ЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПРИ НАЛИЧИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

Работа выполнена в рамках государственного задания (шифр № 13.707.2014/к)

Несмотря на широкое применение мощной компьютерной техники для изучения реальных режимов электрических сетей и определения закономерностей изменения их показателей в зависимости от вновь возникающих факторов, применение различных методов формирования схем замещения сложной электрической сети остается актуальным [1—5].

К формированию и упрощению схем замещения электрических сетей можно подходить с применением разных принципов, которые лежат в основе различных методов. Однако основные положения остаются неизменными, а именно: сбор данных по структуре схемы электроснабжения, параметрах сети, нагрузки и уровнях напряжения; приведение схемы замещения к виду с максимально наименьшим числом элементов.

В работе подвергнуты сравнению три метода формирования упрощенных схем замещения.

Первый метод заключается в эквивалентировании нагрузки и электрической сети по следующим выражениям:

·     эквивалентная активная нагрузка

где:  — активная мощность i-ой нагрузки, подключенной к m-ой линии, приведенная к одному уровню напряжения;

·                        эквивалентная реактивная нагрузка

где:  — реактивная мощность i-ой нагрузки, подключенной к m-ой линии, приведенная к одному уровню напряжения;

·     эквивалентное активное сопротивление

где: , — активное сопротивление i-ого присоединения к m-ой линии;

·     эквивалентное реактивное сопротивление:

где:— реактивное сопротивление i-ого присоединения к m-ой линии, I — общее количество присоединений к m- ой линии.

Отметим что ,  определяются по их средневзвешенным значениям.

При расчетах, по выражениям приведенных, выше, приняты допущения неучета статических характеристик нагрузки (СХН) и определение параметров силовых трансформаторов по выражениям, аналогичным  и .

В основе второго метода формирования схемы замещения, отличающего его от предыдущего, лежит выбор параметров m-ой линии, определяемых по эквивалентному сечению. Эквивалентное сечение выбирается по допустимой величине тока эквивалентной нагрузки. Эквивалентная активная и реактивная мощности определяются аналогично предыдущему методу.

Третий метод формирования схемы замещения основан на принципе расчета среднего значения эквивалентируемых сопротивлений линий и трансформаторов:

где: N — общее количество трансформаторов, подключенных к m-ой линии.

Исходная схема замещения, принятая для расчета по трем вышеприведенным методам с дальнейшим сравнением полученных результатов, приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема замещения

Варьирование параметров схемы замещения принято следующим:

·     сопротивление m-ой линии

·     сопротивление i-ых линий без трансформаторов

·     активная и реактивная мощности

·     сопротивление трансформаторов

·     сопротивление конденсаторной батареи

В результате расчетов были получены зависимости, представленные на рисунке 2.

Рисунок 2. Зависимость погрешности эквивалентирования: а — первый способ; б — второй способ; в — третий способ

Погрешность расчета по трем методам тока КБ определялось по отношению к непреобразованной (неэквивалентированной) схеме замещения.

Из сравнения полученных результатов можно сделать следующие выводы:

·     Во всех трех случаях погрешность стабилизируется, причем для первого метода при m=10, для второго m=19; для третьего при m=8;

·     Наименьшая погрешность(<0,35 %) соответствует первому методу;

·     Наибольшая погрешность(<14 %) соответствует второму методу.

Таким образом, в результате проведенных исследований, очевидно, что наиболее рациональным способом формирования упрощенных схем замещения электрических сетей, включая нагрузку, является метод, по которому параметры эквивалентной линии определяются по средневзвешенным их значениям.

Список литературы:
1.    Гонсалес И. Моделирование электрической сети и расчет ее режимов при наличии нелинейных искажений // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. СПб, 2011. № 4. С. 167—170.
2.    Гонсалес И. Выбор параметров экономически выгодной компенсации реактивной мощности // Записки горного института. РИЦ СПГГУ. СПб, 2011. Том 194. С. 125—130.
3.    Добуш В.С. Влияние энергетических характеристик на определение параметров электрической сети // В.С. Добуш, Я.Э. Шклярский // Научно-технические ведомости СПбГПУ. — № 4 — СПб. — 2012. — С. 77—80.
4.    Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий — 4е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат. 2000 — 331 с. ил.
5.    Скамьин А.Н. Обоснование структуры и параметров системы компенсации реактивной мощности при наличии высших гармоник в напряжении и токе; дис.на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.09.03 — СПб: изд-во СПГГИ, 2011.