Составление схемы замещения

Расчету установившихся режимов ЭС предшествует составление ее расчетной схемы замещения. Эту схему получают в результате объединения схем замещения отдельных элементов ЭС в соответствии с принципиальной схемой электрических соединений.

Для составления схемы замещения ЭС необходимо выбрать схему замещения каждого элемента системы и рассчитать ее параметры.

Все параметры схемы замещения ЭС необходимо вычислять в именованных единицах по усредненным погонным (на единицу длины) данным: – для воздушных линий и паспортным данным; – для трансформаторов и автотрансформаторов.

В качестве схемы замещения воздушных линий предпочтительна
П-образная схема замещения с сосредоточенным сопротивлением

(4.47)

и разнесенной по концам проводимостью линии

. (4.48)

При нескольких параллельно включенных однотипных линиях n_w эквивалентные параметры П - образной схемы замещения определяют по формулам:

; (4.49)

. (4.50)

Емкостную проводимость В_w можно не вычислять, учитывая влияние зарядной мощности линий 110 кВ и выше эквивалентной генерацией реактивной мощности по концам линии

, . (4.51)

Активная проводимость , обусловленная коронированием, может быть приближенно оценена по средним погонным потерям мощности . Учет активной проводимости необходим для линий 220 кВ и выше в расчётах, требующих вычисления потерь электроэнергии, например, при определении экономической эффективности вариантов ЭС, установки средств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, изменения режимов их работы. При этом потери на коронирование учитывают активной нагрузкой по концам замещаемой линии

, . (4.52)

Однако потери на коронирование даже для таких линий практически не влияют на потокораспределение и потери напряжения в ЭС.

Для увеличения пропускной способности воздушных линий 220 кВ и выше и снижения потерь на коронирование расщепляют фазные провода. При расщеплении фазы на n_п проводов погонные параметры определяют по выражениям:

; (4.53)

; (4.54)

, (4.55)

где – погонное активное сопротивление одного провода фазы; – среднегеометрическое расстояние между проводами различных фаз; – эквивалентный радиус расщепленной фазы; – среднее геометрическое расстояние между проводами одной фазы.

При одном проводнике в фазе радиус равен действительному радиусу провода.

Расчётные данные воздушных линий 35 – 750 кВ приведены, например, в [2, табл. 7.2–7.4] и в [3, табл. 7.32–7.36].

Трансформаторы при расчётах режима ЭС чаще всего представляют в виде Г-образных схем замещения: однолучевой – для двухобмоточных и трехлучевой – для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов [3, 4]. При параллельном включении n_т однотипных двухобмоточных трансформаторов параметры Г-образной схемы замещения определяют по следующим формулам:

; (4.56)

. (4.57)

В задаче удобнее использовать схему замещения с учетом проводимости в виде эквивалентной нагрузки при холостом ходе трансформатора:

, (4.58)

подключаемой со стороны тех зажимов, к которым подводят напряжение.

Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов параметры определяют по тем же формулам, что и для двухобмоточного трансформатора. Проводимость можно также учитывать мощностью холостого хода .

В общем случае расчётные параметры трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов и находят для каждого луча схемы замещения (ВН, СН, НН) по однотипным формулам:

;

; (4.59)

;

;

; (4.60)

.

Для определения в каталогах на трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы всегда указаны три номинальных величины напряжения короткого замыкания на каждую пару обмоток ( ) и одно ( или ) или три значения потерь короткого замыкания ( ) в зависимости от типа трансформаторов и автотрансформаторов.

Отечественные трехобмоточные трансформаторы в целях унификации в последнее время изготавливают с обмотками одинаковой мощности (соотношение ). При этом задают потери короткого замыкания на одну пару обмоток ( ).

Активные сопротивления лучей схемы замещения в этом случае вычисляют по формуле

. (4.61)

Если в трехобмоточном трансформаторе одна из обмоток имеет мощность меньше номинальной (соотношение или ), то активные сопротивления лучей схемы замещения для обмоток с номинальной мощностью вычисляют аналогично предыдущему случаю.

(4.62)

или

. (4.63)

Величину активного сопротивления луча схемы замещения соответствующей обмотки с меньшей номинальной мощностью, приведенную к номинальной мощности трансформатора, находят, учитывая обратную пропорциональность сопротивлений и мощности обмоток:

(4.64)

или

. (4.65)

Для автотрансформаторов задают потери короткого замыкания на три пары обмоток ( ) или на одну пару . При этом величины , отнесенные к номинальной мощности обмотки НН, необходимо пересчитать к номинальной мощности автотрансформатора через коэффициент приведения :

; . (4.66)

После этого расчёт активных сопротивлений автотрансформатора в первом случае выполняют по (4.54), предварительно определив по (4.59) потери короткого замыкания соответствующих обмоток, во втором случае, если заданы величины , по (4.62) и (4.64); задав потери короткого замыкания , учитывая, что

(4.67)

определяют сопротивление автотрансформатора по формулам:

; . (4.68)

Реактивные сопротивления лучей схемы замещения трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов вычисляют с помощью соответствующих выражений (4.60) и (4.56). При этом для автотрансформатора значения необходимо привести к номинальной мощности автотрансформатора:

; . (4.69)

В технических справочниках (в том числе и в [2, 3]) иногда дают уже приведенные значения , которые непосредственно подставляют в формулы (4.60).

Являются ли значения приведенными, можно выяснить, вычислив по (4.60) для одного из автотрансформаторов значения . Если одно из них (например, ) будет нулевым или близким к нулю, то табличные данные автотрансформатора уже приведены к мощности .

Параметры схемы замещения двухобмоточных трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения НН зависят от исполнения трансформатора. Для трехфазных трансформаторов, составленных из однофазных групп с расщепленными обмотками НН, мощность каждой из обмоток НН-1 и НН-2 принимают равной 50 % номинальной мощности трансформатора. В соответствии с чем для схемы замещения, представляющей трехлучевую звезду, записывают

; ; , (4.70)

где – междуобмоточные (сквозные) сопротивления. Определяют его аналогично двухобмоточным трансформаторам по формуле (4.56).
В трехфазных трансформаторах с общим для всех магнитопроводом степень магнитной связи заметно отлична от однофазных. В этом случае

; ; . (4.71)

При параллельном соединении ветвей НН - 1 и НН - 2 трансформатор с расщепленными обмотками эквивалентен обычному двухобмоточному.

Основные параметры трансформаторов и автотрансформаторов
35 – 750 кВ, в том числе искомые значения активных и реактивных сопротивлений обмоток, вычисленные одним из указанных выше способов, даны, например, в [2, табл. 6.9–6.20] и в [3, табл. 3.5–3.10]. Причем сопротивления приведены к стороне ВН по среднеэксплуатационному напряжению (1,05 ). Перестановка ответвлений трансформаторов и автотрансформаторов, влияние температуры окружающего воздуха и нагрузки на параметры в расчётах не учитывают.