Электрические системы и сети
Расчеты режимов кольцевых сетей
Наиболее простой замкнутой сетью является кольцевая сеть. Она имеет один замкнутый контур (рисунок 4.4 а). В качестве питательного пункта может быть либо электростанция, либо шины подстанции системы. Если такую сеть разрезать по источнику питания и развернуть, то она будет иметь вид как линии с двусторонним питанием, у которой напряжения по концам равны по величине и по фазе (см.рисунок 4.4 б).
Рисунок 4.4
Для расчета сети возьмем схему, приведенную
на рисунке 4.5. Здесь мощности 
,
,
-
расчетные нагрузки подстанций. Направление
потоков мощности на участках сети
принято условно. Действительное
направление определяется в результате
расчета.
Рисунок 4.5
Исходными данными для расчета сети являются напряжение в центре питания, мощности нагрузок, параметры сети.
Так как напряжения в узлах нагрузки неизвестны, то расчет должен выполняться с помощью метода последовательных приближений.
Так же как и при расчете разомкнутых сетей принимают условие равенства напряжений вдоль линии. Это напряжение принимают равным номинальному. При этих допущениях ток на участках сети определяется
.
Условие равенства напряжений по концам линии означает равенство нулю падения напряжения в схеме (см.рисунок 4.5).
На основании второго закона Кирхгофа запишем
+
+
-
=0
или
+
+
-
=0
. (4.20)
Выразим входящие в это уравнение мощности
2,3 и 4
участков
линии через мощность 
и
известные мощности нагрузок
,
,
.
При неучете потерь мощности можно записать
+
=
+
+
,
откуда
= + + - . (4.21)
На основании первого закона Кирхгофа
=
-
,
(4.22)
=
-
-
.
(4.23)
Подставим (4.21 – 4.23) в исходное уравнение (4.20) и после преобразований получим
(
+
+
+
)-
(
+
+
)-
(
+
)-
=0
откуда с учетом обозначений на схеме
=
=
(4.24)
Аналогично можно получить
=
=
.
(4.25)
В общем случае при n нагрузках на кольцевой сети
(4.26)
где 
и 
-
сопротивления от точки m, в которой
включена некоторая промежуточная
нагрузка 
,
до точек питания А и В соответственно.
После определения мощностей, протекающих по головным участкам сети, определяются мощности на остальных участках с помощью закона Кирхгофа. На этом заканчивается первый этап расчета режима этой линии. На втором этапе определяются потери мощности и напряжения в узловых точках сети. Допустим, что в результате первого этапа расчета найдено распределение мощностей, как показано на рисунке 4.6 а.
Рисунок 4.6
К точке 2 мощность поступает с двух сторон. Эта точка называется точкой потокораздела и на рисунке отличается зачерненным треугольником.
Для расчета напряжений в узловых точках условно разрежем схему (см.рисунок 4.6 а) по точке потокораздела (см.рисунок 4.6 б).
Получим схему, состоящую из двух
независимых частей, каждая из которых
характеризует разомкнутую сеть с
заданными нагрузками и напряжениями
U
=U
на
шинах общего источника питания.
Следовательно, дальнейший расчет
кольцевой сети должен проводиться так
же, как для разомкнутых сетей по данным
начала. Для сетей 110-220 кВ учитываются
потери мощности и определяются напряжения
в узловых точках. Для сетей 35 кВ и ниже
напряжения рассчитываются без учета
потерь мощности.
В ряде случаев оказывается, что после первого этапа расчета могут быть две точки потокораздела: одна по активной, другая по реактивной мощности (см.рисунок 4.7а).
Рисунок 4.7
Точка 2 – точка потокораздела для активной мощности, а точка 3 – для реактивной мощности. В этом случае кольцевая сеть также условно разрезается по точкам потокораздела и представляется двумя разомкнутыми линиями (см.рисунок 4.7 б).
В этом случае определяются потери мощности на участке между точками потокораздела
DР
=
,
DQ
=
.