8 10 .2. Представление нагрузок в расчетных схемах электрических сетей
Расчет параметров установившихся режимов электрических сетей производится при наличии схемы замещения сети, включающей все элементы энергосистемы: генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, нагрузку. При выполнении таких расчетов нагрузка может быть наиболее точно учтена с помощью статических характеристик конкретных потребителей. Однако для большинства расчетов такой подробный учет нагрузки затруднителен вследствие отсутствия точных данных о составе потребителей. В подавляющем большинстве случаев пользуются обобщенными статическими характеристиками для комплексной нагрузки. Алгоритм и пример расчета установившегося режима с использованием статических характеристик приведены в § 8.4 и 8.5.
Учет статических характеристик нагрузки несколько усложняет расчет режима электрической сети, поэтому такие расчеты проводятся только в тех случаях, когда отказ от их учета приводит к заметным искажениям результатов.
При расчетах рабочих установившихся режимов электрических сетей нагрузка обычно представляется неизменными активной и реактивной мощностями при колебаниях напряжения в узле подключения нагрузки. Такое представление нагрузки соответствует замене действительных характеристик нагрузки постоянной величиной (рис. 8.2, прямые 3, 4). Как видно из рисунка, такая идеализация является весьма грубой и может быть использована лишь при небольших отклонениях напряжения от номинальных значений. Обычно допустимые ГОСТом отклонения напряжений не превышают 5% от номинального.
Алгоритм расчета разомкнутой сети при задании нагрузки постоянными мощностями рассмотрен в гл. 6 и 7 настоящего пособия.
Представление нагрузки постоянной мощностью можно считать точным в проектных расчетах при использовании прогнозных значений нагрузок узлов. При расчетах режимов электрической сети со значительными изменениями напряжения в узлах сети и необходимостью учета нелинейного характера зависимости мощностей нагрузок от напряжения нагрузки представляются постоянными сопротивлениями Rн и Хн. На рис. 8.3 показана схема замещения нагрузки при параллельном (а) и последовательном (б) соединениях Rн и Хн. Сопротивления выбираются так, чтобы потери мощностей в них соответствовали нагрузкам потребителей. При параллельном соединении
;
,
(8.1)
при последовательном
-
;
.
(8.2)
При представлении нагрузки постоянным сопротивлением Zн мощность меняется прямо пропорционально квадрату напряжения (см. рис. 8.2, кривая 5). Хотя представление нагрузки постоянной мощностью имеет не меньшую по-
67
Рис.8.1. Статические
характеристики нагрузки по напряжению
Рис. 8.2. Виды
представления нагрузки:
1,2 – статическими
характеристиками; 3,4 – постоянной
мощностью; 5 – постоянным сопротивлением
Примерный состав комплексной нагрузки [1, табл. 3—3]
Потребители |
Состав, % |
Мелкие асинхронные двигатели |
34 |
Крупные асинхронные двигатели |
14 |
Освещение |
25 |
Выпрямители, инверторы, печи, нагревательные приборы |
10 |
Синхронные двигатели |
10 |
Потери в сетях |
7 |
Итого |
100 |
В каждом конкретном случае статические характеристики нагрузки можно получить в результате проведения испытаний, меняя напряжение на шинах подстанции и выполняя замеры мощности потребления.
Познакомьтесь со статическими характеристиками различных нагрузок самостоятельно
[1, с. 108 – 123].
Статические характеристики нагрузки позволяют определить степень снижения мощности нагрузки при снижении напряжения на шинах потребителя. Это явление получило название регулирующего эффекта нагрузки по напряжению. Количественно регулирующий эффект нагрузки определяется производными ∂Р/∂U ∂Q/∂U. Чем больше эти значения, тем сильнее зависит величина нагрузки от напряжения на шинах потребителя.
Для типовых статических характеристик при напряжениях, близких к номинальному, регулирующий эффект комплексной нагрузки следующий:
;
.
Здесь мощности и напряжения выражены в относительных единицах.
66
Рис. 1.5. Пример
электрической схемы района энергосистемы
Рис. 1.6. Типы
конфигураций электрических сетей:
а – сложнозамкнутая;
б – с двухсторонним питанием; в –
кольцевая; г – разомкнутая радиальная;
д – разомкнутая разветвленная
11