Аналіз режимів розподільних електричних мереж

Мета роботи

 

Основною метою роботи є дослідження режимів розімкнених магістральних мереж та вибір оптимальних коефіцієнтів трансформації трансформаторів знижуваль­них підстанцій з використанням комп’ютера. Опис алгоритму та програми розрахунку розгалужених магістральних мереж наводиться в [3].

 

Порядок виконання роботи

 

1. Ознайомитися з алгоритмом і особливостями роботи програми розрахунку режимів розгалужених магістральних мереж.

2. Розрахувати на комп’ютері режим електричної мережі, схема якої зо­бражена на рисунку 13.1.

3. Розрахувати аварійний режим роботи мережі при вимкненні одного з кіл двоколової лінії Л - 1.

4. Розрахувати аварійний режим роботи мережі при вимкненні одного з трансформаторів двотрансформаторної під-станції ПС-1.

5. Розрахувати режим мережі при зниженні напруги в центрі живлення на 5% і відсутності регулювання напруги на трансформаторах підстанції ПС- 3.

Вихідні дані для розрахунку прийняти згідно з заданим варіантом (таблиці 13.1, 13.2) і напругою в центрі живлення U _А=116 кВ.

 

Підготовка звіту по роботі

 

Для оформлення звіту з лабораторної роботи потрібно:

1. Навести розрахункову схему електричної мережі.

2. Навести результати розрахунків режимів на комп’ютері.

3. Визначити коефіцієнти завантаження трансформаторів знижувальних підстанцій в нормальному та аварійному режимах роботи.

4. На підставі проведених розрахунків проаналізувати рівні напруг на шинах підстанцій.

5. Проаналізувати структуру втрат потужності в електричній мережі в нормальному та аварійному режимах.

6. Проаналізувати, як впливає зниження напруги в центрі живлення на параметри режиму.

 

 

Рисунок 4.1 – Схема розгалуженої магістральної мережі

 

13.4 Контрольні запитання для самоперевірки

 

1. Поясніть алгоритм розрахунку розімкненої магістральної мережі.

2. Як визначити розрахункову потужність підстанції?

3. Як здійснюють зустрічне регулювання напруги в центрах живлення?

4. Як вибирають оптимальні коефіцієнти трансформації трансформаторів знижувальних підстанцій?

5. Від чого залежать втрати потужності в магістральній лінії?

6. Як здійснюють перевірку проводів ліній магістральної мережі за умовою допустимого нагрівання?

7. Як зміняться параметри режиму мережі при вимкненні одного з кіл двоколової лінії?

8. Як зміняться параметри режиму електричної мережі при вимкненні одного з трансформаторів на двотрансформаторній підстанції?

Таблиця 13.1 – Вихідні дані до лабораторної роботи №13

Тип трансформатора	ПС - 3	ТДН-16000/110 ТРДН-25000/110 ТДТН-40000/110 ТРДН-32000/110 ТДТН-40000/110 ТДН-16000/110 ТДТН-40000/110
ПС - 2	ТДТН-40000/110 ТДН-16000/110 ТРДН-25000/110 ТДТН-40000/110 ТРДН-25000/110 ТРДН-25000/110 ТРДН-25000/110
ПС - 1	ТДН-10000/110 ТДТН-25000/110 ТДН-16000/110 ТРДН-25000/110 ТРДН-25000/110 ТДТН-40000/110 ТРДН-32000/110
Марка проводу	Л-3	АС-120 АС-120 АС-185 АС-150 АС-150 АС-120 АС-150
Л-2	АС-120 АС-150 АС-120 АС-120 АС-185 АС-150 АС-150
Л-1	АС-185 АС-185 АС-240 АС-240 АС-240 АС-185 АС-240
Довжина лінії, км	Л-3
Л-2
Л-1
Варіант

 

 

Потужність додаткового відбору з шин ВН підстанції	Q, Мвар	- -	- -	- -	- -	- -	- -	- -
Р, МВт	- -	- -	- -	- -	- -	- -	- -
Потужніть навантаженя ПС на шинах НН	Q, Мвар	НН
СН	- -	- -	- -	- -	- -	- -	- -
Р, МВт	НН
СН	- -	- -	- -	- -	- -	- -	- -
ПС
Варіант

Лабораторна робота №14

 

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМУ РОБОТИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ З ДВОбічним ЖИВЛЕННЯМ

 

Мета роботи

 

Метою роботи є дослідження режимів електричної мережі з двобічним живленням за однакових і неоднакових напруг в центрах живлення [1,2].

 

Алгоритм розрахунку

 

Для розрахунку електричної мережі з двобічним живленням можуть бути використані класичні чи формалізовані методи.

На рисунку 14.1, а зображена схема замкненої мережі з двома центрами живлення.

 

а – схема мережі з двобічним живленням;

б – схема кільцевої мережі

Рисунок 14.1 – Схеми простих замкнених електричних мереж

За однакових напруг у центрах живлення () потужності головних ділянок визна­чають наближено за правилом моментів:

, (14.1)

де - комплексні потужності навантаження вузлів;

- спряжені комплексні опори відповідних ділянок мережі.

У випадку n навантажень

. (14.2)

Розподіл потужностей на інших ділянках електричної мережі визначають з балансу потужностей. Так, наприклад, для схеми, зображеної на рисунку 14.1, а, потужність на ділянці 1-2 для заданого напряму можна визначити з рівняння балансу потужностей для вузла 1 як , або з рівняння балансу потужностей для вузла 2 як .

Точку електричної мережі, в якій споживачі одержують живлен­ня з двох боків, називають точкою розподілу потужностей (струмів). На рисунку 14.1, а ця точка позначена символом ▼. Слід відзначити, що у загальному випадку точки розподілу активних і реактивних потужностей можуть не збігатися.

Аналогічно розраховують кільцеву електричну мережу, схема якої зображена на рисунку 14.1, б. У центрі живлення А кільце умовно розмикають і мережа зво­диться до мережі з двобічним живленням з однаковими напругами в пунктах А і В.

За неоднакових напруг джерел живлення () розподіл потужностей в мережі визначають з врахуванням вирівнювальної потуж­ності. Застосувавши метод накладання, одержимо для головних ділянок

(14.3)

 

(14.4)

де - номінальна напруга мережі.

Визначений потокорозподіл є наближеним, так як при цьому не враховані втрати потужності в лінях.

Розрахункові значення потоків потужностей уточнюють з врахуванням втрат потужності в лініях, починаючи від точки поділу потужностей, причому на першому етапі розрахунку ці втрати визначають через номінальну напругу мережі, так як значення напруг у вузлах 1, 2 невідомі. Далі розраховують напруги у вузлах 1, 2 в першому наближенні і уточню­ють потоки потужностей з врахуванням визначених напруг. Розрахунок по­вторюють до тих пір, поки відносна різниця напруг у вузлах не перевищить задану точність розрахунку [3].

Перевагою класичних методів роз­рахунку із застосуванням основних законів електричних кіл є їх простота та наочність.

Формалізовані (матричні) методи розрахунку є найбільш універ­сальними методами, які широко застосовують під час розрахунку склад­но-замкнених електричних мереж. Найчастіше при цьому застосовують метод вузлових напруг [1]. Усталений режим електричної мере­жі описують системою нелінійних рівнянь, яку розв'язують моди­фікованим методом Ньютона. Опис програми розрахунку складно-замкнених електричних мереж методом вузлових напруг наводиться в додатку А. Цю програму можна використати також для розрахунку електричних мере­ж з двобічним живленням і кільцевих мереж.

 

Порядок виконання роботи

 

1. Ознайомитись з класичними й формалізованими методами та програмою розрахунку замкнених електричних мереж (див. додаток А).

2. Розрахувати на комп’ютері параметри режиму роботи електричної ме­режі з двобічним живленням, зображеної на рисунку 14.1, а, для трьох випадків:

а) ,

прийнявши фази напруг в центрах живлення однаковими. Вихідні дані для розрахунку потрібно взяти з таблиці 14.1 для заданого варіанта.

3. Розрахувати режим роботи мережі з двобічним живленням при однакових напругах в центрах живлення () і різних фазах, змінивши фазу напруги відносно напруги відповідно на і .

4. Розрахувати найважчі аварійні режими роботи елек­тричної мережі з метою перевірки прийнятих перерізів проводів ліній за умовою допустимого нагрівання.

Вихідні дані для розрахунку прийняти згідно з заданим варіантом (таблиці 14.1).

 

Підготовка звіту по роботі

 

У звіті з лабораторної роботи потрібно:

1. Навести розрахункову схему й вихідні дані для розрахунку режимів.

2. Навести результати розрахунку режимів на комп’ютері.

3. Проаналізувати, як змінився розподіл потужностей в схемі при зміні рівнів і фаз напруг в центрах живлення.

4. Розрахувати наближений розподіл потужностей у припущенні, що мережа є однорідною (відношення актив­них і реактивних опорів на всіх ділянках однакові). При цьому розрахунок потужностей на головних ділянках виконати за правилом моментів через довжини ліній. Порівняти результати розрахунку з резуль­татами одержаними на комп’ютері при однакових напругах в центрах живлення.

5. Визначити точки розподілу активних і реактивних потужностей при однакових і різних напругах у центрах живлення.

 

14.5 Контрольні запитання для самоперевірки

 

1. Як визначити розподіл потужностей в електричній мережі з двобічним живленням за однакових і неоднакових напруг у центрах живлення?

2. Як визначити точку розподілу потужностей в мережі з двобічним живленням?

3. Запишіть рівняння вузлових напруг для мережі з двобічним живленням.

4. Як впливають рівні та фази напруг в центрах живлення на розподіл потужностей в мережі з двобічним живленням?

5. Як здійснити перевірку прийнятих перерізів проводів ліній замкненої мережі за умовою допустимого нагрівання?

6. Як розрахувати розподіл потужностей в кільцевій мережі?

7. Яка мережа називається однорідною? Як визначити розподіл потужностей в однорідній мережі?

 

 

Номіна-льна напруга мережі, кВ
Розрахункові навантаження підстанцій	Q 2, Мвар
Р 2, МВт
Q 1, Мвар
Р 1, МВт
Марка проводу	Л-3	АС-185 АС-240 АС-185	АС-240 АС-150 АС-240	АС-150 АС-240 АС-150	АС-240 АС-185 АС-240	АС-150 АС-240 АС-185
Л-2	АС-240 АС-240 АС-185	АС-240 АС-185 АС-240	АС-240 АС-240 АС-240	АС-240 АС-240 АС-240	АС-240 АС-240 АС-185
Л-1	АС-185 АС-240 АС-240	АС-240 АС-240 АС-240	АС-185 АС-240 АС-185	АС-240 АС-185 АС-240	АС-185 АС-240 АС-240
Довжина лінії, км	Л-3
Л-2
Л-1
Варіант

 

Лабораторна робота №15