Схемы замещения основных силовых элементов системы

Схема замещения является одним из средств, упрощающих представление об изучаемых процессах и облегчающих составление уравнений, которые описывают переходные процессы в электрической системе.

При составлении схем замещения элементы системы (генераторы, трансформаторы, линии электропередачи (ЛЭП) и т.д.) представляют простейшими элементами электрической цепи: индуктивностями, емкостями, активными сопротивлениями, проводимостями.

Схема замещения, положенная в основу математических операций, может рассматриваться в качестве некоторой логической или математической модели. Она может быть справедлива для любого момента времени и отражает связь между параметрами системы и параметрами режима только в какой-либо один характерный момент времени исследуемого процесса.

К составлению схем замещения, также как к объединению или упрощению изучаемой системы, нужно подходить весьма тщательно, так как неудачный выбор схемы замещения может привести к неточным или даже ошибочным результатам расчетов переходных процессов.

Рассмотрим схемы замещения некоторых элементов электрической системы.

Линии электропередачи.

Воздушные и кабельные линии напряжением 110 кВ и выше представляют, как и при расчетах установившихся режимов, Т-образной или П-образной схемой замещения (рис. 1.1).

Рис. 1.1. П-образная схема замещения ЛЭП

На рис. 1.1 обозначено: ; ; ; , где - длина линии, км; , - удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км; - удельная емкостная проводимость, 1/Ом×км.

При упрощенном рассмотрении электромеханических переходных процессов линии электропередач могут замещаться полными или чисто индуктивными сопротивлениями.

Асинхронные двигатели при исследовании переходных процессов представляют известной схемой, отображающей основные контуры двигателя с учетом потерь.

Для расчетов, выявляющих количественные соотношения, рекомендуется пользоваться более точными схемами замещения.

Для анализа общих соотношений и оценки влияния процессов, происходящих в двигателе на систему, используют приближенную схему замещения, дающую завышение вращающего момента до 10 % (рис. 1.2, а) или даже схему замещения (рис. 1.2, б).

Рис. 1.2. Схемы замещения асинхронного двигателя

Трансформаторы.При расчетах электромеханических переходных процессов схемы замещения трансформаторов представляют Г-образной схемой с учетом ветви намагничивания. Часто в расчетах ветвь намагничивания не учитывают и трансформатор представляется чисто индуктивным сопротивлением (двухобмоточный трансформатор) или многолучевой звездой индуктивных сопротивлений в случае многообмоточного трансформатора.

Синхронные машины (генераторы, двигатели) при уточненных расчетах представляются комплексными схемами замещения. При упрощенных расчетах - индуктивными сопротивлениями , , , за которыми находятся соответственно ЭДС , , , ( ).