Режимы электроэнергетических систем

1.

РЕЖИМЫ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
СИСТЕМ
ЗАДАЧИ РАСЧЁТА И АНАЛИЗА
УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ

2.

Содержание:
Основные определения
Схемы замещения
Источники питания
Линии электропередачи
Трансформаторы и автотрансформаторы
Нагрузка
Задачи расчёта и анализа установившихся
режимов электрической сети
СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ

3.

Основные определения.
Передача электроэнергии от электростанций к потребителям осуществляется по электрическим сетям ‒
совокупность ЛЭП и подстанций, соединяющих между собой источники питания (ИП) и электропотребителей
(ЭП). В зависимости от величины мощности и вида электропотребителей, удалённости их от электростанций
передача и распределение электроэнергии осуществляется по сетям различных номинальных напряжений и
конфигураций.
При анализе работы электрической системы различают: параметры элементов сети и параметры ее режимов.
Параметрами элементов электрической системы являются сопротивления и проводимости, коэффициенты
трансформации. К параметрам сети также относят электродвижущую силу (ЭДС) источников и задающие токи
(мощности) нагрузок.
К параметрам режима относятся: значения частоты, токов в ветвях, напряжений в узлах, фазовых углов,
полной, активной и реактивной мощностей электропередачи, а также значения, характеризующие
несимметрию трехфазной системы напряжений или токов и несинусоидальность изменения напряжения и токов в
течение периода основной частоты.
Под режимом электрической системы понимается ее электрическое состояние.
При решении ряда задач проектирования, эксплуатации, развития электрических сетей необходимо оценить
условия, в которых будут работать потребители и оборудование электрической сети. Такие расчеты дают
возможность предусмотреть меры для обеспечения требуемого качества электроэнергии и определить условия для
оптимизации производства, передачи и распределения электроэнергии.
ЗАДАЧИ РАСЧЁТА И АНАЛИЗА
УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

4.

Основные определения.
Установившийся режим.
Нормальный режим
Нормальным режимом является установившийся режим при котором значения основных параметров (частоты и
напряжения) равны номинальным или находятся в пределах допустимых отклонений от них, а значения токов не
превышают допустимых по условиям нагревания величин.
При этом установившийся режим ‒ это режим малых возмущающих воздействий. Под малым возмущением
режима энергосистемы следует понимать такое возмущение, при котором изменения параметров несоизмеримо
малы по сравнению со значениями этих параметров. Нагрузки изменяются медленно, что обеспечивает
возможность плавного регулирования работы электростанций и сетей и удержание основных параметров в пределах
допустимых норм.
Нормальным считается режим и при включении и отключении мощных линий или трансформаторов, а также для
резкопеременных (ударных) нагрузок. Это не установившийся, а переходный режим. Но в этих случаях после
завершения переходного процесса, который продолжается доли секунды, вновь наступает установившийся
нормальный режим, когда значения параметров в контрольных точках системы оказываются в допустимых
пределах.
ЗАДАЧИ РАСЧЁТА И АНАЛИЗА
УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

5.

Основные определения.
Установившийся режим.
Послеаварийный режим
Это также установившийся режим, который наступает после локализации аварии в системе.
Этот режим чаще всего отличается от нормального, так как в результате аварии один или несколько элементов
системы (генератор, трансформатор, линия) будут выведены из работы. Параметры послеаварийного режима
могут отличаться от допустимых значений.
Если значения этих параметров во всех контрольных точках системы являются допустимыми, то исход аварии
считается благополучным. В противном случае исход аварии неблагополучен и диспетчерская служба системы
(либо автоматика) принимает немедленные меры к тому, чтобы привести параметры послеаварийного режима в
соответствие с допустимыми.
При послеаварийных режимах может возникнуть так называемый дефицит мощности, когда мощность генераторов
в оставшейся в работе части системы меньше мощности потребителей. В этом случае либо установившийся режим
будет сбалансирован при пониженной частоте тока в сети, либо возникнет переходный режим с различными
вариантами последствий.
ЗАДАЧИ РАСЧЁТА И АНАЛИЗА
УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

6.

Основные определения.
Переходный режим
Переход от одного установившегося режима к другому установившемуся режиму называется переходным режимом
энергосистемы. Он может быть вызван изменением режима работы потребителей электрической энергии,
изменением эксплуатационного состояния объектов электроэнергетики, аварийными возмущениями.
Аварийный режим ‒ режим больших возмущающих воздействий
В переходном неустановившемся режиме система переходит из установившегося нормального состояния в другое
установившееся состояние с резко изменившимися параметрами. Этот режим может быть нормальным, как мы
говорили выше, если завершается новым нормальным установившимся режимом.
А может быть аварийным. Последний возникает при внезапных изменениях в схеме и резких изменениях
генераторных и потребляемых мощностей. В частности, это имеет место при авариях на станциях или сетях,
например при коротких замыканиях и последующем отключении поврежденных элементов сети, аварийном
отключении генераторов (например, проблемы с топливом или первичным двигателем). Во время аварийного
переходного режима параметры режима системы в некоторых ее контрольных точках могут резко отклоняться
от нормированных значений.
Переходный режим энергосистемы ‒ режим работы энергосистемы, при котором скорости изменения параметров
значительны.
Мы будем говорить о расчетах установившихся режимов.
ЗАДАЧИ РАСЧЁТА И АНАЛИЗА
УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

7.

Расчеты выполняются :
при проектировании сети (при создании сети; при развитии и реконструкции сети);
в процессе эксплуатации сети (при планировании нормальных, ремонтных, послеаварийных режимов);
Проектные и эксплуатационные расчеты различаются прежде всего точностью исходных данных, особенно нагрузок
‒ в проектных расчетах эти данные являются менее достоверными.
Но и требования к расчетам разные:
при проектировании надо технически и экономически обосновано выбрать источник (источники) питания,
уровни напряжений и схему сети, выбрать все электросетевое оборудование: трансформаторные подстанции,
провода и кабели ЛЭП, средства компенсации реактивной мощности и регулирования режимов и т.п.
Расчеты ведутся на максимальные показатели нагрузок, возможно с дифференциацией на этапы развития.
Проектные расчеты имеют значительную степень неопределенности (т.е. меньшую точность) исходных данных,
особенно нагрузок, а параметры выбираемого оборудования дискретны. При этом ошибки проектных расчетов
имеют, как правило, более тяжелые экономические последствия.
расчеты режимов действующих электрических сетей требуют большей точности, особенно расчеты по
оптимизации рабочих режимов. Необходимая точность выполнения вычислительных операций при этом
определяется применяемым методом расчета и высокой достоверностью исходных данных. Плановые и аварийные
изменения нагрузок, состава и конфигурации схемы электрической сети приводят к изменению ее
электрического режима. Определение параметров рабочего установившегося режима электрической сети (тока и
потокораспределения, напряжений и потерь мощности в сети) составляет задачу эксплуатационного расчёта
сети.
ЗАДАЧИ РАСЧЁТА И АНАЛИЗА
УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

8.

Расчет режима сети в общем случае представляет собой достаточно сложную задачу. Это связано как с большим
количеством элементов, образующих сети современных электрических систем, так и с особенностями задания
исходных данных.
Исходными данными для расчета установившихся режимов служат:
данные о потребителях (нагрузках),
данные об источниках электроэнергии (электростанциях),
схема электрических соединений и параметры сети электроэнергетической системы.
Существует значительное количество методов расчетов. Каждый из них обладает соответствующими достоинствами
и недостатками и имеет определенную целесообразную область применения. Она зависит от:
напряжения сети,
схемы сети,
точности исходных данных,
требуемой точности результатов расчетов,
назначение расчетов,
используемых расчетных средств и квалификации расчетчика и т. п.
Правильный выбор целесообразного метода расчета является весьма важным, так как при этом может быть
существенно сокращен объем вычислительной работы.
ЗАДАЧИ РАСЧЁТА И АНАЛИЗА
УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

9.

Симметричные синусоидальные режимы работы трехфазных сетей характеризуются одинаковыми значениями
параметров режима (модулей токов, напряжений, мощностей) отдельных фаз и синусоидальной формой кривых
токов и напряжений.
Значение полной мощности