2 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Расчет напряжения
Отклонения напряжения от номинальных значений происходят из-за суточных, сезонных и технологических изменений электрической нагрузки потребителей; изменения мощности источников реактивной энергии; регулирования напряжения на генераторах электростанций и в узлах сети; изменения схемы и параметров электрических сетей.
Методы расчета отклонений напряжения довольно подробно освещены в работах [35, 44 и др.]. Поэтому ниже излагаются методы инженерных расчетов и отдельные вопросы, требующие дополнительного рассмотрения. Отклонения напряжения должны определяться в характерных точках сети. Для системы электроснабжения промышленных предприятий такими точками являются секции шин 6, 10 и 35 кВ подстанций глубокого ввода (ПВГ); центральные распределительные устройства 6 или 10 кВ при питании их по токопроводам или протяженным воздушным линиям; шины 0,4—0,66 кВ цеховых трансформаторов, а также распределительные пункты этого напряжения, наиболее удаленные от цеховых трансформаторов, и присоединенные к ним сети освещения. Отклонения напряжения в электрических сетях промышленных предприятий следует рассчитывать для наибольших нагрузок. Электрические сети промышленных предприятий в основном радиальные с несколькими ступенями трансформации. В последние годы применяются и простые замкнутые сети с двусторонним питанием для обеспечения бесперебойности электроснабжения потребителей и повышения мощности КЗ.
Отклонение напряжения в любой точке х сети в момент времени t определяется суммой всех «добавок» и потерь напряжения, выраженной в процентах от номинального значения,
(1)
где
—алгебраическая сумма «добавок» напряжения, создаваемых регулирующими устройствами;
—сумма потерь напряжения на всех участках рассматриваемой цепи.
«Добавки» могут быть положительными и отрицательными. Так, например, трансформаторы цеховых подстанций позволяют получить «добавки» 0; 2,5; 5; 7,5 и 10% для ответвлений 2 * 2,5%,
а «добавка» от батареи конденсаторов (БК) поперечного включения в месте ее присоединения
где Ха — сопротивление питающей сети, Ом; U—напряжение в месте установки БК, кВ; QBK—мощность БК, кВАр. Потери напряжения, в процентах, на отдельных участках цепи
где Р и Q — активная и реактивная мощности, кВт и кВАр; R и X— активное и реактивное сопротивление участка, Ом; U„ — номинальное напряжение участка цепи, кВ.
Потери напряжения в трансформаторе, в процентах, можно определить по упрощенной формуле
где
* 100 и — активная и индуктивная составляющие напряжения КЗ, %; cos ф — коэффициент мощности нагрузки; SH и S — номинальная и фактическая мощности трансформатора.
Поперечная составляющая падения напряжения в сетях 110 кВ и ниже мала и ею в расчетах пренебрегают.
При определении потери напряжения в сети с разными напряжениями необходимо их параметры привести к одному — базисному:
, где U„ — номинальное напряжение участка. В замкнутых сетях для линий с двусторонним питанием определяется точка потокораздела, в которой сеть условно разбивается на две радиальные линии, и тогда расчет потерь напряжения выполняется указанным выше способом.
Для нахождения точки потокораздела следует определить мощности на головных участках (рис. 2).
Для сети, показанной на рис. 2, наибольшая потеря напряжения будет до точки потокораздела:
Рис. 2. Замкнутая сеть с двусторонним питанием
Для расчета потерь напряжения можно воспользоваться кривыми, приведенными в работе [13]. Величина потерь напряжения
в элементах электрической сети не должна превышать значений, при которых с учетом «добавок», создаваемых регулирующими устройствами, отклонения напряжения на зажимах наиболее удаленных электроприемников не выйдут за пределы нормируемых ГОСТом. При выборе сечений проводов и кабелей напряжением выше 1000 В предельная потеря напряжения принимается равной 6—8%, а для сетей до 1000 В —5—6%. На рис. 3 показана схема электроснабжения предприятия, а на рис. 4 — график потерь напряжения, из которого видно, что наибольшие потери напряжения имеют место в трансформаторах ПГВ и цеховых подстанций, а также в реакторах и токопроводе.
Рис. 4. График потерь напряжения:
1 — нормальный режим; 2 — аварийный режим
Рис. 3. Схема электроснабжения предприятия
В качестве аварийного режима рассматривался случай одновременного отключения блока ВЛ — 110 кВ, одного из трансформаторов 110/6 кВ йодной цепи токопровода. Эпюра построена без учета «добавок», создаваемых с помощью РПН трансформатора на ПГВ и ПБВ цеховых трансформаторов. Напряжения всех электрических ступеней приведены к напряжению одной ступени — 6 кВ. Нагрузки, указанные на схеме, максимальные. Для минимального электропотребления электрические нагрузки составляют 0,7 от максимальных, потери напряжения соответственно уменьшатся и составят в точке Ж вместо 14% при наибольших нагрузках — 10%. Зададимся следующими «добавками»: от РПН трансформатора ПГВ + 5% для наибольших нагрузок, 0% для наименьших нагрузок и от ПБВ цехового трансформатора + 10% . С учетом принятых «добавок» определим по формуле (1) отклонения напряжения (рис. 3): для наибольших нагрузок V = 5рпн + + 10пбв— 14 = +1%. т. е. напряжение в точке Ж будет 400 В; для наименьших нагрузок V = 0РПн+ 10Пбв— 10 = 0%, т. е. напряжение в точке Ж сохранится 400 В.
