Расчет установившегося режима электрической сети (2 часть)

ПЗ.doc

Схемы замещения и параметры воздушных линий электропередач8
Схемы замещения и параметры автотрансформаторов13
Приведенные мощности подстанций19
1 Расчет приведенной мощности на понижающей подстанции19
2. Расчёт приведённой мощности на электростанции22
Упрощенная схема замещения электрической сети27
Расчёт установившегося режима электрической сети29
1. Расчёт потоков мощности в электрической сети30
2. Расчет напряжений на подстанциях35
Расчёт потерь мощности и энергии в сети39
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
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 (рис. 2) 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 курсовой работе предусмотрены величины сечений F воздушных линий исключающие возможность появления короны (для сетей с 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 определяется 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.
Погонное индуктивное сопротивление сталеалюминиевого провода рассчитывается 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 определяется 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.
Погонная ёмкостная проводимость определяется выражением
При выполнении проектных расчётов установившихся нормальных режимов сетей с напряжениями до 220кВ допустимо использовать упрощенные схемы замещения (рис. 3) в которых погонные ёмкостные проводимости заменяют погонными зарядными мощностями соответствующих линий :
Если передача электроэнергии осуществляется по двухцепным линиям или по двум одноцепным то в расчётах установившихся режимов электрической сети используются эквивалентные схемы замещения. Параметры таких схем определяются как результат параллельного сложения двух одинаковых схем составленных для каждой линии (цепи).
Рисунок 2.2 - Упрощенная схема замещения линии электропередачи
Эквивалентные параметры схемы находят по следующим формулам:
Здесь - номинальное напряжение; n – количество параллельных линий.
Произведем расчеты погонных параметров для линии № 1 марка провода которой АС-40051.
Погонное активное сопротивление сталеалюминевого провода при температуре 200С определим по формуле (2.1)
Погонное индуктивное сопротивление сталеалюминиевого провода рассчитываем по формуле (2.2)
где 7 м так как расположение фаз по вершинам равностороннего треугольника.
Погонная ёмкостная проводимость определяем по формуле (2.4)
Эквивалентные параметры схемы находим по формулам (2.6)
В данной курсовой работе погонные параметры следует рассчитывать для одной линии для остальных берем в зависимости от марки провода и номинального напряжения из таблиц [1 2 3]. Все расчёты оформляем в виде табл. 2.1.
Таблица 2.1 - Параметры схем замещения линий передач
Окончание таблицы 2.1
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
Используя каталожные данные автотрансформатора проводим расчёт параметров схемы замещения.
При определении активных сопротивлений возможны два случая:
В справочных данных приведены три величины потерь кз:
Здесь – потери кз отнесённые к номинальной мощности АТ; – потери КЗ отнесённые к типовой мощности АТ; a– коэффициент выгодности.
Потери короткого замыкания в каждой обмотке автотрансформатора рассчитываются:
Затем вычисляют активные сопротивления схемы замещения:
В справочных данных приведено одно значение потерь короткого замыкания . По нему определяют 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 (3.8)
Индуктивное сопротивление каждой обмотки находится из следующих выражений:
Примечание. Если индуктивное сопротивление какой-либо обмотки отрицательно в дальнейших расчётах его не учитывают.
Проводимости и схемы замещения вычисляются по результатам опыта холостого хода (ХХ). Потребляемая в этом опыте мощность определяется параметрами цепи намагничивания:
Намагничивающая мощность и ток ХХ в % равны. Так как следовательно
Для АТ с используют упрощенные схемы замещения. В таких схемах отсутствуют идеальные трансформаторы а ветвь намагничивания учитывается потребляемой мощностью (рис. 3.3).
Рисунок 3.3 - Упрощенная схема замещения АТ
В схеме электрической сети промышленного района рассчитываемой в курсовой 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. рис. 3.3) определяют эквивалентные параметры (3.11):
где n– количество АТ установленных на подстанции.
Если обмотка НН автотрансформатора не нагружена (пст 1) её в схеме замещения не учитывают. Схема замещения упрощается и принимает вид (рис. 3.4).
Таблица 3.1 - Паспортные данные автотрансформаторов
Продолжение таблицы 3.1.
Произведем расчет параметров автотрансформатора АТДТН-32 (подстанция №2) т.к. в справочниках приведено одно значение потерь КЗ то используем формулы (3.6)(3.7)(3.8)
Находим индуктивное сопротивление каждой обмотки находим по формулам (3.9):
Проводимости и схемы замещения вычисляются по результатам опыта холостого хода (х.х) используем формулы (3.10):
Так как АТ с то используем упрощенную схему замещения (рис. 3.3).
Так как на подстанции установлено три АТ АТДТН–32 то эквивалентные параметры будут равны:
где n – количество АТ установленных на подстанции.
Произведем расчет параметров автотрансформатора АТДЦТН-63 (пс№2) т.к. в справочниках приведено одно значение потерь КЗ то используем формулы (3.6)(3.7).
Индуктивное сопротивление каждой обмотки находим по формулам (3.9):
Приведенные 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.
1 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
а т.к. обмотки НН соединены параллельно то сопротивление каждой определяется:
Проводимости и определяются из опыта ХХ по формулам (3.10).
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:
Формулы определяющие потери мощности зависят от принятой схемы замещения.
Для схемы замещения (рис. 4.2) суммарные потери в n параллельно работающих трансформаторах составляют:
где и – суммарные нагрузки на первую и вторую обмотки НН для параллельно работающих трансформаторов применительно к 4-й подстанции
Таблица 4.1 - Паспортные данные трансформаторов
Произведем расчет параметров трансформатора ТРДН-40.
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 по формулам (3.12):
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):
2. 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 4.3- 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:
Рассматриваемая в курсовой работе 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. 4.4.
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:
где –суммарные нагрузки на обмотках высшего среднего и низшего напряжений для n трансформаторов.
Указанные нагрузки применительно к подстанции 5 составляют:
Рисунок 4.4 - Упрощенная эквивалентная схема замещения трёхобмоточного трансформатора
Приведённая мощность подстанции определяется:
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.
Произведем расчеты параметров трансформатора ТДТН-40.
Определяем активные сопротивления по формулам (4.7) и (4.8):
Находим индуктивное сопротивление каждой обмотки по формулам (3.9):
Так как на подстанции установлено два трансформатора то определяем эквивалентные параметры по формулам (3.11):
Определяем нагрузки применительно к подстанции 5 по формулам (4.11):
Определяем суммарные потери трех работающих трансформаторов по формулам (4.9) и (4.10):
Определяем приведённую мощность подстанции по формуле (4.12):
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 электрической сети учитываем что:
Электрическая сеть имеет участки с разными напряжениями. Связь осуществляется через автотрансформаторы. Для расчёта режима сети желательно чтобы все элементы схемы замещения были приведены к одному базисному напряжению принимаем за него автотрансформатора. В упрощенной схеме указываем приведённые значения сопротивлений линий Л5 и Л6:
За принимаем напряжение 230кВ а т.е. переключатель ответвлений установлен на нулевой отпайке.
Так как со стороны низшего напряжения автотрансформатора подстанции 1 нагрузки нет поэтому в расчётной схеме не учитываем сопротивления а участки схемы замещения определяющие параметры обмоток высшего и среднего напряжений соединяются последовательно.
Рассчитаем и для линий Л5 и Л6:
Рисунок 5.1 - Упрощенная схема замещения электрической сети
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 (рис. 5.1) а расчётные нагрузки применительно к рис. 5.1 определяем последующим формулам:
Рисунок 6.3 - Расчетная схема сети
1. Расчёт потоков мощности в электрической 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:
Рисунок 6.4 - Потокораспределение для участка электрической сети
Мощность в начале n - го участка
Мощность в конце (n-1) - го участка
Произведем расчет для каждого участка используя формулы (6.1.1) (6.1.2) (6.1.3) (6.1.4) (6.1.5) и (6.1.6):
Рассчитываем кольцевую схему сети разрезая её по балансирующему узлу Б (рис. 6.5). Вначале 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:
Производим проверку: (6.1.10) и рассчитываем остальные потоки по балансу мощности для узлов сети.
Далее расчёт проводим так как рекомендуется для разомкнутой сети при заданном напряжении в Б. Определяем мощность балансирующего узла совмещённого с базисным:
Определяем потоки мощности поступающие в точку потокораздела с двух сторон по формулам (6.1.8) и (6.1.9):
Производим проверку по формуле (6.1.10):
Так как в результате расчёта получены одна точка потокораздела в узле 2 для активной и реактивной мощности то сеть условно делится по ней на две разомкнутые.
Произведем расчет и используя формулы (6.1.1) (6.1.2) (6.1.3) (6.1.4) (6.1.5) и (6.1.6):
Определяем мощность балансирующего узла совмещённого с базисным по формуле (6.1.12):
2. Расчет напряжений на подстанциях
По напряжению базисного узла рассчитываем напряжения во всех остальных точках сети последовательно от базисного узла к наиболее удалённым потребителям.
Если на ветви поток мощности направлен от узла j в узел (j-1) то
Рассчитаем напряжение в 3-ем узле:
Рассчитаем поперечную и продольную составляющие падения напряжения сопротивления по формулам (6.2.1):
Рассчитаем напряжение во 2'-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 4-ом узле:
Рассчитаем напряжение во 2”-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 7-ом узле:
С учетом коэффициентов трансформации напряжение:
Рассчитаем напряжение в 9-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 5-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 8-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 6-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 10-ом узле:
Расчёт 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 трансформатора с расщеплённой обмоткой ТРДН-40
для трёхобмоточного трансформатора ТДТН-40
для автотрансформатора АТДТН-32
для автотрансформатора АТДЦТН-63
где t– время наибольших потерь рассчитываем по эмпирической формуле
или по графикам [1 2 3]; – 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:
где – заданные наибольшие нагрузки потребителей; i=1 6.
Идельчик В.И. Электрические системы и сети. – М.: Энергоатомиздат 1989.
Блок В.М. Электрические сети и системы. – М.: Высшая школа 1986.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем Под ред. С.С. Рокотяна. – М.: Энергоатомиздат 1985.
Правила устройства электроустановок М.: Энергоатомиздат 2002.

Титульный лист и задание и тд.doc

Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра Электромеханики
Расчет установившегося режима
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по Электроэнергетике
(обозначение документа)
Задание на курсовой проект
Рисунок1 – Схема электрической сети.
Таблица 1.1 - Марки проводов и сечения линий
Таблица 1.2 - Длины линий км
Таблица 1.3 - Марки (тип) трансформаторов автотрансформаторов
нагрузки на подстанциях и мощность ТЭЦ
Окончание таблицы 1.3

ЭЛ Схема Дилара.cdw

Анотация 1.doc

Составлены схемы замещения и определены параметры воздушных линий электропередач результаты расчетов приведены в таблице.
Составлены схемы замещения и определены параметры автотрансформаторов результаты расчетов приведены в таблице.
Определены приведенные мощности подстанций. и определены параметры трансформаторов с расщепленной обмоткой.
Определены приведенные мощности электростанции и определены параметры трехобмоточных трансформаторов.
Составлена упрощенная схема замещения электрической сети.
Рассчитан установившейся режим электрической сети.

Копия ПЗ.doc

Схемы замещения и параметры воздушных линий электропередач8
Схемы замещения и параметры автотрансформаторов13
Приведенные мощности подстанций19
1 Расчет приведенной мощности на понижающей подстанции19
2. Расчёт приведённой мощности на электростанции22
Упрощенная схема замещения электрической сети27
Расчёт установившегося режима электрической сети29
1. Расчёт потоков мощности в электрической сети30
2. Расчет напряжений на подстанциях35
Расчёт потерь мощности и энергии в сети39
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
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 (рис. 2) 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 курсовой работе предусмотрены величины сечений F воздушных линий исключающие возможность появления короны (для сетей с 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 определяется 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.
Погонное индуктивное сопротивление сталеалюминиевого провода рассчитывается 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 определяется 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.
Погонная ёмкостная проводимость определяется выражением
При выполнении проектных расчётов установившихся нормальных режимов сетей с напряжениями до 220кВ допустимо использовать упрощенные схемы замещения (рис. 3) в которых погонные ёмкостные проводимости заменяют погонными зарядными мощностями соответствующих линий :
Если передача электроэнергии осуществляется по двухцепным линиям или по двум одноцепным то в расчётах установившихся режимов электрической сети используются эквивалентные схемы замещения. Параметры таких схем определяются как результат параллельного сложения двух одинаковых схем составленных для каждой линии (цепи).
Рисунок 2.2 - Упрощенная схема замещения линии электропередачи
Эквивалентные параметры схемы находят по следующим формулам:
Здесь - номинальное напряжение; n – количество параллельных линий.
Произведем расчеты погонных параметров для линии № 1 марка провода которой АС-40051.
Погонное активное сопротивление сталеалюминевого провода при температуре 200С определим по формуле (2.1)
Погонное индуктивное сопротивление сталеалюминиевого провода рассчитываем по формуле (2.2)
где 7 м так как расположение фаз по вершинам равностороннего треугольника.
Погонная ёмкостная проводимость определяем по формуле (2.4)
Эквивалентные параметры схемы находим по формулам (2.6)
В данной курсовой работе погонные параметры следует рассчитывать для одной линии для остальных берем в зависимости от марки провода и номинального напряжения из таблиц [1 2 3]. Все расчёты оформляем в виде табл. 2.1.
Таблица 2.1 - Параметры схем замещения линий передач
Окончание таблицы 2.1
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
Используя каталожные данные автотрансформатора проводим расчёт параметров схемы замещения.
При определении активных сопротивлений возможны два случая:
В справочных данных приведены три величины потерь кз:
Здесь – потери кз отнесённые к номинальной мощности АТ; – потери КЗ отнесённые к типовой мощности АТ; a– коэффициент выгодности.
Потери короткого замыкания в каждой обмотке автотрансформатора рассчитываются:
Затем вычисляют активные сопротивления схемы замещения:
В справочных данных приведено одно значение потерь короткого замыкания . По нему определяют 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 (3.8)
Индуктивное сопротивление каждой обмотки находится из следующих выражений:
Примечание. Если индуктивное сопротивление какой-либо обмотки отрицательно в дальнейших расчётах его не учитывают.
Проводимости и схемы замещения вычисляются по результатам опыта холостого хода (ХХ). Потребляемая в этом опыте мощность определяется параметрами цепи намагничивания:
Намагничивающая мощность и ток ХХ в % равны. Так как следовательно
Для АТ с используют упрощенные схемы замещения. В таких схемах отсутствуют идеальные трансформаторы а ветвь намагничивания учитывается потребляемой мощностью (рис. 3.3).
Рисунок 3.3 - Упрощенная схема замещения АТ
В схеме электрической сети промышленного района рассчитываемой в курсовой 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. рис. 3.3) определяют эквивалентные параметры (3.11):
где n– количество АТ установленных на подстанции.
Если обмотка НН автотрансформатора не нагружена (пст 1) её в схеме замещения не учитывают. Схема замещения упрощается и принимает вид (рис. 3.4).
Таблица 3.1 - Паспортные данные автотрансформаторов
Продолжение таблицы 3.1.
Произведем расчет параметров автотрансформатора АТДТН-32 (подстанция №2) т.к. в справочниках приведено одно значение потерь КЗ то используем формулы (3.6)(3.7)(3.8)
Находим индуктивное сопротивление каждой обмотки находим по формулам (3.9):
Проводимости и схемы замещения вычисляются по результатам опыта холостого хода (х.х) используем формулы (3.10):
Так как АТ с то используем упрощенную схему замещения (рис. 3.3).
Так как на подстанции установлено три АТ АТДТН–32 то эквивалентные параметры будут равны:
где n – количество АТ установленных на подстанции.
Произведем расчет параметров автотрансформатора АТДЦТН-63 (пс№2) т.к. в справочниках приведено одно значение потерь КЗ то используем формулы (3.6)(3.7).
Индуктивное сопротивление каждой обмотки находим по формулам (3.9):
Приведенные 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.
1 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
а т.к. обмотки НН соединены параллельно то сопротивление каждой определяется:
Проводимости и определяются из опыта ХХ по формулам (3.10).
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:
Формулы определяющие потери мощности зависят от принятой схемы замещения.
Для схемы замещения (рис. 4.2) суммарные потери в n параллельно работающих трансформаторах составляют:
где и – суммарные нагрузки на первую и вторую обмотки НН для параллельно работающих трансформаторов применительно к 4-й подстанции
Таблица 4.1 - Паспортные данные трансформаторов
Произведем расчет параметров трансформатора ТРДН-40.
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 по формулам (3.12):
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):
2. 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 4.3- 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:
Рассматриваемая в курсовой работе 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. 4.4.
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:
где –суммарные нагрузки на обмотках высшего среднего и низшего напряжений для n трансформаторов.
Указанные нагрузки применительно к подстанции 5 составляют:
Рисунок 4.4 - Упрощенная эквивалентная схема замещения трёхобмоточного трансформатора
Приведённая мощность подстанции определяется:
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.
Произведем расчеты параметров трансформатора ТДТН-40.
Определяем активные сопротивления по формулам (4.7) и (4.8):
Находим индуктивное сопротивление каждой обмотки по формулам (3.9):
Так как на подстанции установлено два трансформатора то определяем эквивалентные параметры по формулам (3.11):
Определяем нагрузки применительно к подстанции 5 по формулам (4.11):
Определяем суммарные потери трех работающих трансформаторов по формулам (4.9) и (4.10):
Определяем приведённую мощность подстанции по формуле (4.12):
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 электрической сети учитываем что:
Электрическая сеть имеет участки с разными напряжениями. Связь осуществляется через автотрансформаторы. Для расчёта режима сети желательно чтобы все элементы схемы замещения были приведены к одному базисному напряжению принимаем за него автотрансформатора. В упрощенной схеме указываем приведённые значения сопротивлений линий Л5 и Л6:
За принимаем напряжение 230кВ а т.е. переключатель ответвлений установлен на нулевой отпайке.
Так как со стороны низшего напряжения автотрансформатора подстанции 1 нагрузки нет поэтому в расчётной схеме не учитываем сопротивления а участки схемы замещения определяющие параметры обмоток высшего и среднего напряжений соединяются последовательно.
Рассчитаем и для линий Л5 и Л6:
Рисунок 5.1 - Упрощенная схема замещения электрической сети
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 (рис. 5.1) а расчётные нагрузки применительно к рис. 5.1 определяем последующим формулам:
Рисунок 6.3 - Расчетная схема сети
1. Расчёт потоков мощности в электрической 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:
Рисунок 6.4 - Потокораспределение для участка электрической сети
Мощность в начале n - го участка
Мощность в конце (n-1) - го участка
Произведем расчет для каждого участка используя формулы (6.1.1) (6.1.2) (6.1.3) (6.1.4) (6.1.5) и (6.1.6):
Рассчитываем кольцевую схему сети разрезая её по балансирующему узлу Б (рис. 6.5). Вначале 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:
Производим проверку: (6.1.10) и рассчитываем остальные потоки по балансу мощности для узлов сети.
Далее расчёт проводим так как рекомендуется для разомкнутой сети при заданном напряжении в Б. Определяем мощность балансирующего узла совмещённого с базисным:
Определяем потоки мощности поступающие в точку потокораздела с двух сторон по формулам (6.1.8) и (6.1.9):
Производим проверку по формуле (6.1.10):
Так как в результате расчёта получены одна точка потокораздела в узле 2 для активной и реактивной мощности то сеть условно делится по ней на две разомкнутые.
Произведем расчет и используя формулы (6.1.1) (6.1.2) (6.1.3) (6.1.4) (6.1.5) и (6.1.6):
Определяем мощность балансирующего узла совмещённого с базисным по формуле (6.1.12):
2. Расчет напряжений на подстанциях
По напряжению базисного узла рассчитываем напряжения во всех остальных точках сети последовательно от базисного узла к наиболее удалённым потребителям.
Если на ветви поток мощности направлен от узла j в узел (j-1) то
Рассчитаем напряжение в 3-ем узле:
Рассчитаем поперечную и продольную составляющие падения напряжения сопротивления по формулам (6.2.1):
Рассчитаем напряжение во 2'-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 4-ом узле:
Рассчитаем напряжение во 2”-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 7-ом узле:
С учетом коэффициентов трансформации напряжение:
Рассчитаем напряжение в 9-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 5-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 8-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 6-ом узле:
Рассчитаем напряжение в 10-ом узле:
Расчёт 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 трансформатора с расщеплённой обмоткой ТРДН-40
для трёхобмоточного трансформатора ТДТН-40
для автотрансформатора АТДТН-32
для автотрансформатора АТДЦТН-63
где t– время наибольших потерь рассчитываем по эмпирической формуле
или по графикам [1 2 3]; – 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:
где – заданные наибольшие нагрузки потребителей; i=1 6.
Идельчик В.И. Электрические системы и сети. – М.: Энергоатомиздат 1989.
Блок В.М. Электрические сети и системы. – М.: Высшая школа 1986.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем Под ред. С.С. Рокотяна. – М.: Энергоатомиздат 1985.
Правила устройства электроустановок М.: Энергоатомиздат 2002.

моя карта.cdw