Содержание материала

СИММЕТРИЧНЫЕ СИНУСОИДАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

  1. 1. Характеристика симметричных синусоидальных рабочих режимов и задача их расчета


Рис. 2-1. Однолинейная схема разомкнутой сети.
А — источник питания; I, 2, 3 — потребители.
В общем случае рабочие режимы электрических сетей шляются несимметричными и несинусоидальными. В целях упрощения расчетов этих режимов используют разложение на симметричные составляющие. Для каждой из основных гармоник должны быть составлены расчетные схемы прямой, обратной и нулевой последовательностей. Симметричный синусоидальный режим является частным случаем. Фактически он является режимом прямой последовательности основной частоты. Если степень несимметрии и несинусоидальности кривых токов и напряжений относительно невелика, то для определения параметров режима электрической сети достаточно знать параметры режима прямой последовательности основной частоты. В связи с этим расчеты симметричных синусоидальных режимов имеют самостоятельное значение при рассмотрении рабочих режимов, хотя они и являются составляющими в характеристике действительных несимметричных и несинусоидальных режимов. Таким образом, умение рассчитать симметричные синусоидальные рабочие режимы является практически очень важным. Ими определяются условия электроснабжения потребителей. Эти расчеты выполняются достаточно часто. Несимметрия и несинусоидальность проверяются изредка по техническим и экономическим ограничивающим условиям.

Симметричные синусоидальные режимы работы трехфазных электрических сетей характеризуются одинаковыми значениями параметров режима (модулей токов, напряжений, мощностей) отдельных фаз и синусоидальной формой кривых токов и напряжений. Значение полной мощности S для трехфазной цепи в этих условиях определяется  комплексным числом
(2-1)
где / — комплексное значение тока соответствующей ветви сети; U — комплексное значение увеличенного в |/3 фазного напряжения в рассматриваемом узле сети; Р и Q—активная и реактивная мощность.
Графически электрическую сеть изображают в виде условной однолинейной схемы (рис. 2-1). Стрелками в узлах сети отмечают нагрузки потребителей и мощности источников питания, а также пути передачи энергии вдоль линий. Величина полной мощности изменяется вдоль линий сети. Значения мощности у передающего и приемного концов линии (например, у пунктов Ли/ линии Л/ на рис. 2-1) неодинаковы. На схеме иногда указывают средние значения мощности — например на схеме рис. 2-1.
При расчетах рабочих режимов все элементы сети представляются схемами замещения с соответствующими параметрами. В настоящее время существует значительное количество различных методов расчетов. Каждый из них обладает соответствующими достоинствами и недостатками и имеет определенную целесообразную область применения. Она зависит от напряжения сети, ее схемы, точности исходных данных и требуемой точности результатов расчетов, используемых расчетных средств, квалификации расчетчика и т. п. Правильный выбор целесообразного метода расчета является весьма важным, так как при этом может быть существенно сокращен объем вычислительной работы. В ряде случаев при неправильно выбранном методе расчет вообще не может быть выполнен или же его результаты получаются в значительной степени искаженными.
Проектные и эксплуатационные расчеты различаются прежде всего точностью исходных данных, особенно нагрузок. В проектных расчетах эти данные являются менее достоверными. Поэтому и требования к точности результатов этих расчетов оказываются меньшими. Наибольшей точности требуют расчеты по оптимизации рабочих режимов существующих электрических сетей (см.
§ В-5). Обычно численные значения параметров схемы замещения целесообразно задавать двумя-тремя значащими цифрами. В зависимости от условий расчета и определяемой величины, как правило, результат достаточно получать с тремя-четырьмя значащими цифрами. Необходимая точность  выполнения вычислительных операций при этом определяется применяемым методом расчета.
В распределительных сетях длины участков сети и их нагрузки относительно невелики, значения напряжений в узлах очень мало различаются по величине и фазе. Потери мощности на каждом участке сети также очень малы. Поэтому расчеты режимов для этих сетей ведутся упрощенно. В питающих сетях длины линий и нагрузки элементов сети в значительной степени  возрастают. Поэтому расчеты приходится  выполнять более точно с учетом потерь мощности на участках сети и различия напряжений в узлах.
Существенно усложняются расчеты электрических сетей при наличии нелинейных элементов. Основными нелинейными элементами сети являются нагрузки, заданные мощностями. При этом уравнения связи между токами и напряжениями оказываются не линейными, а второго порядка. В связи с этим не могут быть непосредственно использованы, например, методы линейной алгебры. Некоторые другие нелинейные элементы, например вентильные преобразователи, обычно входят в состав нагрузок и дополнительного анализа не требуют. Для упрощения расчетов нелинейных схем применяют итеративные методы и линеаризацию характеристик нелинейных элементов.
Вручную практически возможно рассчитать относительно несложные разомкнутые и замкнутые схемы сетей. При этом система решаемых уравнений не должна содержать более 10—20 уравнений, даже при применении итеративных методов расчета. Несколько упрощаются расчеты и может быть расширен их объем при использовании статических моделей переменного и постоянного тока. Расчеты сложнозамкнутых сетей целесообразно проводить с использованием ЦВМ.
Ниже более подробно рассматриваются методы, целесообразные для проведения расчетов вручную, и дается общее представление о выполнении расчетов для более сложных случаев.