Исследование распределения потоков мощности в простых замкнутых сетях
Распределение потоков мощности в замкнутых сетях при различных режимах работы. Определение напряжений в узлах электрических сетей и потокораспределения в кольце с целью выявления точки потокораздела. Расчет потерь напряжений и послеаварийных режимов.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | лабораторная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.01.2014 |
Размер файла | 154,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уфимский государственный нефтяной технический университет
(ГОУ ВПО УГНТУ)
Филиал УГНТУ в г. Салавате
Лабораторная работа
По дисциплине:
Внутризаводское электроснабжение и режимы
Тема:
Исследование распределения потоков мощности в простых замкнутых сетях
ЭАПП-140610.65-3.01.11 ЛР
Исполнитель: А.З. Акчурин
студент гр. АПЗс-10-21
Руководитель: доцент, к. т.н.
Р.Г. Вильданов
Салават 2012
Цель работы: изучить распределения потоков мощности в простых замкнутых сетях, а также определить напряжения в узлах замкнутых электрических сетях.
1. Краткие теоретические сведения
В простых сетях есть узлы, питающихся по двум ветвям, но нет узлов, получающих питание более чем по двум ветвям, отсутствуют узлы, с которыми соединены три и более ветвей. Характерным частным видом простой замкнутой сети является кольцевая сеть (рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема простой замкнутой сети
Она содержит один замкнутый контур. В качестве источников питания могут служить или электрические станции, или шины подстанции, в свою очередь связанные сетью с электростанции.
Кольцевая сеть может быть представлена в виде линии с двухсторонним питанием. Действительно, если источник питания в узле 1 мысленно разделить на два и представить в виде узлов 1 и 4, то из кольцевой сети получим линию с двухсторонним питанием (рисунок 2).
Рисунок 2 - Схема сети с двусторонним питанием
К достоинствам замкнутых сетей следует отнести повышенную надежность электроснабжения потребителей, меньше потери мощности, к недостаткам - сложность эксплуатации, удорожание за счет дополнительных линий. Расчет замкнутых сетей сложнее, чем разомкнутых. Электрическая схема простой замкнутой сети представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Электрическая схема замкнутой сети
Схема замещения простой сети представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Схема замещения
Исходные данные
U1=U4=12,5 В.
Известно
Z12 = 1,8 + j·5,42 Ом;
Z23 = 1,6 + j·3,66 Ом;
Z34 = 2,4 + j·7,6 Ом;
S2 = S3 = 2,75 + j·1,56 ВА.
2. Описание лабораторного стенда
Лабораторный стенд представляет собой электрическую схему, состоящую из резисторов, конденсаторов, имитирующих активные и реактивные сопротивления линий электропередачи и нагрузки. В качестве активных сопротивлений линий электропередач выбраны низкоомные резисторы, позволяющие изменять сопротивления линий. В схему включены выключатели SВ2, SВ3, SВ4, позволяющие образовывать разомкнутые электрические сети, кольцевые сети, сети с двумя номинальными напряжениями, имитировать аварийные ситуации в электрических сетях.
В электрической схеме предусмотрены гнезда и перемычки Р1…Р5, позволяющие изменять конфигурацию сети, а также включать электроизмерительные приборы.
Сигнальные лампы HL1 и HL2 служат для контроля наличия напряжения.
Схема имеет батарею конденсаторов Ск, служащих для компенсации реактивной составляющей сети.
Электрическая схема стенда собрана на плате и расположена внутри стенда. На лицевой панели лабораторного стенда выполнена мнемосхема (рис.). Вместо изображения выключателей, клейм, сигнальных ламп на панель выводятся сами выключатели, клеммы и сигнальные лампы.
В качестве электроизмерительных приборов в лабораторной работе используются многопредельные комбинированные приборы (аналоговые и цифровые) - тестеры.
3. Расчетная часть
3.1 Расчет без учета потерь мощности
Заданы одинаковые напряжения по концам линии U1=U4.
Определяем приближенное потокораспределение в кольце с целью выявления точки потокараздела. Принимаем следующие допущения:
а) пренебрегаем потерями
б) предполагаем, что ток участка определяется по номинальному напряжению.
.
При равенстве напряжении источников питания на основании второго закона Кирхгофа можно записать
.
Если заменим в последнем выражении все комплексные величины на сопряженные, то получим следующее уравнение
. (1)
Так как потери мощности не учитывается, первый закон Кирхгофа для узлов 2 и 3 запишется
S23 = S12 - S2, (2)
S43 = S4 - S23 = - S12 + S2 + S3 . (3)
Подставив значения мощности (2) и (3) в (1), получим уравнение с одним неизвестным
. (4)
Отсюда находим значение потока мощности S12
(5)
.
Аналогично для потока мощности S43
; (6)
Проверяем правильность определения потоков мощности на головных линиях кольца по условию
(7)
3,12 + j·1,74 + 2,39 + j·1,38 = 2·(2,75 + j·1,56);
4,9 + j·3,12 = 5 + j·3,12.
Так как условие выполняется, можно сделать вывод, что потоки мощности на головных линиях кольца определены правильно.
Находим поток в линию 23 по первому закону Кирхгофа для узла 2
(8)
S23 = 3,12 + j·1,74 - 2,75 - j·1,56 = 0,37 + j·0,18 ВА.
Узел (2)3 - точка потокораздела. Мощность, поступающая с электростанции и определённая без учета потерь мощности
S1=S12 + S43; (9)
S1 = 3,12 + j·1,74 + 2,39 + j·1,38 = 5,5 + j·3,12 BA.
3.2 Расчет с учетом потерь мощности
Предположим, что направлению мощностей соответствует точка потокораздела в узле 3, который отмечен залитым треугольником. «Разрежем» линию в узле 3 (рисунок 5) и рассчитываем потоки мощности в линиях 13 и 43.
Рисунок 5 - Схема разрезанной линии
Необходимо вычесть из потоков мощности S12, S23 ,S34 мощности, генерируемые емкостными составляющими сопротивлений линии
(10)
(11)
(12)
(13)
Рисунок 6 - Схема с точкой потокораздела
Потери мощности в линии 23
(14)
Мощность в конце линии 12
; (15)
Мощность в начале линии 12
(16)
(17)
Потери мощности в линии 43
(18)
Мощность в начале линии
(19)
Мощность, потребляемая с шин электростанции
(20)
замкнутый цепь потокораспределение напряжение
3.3 Определение напряжений в узлах
Падение напряжения U43
(21)
U3 = U1 - U43; (22)
Падения напряжения U12
(23)
U2=U1 - U12; (24)
Падения напряжения U23
; (25)
U3 = U2 - U23; (26)
Наибольшая потеря напряжения в номинальном режиме, определяется без учета потерь мощности
UНБ = U13 = U12 + U23; (27)
UНБ = U13 = 1,5 + 0,11=1,61 В.
3.4 Определение напряжения и с учетом потерь мощности
При отключении линии 43 мощность в линии 12
(28)
(29)
=U1 - U12; (30)
= 12,22 - 1,46 = 10,76 В;
(31)
U3 =U2 - U23; (32)
U3 = 11 - 0,11 = 10,89 В;
UНБ = U12 = U12 + U23; (33)
UНБ = 1,46 + 0,11 = 1,57 В.
3.5 Расчет послеаварийных режимов
Рисунок 7 - Расчетная схема
При отключении линии 43 мощность в линии 12
S12 = S3 + S2; (34)
S12 = 2·(2,75 + j·1,56) = 5,5 + j·3,12 BA.
Мощность в линии 23
S23 = S3; (35)
S23 = 2,75 + j·1,56 BA.
Определим потери напряжения в линии 12, 23 напряжения в узлах 2, 3 и UАВ НБ
(36)
U2АВ = U1 - U12АВ; (37)
U2АВ = 12,22 - 2,19 = 10,03 В;
(38)
U3АВ = U2АВ- U23АВ; (39)
U3АВ = 10,03 - 0,8 = 9,23 В;
UАВНБ = U23АВ+ U12АВ; (40)
UАВНБ = 0,8 + 2,19 = 3,2 В.
При отключении линии 12
Рисунок 8 - Расчетная схема
S43 = S2 + S3; (41)
S23 = S2; (42)
S43 = 5,5 + j·3,12 ВА;
S23 = 2,75 + j·1,56 ВА;
(43)
U3АВ = U1 - U43АВ; (44)
U3АВ = 12,5 - 3,02 = 9,48 В;
(45)
U2АВ = U3АВ - U32АВ; (46)
U2АВ = 9,23 - 1,1 = 8,1 В;
UАВНБ = U42АВ = U43АВ + U32АВ; (47)
UАВНБ = 3,02 + 1,1 = 4,12 В.
Результаты измерений и расчетов занесены в таблицы 1 и 2.
Таблица 1
Результаты опыта 1
Величины |
Опытные |
Расчетные |
|
U1, B |
12,5 |
12,5 |
|
U2, B |
11,12 |
11,00 |
|
U3, B |
10,89 |
11,20 |
|
?UНБ, B |
1,34 |
||
?S12, ВА |
0,15 + j·0,44 |
||
?U12, B |
1,5 |
1,5 |
|
?U23, B |
0,12 |
0,11 |
|
?U34, B |
1,33 |
1,30 |
|
?S23, BA |
1,73·10-3 + j·3,97·10-3 |
||
?S43, BA |
0,12 + j·0,39 |
Таблица 2
Результаты опыта послеаварийного режима
Отключение линии 43 |
Отключение линии 12 |
||||||||||
U2ав |
U3ав |
?U12ав |
?U23ав |
?Uавнб |
U2ав |
U3ав |
?U32ав |
?U43ав |
?Uавнб |
||
В |
|||||||||||
Опытные |
10,13 |
10 |
2,23 |
1,02 |
3,2 |
9,5 |
10 |
1,12 |
3,05 |
4,12 |
|
Расчетные |
10,03 |
9,23 |
2,19 |
0,8 |
8,1 |
9,48 |
1,1 |
2,97 |
Вывод
В ходе данной лабораторной работы были изучены простые замкнутые сети, распределения потоков мощности в простых замкнутых сетях при различных режимах работы, а также были найдены напряжения в узлах замкнутых электрических сетях, потери напряжений и мощности в линиях.
Контрольные вопросы
Расчет кольцевых сетей без учета мощностей
Расчет кольцевых сетей с учетом потерь мощностей
Расчет напряжений без учета мощностей
Расчет напряжений с учетом потерь мощности
Расчет послеаварийных режимов
Какой из аварийных режимов наиболее тяжелый?
Какие сети называются простыми замкнутыми?
Как определяется точка потокораздела?
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбора трансформаторов и расчет приведенных мощностей. Распределение их по линиям разомкнутой сети, расчет потоков мощности по звеньям сети, определение параметров линии и расчетных нагрузок в узлах сети. Анализ напряжений на типах ПС во всех режимов.
дипломная работа [237,0 K], добавлен 16.02.2010Снижение потерь путем принудительного изменения потокораспределения. Суммарные потери мощности в сети. Способы создания принудительного экономического потокораспределения. Снижение коммерческих потерь электрической энергии, система контроля потребления.
презентация [2,2 M], добавлен 26.10.2013Расчет параметров схем замещения воздушных линий электропередач, параметров автотрансформаторов, напряжений на подстанциях, приведенной мощности на понижающей подстанции. Расчет потоков мощности в электрической сети и потокораспределения в кольцевой сети.
курсовая работа [319,2 K], добавлен 14.05.2013Определение токов в элементах сети и напряжений в ее узлах. Расчет потерь мощности в трансформаторах и линиях электропередач с равномерно распределенной нагрузкой. Приведенные и расчетные нагрузки потребителей. Мероприятия по снижению потерь мощности.
презентация [66,1 K], добавлен 20.10.2013Определение параметров схемы замещения, потоков мощностей и напряжений в узлах. Расчет действительного предела мощности генератора. Вычисление динамической устойчивости электрической системы при трехфазном и двухфазном на землю коротких замыканий.
курсовая работа [649,5 K], добавлен 11.02.2015Потери электрической энергии при ее передачи. Динамика основных потерь электроэнергии в электрических сетях России и Японии. Структура потребления электроэнергии по РФ. Структура технических и коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях.
презентация [980,8 K], добавлен 26.10.2013Структура потерь электроэнергии в электрических сетях. Технические потери электроэнергии. Методы расчета потерь электроэнергии для сетей. Программы расчета потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях. Нормирование потерь электроэнергии.
дипломная работа [130,1 K], добавлен 05.04.2010Понятие и назначение электрических сетей, их роль в народном хозяйстве. Расчет электрических сетей трех напряжений, в том числе радиальной линии с двухсторонним питанием. Выбор сечения проводов по экономическим интервалам и эквивалентной мощности.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 21.03.2012Эквивалентирование электрических сетей до 1000 В и оценка потерь электроэнергии в них по обобщенным данным. Поэлементные расчеты потерь электроэнергии в низковольтных электрических сетях. Выравнивание нагрузок фаз в низковольтных электрических сетях.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 17.04.2012Описания потерь мощности при передаче электроэнергии по сети. Расчет напряжений в узлах сети и потерь напряжения в ее элементах. Построение векторных диаграмм и определение значения векторов. Нахождение линейной поперечной составляющей падения напряжения.
презентация [94,9 K], добавлен 20.10.2013