= - ,

где - падение напряжения на головном участке сети.

= - U- jU)

или в раскрытой форме

= U- - .

Модуль напряжения в точке 1

U= .

Аналогично определяются напряжения в других узловых точках сети.

10. Расчеты режимов кольцевых сетей

Наиболее простой замкнутой сетью является кольцевая сеть. Она имеет один замкнутый контур (рисунок 10.1а). 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.

Рисунок 10.1

Для расчета сети возьмем схему, приведенную на рисунке 10.2. Здесь мощности ,,- расчетные нагрузки подстанций. Направление потоков мощности на участках сети принято условно. Действительное направление определяется в результате расчета.

Рисунок 10.2

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 (рисунок 4.3).

На основании второго закона Кирхгофа запишем

++-=0

Выразим входящие в это уравнение мощности 2,3 и 4участков линии через мощность и известные мощности нагрузок , ,.

При неучете потерь мощности можно записать

+=++,

=++-.

На основании первого закона Кирхгофа

=-,

=--

Подставим (10.2 - 10.4) в исходное уравнение (10.1) и после преобразований получим

(+++)-(++)-(+)-=0

откуда с учетом обозначений на схеме

==

Аналогично можно получить

==.

В общем случае при n нагрузках на кольцевой сети

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 10.3а.

Рисунок 10.3

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 (рисунок 10.3а) по точке потокораздела (рисунок 10.3б).

Получим схему, состоящую из двух независимых частей, каждая из которых характеризует разомкнутую сеть с заданными нагрузками и напряжениями U=Uна 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 (рисунок 10.4а).

Рисунок 10.4

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 (рисунок 10.4б).

В этом случае определяются потери мощности на участке между точками потокораздела

Р=,

Q=.

Нагрузку в точке 2 принимаем равной

=Р+ jQ=P+ j(Q+Q),

=Р+ jQ= P+ P+ jQ.

Далее расчет ведем как для двух разомкнутых линий.

При выполнении предварительных расчетов, т.е. когда неизвестны сечения проводов, задаются условием равенства сечения проводов на всех участках сети. В этом случае отношение =const и расчет можно проводить по длине участков. При этом формулы (10.7) будут иметь вид.

11. Расчеты режима линий с двусторонним питанием при различающихся напряжениях источников питания

Линия с двусторонним питанием при различающихся напряжениях по концам относится к числу электрических цепей с независимыми источниками мощности. Для расчета таких линий используется принцип наложения.

На рисунке 11.1 приведена исходная схема линии с двусторонним питанием (а) при UU, а также две схемы, полученные в соответствии с принципом наложения (б,в). При этом в напряжении на шинах В выделены две составляющие, одна из которых равна напряжению на шинах А, т.е.

= +

Токи в исходной схеме рассматриваются как результат суммирования двух систем токов, одна из которых определяется действием напряжений =при Е = 0 (рисунок 11.1б), а другая возникает под действием дополнительной э.д.с Е при == 0 (рисунок 11.1в). Приведенные схемы позволяют выполнить точные расчеты режима исходной схемы.

Если предположить для схемы рисунка 11.1б, что напряжение в точке 1 и 2 равно номинальному, то для расчета этой схемы можно использовать формулы, полученные для кольцевой сети. При расчете схемы рисунка 4.6в нагрузки узловых точек 1 и 2 можно исключить из схемы (токи в ветвях не потекут), а в линии будет протекать только уравнительный ток, вызванный действием подключенной Е

==.

В результате наложения двух расчетов получаем мощности на головных участках линии

,

.

В общем случае при n нагрузках с учетом (11.2) эти формулы могут быть записаны в виде

,

.

Дальнейший расчет заключается в определении точки потокораздела и в определении напряжений в узловых точках, так же как и в кольцевых сетях.

12. Расчет сложно-замкнутых сетей методом преобразования сети

В ряде случаев при проектировании, а также при эксплуатации сетей небольшой сложности возникает необходимость проведения одноразовых расчетов без применения ПЭВМ, одним из распространенных способов ручного счета - последовательное упрощение схемы сложной сети по методу преобразования сети.

Сущность метода преобразования заключается в том, что заданную сложную сеть путем постепенных преобразований приводят к линии с двусторонним питанием, в которой распределение мощностей находят уже известным методом. Затем, после определения линейных мощностей на каждом участке преобразованной схемы, с помощью последовательных обратных преобразований находят действительное распределение мощностей в исходной схеме сети.

Эквивалентирование параллельных линии на любых участках замкнутой сети возможно только в том случае, если на этих линиях нет присоединенных нагрузок. Для участка замкнутой сети с двумя параллельными линиями.

=+; .

Если в схеме существуют промежуточные нагрузки, то эквивалентирование осуществить нельзя. Для этого делают так называемый перенос нагрузок в другие точки сети. При этом режим сети до переноса и после должен оставаться неизменным.

Вывод зависимостей, определяющих величины переменных нагрузок, можно сделать для общего случая, когда между точками сети, в которые требуется перенести нагрузку, имеется несколько потребителей энергии.

Рассматривая сеть как линию с двусторонним питанием и принимая напряжения во всех узлах одинаковыми по величине и фазе в соответствии с (10.7), определим мощности, вытекающие из точек А и В

=,

=.

Если перенести нагрузку в точки А и В, то схема участка сети примет вид (рисунок 12.2б), а мощности и определяются

=,

=,

где ==0.

Так как применение нагрузок не должно менять режима сети, находящейся за границами рассматриваемого участка, то =и =. Приравнивая уравнения (12.1) и (12.3), а также (12.2) и (12.4), получим

=и =.

Аналогично в общем случае для любой промежуточной нагрузки можно найти

Иногда при расчете сети требуется произвести преобразования треугольника в эквивалентную звезду и обратно.

Сопротивления лучей эквивалентной звезды определяются

=; =; =.

Обратные преобразования

При развертывании преобразований схемы в исходную необходимо найти распределение мощностей на сторонах треугольника по полученному распределению мощностей в лучах эквивалентной звезды. Примем условно, что в лучах звезды получено распределение мощностей в соответствии с рисунком 12.3. Мощности на сторонах треугольника получаем, исходя из равенства векторов падений напряжения на любой стороне треугольника и смежных ей лучах звезды. Задавшись направлениями мощностей на сторонах треугольника и определив токи на участках по номинальному напряжению сети, получим

,

Если результат получится с отрицательным знаком, то условно принятое направление мощности на этой стороне треугольника следует изменить на обратное.

13. Качество электроэнергии и регулирование напряжения в электрических сетях

13.1 Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и электроаппаратов

Качество электроэнергии характеризуется определенными показателями, относящимися к частоте переменного тока и режиму напряжений. Качество электроэнергии влияет на работу электроприемников, а также на работу электрических аппаратов, присоединенным к электрическим сетям. Все электроприемники и аппараты характеризуются определенными номинальными параметрами (f, U,Iи т.д.). Обычно предполагается, что работа при этих параметрах является наиболее целесообразной с технической и экономической точек зрения. В настоящее время очень много электроприемников (прокатные станы, дуговые сталеплавильные печи, выпрямительные установки, электрифицированный транспорт, электролиз) с резкопеременными нагрузками либо неравномерностью их распределения по фазам и наличием несинусоидальных токов и напряжений. Все это приводит к нарушению качества электроэнергии.

13.2 Показатели качества электроэнергии

Показатели качества электроэнергии подразделяются на две группы: основные и дополнительные. Основные показатели определяют свойства электроэнергии, характеризующие ее качество.

К основным показателям качества электроэнергии, для которых установлены допустимые значения относятся: отклонение частоты, отклонение напряжения, колебание напряжения, коэффициент -й гармонической составляющей, коэффициент обратной последовательности напряжений, коэффициент нулевой последовательности напряжений.

Отклонение частоты - это разность между действительным и номинальным значением частоты.

f = f - f

Отклонение частоты одинаково для всей энергосистемы, так как значение частоты в данный момент времени определяется частотой вращения генераторов. В нормальных установившихся режимах все генераторы имеют синхронную частоту. Поэтому отклонение частоты - это общесистемный показатель качества электроэнергии. В реальных режимах электрических сетей напряжения в узловых точках всегда отличаются от номинальных. Поэтому показатели качества напряжения имеют разные значения в различных точках электрической сети. Отклонение напряжения - это разность между действительным значением напряжения и его номинальным значением

дUу = U - U,

или в процентах от номинального

дUу = .

Колебание напряжения - это разность между наибольшим и наименьшим значением напряжения, в % от номинального

ДUt%=.

Коэффициент обратной последовательности напряжения - это показатель качества, определяющий несимметрию напряжений %

,

где U- действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений.

Аналогично определяется коэффициент нулевой последовательности напряжений Kтрехфазной четырехпроводной системы. Коэффициент Kопределяется аналогично (13.3), только вместо Uиспользуется действующее значение нулевой последовательности основной частоты U.

Коэффициент несинусоидальности кривой напряжений

,

где U- действующее значение -й гармонической составляющей напряжения,

- порядок гармонической составляющей напряжения;

n - порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения.

Допустимые значения показателей качества электроэнергии:

Нормальное Максимальное

Установившееся отклонение напряжения, % ? 5 ?10

Коэффициент несинусоидальности, % не более, в электрической сети напряжением

Размещено на Allbest.ru