Схемы замещения для расчётов установившихся режимов

Расчёты режимов выполняются по схемам замещения [7]. Полная схема замещения сети (расчётная схема) составляется путём объединения схем замещения отдельных элементов в соответствии с их схемами соединения (рис.3.2).

Расчётные схемы включают в себя как существующие, так и новые элементы сети. На расчётной схеме указываются связи между узловыми точками (прямые или ломаные линии), для трансформаторов – элементы трансформации. Двухцепные ЛЭП и соединённые параллельно трансформаторы изображаются одной эквивалентной ветвью. Возле каждой ветви могут надписываться численные значения сопротивления и проводимости (для ЛЭП). Возле элемента трансформации указывается коэффициент трансформации.

Рис.3.2. Расчётная схема замещения сетей 220, 110 кВ

Линии представляются П-образными схемами замещения (рис. 3.3), двухобмоточные трансформаторы - Г-образными схемами замещения (рис. 3.4), трёхобмоточные и автотрансформаторы - схемой трёхлучевой звезды с проводимостью (потерями холостого хода) на входе (рис. 3.5).

Рис.3.3. Виды схем замещения линии:

а – полная; б - упрощённая

Параметры линии R_л, X_л, Ом, G_л, B_л, мкСм, Q_зар, Мвар, состоящей из n цепей, определяются по формулам:

,

где L – длина линии, км;

– погонные активное и реактивное сопротивления линии, Ом/км;

– погонная ёмкостная проводимость линии, мкСм/км;

– удельные потери мощности на корону, кВт/км;

– номинальное напряжение линии, кВ.

Для линий напряжением 220 кВ и ниже активная проводимость линии не учитывается.

Рис.3.4. Разновидности схемы замещения двухобмоточных трансформаторов:

а – полная; б - упрощённая

Параметры двухобмоточного трансформатора R_т, X_т, Ом, ΔP_xх, МВт, ΔQ_xх, Мвар, g_Т, b_Т, мкСм определяются по формулам:

,

где , – номинальные мощность (МВ·А) и напряжение стороны ВН (кВ) трансформатора ;

n – число параллельно включённых трансформаторов;

– потери мощности короткого замыкания (КЗ), кВт;

– напряжение КЗ трансформатора, %;

– потери мощности холостого хода (ХХ), кВт;

– ток ХХ, %.

Схемы замещения трёхобмоточных трансформаторов, приведены на рис. 3.5, а, б. Мощность обмотки ВН . Существуют трёхобмоточные трансформаторы с различными соотношениями номинальных мощностей обмоток : 100/100/100 %, 100/100/66,7 %, 100/66,7/66,7 %.

Активные сопротивления обмоток определяются по формулам:

,

где .

Рис.3.5. Разновидности схемы замещения трёхобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов:

а – полная; б - упрощённая

Реактивные сопротивления обмоток определяются из равенств:

Если расчётное значение или окажется отрицательным, то ( ) следует приравнять к нулю. Коэффициент трансформации в ветви обмотки СН

,

в ветви обмотки НН .

Потери мощности в стали и проводимости трёхобмоточных трансформаторов определяется так же, как для двухобмоточных трансформаторов.

Схемы замещения (рис. 3.5, а, б) и формулы для расчёта параметров трёхобмоточных трансформаторов справедливы и для автотрансформаторов (АТ). Соотношение мощностей обмоток низшего и высшего напряжения АТ равно 0,5.

Трансформаторы с расщеплённой обмоткой имеют, как правило, две одинаковых обмотки низшего напряжения и могут работать в 2 режимах:

· обе обмотки работают на одну нагрузку;

· каждая обмотка работает на свою нагрузку.

В первом случае трансформаторы с расщеплёнными обмотками имеют схемы замещения, как у двухобмоточных трансформаторов, и расчёт их параметров выполняется по формулам, приведённым для двухобмоточных трансформаторов.

Источники активной мощности (генераторы) представляются в схеме замещения постоянной генерируемой мощностью Р_г и Q_г. Для балансирующего и одновременно базисного узла вместо мощностей Р_г и Q_г. задаются напряжение U_б и предельная реактивная мощность.

Источники реактивной мощности могут задаваться постоянной генерируемой мощностью или более сложными зависимостями (диапазоном регулирования, специальными схемами замещения). Батарея конденсаторов может быть представлена в схеме замещения реактивным сопротивлением

,

где – мощность батареи при номинальном напряжении.

Установки продольной компенсации замещаются реактивным сопротивлением

,

где – ёмкость батареи, мкФ.

Реактор представляется в схеме замещения продольным (токоограничивающий реактор ) или поперечным (шунтирующий реактор ) реактивным сопротивлением

,

где , , – номинальные напряжение, ток и мощность реактора,

– падение напряжения в реакторе в процентах от при протекании .

При расчётах потокораспределения нагрузка учитывается постоянными активной и реактивной мощностями (Р_н и Q_н).