Розрахунок режиму магістральної лінії

На рисунку 4.5, а,б зображені однолінійна та розрахункова схеми заміщення магістральної лінії. У розрахунковій схемі на рисунку 4.5,б, крім опорів ділянок Z₁,Z₂,…,Z_n, вказані розрахункові навантаження вузлів , ,… _. і зарядна потужність , яка не була врахована при їх визначенні (див §3.4).

Розглянемо два випадки розрахунку режиму мережі - при заданій напрузі в кінці та заданій напрузі на початку магістральної лінії.

При заданій напрузі в кінці магістральної лінії розрахунок режиму зводиться до послідовного визначення потужностей на всіх ділянках і напруг у вузлових точках, починаючи з кінця лінії.

Втрати потужності в опорі Z_n останньої ділянки дорівнюють

(4.31)

а, в - однолінійні схеми магістральних ліній; б, г - розрахункові схеми

Рисунок 4.5 - Магістральна електрична мережа

Розрахункова потужність на початку останньої ділянки

. (4.32)

Напруга у вузлі n-1

(4.33)

де .

Модуль напруги у вузлі n-1

(4.34)

Далі визначають потужність в кінці попередньої ділянки

(4.35)

і розраховують параметри режиму на початку цієї ділянки так само, як для останньої ділянки. Після серії аналогічних розрахунків визначають потужність і напругу на початку магістральної лінії. Потужність, що поступає в мережу з пункту А,

(4.36)

де

Векторна діаграма напруг магістральної лінії наведена на рисунку 4.6.

Рисунок 4.6 - Векторна діаграма напруг магістральної лінії, побудована за заданою напругою в кінці лінії

Кут зсуву фаз між напругами початку і кінця k-ї ділянки

(4.37)

де - модуль напруги в кінці k-ї ділянки; k=1,2,...,n.

Сумарний кут зсуву фаз між напругами і згідно з рисунком 4.6

(4.38)

При заданій напрузі на початку магістральної лінії розрахунок режиму можна виконати методом послідовних наближень в два етапи.

На першому етапі розрахунку припускають, що напруги в усіх точках мережі дорівнюють номінальній напрузі, і визначають розподіл потужностей, починаючи з кінця.

Втрати потужності в опорі Z_n останньої ділянки

, (4.39)

Потужність на початку цієї ділянки розраховують згідно з виразом (4.32). Після цього за балансом потужностей відповідно до (4.35) визначають потужність в кінці попередньої ділянки. Аналогічно виконують розрахунок для всіх інших ділянок мережі.

На другому етапі розрахунку визначають напруги у вузлових точках мережі. Вихідними при цьому є напруга і потужності на початку ділянок, визначені на попередньому етапі розрахунку.

Напруга в кінці першої ділянки

(4.40)

Модуль напруги

. (4.41)

Аналогічно розраховують напруги в інших вузлових точках мережі. Напруга в кінці магістральної лінії

. (4.42)

При необхідності розрахунок можна уточнити. Для цього за визначеними в першому наближенні напругами у вузлових точках розраховують новий потокорозподіл і уточнюють напруги у вузлах. Далі розрахунковий цикл повторюють до досягнення заданої точності. У практичних розрахунках звичайно обмежуються першим наближенням.

На рисунку 4.7 зображена векторна діаграма напруг магістральної лінії для випадку розрахунку режиму за заданою напругою на початку лінії.

Згідно з рисунком 4.7 кут зсуву фаз між напругами початку і кінця k-ї ділянки

(4.43)

де - модуль напруги на початку k-ї ділянки.

Сумарний кут зсуву фаз між напругами і визначають за виразом (4.38).

Рисунок 4.7 - Векторна діаграма напруг магістральної лінії, побудована за заданою напругою на початку

Як бачимо, алгоритм розрахунку магістральної лінії аналогічний алгоритму розрахунку радіальної лінії.

Розрахунок режимів розподільних електричних мереж

Під час розрахунку розподільних електричних мереж приймають ряд припущень:

- у схемах заміщення повітряних ліній напругою до 35 кВ включно не враховують ємнісну провідність;

- у схемах заміщення кабельних ліній напругою до 10 кВ включно не враховують індуктивний опір кабелів, оскільки його величина набагато менша від величини активного опору;

- під час розрахунку електричних мереж напругою 110 кВ і нижче не враховують поперечну складову спаду напруги, при цьому втрату напруги прирівнюють до поздовжньої складової спаду напруги;

- у місцевих мережах відхилення напруги від номінальної незначні, тому втрату напруги розраховують за номінальною напругою мережі;

- під час визначення розподілу потужностей в місцевих електричних мережах втратами потужності в лініях нехтують (якщо за умовою задачі не потрібно оцінити їх величину).

Таким чином, розрахунок режимів розподільних мереж можна значно спростити. Наприклад, для магістральної лінії, схема якої наведена на рисунку 4.5, при напрузі U110 кВ вирази (4.34), (4.42) для визначення напруг спрощуються. Нехтуючи поперечною складовою спаду напруги при розрахунку режиму за даними в кінці, маємо згідно з (4.34)

(4.44)

а при розрахунку режиму за даними на початку згідно з (4.42)

(4.45)

Потужності на окремих ділянках магістральної лінії визначають з балансу потужностей без врахування втрат потужностей в лініях. При цьому потужність на головній ділянці місцевої магістральної лінії

(4.46)