Визначення параметрів усталеного режиму

Розрахунки сталих режимів складають істотну частину загального обсягу досліджень електроенергетичних систем, виконуваних як на стадії проектування, так і в процесі експлуатації цих систем. Ці розрахунки необхідні при виборі конфігурації схеми електричної системи і параметрів її елементів, аналізі стійкості й оцінюванні струмів коротких замикань, визначенні найбільш економічних режимів її роботи. Крім того, розрахунки усталених режимів мають і велике самостійне значення, тому що дозволяють відповісти на ряд практично важливих питань, а саме, що:

- даний режим існує, тобто можлива передача необхідної потужності від джерел електроенергії до споживачів;

- струми, які протікають по елементах електричної системи, не перевищують припустимих, навіть у тих випадках, коли деякі з них відключені (у післяаварійних режимах);

- напруги у вузлових точках системи не виходять за задані межі.

Для виконання розрахунку будь-якого сталого режиму необхідна інформація про схему і параметри мережі електричної системи, про споживачів (навантаження) і джерела електроенергії (потужності електростанцій). Як було показано в першому розділі, мережа електричної системи в розрахунках усталених режимів зображається схемою заміщення у вигляді лінійного електричного кола, конфігурація і параметри якого відображаються тією чи іншою матрицею узагальнених параметрів.

Вихідними даними про навантаження реальних електричних систем при їхньому проектуванні й експлуатації звичайно служать значення споживаних ними активних і реактивних потужностей (), що можуть прийматися постійними () або залежними від напруги в точці підключення навантаження до мережі, тобто . Вихідними даними про джерела живлення, як правило, служать генеровані в систему активні потужності () і абсолютні значення напруг у пунктах їх підключення: . В ряді випадків джерела живлення можуть бути задані і постійні значення активних і реактивних потужностей () аналогічно навантаженням. Крім того, одне з джерел (як правило, найбільш потужна електрична станція), що грає роль балансувального, задається комплексним значенням напруги ().

При зазначених вихідних даних метою розрахунку усталеного режиму електричної системи в загальному випадку є визначення потужностей і струмів у вітках схеми заміщення і комплексних значень напруг у її вузлових пунктах. З математичної точки зору задача зводиться до розв’язування системи нелінійних рівнянь через нелінійну залежність потужності від струму і напруги.

Для розрахунку усталеного режиму заданої мережі скористаємось результатом розрахунку за методом Ньютона:

 

 

Розрахуємо спад напруги на вітках:

 

 

 

Далі виконаємо розрахунок струмів у вітках:

 

 

Виконаємо перевірку за законами Кіргофа:

 

 

 

 

Як бачимо, закони Кірхгофа підтверджують правильність розрахунку.

 

 

Складемо баланс потужностей. Для цього визначимо потужності у вузлах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Втрати у вітках становлять:

 

 

Загальні втрати потужності

Загальна потужність навантаження

Загальна потужність генератора

Небаланс потужностей