CC BY
0УДК 620.9
Мишина Ю.В.
магистрант
Юго-Западный государственный университет (г. Курск, Россия)
ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
Аннотация: показан анализ основные способов для расчетов значений напряжений в электрических сетях.
Ключевые слова: электрические сети, метод, исследование, напряжение, модель,
ток.
Задача расчета режима сложной электрической сети требует определения токов и напряжений в ветвях и узлах многоконтурной схемы замещения. Зачастую задача дополнительно усложняется учетом различия в коэффициентах трансформации трансформаторов, включенных в эти контуры. Необходимые расчеты оказываются крайне трудоемкими.
Количество расчетных операций резко возрастает с увеличением числа замкнутых контуров в схеме замещения сети. Большая сложность электрических сетей современных электрических систем, схемы замещения которых содержат десятки и сотни узлов и замкнутых контуров, ставит практически непреодолимые препятствия выполнению расчетов «вручную».
Эти трудности определили широкое использование ПК. Применение ПК требует использования таких методов формулировки задачи и ее решения, которые могут быть достаточно просто переведены на «язык машин». Эта задача с успехом решается при применении методов матричной алгебры и теории графов.
Поэтому все современные аналитические методы расчета режимов сложных электрических сетей используют символику и правила этих математических дисциплин. В настоящее время в литературе уделено достаточное большое внимание методам расчета напряжений в электрических сетях [32, 33]
Ниже приведены основные способы расчёта значений напряжений в электрических сетях:
1. Итерационный метод (метод последовательных приближений).
Рассмотрим основные формулы итерационного метода расчёта напряжения:
Для определения напряжения в начале линии:
иш = иг- АЩ (1)
где и1 - напряжение на первом участке, В,
Аи1 - паление напряжения на первом участке.
Для нахождения значения невязки или небаланса напряжений в начале
линии:
Аи(1) = и0- и(^ (2)
Для определения нового значения напряжения на следующем итерационном шаге:
У(2)2 = и(1)2 + Аи{1) (3)
Для расчёта напряжения в узле 1: и1 = и0 - ЛШ
и- = и0- Аи- (4)
Для контроля точности получаемого решения и определения момента остановки расчётов: dUi = U(i п) - U(i п-1), где п — номер итерационного шага.
Л^ = и(1п) - и(1 п-1} (5)
Критерием остановки итерационного процесса будет выполнение условия: 5Ui < s, где s — заранее заданное значение, характеризующее точность итерационного процесса.
2. Метод узлового напряжения.
Рассмотрим основные формулы метода узловых напряжений: Формула для определения узлового напряжения UAB :
UAB = (Rt + R01 ) (6)
где Я01 — внутренне сопротивление первого источника питания иг, Ом. Формула для второй ветви: UAB = - иВА = -р2 + ЩК2 + Я02)], где Я02 — внутренне сопротивление второго источника питания Е2, Ом.
иАВ = -иВА = -(и2 + 11 • (Я2 + Я02) (7)
где Я02 — внутренне сопротивление второго источника питания и2, Ом.
3. Расчёт режима сети при заданном значении напряжения в начале линии электропередачи. Способ предполагает использование уравнения узловых напряжений (узловых потенциалов).
Последовательность расчёта:
- Определяют взаимную (или общую) проводимость узлов 1 и 2, равную сумме проводимостей ветвей, соединяющих эти узлы и взятых с обратным знаком,
- Определяют собственную проводимость узла 2, равную сумме проводимостей ветвей, соединённых с узлом 2,
- Из уравнения узловых напряжений определяют напряжение, Затем по закону Ома определяют ток в продольной части линии, а после этого — ток в начале линии.
Рид
потребителя
Рисунок 1. Схема расчет напряжения по методу схем замещения.
Напряжение и2 в точке (2) получается, как произведение напряжения и3 на коэффициент трансформации силового трансформатора (рисунок 3). Напряжение и1 в точке (1) рассчитывается:
и.- = Щ-^З •¡2^т (8)
Напряжение Ио в точке (0) равняется как сумма И + ^342 Ъ линии.
и0 = и1 + 73 •¡2^кл (9)
4. Метод расчёта режима при заданном напряжении в конце линии электропередачи. Данный метод заключается в последовательном определении неизвестных мощностей и напряжений от конца линии к началу с применением законов Ома и Кирхгофа.
Исходными данными являются мощность нагрузки, напряжение в конце линии, сопротивление и проводимости линии.
Так как чаще всего полученное при прямом ходе расчетов значение и0 не будет равно предварительно заданному - 10 кВ, то выполняется обратный ход расчетов для получения значения напряжения у потребителей или напряжения и3 при величине напряжения на источнике и0 = 10 кВ.
Сначала находится напряжение И по формуле:
и- = и0-73 •12^кл (10)
Затем напряжение и2 по формуле:
Щ = и. -73 (11)
После этого определяем напряжение и3 делением напряжения и2 на коэффициент трансформации силового трансформатора и получаем значение напряжения на потребителе в этой схеме при и0 = 10 кВ.
В данном случае для вычислений мы выбираем метод обратного хода, поскольку значения напряжения на потребителях значительно отличаются от номинальных. При анализе режимов и разработке вычислительных алгоритмов для сложных электроэнергетических систем, которые могут включать десятки и даже сотни узлов и ветвей, используются такие инструменты, как матричная алгебра, теория графов, а также современные численные методы для решения систем уравнений. Для менее сложных электрических сетей с ограниченным количеством контуров и узлов расчёты устойчивых режимов обычно выполняются либо вручную, либо на компьютере, при этом достаточно бывает одной-двух итераций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Белов В.В. "Результаты исследования влияния величины напряжения питания на срок службы электроприемников" E-Scio, № 6 (33), 2019, С. 913923;
2. Исмоилов С.Т. - Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Регулирование напряжения на подстанциях распределительной электрической сети с контролем режима прилегающего района» - 2014 г
Mishina Yu.V.
Master Southwestern State University (Kursk, Russia)
THE MAIN METHODS FOR CALCULATING VOLTAGE VALUES IN ELECTRICAL NETWORKS
Abstract: the analysis of the main methods for calculating voltage values in electrical networks is shown.
Keywords: electrical networks, method, research, voltage, model, current.
