Расчет электрической системы на основе схемы замещения

Схемы замещения и параметры воздушных линий электропередач и автотрансформаторов. Расчет приведенной мощности на понижающей подстанции и электростанции. Схемы замещения трансформаторов ТРДЦН-63 и ТДТН-80. Определение потерь мощности и энергии в сети.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 31.03.2015
Размер файла 2,0 M

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/

Содержание

  • Введение
    • 1. Исходные данные
    • 2. Схемы замещения и параметры воздушных линий электропередач
    • 3. Схемы замещения и параметры автотрансформаторов
    • 4. Приведённые мощности подстанций
      • 4.1 Расчет приведенной мощности на понижающей подстанции
      • 4.2 Расчет схемы замещения трансформаторов ТРДЦН-63
      • 4.3 Расчёт приведённой мощности на электростанции
      • 4.4 Расчет схемы замещения трансформаторов ТДТН-80
    • 5. Упрощенная схема замещения электрической сети
    • 6. Расчёт установившегося режима электрической сети
      • 6.1 Расчёт потоков мощности в электрической сети
      • 6.2 Расчет напряжений на подстанциях
    • 7. Расчет карты режима сети
    • 8. Расчет потерь мощности и энергии в сети
  • Заключение
  • Список литературы

Введение

Одним из основных разделов курса «Передача и распределение электрической энергии», подлежащих изучению, являются методы расчёта установившихся режимов электрических сетей. Различают нормальные и послеаварийные установившиеся режимы. В этих режимах рассчитывается потокораспределение по участкам сети. Знание потокораспределения даёт возможность определить потери мощности в сети, напряжения в различных узлах системы и по полученным результатам оценить выполнение ряда технических условий.

Для выполнения расчётов реальной электрической системе ставится в соответствие схема замещения. Схемы замещения современных сложных электроэнергетических систем содержат десятки и даже сотни узлов и ветвей. При анализе режимов работы таких систем и разработке алгоритмов их расчёта на ЭВМ используются аппарат матричной алгебры, теория графов и современные численные методы решения систем уравнений.

Для простых электрических сетей с небольшим числом контуров и узлов расчёты установившихся режимов обычно проводят «вручную» или на ЭВМ, ограничиваясь одной, двумя итерациями. Практика показывает, что во многих случаях этих приближений вполне достаточно.

В дипломной работе предлагается самостоятельно выполнить расчёт установившегося нормального режима электрической сети «вручную», что поможет освоить методы расчёта режимов сети, развить навыки в составлении схем замещения и определении параметров элементов электрических сетей.

1. Исходные данные

Рисунок 1.1 - Электрическая сеть

Таблица 1.1 - Марки проводов и сечения линий

Вар.

№ линии

Марка провода

Кол-во

цепей

Расст.

между

фазами, м

Расположение

проводов на опоре

2

1

АС-300/39

2

7

По вершинам

-ка (бочка)

2

АС-240/32

1

- -

Горизонтальное

3

АС-240/32

1

- -

- -

4

АС-300/39

1

- -

- -

5

АС-120/19

2

4

По вершинам

-ка (бочка)

6

АС-185/29

2

4

- -

Таблица 1.2- Длины линий, км

варианта

l1

l2

l3

l4

l5

l6

25

100

110

55

45

20

35

Таблица 1.3- Марки (тип) трансформаторов, автотрансформаторов, нагрузки на подстанциях и мощность ТЭЦ

Вар.

Подстанция 1

Подстанция 2

П/ст3

30

Тип тр-ра

Кол-

P1,

Тип тр-ра

Кол-

P2н

P2с

P3

во

МВт

во

МВт

АТДЦТН- 63

2

20

АТДЦТН-125

2

50

100

140

Подстанция 4

Подстанция 5

ТЭЦ

Тип тр-ра

Кол-во

P4,

Тип тр-ра

Кол-во

P5

P6

PТЭЦ

МВт

МВт

ТРДН -63

2

45

ТДТН -80

2

60

90

180

2. Схемы замещения и параметры воздушных линий электропередач

Воздушные линии электропередачи (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше длиной до 300 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рисунок 2.1) с сосредоточенными параметрами: - активное сопротивление учитывает потери активной мощности на нагрев провода, - индуктивное сопротивление определяет магнитное поле, возникающее вокруг и внутри провода, - активная проводимость учитывает затраты активной мощности на ионизацию воздуха (потери мощности на корону) и токи утечки через изоляторы, которыми для ВЛ можно пренебречь, - ёмкостная проводимость обусловлена ёмкостями между проводами разных фаз и ёмкостью провод-земля.

Рисунок 2.1 - П-образная схема замещения линии электропередачи.

В проекте предусмотрены величины сечений F воздушных линий,, исключающие возможность появления короны (для сетей , для сетей с ), поэтому активные поперечные проводимости в схемах замещения учитывать не следует.

Расчёт параметров схемы замещения начинают с определения их значений для 1 км длины линии (погонные параметры).

Погонное активное сопротивление сталеалюминевого провода при температуре 200С определяем выражением:

где - удельное электрическое сопротивление алюминия при температуре 200С, ; - расчётное поперечное сечение токопроводящей (алюминиевой) части, берётся для заданной марки провода из [3, 4];

- коэффициент, учитывающий удлинение провода из-за скрутки, .

При выполнении расчётов установившихся режимов сети отличие эксплуатационной температуры от 200С не учитывается, согласно ГОСТ 839-80.

1) линия Л1, = 301 мм2 ;

2) линия Л2, = 244мм2 ;

3) линия Л3, = 244мм2 ;

4) линия Л4, = 301мм2 ;

5) линия Л5, = 118 мм2 ;

6) линия Л6, = 181 мм2 .

Погонное индуктивное сопротивление сталеалюминевого провода рассчитываем по формуле:

,

где d - диаметр провода, d берётся для заданной марки провода из [1, 3, 4];

- среднегеометрическое расстояние между фазами, определяемое следующим выражением:

.

Здесь - расстояние между проводами фаз а, в, с.

При расположении фаз по вершинам равностороннего треугольника равно междуфазному расстоянию , при горизонтальном расположении проводов

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяем токами обеих цепей. Однако индуктивное сопротивление одной цепи при учёте и без учёта влияния второй цепи разнится на 5-6%, поэтому в практических расчётах вторая цепь не учитывается.

1) Линия Л1, d = 24 мм, Dср = D=6,5 м = 8,2 м

2) Линия Л2, d = 21,6 мм, Dср = D=6,5 м = 8,2 м

;

3) Линия Л3, d = 21,6 мм, Dср = D=6,5 м = 8,2 м

;

4) Линия Л4, d = 24 мм, Dср = D=6,5 м = 8,2 м

;

5) Линия Л5, d = 15,2 мм, Dср = D= 4 м

;

6) Линия Л6, d = 18,8 мм, Dср = D= 4 м

.

Погонная ёмкостная проводимость определяем выражением:

;

При выполнении проектных расчётов установившихся нормальных режимов сетей с напряжениями до 220 кВ допустимо использовать упрощенные схемы замещения (рисунке 2.2), в которых погонные ёмкостные проводимости заменяют погонными зарядными мощностями соответствующих линий :

;

1) Линия Л1

;

;

2) Линия Л2

;

;

3) Линия Л3

;

;

4) Линия Л4

;

;

5) Линия Л5

;

;

6) Линия Л6

;

;

Если передача электроэнергии осуществляется по двухцепным линиям или по двум одноцепным, то в расчётах установившихся режимов электрической сети используем эквивалентные схемы замещения. Параметры таких схем определяем как результат параллельного сложения двух одинаковых схем, составленных для каждой линии (цепи).

Рис. 2.2. - Упрощенная схема замещения линии электропередачи

Эквивалентные параметры схемы находим по следующим формулам:

Здесь l - длина линии в км; - номинальное напряжение;

n - количество параллельных линий.

1) Линия Л1

2) Линия Л2

3) Линия Л3

4) Линия Л4

5) Линия Л5

6) Линия Л6

Таблица 2.1. Параметры схем замещения линий передач

Исходные данные

Погонные параметры

линии

,

кВ

Марка

провода

Кол-во

цепей

Длина,

км

r0,

Ом/км

x0,

Ом/км

в0, 10-6

См/км

1

220

АС-300/39

2

100

0.098

0.425

2.674

2

220

АС-240/32

1

110

0.121

0.432

2.632

3

220

АС-240/32

1

55

0.121

0.432

2.632

4

220

АС-300/39

1

45

0.098

0.425

2.674

5

110

АС-120/19

2

20

0.251

0.409

2.785

6

110

АС-185/29

2

35

0.163

0.396

2.883

Окончание таблицы 2.1.

Расчётные параметры

линии

rлэ, Ом

xлэ, Ом

влэ, 10-4 См

, Мвар

1

4,900

17.085

5,340

28,46

2

13,31

47,52

2,890

14,00

3

6,650

23,76

1,445

7,000

4

4,410

19,125

1,203

5.800

5

2,510

4,090

1,114

1,346

6

2,850

6,930

2,018

2,440

3. Схемы замещения и параметры автотрансформаторов

Автотрансформаторы, как правило, устанавливаются на мощных узловых подстанциях районных сетей и предназначены для связи сетей двух номинальных напряжений. От шин среднего напряжения таких подстанций, обычно, получают электроэнергию целые районы с большим числом потребителей. Изображение автотрансформатора в принципиальной электрической схеме сети при наличии устройства РПН (регулирование напряжения под нагрузкой) представлено на рисунке 3.1.

Автотрансформатор (АТ) имеет последовательную обмотку (П), общую (О) и обмотку низшего напряжения (Н).

Обмотки последовательная и общая электрически соединены друг с другом и пронизываются общим магнитным потоком, тогда как обмотка низшего напряжения связана с ними только магнитной связью, что отражено на рисунке 3.1

а) б)

Рисунок 3.1 - Автотрансформатор

а - изображение автотрансформатора в электрических схемах;

б - схема соединения обмоток автотрансформатора.

Автотрансформаторы характеризуются двумя значениями мощности: номинальная - это предельная мощность, которая может быть передана со стороны высшего напряжения (), типовая - мощность последовательной обмотки (). Расчётная мощность общей обмотки также равна типовой мощности, а обмотка низшего напряжения рассчитывается на мощность меньшую или равную типовой. Связь между номинальной и типовой мощностью АТ определяется выражением , где - коэффициент выгодности автотрансформатора:

.

Чем меньше коэффициент выгодности, тем автотрансформатор более экономичен по сравнению с трёхобмоточным трансформатором. В электрических сетях с =0,25; 0,4; 0,5.

При расчёте электрических сетей автотрансформаторы учитываются схемами замещения (рисунок 3.2.). Полная схема замещения автотрансформатора имеет вид трёхлучевой звезды, где - активные сопротивления соответствующих обмоток высшего, среднего и низшего напряжений учитывают потери активной мощности на нагрев обмоток; - соответственно индуктивные сопротивления обмоток учитывают индуктивную мощность на потоки рассеяния. Намагничивающая ветвь подключается со стороны питающей обмотки, при этом - активная проводимость обусловлена потерями активной мощности на нагрев магнитопровода, а - реактивная проводимость определяет магнитный поток взаимоиндукции обмоток.

Рисунок 3.2. - Полная схема замещения автотрансформатора

Все параметры схемы замещения приведены к номинальному напряжению обмотки высшего напряжения. Для расчёта действительных значений напряжений и токов в обмотках среднего и низшего напряжений в схему включаются идеальные трансформаторы (трансформаторы без потерь мощности), которые учитывают коэффициент трансформации в режиме холостого хода.

Автотрансформаторы характеризуются следующими каталожными данными:

- номинальная мощность, МВА; - номинальные линейные напряжения соответственно обмоток высшего (ВН), среднего (СН), низшего (НН) напряжения, кВ, т.к. параметры схемы замещения отнесены к напряжению обмотки ВН, то в дальнейших расчётах , напряжения заданы при холостом ходе трансформатора; - максимальное число положительных и отрицательных по отношению к основному выводу обмотки ВН регулировочных ответвлений, - относительное значение изменения напряжения в процентах от , приходящееся на одно ответвление;

- суммарные потери короткого замыкания для двух обмоток, кВт; - напряжения короткого замыкания, %. - потери холостого хода, кВт; - ток холостого хода, %.

Для АТ проводят три опыта короткого замыкания, в каждом участвуют две обмотки. Например, при коротком замыкании на выводах обмотки СН, разомкнутой обмотке НН и подключении к источнику выводов обмотки ВН замеряются значения и при протекании по обмоткам ВН и СН номинальных токов. Следовательно, величины и отнесены к автотрансформатора. Если в опыте короткого замыкания участвует обмотка низшего напряжения, по обмоткам протекают токи, соответствующие номинальной мощности обмотки НН, т.е. типовой мощности автотрансформатора. Следовательно и - отнесены к типовой мощности, поэтому указанные величины приводят к номинальной мощности АТ;

Используя каталожные данные автотрансформатора, проводят расчёт параметров схемы замещения.

Таблица 3.1.Справочные данные выбранных автотрансформаторов

Тип

S,

МВА

Uном

ВН,

кВ

Uном

СН,

кВ

Uном

НН,

кВ

ВС,

%

ВН,

%

СН,

%

Px,

кВт

Pк,

кВт

Ix,

%

АТДЦТН- 63000/220/110

63

230

121

6,6; 11; 38,5

11,0

35,7

22

45

215

0,5

АТДЦТН- 125000/220/110

125

230

121

6; 11,0;

38,5

11,0

45

28

65

350

0,5

В справочных данных приведено одно значение потерь короткого замыкания . По нему определяем суммарное активное сопротивление двух обмоток:

Мощность обмотки высшего напряжения равна номинальной мощности автотрансформатора, а мощность обмотки низшего напряжения составляет от неё не более 50%. При наличии магнитной связи активные сопротивления в схеме замещения обратно пропорциональны мощностям соответствующих обмоток:

а для обмотки НН:

1) Расчеты для автотрансформатора АТДЦТН- 63000/220/110

2) Расчеты для автотрансформатора АТДЦТН- 125000/220/110

Для расчёта индуктивных сопротивлений используют напряжения короткого замыкания. Заданные в каталожных данных напряжения и предварительно должны быть приведены к номинальной мощности АТ.

и .

Если в справочниках напряжения отнесены к номинальной мощности, пересчёта делать не следует.

Суммарные реактивные сопротивления пар обмоток рассчитываем по формулам:

.

А индуктивное сопротивление каждой обмотки находим из следующих выражений:

1) Расчеты для автотрансформатора АТДЦТН- 63000/220/110

Суммарные реактивные сопротивления пар обмоток:

Ом;

Ом;

Ом;

Индуктивное сопротивление каждой обмотки:

2) Расчеты для автотрансформатора АТДЦТН- 125000/220/110

Суммарные реактивные сопротивления пар обмоток:

Ом;

Индуктивное сопротивление каждой обмотки:

Если индуктивное сопротивление какой-либо обмотки отрицательно, в дальнейших расчётах его не учитываем.

Проводимости и схемы замещения вычисляем по результатам опыта холостого хода (х.х). Потребляемая в этом опыте мощность определяем параметрами цепи намагничивания:

Откуда

Намагничивающая мощность и ток хх в % равны. Так как , следовательно,

1) Расчеты для автотрансформатора АТДЦТН- 63000/220/110

МВАр;

2) Расчеты для автотрансформатора АТДЦТН- 125000/220/110

См;

МВАр;

См;

Для АТ с используют упрощенные схемы замещения. В таких схемах отсутствуют идеальные трансформаторы, а ветвь намагничивания учитывается потребляемой мощностью (рисунок 3.2.).

Рисунок 3.3. - Упрощенная схема замещения АТ

В схеме электрической сети промышленного района, рассчитываемой в работе, автотрансформаторы установлены на узловых подстанциях 1 и 2 и служат для связи сетей двух номинальных напряжений. Так как , то в расчётную схему сети они вводятся упрощенной схемой замещения.

Если на подстанции установлено два и более АТ, то для упрощенной схемы замещения (см. рисунок 3.3.) определяем эквивалентные параметры:

,

где n- количество АТ, установленных на подстанции.

Если обмотка НН автотрансформатора не нагружена (п/ст 1), её в схеме замещения не учитывают. Схема замещения упрощается и принимает вид (рисунок 3.4.).

Рисунок 3.4. - Упрощенная эквивалентная схема замещения при отсутствии нагрузки на обмотке НН автотрансформатора

Определим эквивалентные параметры для автотрансформаторов и нарисуем для них упрощенные схемы.

1) Расчеты для автотрансформатора АТДЦТН- 63000/220/110

Ом; Ом;

Ом; Ом;

Ом; Ом;

МВА;

2) Расчеты для автотрансформатора АТДЦТН- 125000/220/110

Ом; Ом;

Ом; Ом;

Ом; Ом;

МВА;

Составим схемы замещения для автотрансформаторов:

Рисунок 3.5. - Упрощённая эквивалентная схема замещения автотрансформатора АТДЦТН 125000/220/110

Рисунок 3.6. - Упрощённая эквивалентная схема замещения автотрансформатора АТДЦТН 63000/220/110

4. Приведённые мощности подстанций

Количество узлов в расчётной схеме сети можно существенно уменьшить, если на подстанциях заданную нагрузку привести к шинам высшего напряжения. Такое представление нагрузки требует учёта характеристик трансформаторного оборудования.

На понижающих подстанциях 35-330 кВ устанавливаются трёхфазные двухобмоточные трансформаторы с регулированием коэффициента трансформации без отключения трансформатора от сети (РПН). Для ограничения токов короткого замыкания обмотка низшего напряжения таких трансформаторов может быть разделена на 2 идентичных, каждая рассчитана на 50% от номинальной мощности трансформатора.

Расчет приведенной мощности на понижающей подстанции.

Изображение двухобмоточного трансформатора с расщеплённой обмоткой низшего напряжения при наличии РПН в электрической схеме сети представлено на рис. 4.1, а; его полная схема замещения на рис. 4.1, б. Две ветви схемы замещения, учитывающие потери мощности в обмотках, имеют одинаковые сопротивления: , шунт проводимостей учитывает потери в магнитопроводе.

Рисунок 4.1. - Двухобмоточный трансформатор с расщеплённой обмоткой НН и с РПН в электрической схеме сети (а), его полная схема замещения (б).

При проведении опыта КЗ обмотки низшего напряжения соединяются параллельно. При коротком замыкании на выводах этих обмоток и подключении к источнику выводов обмотки ВН замеряются и , обеспечивающее номинальный ток в обмотках.

Далее, используя формулы, рассчитывают

и , (4.1)

а т.к. обмотки НН соединены параллельно, то сопротивление каждой определяется:

(4.2)

Рассматриваемая подстанция в дальнейших расчётах может быть представлена мощностью, приведённой к шинам ВН, причём величина этой мощности определяется с использованием упрощенной схемы замещения трансформатора (рис. 4.2).

Если на подстанции подключено несколько трансформаторов (n), в схеме замещения (см. рис. 4.2) учитываются эквивалентные параметры: сопротивления уменьшаются в n раз, потери мощности в намагничивающей ветви увеличиваются во столько же раз.

Такой пересчёт необходимо провести для всех пар обмоток и далее, рассматривая обмотку Н1, как обмотку СН, Н2 как НН, рассчитывать параметры схем замещения.

Рисунок 4.2. - Упрощенная схема замещения трансформатора с расщеплённой обмоткой НН

Мощность подстанции, приведённая к шинам ВН, увеличивается по сравнению с заданной нагрузкой на величину потерь мощности в трансформаторах:

. (4.3)

Формулы, определяющие потери мощности, зависят от принятой схемы замещения.

Для схемы замещения (рис. 4.2) суммарные потери в n параллельно работающих трансформаторах составляют:

(4.4)

(4.5)

где и - суммарные нагрузки на первую и вторую обмотки НН для параллельно работающих трансформаторов, применительно к 4-й подстанции.

(4.6)

Таблица 4.1. - Паспортные данные трансформаторов

Тип тр-ра

Uвн, кВ

Uсн, кВ

Uнн, кВ

Рхх, кВт

Ркз, кВт

Iхх, %

ТРДЦН-63/110

115

-

6,3

59

260

0,6

ТДТН-80/110

115

38,5

11

82

390

0,6

Расчет схемы замещения трансформаторов ТРДЦН-63.

Произведем расчет параметров трансформатора ТРДЦН-63.

Определяем суммарное активное и реактивное сопротивления двух обмоток по формуле (4.1):

Сопротивление каждой обмотки определяем по формуле (4.2):

Так как на подстанции установлено два трансформатора, то определяем эквивалентные параметры:

Определяем и по формуле (4.6)

Определяем суммарные потери двух параллельно работающих трансформаторов по формулам (4.4) и (4.5):

Рассчитаем приведенную мощность подстанции по формуле (4.3):

Рисунок 4.3. - Упрощенная схема замещения трансформатора ТРДЦН-63.

Расчёт приведённой мощности на электростанции

Принципиальная схема трёхобмоточного трансформатора представлена на рис. 4.3, а полная схема замещения совпадает со схемой замещения автотрансформатора (см. рис.3.2).

Состав каталожных данных отличается от приведённого в п. 3 тем, что потери мощности короткого замыкания и относительные значения напряжения короткого замыкания между парами обмоток отнесены к номинальной мощности трансформатора (пересчёт не требуется).

Рисунок 4.4. - Изображение трёхобмоточного трансформатора в электрических схемах

Обычно для современных трансформаторов при равных номинальных мощностях обмоток (100%/100%/100%,) задаётся одно значение потерь короткого замыкания - . Учитывая, что при наличии магнитной связи между обмотками, отношение активных сопротивлений обмоток обратно пропорционально их мощностям, получим для определения активных сопротивлений следующие формулы:

(4.7)

(4.8)

Расчет схемы замещения трансформаторов ТДТН-80.

Произведем расчеты параметров трансформатора ТДТН-80.

Определяем активные сопротивления по формулам (4.7) и (4.8):

Находим индуктивное сопротивление каждой обмотки:

Эквивалентные параметры упрощенной схемы замещения.

Так как на подстанции установлено два трансформатора, то определяем эквивалентные параметры по формулам (3.11):

Суммарные потери в работающих трансформаторах.

Рассматриваемая в проекте электростанция (ТЭЦ) выдаёт электроэнергию на трёх уровнях напряжений: генераторном, 35кВ, и в энергосистему по линии 110кВ. Все указанные напряжения меньше 220кВ, поэтому в расчётах электростанция может быть представлена приведённой мощностью на шинах ВН. Если за положительное принять направление мощности, генерируемой на станции, то распределение потоков мощности по обмоткам в эквивалентной упрощенной схеме замещения трансформаторов, установленных на ТЭЦ, соответствует представленному на рис. 4.5.

Потери мощности в обмотках не зависят от направления потоков мощности и для схемы замещения (рис. 4.4) суммарные потери в n работающих трансформаторах по приближённым формулам составят:

(4.9)

(4.10)

где - суммарные нагрузки на обмотках высшего, среднего и низшего напряжений для n трансформаторов.

Указанные нагрузки применительно к подстанции 5 составляют:

(4.11)

Рисунок 4.5. - Упрощенная эквивалентная схема замещения трёхобмоточного трансформатора.

Приведённая мощность подстанции, определяется:

(4.12)

Если полученная в результате расчёта положительна (), то ТЭЦ по линии 110кВ выдаёт мощность в сеть (является вторым по отношению к балансирующему узлу (Б) источником мощности). Если отрицательна (),то мощности, генерируемой станцией, недостаточно для электроснабжения потребителей, подключенных к этой станции. В этом случае недостающая мощность поступает из системы (из Б) и подстанция рассматривается как нагрузка.

Проведённые для линий передач и подстанций расчёты позволяют составить упрощенную схему замещения электрической сети.

Определяем нагрузки применительно к подстанции 5 по формулам (4.11):

Определяем суммарные потери двух работающих трансформаторов по формулам (4.9) и (4.10):

Приведенная мощность подстанции.

Определяем приведённую мощность подстанции по формуле (4.12):

Так как полученная в результате расчёта положительна, то ТЭЦ по линии 110 кВ выдаёт мощность в сеть (является вторым по отношению к балансирующему узлу (Б) источником мощности).

Рисунок 4.6.- Упрощённая эквивалентная схема замещения трёхобмоточного трансформатора ТДТН-80.

5. Упрощенная схема замещения электрической сети

В однолинейную схему замещения электрической сети линии передачи вводятся П-образными схемами; автотрансформаторы и трёхобмоточные трансформаторы - трёхлучевыми схемами с подключением намагничивающей ветви со стороны питающей обмотки; двухобмоточные трансформаторы учитываются Г-образными схемами, а двухобмоточные трансформаторы с расщеплёнными обмотками - как трёхобмоточные или содержат в схеме замещения два луча и намагничивающую ветвь со стороны питающей обмотки.

Составляя схему замещения для рассматриваемой в дипломной работе электрической сети, необходимо учесть:

Тупиковые подстанции задаются приведёнными значениями мощности;

Электрическая сеть имеет участки с разными напряжениями. Связь осуществляется через автотрансформаторы. Для расчёта режима сети желательно все элементы схемы замещения привести к одному базисному напряжению, приняв за него автотрансформатора. В упрощенной схеме указывают приведённые значения сопротивлений линий Л5 и Л6:

1) Линия Л5

2) Линия Л6

За принимается напряжение 230 кВ, а , т.е. переключатель ответвлений установлен на нулевой отпайке.

Со стороны низшего напряжения автотрансформатора подстанции 1 нагрузки нет, поэтому в расчётной схеме не учитывают сопротивления , а участки схемы замещения, определяющие параметры обмоток высшего и среднего напряжений соединяются последовательно.

На схеме (рисунок 5.1.) все параметры должны быть представлены числовыми значениями.

Рисунок 5.1.- Упрощённая схема замещения электрической сети

6. Расчёт установившегося режима электрической сети

Перед выполнением расчёта определяем расчётные нагрузки в узлах и составляем расчётную схему замещения. Конфигурация и параметры расчётной схемы полностью соответствуют упрощенной схеме замещения, а расчётные определяем последующим формулам:

Рис. 6.2 Расчётная схема сети

Расчёт потоков мощности в электрической сети.

Приведение к кольцевой схеме сети.

Добавляя к потоку мощности у приёмного конца каждого участка потери мощности на нём, определяем значение мощности у его питающего конца. В узловых пунктах производим сложение значений мощности собственной нагрузки и потоков мощности отходящих ветвей. Расчёт продолжаем до определения полной мощности, поступающей в данную сеть из пункта питания. Для каждого участка в соответствии с принятыми на схеме обозначениями (рис. 6.3) используем следующие расчётные формулы:

; (6.1)

; (6.2)

(6.3)

(6.4)

Рисунок 6.2. - Потокораспределение для участка электрической сети.

Мощность в начале n - го участка:

(6.5)

Мощность в конце (n-1) - го участка:

(6.6)

Рассмотрим распределительную магистраль с узлами 3-7-9:

1.

2.

3.

4.

Рассмотрим разветвлённую магистраль с узлами 2-5-6-8-10:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Рисунок 6.3. - Кольцевая схема цепи.

Расчет кольцевой схемы сети.

Рассчитываем кольцевую схему сети, разрезая её по балансирующему узлу Б (рис. 6.4).

Рисунок 6.4. -Кольцевая схема цепи, разрезанная по балансирующему узлу

Сначала находим распределение потоков мощности в сети без учёта потерь в зависимости от нагрузок и полных комплексных сопротивлений ветвей сети, входящих в кольцо; определяем точку потокораздела в соответствующем узле схемы и потоки мощности, поступающие в неё с двух сторон:

(6.7)

Производим проверку и рассчитываем остальные потоки по балансу мощности для узлов сети.

Производим проверку:

Рисунок 6.5. -Потокораспределение в кольцевой сети.

В результате расчёта получена одна точка потокораздела в узле 4 для активной и реактивной мощности, сеть условно делится по ней на две разомкнутые. Нагрузка в конце каждой разомкнутой сети определяется потоком мощности, поступающей по соединённой с ней линии (рис. 6.6)

Рисунок 6.6. - Разомкнутые расчётные схемы для кольцевой сети.

Потери мощности в линии 2-4':

Поток мощности в начале линии 2-4':

Поток мощности в конце линии 3-2:

Потери мощности в линии 3-2:

Поток мощности в начале линии 3-2:

Поток мощности в конце линии А-3:

Потери мощности в линии А-3:

Поток мощности в начале линии А-3:

Поток мощности, подведённый к узлу А:

Потери мощности в линии Б-4'':

Поток мощности в начале линии Б-4'':

Поток мощности, подведённый к узлу Б:

Мощность балансирующего узла :

Расчет напряжений на подстанциях.

Расчет напряжений в узлах и потери напряжений в линиях кольцевой сети.

По напряжению базисного узла рассчитываем напряжения во всех остальных точках сети последовательно от базисного узла к наиболее удалённым потребителям.

(6.2.1)

Напряжение в узле j:

(6.2.2)

и его модуль:

(6.2.3)

Если на ветви поток мощности направлен от узла j в узел (j-1), то

(6.2.4)

(6.2.5)

Продольная составляющая падения напряжения на линии А-3:

Поперечная составляющая падения напряжения на линии А-3:

Напряжение в узле 3:

Модуль напряжения в узле 3:

Продольная составляющая падения напряжения на линии 3-2:

Поперечная составляющая падения напряжения на линии 3-2:

Напряжение в узле 2:

Модуль напряжения в узле 2:

Продольная составляющая падения напряжения на линии 2-4':

Поперечная составляющая падения напряжения на линии 2-4':

Напряжение в узле 4':

Модуль напряжения в узле 4':

Продольная составляющая падения напряжения на линии Б-4'':

Поперечная составляющая падения напряжения на линии Б-4'':

Напряжение в узле 4'':

Модуль напряжения в узле 4'':

Разница между напряжениями в узлах 4' и 4'':

Среднее значение напряжение в узле 4:

Разница между полученными с двух сторон напряжениями в точке (узле) потокораздела не превышает 2% от . Следовательно, можно приступить к расчёту напряжений на магистральных ответвлениях.

Расчет напряжений в узлах распределительной магистрали.

Рассчитаем падение напряжений на магистрали, идущей от узла 2.

Продольная составляющая падения напряжения ветви 2-7:

Поперечная составляющая падения напряжения ветви 2-7:

Напряжение в узле 7:

Модуль напряжения в узле 7 с учетом коэффициента трансформации:

Продольная составляющая падения напряжения ветви 7-9:

Напряжение в узле 9:

Приведение к среднему напряжению:

Модуль напряжения в узле 9 с учетом коэффициента трансформации:

Расчет напряжений в узлах разветвленной магистрали.

Рассчитаем падение напряжений на магистрали, идущей от узла 4.

Продольная составляющая падения напряжения ветви 4-5:

Поперечная составляющая падения напряжения ветви 4-5:

Напряжение в узле 5:

Модуль напряжения в узле 5:

Продольная составляющая падения напряжения ветви 5-6:

Поперечная составляющая падения напряжения ветви 5-6:

Напряжение в узле 6:

Модуль напряжения в узле 6 с учетом коэффициента трансформации:

Продольная составляющая падения напряжения ветви 5-8:

Поперечная составляющая падения напряжения ветви 5-8:

Напряжение в узле 8:

Модуль напряжения в узле 8 с учетом коэффициента трансформации:

Продольная составляющая падения напряжения ветви 6-10:

Напряжение в узле 10:

Приведение к среднему напряжению:

Модуль напряжения в узле 10 с учетом коэффициента трансформации:

7. Расчет карты режима сети

Результаты расчёта режима сети необходимо представить в виде карты режима. Карту режима составляют в соответствии с конфигурацией сети. Каждый узел символически обозначают кружком, в верхней части которого указывают его номер или буквенное обозначение, использованное при проведении расчёта режима, в нижней - полученное напряжение в узле. Линии передачи и обмотки трансформаторов и автотрансформаторов символически обозначают прямоугольником, в который заносят цифровые значения активных и реактивных сопротивлений. Стрелками, отходящими от узла, показывают расчётные нагрузки потребителей и расчётные мощности станций, далее указываются потоки мощности в начале и в конце ветви, а также потери мощности .

8. Расчет потерь мощности и энергии в сети

Потери активной мощности определяют суммированием потерь мощности в активных сопротивлениях схемы замещения, потери реактивной мощности - в индуктивных. Для определения потерь энергии за год используем следующие формулы:

для линий передач:

для трансформатора с расщеплённой обмоткой ТРДЦН-63:

для трёхобмоточного трансформатора ТДТН-80:

для автотрансформатора АТДТН-125:

для автотрансформатора АТДЦТН-200:

где - время наибольших потерь рассчитываем по эмпирической формуле

- число часов использования наибольшей нагрузки.

, , - потери мощности в обмотках высшего, среднего и низшего напряжения трансформатора или автотрансформатора;

, - потери мощности в одной и другой ветвях трансформатора с расщеплёнными обмотками.

Суммарные мощности нагрузок и суммарную переданную к потребителям электроэнергию находят следующим образом:

Заключение

Одним из основных разделов курса «Передача и распределение электрической энергии», подлежащих изучению, являются методы расчёта установившихся режимов электрических сетей. Различают нормальные и послеаварийные установившиеся режимы. В этих режимах рассчитывается потокораспределение по участкам сети. Знание потокораспределения даёт возможность определить потери мощности в сети, напряжения в различных узлах системы и по полученным результатам оценить выполнение ряда технических условий.

Расчёт реальной электрической системы осуществляется на основе схемы замещения. Схемы замещения современных сложных электроэнергетических систем содержат десятки и даже сотни узлов и ветвей. При анализе режимов работы таких систем и разработке алгоритмов их расчёта на ЭВМ используются аппарат матричной алгебры, теория графов и современные численные методы решения систем уравнений.

Для простых электрических сетей с небольшим числом контуров и узлов расчёты установившихся режимов обычно проводят «вручную» или на ЭВМ, ограничиваясь одной, двумя итерациями. Практика показывает, что во многих случаях этих приближений вполне достаточно.

В работе предлагается самостоятельно выполнить расчёт установившегося нормального режима электрической сети «вручную», что поможет освоить методы расчёта режимов сети, развить навыки в составлении схем замещения и определении параметров элементов электрических сетей.

Список литературы

электрический подстанция трансформатор замещение

1.Справочник по проектированию электрических сетей / И. Г. Карапетян, Д. Л. Файбисович, И. М. Шапиро; под ред. Д. Л. Файбисовича. - М.: ЭНАС, 2011. - 349 с.

2.Электротехнический справочник. В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии. 9-е изд., стер. / Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др.; гл. ред. А. И. Попов. - М.: Энергоатомиздат, 2012. - 963 с.

3. Передача и распределение электрической энергии: Учебное пособие/ А. А. Герасименко, В. Т. Федин. - Ростов-н/Д.: Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2006. - 720 с.

4. Электрические системы и сети: Учебное пособие/ Идельчик В.И. -

М.: Энергоатомиздат, 2009.

5. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / С.С. Рокотян - М.: Энергоатомиздат, 2013

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Построение схем замещения и параметров воздушных линий электропередач. Определение приведенной мощности на понижающей подстанции. Упрощенная схема замещения электрической сети. Расчет установившегося режима электрической сети с применением ЭВМ.

    курсовая работа [711,2 K], добавлен 07.06.2021

  • Расчет 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 14.05.2013

  • Выбор номинального напряжения сети, мощности компенсирующих устройств, сечений проводов воздушных линий электропередачи, числа и мощности трансформаторов. Расчет схемы замещения электрической сети, режима максимальных, минимальных и аварийных нагрузок.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 25.01.2015

  • Характеристика составления схемы замещения, выбора электрооборудования, числа и мощности трансформаторов. Расчет линии электропередач по звеньям, сечения провода, токов короткого замыкания. Определение сопротивления повышающей и понижающей подстанции.

    контрольная работа [141,0 K], добавлен 25.01.2012

  • Особенности выбора силовых трансформаторов, трансформаторов тока. Расчет мощности, основное предназначение электрической части подстанции. Анализ схемы замещения сети и расчета значений короткого замыкания. Этапы проектирования городской подстанции.

    дипломная работа [684,1 K], добавлен 22.05.2012

  • Выбор главной схемы электрических соединений. Выбор сечений проводников воздушных и кабельных линий и расчет режимов электрической сети проектируемой подстанции. Составление схемы замещения электрической сети. Выбор токоограничивающих реакторов.

    курсовая работа [392,9 K], добавлен 07.01.2013

  • Определение мощности подстанции. Выбор силовых трансформаторов. Расчет мощности потребителей и токов. Выбор электрических параметров схемы замещения, токоведущих частей. Трансформаторы тока на линии. Расчет заземляющих устройств. Защита от перенапряжений.

    курсовая работа [901,8 K], добавлен 12.11.2013

  • Технические данные элементов электрической сети, расчетная схема сети. Составление электрической схемы замещения для прямой последовательности. Расчет сопротивления параллельно работающих трансформаторов. Сопротивление воздушных линий электропередачи.

    контрольная работа [467,8 K], добавлен 18.04.2014

  • Составление схемы замещения линий электропередачи и всего участка электрической сети. Расчет перетоков мощности в линиях. Составление баланса мощностей в схеме. Регулирование напряжения на стороне 10,5 кВ подстанции. Распределение напряжений в схеме.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.02.2013

  • Расчет электрических параметров сети, потоков мощности по участкам и напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Выбор числа цепей и сечения проводов, количества и мощности трансформаторов на подстанции. Составление схемы замещения электропередачи.

    лабораторная работа [459,6 K], добавлен 30.09.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.