Элементы электрического расчёта сети

Представление электрических нагрузок током и мощностью. Падение и потеря напряжения на участке линии. Векторная диаграмма. приближённое определение потери напряжения в трансформаторе.

Элементы теории передачи электроэнергии

Основные уравнения линии с распределёнными параметрами. Линия без потерь – натуральная мощность. Распределение напряжения в данной линии. Передача энергии четвертью длины волны и полуволны. пределы передаваемой мощности. Компенсация и настройка дальних электропередач. применение постоянных четырёхполюсника к расчёту линий. Схема замещения линий, поправочные коэффициенты. Расчёт линии по току и мощности. Круговые диаграммы линий электропередачи. Анализ режимов работы электропередач с помощью круговых диаграмм. Предел мощности, передаваемой по линии.

  Методические указания

Схемы замещения электрических сетей включают активные и реактивные сопротивления и проводимости. Однако следует понимать, что в местных сетях возможно применение упрощенных схем замещения, в которых проводимостями пренебрегают. Сети переменного трехфазного тока можно считать симметричными, поэтому расчеты ведутся для одной фазы по однолинейной схеме. При изучении темы нужно знать схемы замещения линий и трансформаторов, соотношения параметров схем замещений, линий электропередачи и основные соотношения, характеризующие передачу электрической энергии по линии.

Необходимо составлять схемы замещения отдельных элементов сети, определять параметры, потери мощности в линиях и трансформаторах потерю и падение напряжения, определять мощность и напряжение в начале ЛЭП по заданным параметрам режима в конце, строить векторные и круговые диаграммы, определять предельную мощность электропередачи.

Вопросы для самопроверки

1. Как и почему изменяются индуктивное сопротивление и емкостная проводимость с изменением сечения проводов и расстояния между ними?

2. Что больше влияет на снижение потерь мощности на Корону: увеличение сечения провода или расстояние между поводами, помечу?

3. Чем отличается потеря от падения напряжения?

4. Чем ограничивается мощность, передаваемая по линиям на переменном напряжении?

5. Что такое натуральная мощность?

6. Как с помощью круговой диаграммы определить оптимальный режим работы электропередачи?

Тема 4. Электрические расчеты разомкнутых и замкнутых сетей [1]

Требования потребителей к параметрам режима сети. Цели и задачи электрического расчета. Системообразующие, районные и местные электрические сети: их место и роль в электрических системах. Схемы замещения местных и районных электрических сетей. Приведение параметров схем замещения к одной ступени напряжения.

Расчет разомкнутой сети по мощности и токам нагрузки. Метод последовательных приближений. Критерий окончания итеративного процесса.

Частные случаи расчета местных электрических сетей. Выбор сечения проводов и жил кабелей по потере и отклонению напряжений.

Расчет линии с двусторонним питанием.

Упрощенные методы расчета: метод расщепления схем, метод пре­образования, метод коэффициентов распределения.

Методические указания

Необходимо уяснить задачи расчета режима электрической сети. (Какие допущения можно применять, что задано и что нужно определить). Прежде всего, составляется расчетная эквивалентная схема замещения, а затем в зависимости от целей расчета определяют распределение токов или мощностей, сечения проводов линий, параметры схемы замещения, распределение напряжения.

При расчетах в замкнутых сетях необходимо рассматривать нормальный и послеаварийный режимы работы.

Для разомкнутых сетей и линий с двухсторонним питанием необходимо знать основные этапы расчетов режима и уметь их выполнять.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается задача электрического расчета сети?

2. В каких случаях можно вести расчет сетей переменного тока только по активной составлявшей тока?

3. Как рассчитать режимы работы кольцевых линий, сетей с двусторонним питанием при одинаковых и различных напряжениях источников питания?

Тема 5. Основы технико-экономических расчетов электрических сетей [1]

Требования к качеству и надежности. Основные группы потребителей электроэнергии и их типовые суточные графики. Графики по продолжительности. Годовое использование максимальной мощности и максимальных потерь мощности. Стоимость передачи электроэнергии. Годовые эксплуатационные расходы. Срок окупаемости. Годовые приведенные затраты. Учет ущерба от недоотпуска электроэнергии. Экономическая плотность тока. Выбор сечений проводов и кабелей, исходя из экономической плотности тока при наличии одной и нескольких нагрузок вдоль линии. Экономические интервалы.

Методические указания

При проектировании электрической сети нужно выбрать ее параметры (напряжение, сечения проводов, конфигурации сети и др.), таким образом, чтобы она удовлетворяла определенным техническим требованиям – надежности электроснабжения и качеству электроэнергии. В каждом конкретном  случае можно, как правило, наметить достаточно много вариантов сети, удовлетворяющих техническим требованиям. Поэтому основная цель технико-экономических расчетов - определение наилучшего по экономическим показателям варианта из множества технически осуществимых. Критерии выбора наивыгоднейшего варианта является минимум приведенных затрат.

При изучении темы нужно обратить внимание на. технические требования к схемам, элементам сетей и их режимам, приведенные затраты и их составляющие, ознакомиться с укрупненными показателями стоимости электрических сетей.

Вопросы для самопроверки

1. Какие существуют категории потребителей и допустимые перерывы в электроснабжении?

2 Назначение графиков нагрузки. Как строится годовой график нагрузки по продолжительности?

3. Что характеризует время использования максимальной нагрузки, время максимальных потерь?

4. Что такое годовые эксплуатационные расходы, какой срок их окупаемости?

5. В чем сложность методики технико-экономических сравнений, вариантов построения сети?

6. Как определить сечение провода линии по экономической плотности тока?

7. Как определяется ущерб от перерывов электроснабжения?

8. Как определяется ущерб от снижения качества электроэнергии у потребителей?

9. В чем заключается цель технико-экономических расчетов?

Тема 6. Выбор номинального напряжения, схем электрических сетей, сечения проводов и кабелей при проектировании [1]

Выбор номинального напряжения сети. Принципы построения схем электрических сетей. Основные типы схем электрических сетей энергосистем.

Выбор материалов токопроводов. Условия выбора сечения проводов. Расчет сечения проводов по допустимой потере напряжения, экономической плотности тока, допустимому нагреву.

Особенности расчета сечения стальных проводов. Влияние потерь мощности на корону, на выбор сечения проводов высоковольтных линий.

Методические указания

Необходимо помнить, что выбор напряжения, особенно в высоковольтных сетях, представляет собой сложную технико-экономическую задачу. При этом необходимо учитывать перспективы развития, как сетей, так и потребителей.

Выбор схем построения электрических сетей определяется категорийностью потребителей, надежностью электроснабжения, экономическими показателями.

Основным условием, которому должны удовлетворять выбираемые провода и кабели, является их экономическая целесообразность, обеспечение необходимого качества электроэнергии у потребителей. Следует помнить, что низковольтные сети, как плавило, рассчитываются по допустимому нагреву с последующей проверкой по допустимой потере напряжения, а высоковольтные - по экономической плотности тока.

Вопросы для самопроверки

1. Какие известны вам основные схемы построения сетей для потребителей 1, 2, 3 категорий?

2. Как выбрать сечение провода или кабеля по допустимому нагреву в нормальном и послеаварийном режимах?

3. Почему выбранное сечение низковольтных сетей необходимо проверять по потере напряжения?

4. В каких сетях провода не выбираются по экономической плотности тока?

5. Как проверить сечение провода по потере мощности на корону? Как проверяются провода высоковольтных ЛЭП, выбранные по экономической плотности тока, по условиям механической прочности, коронированию, нагреву?

Тема 7. Характеристика энергетических систем. Регулирование частоты в энергосистеме [1]

Основные понятия и определения. Показатели работы энергосистем. Эксплуатационные свойства электрических станций. Графики активных и реактивных нагрузок системы. Баланс активной и реактивной мощности в системе. Компенсирующие устройства.

Регулирование частоты в энергосистеме. Статические характеристики нагрузок в функции частоты. Регуляторы скорости в турбине. Статические характеристики регуляторов скорости. Регулирующий эффект нагрузки. Первичное регулирование частоты. Недостатки первичного регулирования. Вторичное регулирование частоты. Статические и астатические характеристики регуляторов частоты. Регулирование частоты в аварийных режимах. Автоматическая частотная разгрузка (АЧР). Общие понятия об устойчивости параллельной работы электросистем и способы ее повышения.

Методические указания

Производство и потребление электрической энергии происходит одновременно. В системе всегда существует баланс генерируемой и, потребляемой мощности. Необходимо уяснить причины нарушения баланса активной мощности в системе и связь нарушения баланса активной мощности с изменением частоты. Помнить, что качество электроэнергии определяется также стабильностью частоты, знать допустимые отклонения частоты. Восстановление частоты в системе осуществляется за счет увеличения генерируемой мощности. Следует различать первичное, вторичное и системное регулирование частоты в системе, знать принципы их работы, разгрузку системы в аварийных режимах.

Для анализа устойчивости систем необходимо рассмотреть физическую сущность статической и динамической устойчивости параллельной' работы электростанции и методы ее повышения.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы основные показатели работы энергосистемы?

2. Почему в системах необходим резерв активной мощности?

3. Что такое регулирующий эффект нагрузки по частоте, лавина частоты?

4. Какие допускаются значения отклонений частоты в сети в нормальном и аварийном режимах?

5. Чем обусловлен ущерб при отклонениях частоты от номинального значения?

6. В чем заключается физическая сущность первичного, вторичного и системного регулирования частоты?

7. Как работает АЧР?

8. Что такое динамическая и статическая устойчивость параллельной работы электрических станций?

Тема 8. Регулирование напряжения и экономические показатели работы систем [1]

Общие сведения. Отклонения и колебания напряжения, причины их образования, возможные величины, влияние на работу электроприемников. Технико-экономические показатели работы потребителей электроэнергии при номинальном напряжении и отклонениях от него.

Допустимые отклонения и колебания по отклонениям напряжения. Контрольные точки в электрических системах по отклонениям напряжения. Основные сведения о вероятностной оценке качества напряжения, Интегральные вероятностные критерии качества напряжения.

Централизованное и местное регулирования напряжения. Условия существования диапазона централизованного регулирования напряжения. Его достоинства и недостатки. Необходимость местного регулирования напряжения. Виды регулирования напряжения на трансформаторах. Регулирование под нагрузкой (РПН). Регулирование переключение регулировочных ответвлений без возбуждения (ПБВ).

Средства регулирования напряжения. Трансформаторы и автотрансформаторы с регулированием коэффициента трансформации под нагрузкой, вольтодобавочные трансформаторы, линейные регуляторы и их применение для регулирования напряжения. Регулирование напряжения компенсацией реактивных параметров ЛЭП. Экономическое обоснование применяемых методов регулирования напряжения в электрических системах. Выбор мощности и размещение дополнительных компенсирующих устройств из условия минимума приведенных затрат. Экономическое распределение активной и реактивной мощности в сети и способы его достижения.

Методические указания

В электрической системе должен существовать баланс по реактивной мощности. Изменение потребления или генерации реактивной мощности приводит к изменению уровня напряжения, к отклонению напряжения потребителей Необходимо узнать допустимые пределы изменения напряжения. Вопросы регулирования напряжения в электрических сетях занимают важное место. Поэтому необходимо уяснить задачи регулирования, способы изменения и регулирования напряжения. Обратить внимание на методы местного и централизованного регулирования напряжения, на экономическую эффективность используемых средств регулирования.

Вопросы для самопроверки

1. Как можно увеличить коэффициент мощности в системе?

2. Какие допустимые значения отклонения и колебания напряжения?

3. Что такое централизованное и местное регулирование напряжения?

4. Назовите основные методы регулирования напряжения.

5. К чему может привести избыток и недостаток реактивной мощности в системе?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение дисциплины «Электроэнергетические системы и сети» является одной из основных  дисциплин при подготовке студентов всех уровней по направлению 13.03.02. Освоение основного теоретического материала и получение практических навыков расчёта и анализа электроэнергетических систем и сетей системы электроснабжения позволяют студенту успешно применить эти знания в последующих дисциплинах подготовки студентов по направлению 13.03.02., «Переходные процессы в электроэнергетических системах», «Релейная защита и автоматизация  систем электроснабжения»,  «Электроснабжение».