Расчет потокораспределения мощностей и напряжения в электрических замкнутых сетях энергетических систем

Предварительные сведения
В связи с ростом мощности и протяженности электрических систем, созданием объединенных и единых энергетических систем возросла сложность электрических расчетов сетей энергосистем. Поэтому естественно стремление облегчить эти расчеты посредством современных средств вычислительной техники, в частности цифровых вычислительных машин (ЦВМ). Для успешного выполнения режимных расчетов на ЦВМ необходимо хорошо понимать и знать теорию, принципы и методы расчета сетей энергетических систем.
В данной главе рассматриваются некоторые методы расчета распределения потока мощностей и напряжений в замкнутых сетях энергосистем.
В расчетах электрических сетей энергосистем приходится иметь дело с расчетными схемами и нагрузками, выраженными в виде активных и реактивных мощностей, генерируемых или потребляемых з данной точке системы. Целесообразность ведения расчетов в мощностях обосновывается следующими соображениями. Нагрузки электрических систем задаются всегда в мощностях; пересчет этих нагрузок на токи не может быть осуществлен из-за того, что неизвестны напряжения в точках приложения нагрузок. Приближенный пересчет по номинальному напряжению сети связан с недопустимыми погрешностями и требует дополнительного времени. Кроме того, расчет с нагрузками в токах приводит к ошибкам при определении токораспределения сети; эти ошибки возникают вследствие суммирования по первому закону Кирхгофа токов, ориентированных в различных системах координат. Такое суммирование допустимо только в местных сетях, в которых сдвиги фаз между напряжениями различных точек сети невелики.
При ведении расчетов режимов электрических сетей в мощностях определение распределения токов становится легче и устраняются в основном ошибки, характерные для расчетов в токах.
При расчете электрических сетей энергосистем, имеющих обычно большое число электростанций, все электростанции, кроме одной, считаются работающими по заданным графикам, а их мощности рассматриваются как отрицательные нагрузки. Предполагается, что одна из электростанций работает по свободному графику и имеет возможность покрывать все внезапные дополнительные нагрузки и потери мощности в электрической системе.
Нагрузки электрической системы обычно задаются на стороне низшего и среднего напряжений подстанций.
При составлении расчетной схемы сети все нагрузки предварительно приводятся к стороне высшего напряжения. Приведенная нагрузка получается как сумма заданных нагрузок на шинах низшего и среднего напряжений понижающих подстанций и потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях трансформаторов. Приведенная к стороне высшего напряжения мощность электростанций находится путем вычитания из мощности генераторов мощности е сопротивлениях и проводимостях повышающих трансформаторов.
При определении приведенных реактивных нагрузок, кроме потерь реактивной мощности, учитываются с соответствующими знаками емкостные мощности линий электропередач, примыкающих к подстанциям. Более подробно операция приведения, а также необходимые для этой цели формулы описаны в § 6.2.
Исследования и расчеты установившихся режимоз электрических сетей имеют целью выяснение приемлемости выбранного варианта по условиям качества доставляемой потребителю электрической энергии, необходимости установки регулирующих и компенсирующих устройств; при этом имеется в виду достижение наибольшей экономичности и надежности работы электрической системы.
В данной главе рассматриваются некоторые методы расчета потокораспределения мощностей и напряжений в электрических замкнутых сетях энергосистем. Эти методы для наглядности излагаются на конкретном примере замкнутой двухконтурной сети. Вследствие того что напряжение узлов электрической системы при заданных значениях параметров определяет режимы ее работы, наибольшее внимание уделяется методу уравнений узловых напряжений.