Напряжение на шинах балансирующей станции ЭС 1

Вторая

Длина линий, км

Третья

Номер марки провода линии (данные о параметрах в табл. 2)

Четвёртая

Номер типа трансформатора ПС (данные о параметрах в табл. 3)

Пятая

Напряжение на шинах балансирующей станции ЭС 1

Шестая

Генерация станции ЭС 2

Седьмая

Содержание заданий

Задание А. Модели элементов электрических сетей

1. Составить модели (схемы замещения) и определить параметры всех линий, входящих в схему сети [2, 3].

2. Составить модели трансформаторов (автотрансформаторов) и определить их параметры для всех подстанций сети [2, 3].

Задание Б. Расчеты параметров режимов простых электрических сетей

1. Составить полную схему замещения электрической сети, определить её параметры [2, 3].

2. Исключить из полной схемы п. Б.1 две (три) линии так, чтобы схема была разомкнутой, но оставалась связной с балансирующей станцией ЭС 1, и определить параметры режима получившейся разомкнутой электрической сети [2, 3].

3. Определить структуру годовых потерь электроэнергии в разомкнутой электрической сети [3].

4. Добавить одну линию для схемы п. Б.2 и рассчитать режим кольцевой электрической сети [2, 3].

Задание В. Расчёты параметров установившихся режимов сложных

электрических сетей

1. Для расчетной схемы исходной электрической сети составить в развернутом виде уравнения узловых напряжений [2, 3].

2. Определить значения напряжений в узлах расчётной схемы исходной электрической сети, решив систему уравнений узловых напряжений методом простой итерации  или методом Зейделя [2, 3].

3. Определить мощности в ветвях схемы сети [2, 3].

Рисунок 15

В данной работе используется модель нагрузки вида рис. 15, г. По заданию (табл. 1) на подстанциях даны значения максимальной активной нагрузки  и т. д., коэффициенты мощности ,  и т. д. Необходимо вычислить реактивную нагрузку и записать полную мощность в виде комплексного числа для каждой подстанции.

Для других подстанций нагрузки вычисляются аналогично.

    Для подстанций ПС А, ПС Б в табл. 1 дано по одному значению нагрузки и коэффициента мощности. В то же время на вариантах схем сети (рис. 1 – 9) нагрузка этих подстанций изображена на шинах низшего и среднего (высшего) напряжения. Табличные данные нагрузок  следует разделить в следующей пропорции: на стороне низшего напряжения  нагрузки, на стороне среднего или высшего напряжения  нагрузки. При вычислении реактивной нагрузки на таких подстанциях используйте одно и то же табличное значение  ().

Задание Б. Расчёты параметров режимов простых электрических сетей

Определение её параметров

В качестве примера рассматривается схема электрической сети (рис. 16), полная схема замещения которой приведена на рис. 17.

Полная схема замещения (рис. 17) формируется по принципиальной схеме сети (рис. 16). В принципиальной схеме произвольно пронумеруйте все сборные шины подстанций. Эти номера будут номерами узлов в схеме замещения сети. Дополнительно вводятся и нумеруются узлы в центральных точках схем замещения трёхобмотчных трансформаторов и автотрансформаторов (трёхлучевая звезда, рис. 12,в). На рис 17 таким дополнительным узлов является узел с номером 8.

Параметры схем замещения всех элементов определены при выполнении задания А. Результаты расчетов параметров элементов электрических сетей рекомендуется нанести на схему сети. Нагрузки подстанций, потери мощности холостого хода трансформаторов принимаем положительными, зарядные мощности ЛЭП и генерацию электростанции ЭС-2 – отрицательными.

3.2.2. Составление расчётной схемы электрической сети и определение её параметров

Расчётную схему электрической сети получим из схемы, приведённой на рис. 17, путем определения расчётных нагрузок и объединения последовательных элементов схемы (не входящих ни в один контур). Расчётная схема рассматриваемой сети представлена на рис. 18.

Расчётные нагрузки узлов S ₂, S ₃, S ₄, S ₅ S ₆, S ₇ рис. 18 определяются как алгебраические суммы заданных комплексных величин нагрузок S _A, S _Б, S _В, S _Г, потерь мощности в трансформаторах ПС (холостого хода и нагрузочных в сопротивлениях схем трансформаторов) и зарядных мощностей линий, присоединённых к соответствующим узлам.

В первую очередь просуммируйте нагрузки, присоединённые к одному узлу. Например, для узла 3 (рис. 17) это нагрузки , , , . Следовательно

.

Далее эквивалентируйте ветви схемы и их нагрузки, не входящие в контуры. Например, на схеме рис. 17 ветви 6-8, 8-10, 8-11 не входят ни в один контур схемы. Перенесите нагрузки узлов 10 и 11 в узел 6 с учётом потерь мощности в сопротивлениях ветвей 6-8, 8-10, 8-11. Расчетная нагрузка узла 6 равна

Численные данные о параметрах расчётной схемы электрической сети нанесите на чертёж расчётной схемы.

3.2.3. Определение параметров режима разомкнутой электрической

сети

Для формирования разомкнутой схемы сети нужно исключить из расчётной схемы (например. рис. 18) две, три такие ветви, соответствующие ЛЭП, чтобы в схеме не осталось ни одного контура, но все узлы сохранили путь к балансирующему узлу (электростанции ЭС1). В схеме, показанной на рис. 18, отключим ветви 1-3, 6-7 и 5-7. В результате будет сформирована схема вида рис. 19.

Следует иметь в виду следующее. При вычислении нагрузок узлов S ₂, S ₃, S ₄, S ₅ S ₆, S ₇ и т. д. учитывается зарядная мощность ЛЭП, примыкающих к соответствующим узлам 2, 3, 4 и т.д. (см. п.3.2.2). Поэтому при отключении ЛЭП несколько увеличивается реактивная составляющая нагрузки узлов, ограничивающих ЛЭП. При приближённых (оценочных) расчётах можно пренебречь изменениями реактивной составляющей узловых нагрузок, обусловленных отключениями ЛЭП. При расчёте режима разомкнутой и кольцевой схем сетей узловые нагрузки принимаются равными значениям, полученным в п.3.2.2 методических указаний.

На расчётной схеме (рис. 19) перед каждым сопротивлением и после него поставим и произвольно пронумеруем дополнительные точки. Например, на рис. 19 точки с номерами 11, 12, 13, …,28. Номера дополнительных точек будут использоваться для обозначения потоков мощности в начале и конце каждой ветви (сопротивления) расчётной схемы.

Рисунок 19

Цель расчёта состоит в определении мощностей в ветвях и напряжений в узлах схемы. Расчёт режима выполняется итерационным методом. Каждая итерация состоит из 2 этапов.

Первый этап определение мощностей в ветвях.

Расчёт ведется от наиболее удалённых точек схемы к балансирующему узлу. Мощность в начале ветви

,

где  – мощность в конце ветви;

     – потери мощности в сопротивлении ветви .

.

Здесь U _кон – модуль напряжения в конце ветви, рассчитанный на предыдущем шаге (итерации).

На 1-м шаге U _кон = U_ном.

Второй этап – определение напряжения в узлах.

Расчёт ведётся от балансирующего узла. При этом напряжение в конце ветви

,

где , – напряжение в начале ветви;

  –вектор падения напряжения на сопротивлении ветви Z, равный геометрической сумме продольной и поперечной составляющих падения напряжения.

.

Модуль напряжения в конце ветви

.

Расчёт ведется до тех пор, пока соответствующие мощности и на­пряжения на k и (k +1) шаге будут отличаться друг от друга на величину, меньшую заданной точности расчёта.

В качестве примера рассмотрим разомкнутую сеть, схема замещения которой приведена на рис. 19.

Расчёт мощностей.

На первом шаге напряжения принимаются равными номинальным напряжениям соответствующей ступени – 220 кВ или 110 кВ. Расчёт мощностей начинаем вести от наиболее удалённой точки (узел 6 или 7) к балансирующему узлу (ЭС1, точка 11):

;

.

Номинальное напряжение линии Л6 – 110 кВ. Поэтому при вычислении потерь мощности  в сопротивлении линии  используется напряжение 110 кВ.

Коэффициенты трансформации в схеме замещения – идеальные, не имеющие потерь мощности и напряжения, поэтому по балансу мощности в узле 5

.

Мощность в точке 13 равна

.

Номинальное напряжение сети стороны высшего напряжения автотрансформатора подстанции ПС А – 220 кВ. Сопротивления автотрансформатора  относятся к стороне 220 кВ. Поэтому при вычислении потерь мощности  используется напряжение 220 кВ.

При постепенном перемещении по направлению к балансирующему узлу (ЭС, точка 11) следует учитывать, что переход по схеме через коэффициент трансформации  изменяется номинальное напряжение ветвей схемы.

Аналогично вычисляются мощности в остальных точках .

Затем следует вычислить мощность в конце общей ветви 1-2, т.е. в точке 12.

.

Мощность в начале ветви 1-2 равна

.

При расчёте потерь мощности  напряжение равно 220 кВ.

Мощность генерируемая электростанцией ЭС равна

.

Для проверки правильности вычислений мощностей в ветвях сопоставьте величину  и сумму активных нагрузок узлов расчётной схемы

.

 должно быть больше  на 5 – 7 %.

Расчёт напряжений.

Расчёт ведём от балансирующего узла (ЭС, точка 11) к удалённым узлам (точки 6 и 7) схемы рис. 19.

Модуль напряжения в центре питания U ₁ принимается равным заданному напряжению на шинах электростанции ЭС1. Напряжения в остальных точках:

;

;

.

При расчёте напряжения в точке 5 необходимо учесть коэффициент трансформации ПС А.

,

где . Вычисляется по номинальным напряжениям обмоток автотрансформатора.

Расчёт сетей напряжением 110 кВ может быть выполнен без учета поперечной составляющей падения напряжения:

;

Напряжения в узлах 3, 4, 7 рассчитываются аналогично. Например,

.

3.2.4. Определение потерь электроэнергии

Потери электроэнергии в электрической сети  состоят из нагрузочных и условно-постоянных потерь.

.

    Основной частью условно-постоянных потерь являются потери холостого хода трансформаторов. Потери электроэнергии холостого хода в j -м трансформаторе (автотрансформаторе) определяются по паспортному значению потерь мощности холостого хода (см. табл. 3) и показателям режима сети.

,

где  – число часов работы j - го трансформатора в i -м режиме;

 – расчётное напряжение на высшей стороне трансформатора j в i -м режиме;

 – номинальное напряжение обмотки высшего напряжения трансформатора j.

    Приближённо потери электроэнергии холостого хода по сети в целом за год равны

.

    Нагрузочные потери электроэнергии зависят от активного сопротивления продольной ветви схемы замещения линии или трансформатора r и режима работы. При использовании метода числа часов наибольших потерь мощности рассматривается только один режим сети: режим максимальной нагрузки. В режиме максимальной нагрузки определяются потери активной мощности в сети по результатам расчёта этого режима:

,

где  – потоки активной и реактивной мощностей в конце ветви  в режиме максимальной нагрузки;

     – напряжение в конце ветви при максимальных нагрузках;

     – активное сопротивление ветви .

    Нагрузочные потери электроэнергии за год определяются по формуле:

,

где  – коэффициент, учитывающий влияние потерь в арматуре воздушных линий (  для ВЛ напряжением 110 кВ и выше);

     – коэффициент, учитывающий различие в конфигурациях графиков активной и реактивной нагрузки различных ветвей сети ();

     – число часов наибольших потерь мощности за год.

    При отсутствии графика нагрузки значение  определяется по формуле:

,

где  – коэффициент заполнения годового графика. .

Здесь  – число часов использования максимальной нагрузки (для сетей 110 – 220 кВ  ч).

    При формировании структуры потерь электроэнергии, т.е. определении соотношения (долей) нагрузочных и условно-постоянных потерь в сетях различных номинальных напряжений следует в первую очередь сгруппировать потери мощности по видам оборудования и номинальным напряжениям.

Для расчётной схемы разомкнутой сети (рис. 19) определяются следующие потери мощности и энергии:

· потери холостого хода в сети 220 кВ

;             ;

· потери холостого хода в сети 110 кВ

;          ,

так как в расчётной схеме рис.19 отсутствуют трансформаторы 110 кВ.

· нагрузочные потери в линиях 220 кВ

;

;

· нагрузочные потери в автотрансформаторах 220 кВ

;         ;

· нагрузочные потери в линиях 110 кВ

;         ;

· нагрузочные потери в трансформаторах 110 кВ

;

;

· суммарные потери электроэнергии в сети

.

    Затем определяются процентные доли потерь электроэнергии в сети 220 и 110 кВ в суммарных потерях электроэнергии, процентные доли нагрузочных и условно-постоянных потерь в суммарных потерях электроэнергии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник по проектированию электрических сетей. Под ред. Д.Л. Файбисовича. -М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005. – 320 с.

2. Электрические системы /Под ред. В.А. Веникова. –М.: Высш. шк. Т.2. 1971. –438 с.

3. Передача и распределение электрической энергии: учебное пособие / А.А. Герасименко, В.Т. Федин. –М.: КНОРУС, 2012. – 648 с.

4. Хлебников В.К. Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети» / Дон. гос. техн. ун-т. – Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2013. – 120 с.

Введение

Каждый студент выполняет на практических занятиях индивидуальные задания в соответствии с вариантом, указанным преподавателем. Содержание задания определяется данными табл. 1 - 3 и одной из схем (рис. 1-9).

Схема сети является сквозной для всех тем практических занятий. На её базе в соответствии с темой занятия формируется конкретное задание.

Варианты исходных данных

Вариант задания состоит из 7 цифр (например, номера вашего телефона):

• первая — номер схемы электрической сети (рис. 1-9);

• вторая — длины линий (табл. 1);

• третья — номера марок проводов для соответствующих линий (табл. 1), их погонные параметры приведены в табл. 2;

• четвертая — номера типов трансформаторов, установленных на подстанциях (табл. 1), их паспортные данные находятся в табл. 3;

• пятая — модуль базисного напряжения на шинах балансирующей электростанции ЭС1, U _эс1 (табл. 1);

• шестая — мощность генерации станции ЭС2, Рэс2, Qэс2 (табл. 1);

• седьмая — данные о нагрузках на шинах подстанций Р, cos φ (табл. 1).

• Таблица 1. – Варианты задания

Номер рисунка

Вторая

Длина линий, км

Третья

Номер марки провода линии (данные о параметрах в табл. 2)

Четвёртая

Номер типа трансформатора ПС (данные о параметрах в табл. 3)

Пятая

Напряжение на шинах балансирующей станции ЭС 1

Шестая

Генерация станции ЭС 2

Седьмая

Читайте также:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману