Нагрузки в схемах замещения

При анализе любого рабочего режима электрической сети потребители электроэнергии рассматриваются в качестве нагрузок с заданными значениями потребляемой мощности S (рис. 12. 3, а). В таком виде схема более приспособлена к оценке энергетической

V V

s / 6)

Рис. 12. 3. Нагрузка потребителей электрической сети, заданная в виде:

а - полной мощности S ; б-задающего тока I; в - поперечной проводимости Y

стороны задачи - для характеристики работы сети по условиям электроснабжения потребителей.

Недостатком такой схемы замещения является получаемая нелинейность цепи в целом, так как напряжения в узлах неизвестны. Для упрощенных расчетов рабочих режимов целесооб­разно пользоваться линейной схемой замещения.

Для этого, в частности, применяется схема замещения нагрузки в виде задающего тока (рис. 12.3, б). Поскольку задающий ток имеет положительное направление к узлу, то в данном случае

£

(12.21)

где S , U - сопряженные комплексные значения мощности и напряжения в данном узле. В распределительных сетях напряжения узлов сети мало отличаются от номинального U_ном, поэтому для них

(12.22)

В некоторых случаях используется схема замещения нагрузки, представляющая попе­речную пассивную ветвь с постоянной проводимостью (рис. 12.3, в):

y=А

_U2

В действительности полная мощность, потребляемая электроприемниками, в любом ре­жиме работы зависит от величины подведенного напряжения.

Зависимость потребляемой мощности (нагрузки) приемника электроэнергии от напряже­ния называется статической характеристикой (СХ) нагрузки по напряжению (рис. 12.4). Эта зависимость в общем случае нелинейная. При малых отклонениях напряжения от номинального ее часто представляют в виде линейной или квадратичной зависимости и характеризуют вели­чиной регулирующего эффекта нагрузки.

Регулирующим эффектом нагрузки называют изменение потребляемой мощности при­емника электроэнергии в процентах при изменении напряжения на 1 %.

Рис. 12.4. Статические характеристики нарузки: 1 - активной мощности; 2 - реактивной мощности

Например, регулирующий эффект, равный 2, означает, что при изменении напряжения на 1 % в ту же сторону изменяется потребляемая мощность приемника электроэнергии на 2%. Регулирующий эффект, равный - 0,5, означает, что при повышении напряжения на 1 % потреб­ляемая мощность приемника электроэнергии уменьшается на 0,5%.

P*(U*)= A + AU*;

*, *'            ¹       , _ч,                                                          (12.24)

Q*(U*) = Bo + BU* + B₂ (U*)² = Bo _л + B_UU*

где U* - напряжение на шинах потребителя данного узла в отн. ед. к номинальному и_ном; P*(U*); Q*(U*) - активная и реактивная мощности нагрузки потребителя при напряжении U*, в отн. ед. к активной мощности нагрузки Р_п._ном (или к реактивной мощности нагрузки Q^™) при номинальном напряжении на приемниках электроэнергии; А₀; А_]; Во; В_]; В₂ - коэффициенты групповых статических характеристик активной и реактивной нагрузки потребителей; А_] и В_]л - регулирующие эффекты активной и реактивной нагрузок.

Статические характеристики узлов нагрузки делятся на пологие, средние и крутые виды в зависимости от величин регулирующих эффектов.

В табл. 12.2 приведены значения коэффициентов указанных видов статических характе­ристик и регулирующие эффекты для активных и реактивных мощностей.

Для статических характеристик активной нагрузки А₂ = 0, следовательно, регулирующий эффект активной мощности равен А₁. Графики статических характеристик реактивной нагрузки при изменении U_a* в пределах 0,95... 1,05 могут быть линеаризованы по условию:

b₀ + BUп* + BUп*² = b₀ л + B_lnUп*.

Значения В_0л и В_1л приведены в табл. 12.2, регулирующий эффект неактивной мощности равен В_1л.

12.8. Параметры элементов электрических сетей системы электроснабжения про­мышленных предприятий

Общие сведения

Целью данного раздела является определение пределов изменения основных параметров элементов электрической сети промышленных предприятий, а также характера зависимостей этих параметров от номинальной мощности понижающего цехового трансформатора S_HошT.

Рассмотрим типовой участок электрической сети промышленного предприятия напря­жением 10/0,4 кВ, состоящий из кабельной линии напряжением 10 кВ, понижающего транс­форматора напряжением 10/0,4 кВ и шинопровода напряжением 0,38 кВ.

Схема электроснабжения участка изображена на рис. 12.5, а схема замещения - на рис.

12.6.

Параметры схемы замещения исследуемого участка электрической сети, изображенной на рис. 12.5, определяются нагрузкой Р_пном + jQ_{n ном} по величине которой происходит выбор

номинальной мощности понижающего трансформатора £_номт при заданном коэффициенте за­грузки К_з и соответствующий выбор сечения кабеля и марки шинопровода.

В табл. 12.3 представлены сечения кабелей напряжением 10 кВ с алюминиевыми жилами F_K, выбранные с учетом термической стойкости токам короткого замыкания, марки шинопрово­дов напряжением 0,38 кВ, соответствующие трансформаторам с номинальными мощностями £_номт = 160 ...2500 кВА, а также активные и реактивные сопротивления трансформаторов, ак­тивные и реактивные удельные сопротивления кабелей и шинопроводов и другие параметры трансформаторов.

10кв                 ТП

ИЛ

Эт-кичуоп^иг.'мники

Рис. 12.5. Схема электроснабжения участка электрической сети

U,_l„„=10kB

I                                                  ¹ II.uum VlrrLlioM

Д^г+УДйт

Рис. 12.6. Схема замещения участка электрической сети:

U_Hом - номинальное напряжение участка сети; Р_{п ном} , Q_{п ном} - значения расчетной актив­ной и реактивной нагрузки цеховой трансформаторной подстанции при номинальном напря­жении U_WM на зажимах приемников электроэнергии; R_K, R_т ,Я_ш; Х_к, Х_т, Х_ш - активные и реактив­ные сопротивления кабеля, трансформатора и эквивалентное сопротивление шинопровода; К_т - номинальный коэффициент трансформации; ДР_ст, AQ_CT - потери холостого хода активной и ре­активной мощности в стали трансформатора

Таблица 12.3

Характер зависимостей активного и реактивного сопротивления трансформатора от его номинальной мощности S_нOыr дает возможность аппроксимировать их убывающей степенной функцией (табл. 12.4). Удельные реактивные сопротивления кабелей изменяются в пределах х_0к = 0,088...0,076, т.е. очень слабо зависят от номинальной мощности трансформатора.

Удельные активное и реактивное сопротивления шинопровода зависят от номинальной мощности трансформатора и уменьшаются с ее увеличением.

Таблица 12.4

Зависимости потерь КЗ ЛР_{к з} и активных и реактивных потерь холостого хода ЛР_ст, DQ_CT в зависимости от £_номт представляют собой прямые (см. табл. 12.4).