Статические нагрузки в расчётных схемах электрических сетей

При выполнении расчётов электрических сетей должны быть учтены основные характеристики всех их элементов, в том числе нагрузок. При расчетах установившихся режимов для каждого заданного момента времени такой основной характеристикой нагрузки является её статическая характеристика по напряжению, поскольку предполагается, что в этих режимах .

Наиболее полно свойства нагрузки в этих расчетах можно учесть с помощью характеристик, учитывающих состав потребителей каждого конкретного узла нагрузки. Однако для большинства проектных расчетов такой уточненный подход не представляется возможным и не является необходимым. Он может быть оправдан лишь в отдельных эксплуатационных расчётах. В общем случае при расчётах сетей можно использовать обобщенные статические характеристики.

Несмотря на значительное облегчение учёта нагрузки введением обобщенных характеристик, рассчитывать режимы электрических систем с помощью этик характеристик все же достаточно затруднительно, так как они определяют нелинейную зависимость между напряжением и током нагрузки. Кроме того, их непосредственное применение осложнено необходимостью установления напряжения . Поэтому рабочие режимы электрических сетей с учётом обобщенных или действительных характеристик нагрузки рассчитываются сравнительно редко, причём обычно в тех случаях, когда отказ от учёта этих характеристик может привести к качественно неверному результату. Чаще же ограничиваются менее строгим отображением в расчёте свойств нагрузки.

При расчётах рабочих режимов электрических сетей нагрузка обычно характеризуется неизменными активной и реактивной мощностями. Представление нагрузки неизменной мощностью соответствует замене действительных характеристик нагрузки условными (рис. 5.18), представляющими собой прямую линию АВ, идущую параллельно оси абсцисс. Нетрудно видеть, что расхождение условных характеристик с действительными сравнительно невелико только в небольшом диапазоне изменения напряжения. Эти изменения обычно соответствуют условиям, принимаемым при проектных расчётах электрических сетей, для потребителей которых требуется обеспечить малые отклонения напряжения от номинального значения.

При необходимости учёта изменения мощности нагрузки в функции напряжения в ряде в случаев пользуются представлением нагрузки неизменным током (). Активная и реактивная слагающие этого тока вычисляются по заданным значениям мощности нагрузки и напряжению в исходном режиме. Изменение напряжения в точке подключения нагрузки при рассматриваемом способе её представления определяет изменение мощности, поскольку

Таким образом, достигается определённое качественное соответствие с действительной статической характеристикой нагрузки, определяющей снижение её мощности при уменьшении напряжения и рост при повышении напряжения в точке включения нагрузки.

При расчётах режимов, для которых характерны значительные изменения напряжения в узлах сети, нагрузку удобно представить параллельно (рис. 5.19, а) или последовательно (рис. 5.19, б) соединёнными неизменными активным и реактивным сопротивлениями. Величины этих сопротивлений выбираются таким образом, чтобы определяемая ими мощность при напряжении нормального режима была равна заданной мощности нагрузки. Тогда при параллельном соединении сопротивлений

При представлении нагрузки неизменными сопротивлениями её мощность меняется пропорционально квадрату приложенного напряжения. На рис. 5.20 характеристика такой нагрузки (кривая 3) нанесена на одном графике с обобщенными статическими характеристиками комплексной нагрузки (кривая 1 – , кривая 2 – ). Их сопоставление показывает, что близкое совпадение характеристик реактивной мощности имеет место в значительно большем диапазоне изменения напряжения, нежели при учёте нагрузки постоянной мощностью.

Рис. 5.20 Обобщённые зависимости активной (1) и реактивной (2) мощности нагрузки и частная зависимость () при представлении нагрузки неизменными и равными по величине активным и индуктивным сопротивлениями (3)