электрической сети делают следующие итерации, но при этом используют не упрощенную схему замещения, а исходную и точные формулы определения потерь вместо приближенных формул.

То есть второй итерацией рисуем исходную схему замещения и при определении потерь мощности и заряда мощности используют точные формулы (на первом этапе).

Зарядная мощность в начале и в конце линий:

;

;

;

;

;

; .

На первой итерации в качестве начального приближения напряжения в узлах (на 1 этапе) были приняты .

Итерационный процесс определения параметра УР электрической сети продолжается до тех пор, пока не выполнится условие окончания:

, 0,001 кВ .

Если выполняется условие, то конец расчета.