Цель работы: исследование различных методов регулирования напряжения в электрических сетях.

Таблица 1 – Исходные данные:

, МВА

, МВА

, МВА

35+j20

7+j3

4+j3,5

Желаемое напряжение в максимальном режиме кВ.

Желаемое напряжение в минимальном режиме кВ, а все нагрузки уменьшены до 0.7 Smax.

Рисунок 1- Электрическая схема сети

1 Расчетная часть

1 Методы регулирования напряжения

Методы

Достоинства

Недостатки

При помощи СГ станций

Простота

Узкий диапозон регулирования

Изменение Ктр тр-в

Широкий диапозон регулирования

Низкое быстродействие

Простота

УПК

Увеличение пропускной способности электропередач

Эксплуатация, стоимость

Узкий диапозон регулирования

Снижение потерь напряжения

Поперечная компенсация

Снижение активных потерь

Эксплуатация, стоимость

Иизменение потока Q

Узкий диапозон регулирования

2 Схема замещения

Рисунок 2- Схема замещения

Расчет параметров схемы замещения:

ЛЭП 1

Погонное активное сопротивление: ,

Погонное индуктивное сопротивление:

Погонная ёмкостная проводимость:

,

,

.

Зарядная мощность линии:

КЛ

,

, .

ЛЭП 3

,

, .

Для расчета параметров схемы замещения трансформатора используем справочные данные.

Таблица 2 - Технические данные трансформатора ТРДН – 40

Sном,

МВА

Uном обмоток, кВ

Uк, %

RT, Ом

D PкΣ , кВт

XT, Ом

DPxx,

кВТ

DQxx,

кВАр

ВН

НН

10,5

1,4

172

34,7

36

260

40

115

10.5

Т. к. обмотки параллельны:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Ом,

Ом.

Номинальный коэффициент трансформации:

3 Максимальный режим работы сети для

Рисунок 3- Карта режима 1

На карте режима 1 напряжения, полученные экспериментально подчеркнуты, а экспериментальные потоки мощностей показаны под стрелкой.

Участок 3-4 Л3

Расчет потокораспределения.

МВА,

МВА,

МВА.

Участок 5-3: Л2

МВА,

МВА,

МВА.

Участок 2-3:

МВА,

МВА,

МВА.

МВА

Участок 1-2:

МВА,

МВА,

МВА.

МВА

Расчет напряжений.

Участок 1-2:

кВ,

кВ,

кВ.

Участок 2-3:

кВ,

кВ.

С учетом коэффициента трансформации: кВ.

Участок 3-4:

кВ,

кВ.

Участок 3-5:

кВ,

кВ

4 Выбрать номер отпайки и напряжение ответвления, обеспечивающие кВ.

Трансформатор имеет отпаек.

кВ.- переключение одной отпайки

кВ.

Выберем отпайку (-9).

кВ,

Действительное напряжения на шинах НН

кВ.

Напряжения на подстанциях:

кВ,

кВ.

кВ,

кВ.

Рисунок 4- Карта режима 2

1.5 Для номинальной отпайки определить мощность конденсаторной батареи, обеспечивающую желаемое напряжение.

,

Ом,

МВАр.

Рисунок 5- Карта режима 3

Расчет режима.

Потокораспределение:

Участок 2-3:

МВА,

МВА,

МВА.

Участок 1-2:

МВА,

МВА,

МВА.

Расчет напряжений.

Участок 1-2:

кВ,

кВ,

кВ.

Участок 2-3:

кВ,

кВ.

С учетом коэффициента трансформации: кВ.

Участок 3-4:

кВ,

кВ.

С учетом коэффициента трансформации: кВ.

Участок 3-5:

кВ,

кВ.

С учетом коэффициента трансформации: кВ.

1.6 Выбрать целесообразные средства регулирования напряжения, обеспечивающие желаемое напряжение, считая что на трансформаторе установлено РПН с диапазоном

Сначала используем РПН

кВ.

кВ.

Используем отпайку (-4).

кВ.

Теперь подключим КУ

МВАр.

Рисунок 6- Карта режима 4

Расчет режима

Участок 2-3:

МВА,

МВА,

МВА.

Участок 1-2:

МВА,

МВА,

МВА.

Расчет напряжений.

Участок 1-2:

кВ,

кВ,

кВ.

Участок 2-3:

кВ,

кВ.

С учетом коэффициента трансформации: кВ.

Участок 3-4:

кВ,

кВ.

С учетом коэффициента трансформации: кВ.

Участок 3-5:

кВ,

кВ.

С учетом коэффициента трансформации: кВ.

Экспериментальная часть

2.1 Рассчитать режим для заданных значений нагрузок при и номинальном ответвлении трансформатора (отпайка №5). Результаты расчета представлены на карте режима 1 (Рисунок 3). Между расчетными и экспериментальными данными существует различие.

 

2.2 Переключая ответвления, обеспечить в центре питания желаемое напряжение 10.7 кВ. Результаты расчета для выбранной отпайки представлены на карте режима 2 (Рисунок 4). Номер ответвления № -4. Желаемого напряжения добиться не удалось, т. к. четырех отпаек недостаточно.

2.3 Подключить синхронный компенсатор Qk и при номинальной отпайке (№5) подобрать мощность так, чтобы . Параметры режима занесены на карту режима 3 (рисунок 5). Опытное значение при токе возбуждения А. Расчетное значение МВАр. Оно меньше, т. к. при расчете напряжение на ЦП получилось больше на 0.2 кВ.

2.4 Регулируя ответвление и подбирая мощность СК, обеспечить . Получаем желаемое напряжение при отпайке (-4) и КУ мощностью , А. Опытные значение показаны на карте режима 4 (рисунок 6). Видим, что нужен СК меньшей мощности, чем без использования РПН. Т. е. этот режим более экономичен.

На картах режимов напряжения, полученные экспериментально подчеркнуты, а экспериментальные потоки мощностей показаны под стрелкой.

2.5 Выбрать необходимые для регулирования напряжения в ЦП устройства с учетом статических характеристик нагрузок.

С учетом статизма нагрузок имеем при номинальной отпайке и без использования КУ режим:

Рисунок 7- Карта режима 5

Напряжение в узле 3 с учетом статизма получилось на 3.17% больше, чем напряжение без учета статизма. Поэтому, чтобы добиться желаемого напряжения 10.7 кВ, нужно при номинальной отпайке подключить КУ меньшей мощности (28 МВАр при токе 3.8 А вместо 33 МВАр при токе 4.3 А). Если использовать отпайку (-4), то необходимо КУ мощностью 13 МВАр и током возбуждения 2.3 А вместо 18 МВАр при токе 2.8 А.

2.6 Исследовать работу системы при глубокой посадке напряжения на шинах питающей подстанции

Лавина напряжения началась при кВ.

Рисунок 7- Карта режима 5

Напряжение в узле 3 с учетом статизма получилось на 3.17% больше, чем напряжение без учета статизма. Поэтому, чтобы добиться желаемого напряжения 10.7 кВ, нужно при номинальной отпайке подключить КУ меньшей мощности (28 МВАр при токе 3.8 А вместо 33 МВАр при токе 4.3 А). Если использовать отпайку (-4), то необходимо КУ мощностью 13 МВАр и током возбуждения 2.3 А вместо 18 МВАр при токе 2.8 А.

2.6 Исследовать работу системы при глубокой посадке напряжения на шинах питающей подстанции

Лавина напряжения началась при кВ.

 

3 Проведем те же исследования для режима минимальных нагрузок

МВА, МВА, МВА, кВ.

3.1 Режим для заданных значений нагрузок при номинальной отпайке

Рисунок 9- Карта режима 7

3.2 Регулирование с помощью переключения отпаек

Выбрана отпайка (-3).

Рисунок 10- Карта режима 8

3.3 Регулирование с помощью конденсатора

Выбрано КУ мощностью 9 МВАр при токе возбуждения 1.9 А.

Рисунок 11- Карта режима 9

 

3.4 Режим с учетом статизма нагрузок

Рисунок 12- Карта режима 10

Желаемое напряжение можно получить, используя отпайку (-2), либо подключив КУ мощность 7 МВАр при токе возбуждения 1.7 А.

3.5  Лавина напряжения началась при кВ.

4 Оптимальным режимом регулирования напряжения является совместное использование РПН и КУ, т. к использованием только РПН не всегда можно добиться желаемого результата. При этом желательно учитывать статизм нагрузок, т. к. это позволяет снизить мощность конденсаторной батареи.