Наибольшей нагрузки

Графики нагрузки потребителей эксплуатируемых электрических сетей могут быть получены по непосредственным измерениям. Такие графики будут точно соответствовать потреблению мощности именно в этот период, но не будут учитывать случайные факторы, которые могут исчезнуть в последующие периоды. Поэтому для суждения о типичном характере графика того или иного потребителя необходима обработка графиков.

Для работы потребителей электрической энергии необходима передача по сети не только активной, но и реактивной мощности. Поэтому наряду с графиками изменения активной мощности необходимо иметь также и графики реактивной мощности. Эти графики могут быть получены теми же методами, что и графики активной мощности. В общем случае эти графики не совпадают.

При проектировании требующаяся потребителю реактивная мощность учитывается приближенно. При этом для характеристики величины необходимой реактивной мощности используется коэффициент мощности (cos j_н), значение которого принимается неизменным, либо задается применительно к периодам наибольшей и наименьшей активной мощности нагрузки. Указанные значения коэффициента мощности можно взять в справочной литературе.

При перспективном проектировании реактивную мощность узла нагрузки, т.е. группы потребителей, питающихся от общих шин, определяют перемножением максимальной расчетной активной нагрузки на усредненные значения tg j_н(нб), которые учитывают компенсирующие устройства, установленные у потребителей и потери реактивной мощности в сетях предшествующих ступеней напряжения.

3.1. ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ИЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Как уже отмечалось, по назначению различают системообразующие и распределительные сети. Системообразующие сети служат для формирования районных энергосистем путём объединения их электростанций на параллельную работу, а также в результате объединения районных энергосистем (РЭС) и объединённых энергосистем (ОЭС) между собой. Кроме того, они осуществляют передачу электроэнергии к системным подстанциям, выполняющим роль источников питания распределительных сетей. Распределительной линией считается линия, питающая ряд трансформаторных подстанций или вводы к электроустановкам потребителей. Такие линии являются основой распределительной сети. Распределительные линии могут быть выделены в сетях различных номинальных напряжений. Поэтому не следует отождествлять понятия местных и распределительных сетей. Если местные сети ограничиваются номиналом напряжений < 1 кВ (сети низкого напряжения, НН) и 3-35 кВ (сети среднего напряжения, СН), то в настоящее время верхняя граница напряжения в распределительных сетях сдвинулась на уровень 110-220 кВ, что соответствует диапазону высокого напряжения (ВН) и даже до 330 кВ, а это уже область сетей сверхвысокого напряжения (СВН).

В практике выделяют два типа электрических сетей: разомкнутые и замкнутые. Разомкнутые сети предполагают подачу электроэнергии от одного источника. К числу замкнутых сетей относятся все их разновидности, обеспечивающие питание потребителя от двух и большего числа источников. Простейшими из замкнутых сетей являются кольцевые, а также сети и отдельные электропередачи, связывающие друг с другом отдельные независимые источники питания.

В общем случае разомкнутая распределительная сеть, обеспечивающая “n” потребителей, может быть выполнена по одному из двух принципов питания: радиальная или последовательная. Кроме того, очевидно, что в зависимости от показателей экономической эффективности возможно использование в данной распределительной сети сочетаний обоих названных принципов.

Выбор того или иного принципа в первую очередь определяется территориальным расположением источников и потребителей электроэнергии.

На рис. 3.1 представлен вариант радиального питания потребителей.

Рис. 3.1. Разомкнутая электрическая сеть

с радиальным подключением потребителей

Очевидно, что по пути к наиболее удалённому потребителю целесообразно подключение к распределительной сети одного или нескольких потребителей, расположенных ближе к источнику электроэнергии. При этом электрическая сеть составляется в общем случае из “n” последовательных линий (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Разомкнутая электрическая сеть из “n” последовательных линий

3.2. РАСЧЕТ СЕТИ ИЗ ДВУХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПРИ ЗАДАННЫХ МОЩНОСТЯХ НАГРУЗКИ И НАПРЯЖЕНИИ В КОНЦЕ ЛИНИИ

В качестве простейшей из разомкнутых электрических сетей с последовательными линиями рассматривается сеть с двумя линиями (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема замещения сети из двух последовательных линий

Известны (рис. 3.3) напряжение в конце второй линии , мощности нагрузок и , сопротивления и проводимости линий 12 и 23 z₁₂ = r₁₂ + jx₁₂ и z₂₃ = r₂₃ + jx₂₃; b₁₂; b₂₃.

Надо определить неизвестные напряжения в узлах и , потоки и потери мощности в линиях ; ; ; ; ; и мощность , текущую от узла 1 в линию 12, т. е. мощность источника питания.

Расчёт двух линий сводится к двум последовательным расчётам одной линии. Такой расчёт с использованием первого закона Кирхгофа и закона Ома, при перемещении от приёмного конца линии к её передающему, нами был рассмотрен ранее. Сначала рассчитывается по данным конца линия 23 (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Схема замещения линии 23

В результате расчёта определяются , , , и мощность , текущая от узла 2 к узлу 3 (в линию 23) и напряжение . Мощность , текущая от узла 2 в линию 23 по первому закону Кирхгофа равна алгебраической сумме мощности в начале продольной ветви линии 23 и ёмкостной мощности в начале линии.

Далее (рис. 3.3) рассчитывается линия 12 по данным её конца, т.е. по напряжению и по мощности . В результате определяются потоки и потери мощности , , напряжение и мощность , текущая от узла 1 в линию 12. Векторная диаграмма напряжений (рис. 3.5) строится последовательно для линий 23 и 12.

Рис. 3.5. Векторная диаграмма напряжений

3.3. РАСЧЕТ СЕТИ ИЗ ДВУХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПРИ ЗАДАННЫХ МОЩНОСТЯХ НАГРУЗКИ И НАПРЯЖЕНИИ

ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

При названных условиях расчет сети проводится в два этапа и базируется на ранее рассмотренном подходе для одной линии. Известны мощности нагрузок (рис. 3.6) , сопротивления и проводимости линий и b_kj (kj = 12; 23), напряжение источника питания, т.е. напряжение в начале линии 12.

Рис. 3.6. Последовательность расчета в два этапа

Надо определить неизвестные напряжения в узлах (k = 2, 3), потоки и потери мощности в линиях , а также мощность источника питания .

Рассматриваемый способ задания исходных данных наиболее часто встречается в расчётах режимов питающих сетей. Узел 1 называется балансирующим. В этом узле заданы модуль и фаза напряжения, а неизвестны активная и реактивная мощности, т.е. , а Наряду с этим, при заданном значении напряжения на передающем конце линии определить напряжение в узлах (k=2, 3) можно лишь тогда, когда известно падение напряжения в линии (kj =12, 23), которое определяется током нагрузки, протекающим в линии.

Для решения такого типа задач применяют метод итераций или последовательных приближений. Состоит такой расчёт из двух этапов.

1-ый этап. Принимаем все напряжения в узлах равными и определяем потоки и потери мощности в линиях на пути от последней нагрузки к источнику питания при

, (k = 2, 3).

Определим по следующим выражениям

;

;

;

.

Запись первого закона Кирхгофа для узла 2 имеет вид (рис. 3.6)

,

где - мощность, текущая от узла 2 в линию 23, т.е. .

С учётом определённой мощности найдём потоки и потери мощности в линии 12, а именно и

.

Теперь определяем мощность, текущую от узла 1 (с шин центра питания ЦП)

2-ой этап. На втором этапе появляется возможность определения напряжений и по известному и найденным на 1-ом этапе величинам и (рис. 3.6). При применении ЭВМ возможно осуществление второй итерации, при которой используются найденные на 2-ом этапе расчёта значения и .