Під елементом електричної мережі розуміють ділянку (ланка) її схеми заміщення, наприклад, лінії електропередачі або трансформатора (рис. 4.3). Так, в разі лінії електропередачі ланкою буде ділянку її П-подібної схеми заміщення між проводимостями. Оскільки в ланці мережі присутній тільки опір Z = R + jX, ток на початку і в кінці ланки залишається незмінним. Розрахунок будемо вести в лінійних напружених.
Схема заміщення елементу електричної мережі
Розглянемо найбільш характерні для практики випадки.
Випадок 1 (Розрахунок за даними кінця): відомі потужність і напруга в кінці ланки: S2 = P2 - jQ2; U2. Потрібно визначити потужність S1 і напруга U1 на початку.
Цей випадок зустрічається в практиці, наприклад, якщо задана навантаження споживача і потрібно знайти напруга джерела живлення, при якому буде забезпечено необхідну напругу у споживача.
Втрати потужності визначимо за даними кінця ланки:
тобто втрати активної потужності:
втрати реактивної потужності:
Потужність на початку ланки:
В цьому випадку потокораспределение знаходиться точно, тому що потужність і напруга задані в одній точці (в кінці).
Поєднуючи вектор напруги U2 з речової віссю, запишемо:
де поздовжня складова падіння напруги:
поперечна складова падіння напруги:
Модуль напруги на початку ланки визначається за виразом (4.15).
Векторна діаграма напруг для цього випадку показана на рис. 4.4, а.
Випадок 2 (Розрахунок за даними початку): відомі потужність і напруга на початку ланки: S1 = P1 - jQ1; U1. Потрібно визначити потужність S2 і напруга U2 в кінці. На практиці цей випадок має місце тоді, коли виникає необхідність передачі заданої потужності джерела (електростанції) при фіксованій напрузі на його шинах в центр споживання. При цьому слід з'ясувати, яке буде напруга у споживачів.
Втрати потужності, виражені через параметри початку:
Векторні діаграми для ланки мережі: а - за даними кінця; б - за даними початку
Випадок 3: відомі потужність в кінці ланки S2 = P2 - jQ2 і напруга на початку U1. Потрібно знайти потужність на початку ланки S1 = P1 - jQ1 і напруга в кінці U2. Цей випадок найбільш типовий, так як зазвичай відомо напруга на шинах джерела живлення (електростанції, що знижує підстанції), від якого відходять лінії із заданими навантаженнями споживачів в кінці.
Тут відразу обчислити напругу U2 не представляється можливим, тому що не відома потужність на початку ланки. Тому розрахунок ведуть методом послідовних наближень напруги. Якщо немає ніяких міркувань щодо вибору величини. то її приймають рівною номінальній напрузі мережі. Тоді, знаючи. можна знайти перше наближення потужності на початку ланки: