Электроэнергетические системы и сети (стр. 2 )

одной фазы ЛЭП, имеющей транспозицию проводов и выполненную проводами из цветного металла, рассчитывается по формуле

, (1.1)

где – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз ЛЭП; – радиус провода.

Среднее геометрическое расстояние между проводами фаз ЛЭП рассчитывается по формуле

, (1.2)

где – расстояния между соседними проводами фаз 1(А), 2(В), 3(С).

Погонная активная проводимость схемы замещения воздушных ЛЭП эквивалентирует погонные потери активной мощности, зависящие от погодных условий и рассчитываемые по формуле

=, (1.3)

где – потери на ионизацию воздуха, т. е. потери на корону в линиях напряжением 110 кВ и выше; – потери от токов утечки по изоляторам ВЛ (при напряжении 6 кВ и выше); – мощность на плавку гололёдно-изморозевых отложений.

Погонная активная проводимость рассчитывается по формуле

, (1.4)

где Uном – номинальное напряжение ЛЭП (класс напряжения).

Погонная реактивная проводимость bo, См×, рассчитывается для воздушных ЛЭП напряжением 35 кВ и выше по формуле

. (1.5)

Комплексные сопротивление и проводимость ЛЭП рассчитываются по формулам:

; (1.6)

, (1.7)

где – длина ЛЭП, км.

В схеме замещения ЛЭП (рис.1.1) принято .

Если двухцепная ЛЭП, то параметры схемы замещения рекомендуется эквивалентировать:

; .

Выполнить электрический расчёт рабочего режима электроэнергетической системы или отдельного её элемента это значит рассчитать напряжения в узлах, мощности и токи в ветвях.

Алгоритм расчёта режима работы ЛЭП по «данным конца»

Рассчитывается мощность S20 = – jв поперечной ветви, подключенной к концу ЛЭП (узел 2): потери активной мощности, зависящие от погодных условий ; зарядная мощность .

Мощность в конце линии рассчитывается в соответствии с условием баланса для узла 2:

. (1.8)

Нагрузочные (переменные) потери мощности в проводах:

. (1.9)

Мощность в начале линии больше мощности в конце на величину потерь мощности в линии:

. (1.10)

Падение напряжения в проводах ЛЭП:

=

=, (1.11)

где , – продольная и поперечная составляющие падения напряжения соответственно.

Комплексное значение напряжения в узле 1 больше напряжения в узле 2 на величину падения напряжения в линии:

U1=U2+DU12. (1.12)

Модуль напряжения в узле 1:

. (1.13)

Абсолютное значение потери напряжения в проводах ЛЭП рассчитывается по выражению

, (1.14)

относительное значение – по выражению

. (1.15)

Рассчитывается мощность S10 = – j в поперечной ветви, подключенной к началу ЛЭП (узел 1): потери активной мощности, зависящие от погодных условий ; зарядная мощность .

Мощность , подходящая к узлу 1, рассчитывается в соответствии с условием баланса мощностей для узла 1:

. (1.16)

Потери мощности в ЛЭП рассчитываются как сумма переменных потерь и потерь, зависящих от погодных условий:

ΔSл= ΔS12 + . (1.17)

Ток нагрузки .

Ток в поперечной ветви: I20 = Y20 U2Ф = Y20 (U2 /).

В соответствии с первым законом Кирхгофа для узла 2 ток в проводе ЛЭП: I12 = I2 + I20 .

Ток в поперечной ветви, ориентированный относительно вектора напряжения в узле 1: I10 = Y10U1Ф .

Ток, подходящий к узлу 1: .

Коэффициент полезного действия режима работы линии – это отношение полезно отпущенной P2 к поступившей P1 мощности, в долях поступившей:

= (P2 /P1)100%. (1.18)

Второй пункт рабочего задания – расчёт режима работы ЛЭП необходимо выполнить по «данным начала», когда заданы напряжение и мощность в начале линии. Значение напряжения принять равным значению, полученному в результате предыдущего расчёта по «данным конца». Длительно-допустимая мощность рассчитывается по формуле

, (1.19)

где – длительно допустимый ток по условиям эксплуатации ЛЭП (табл. П2.2).

Алгоритм расчёта элемента электрической сети по «данным начала» изложен в [3, с. 225-228] и работе №2. Напряжение в узле 1 рекомендуется принять равным значению, рассчитанному по «данным конца».

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБРАБОТКЕ

РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЁТА И ВЫВОДАМ

Сформулировать выводы по выполненным расчётам установившихся режимов:

1) рассчитать КПД ЛЭП в двух рабочих режимах и сопоставить их значения;

2) сопоставить значения напряжений по концам ЛЭП и объяснить их отличие;

3) рассчитать абсолютные и относительные значения потери и падения напряжения в проводах ЛЭП.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Что Вы понимаете под электрическим расчётом режима ЛЭП электрической системы?

2. Какую исходную информацию необходимо иметь для выполнения расчёта режима работы ЛЭП?

3. Как составить схему замещения и расчётную схему ЛЭП электрической системы?

4. Какие законы используются при расчётах режимов ЛЭП электрической системы?

5. Запишите формулы для расчёта:

1) параметров схемы замещения линии электропередачи;

2) потери мощности в проводах и линии электропередачи;

3) падения и потери напряжения в проводах ЛЭП;

4) мощности в начале при заданных значениях мощности и напряжения в конце ЛЭП;

5) напряжения в конце при заданных значениях мощности и напряжения в начале ЛЭП.

6. Объясните влияние изменения мощности нагрузки на основные показатели режима работы ЛЭП электрической системы.

7. Начертить векторную диаграмму напряжений и токов рабочего режима ЛЭП.

8. Записать формулу для расчёта КПД ЛЭП.

9. Как влияет зарядная мощность линии на режим напряжения в электроэнергетической системе?

10. Как влияет зарядная мощность линии на КПД электроэнергетической системы?

р а б о т а 2

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ рабочего режима трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения

(Продолжительность работы 4 часа, самостоятельная подготовка 2 часа)

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Цель – изучение рабочих (установившихся) режимов трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения, используя методы инженерных расчётов.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1. Изучить рекомендованную литературу [1, с. 62-66, 120-122]; [2, с. 7-10, 16-21]; [3, с. 100-113]; [4, с. 17-31].

2.Письменно ответить на вопросы:

1) Что понимается под качественными и количественными показателями режима работы трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения? Что означает наличие штриха у качественных показателей режима работы элемента электроэнергетической системы?

2) Что понимается под параметрами схемы замещения трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения?

3) Что учитывают продольные и поперечные ветви схем замещения трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения?

4) Как рассчитать параметры схемы замещения трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения?

6) Записать формулы для расчёта потери активной, реак-тивной и полной мощностей в трёхфазном двухобмоточном силовом трансформаторе общего назначения.

7) Записать формулы для расчёта падения и потери напряжения в обмотках трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения.

8) Начертить векторную диаграмму напряжений и токов рабочего режима трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения.

3. Рассчитать параметры схемы замещения трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения.

Исходные данные приведены в прил.3. Составить схему замещения, расчётную схему заданного трансформатора и записать на ней значения рассчитанных параметров.

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Рассчитать установившийся режим трёхфазного двухобмоточного трансформатора общего назначения при заданных значениях напряжения и мощности нагрузки на вводах ВН (табл. П3.2).

2. Рассчитать рабочий режим двух параллельно включённых трёхфазных двухобмоточных трансформаторов при заданных значениях коэффициентов загрузки и мощности нагрузки для каждого трансформатора (табл. П3.2).

3. Обработать результаты расчёта и сделать выводы.

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

При индивидуальной подготовке необходимо рассчитать параметры схемы замещения силовых трёхфазных двухобмоточных трансформаторов обычной конструкции и двухобмоточных трансформаторов с расщеплением обмотки низшего напряжения (НН) на две ветви, условные графические изображения которых в схемах сетей приведены на рис. 2.1.

Параметры схемы замещения рассчитываются по результатам опытов холостого хода (XX) и короткого замыкания (КЗ). Опыт КЗ трансформаторов с расщепленной обмоткой НН выполняется при одновременном закорачивании ветвей расщепления. Результаты этих опытов записываются в паспорте трансформатора или приводятся в справочной литературе как усреднённые (каталожные) данные заводов-изготовителей. К каталожным данным трансформатора относятся:

- номинальное напряжение обмоток высшего напряжения ;

- номинальное напряжение обмоток низшего напряжения ; - напряжение опыта КЗ (в долях от номинального напряжения обмоток, %);

- потери активной мощности в обмотках трансформатора при опыте КЗ ;

- потери активной мощности в магнитопроводе (стали) трансформатора при опыте ХХ ;

- ток опыта ХХ ( в долях от номинального тока обмотки, %).

Рис.2.1. Условные графические изображения двухобмоточных силовых трансформаторов общего назначеня:

а – обычной конструкции с ПБВ; б – обычной конструкции с устройством РПН; в – с расщеплением обмотки НН на две ветви с РПН

Для расчёта установившихся режимов работы чаще используют Г-образную схему замещения трансформатора (рис. 2.2). Для снижения погрешности расчёта основных показателей режима работы ветвь проводимости подключают со стороны питания, т. е. если трансформатор используется как понижающий, то ветвь проводимостей подключается к обмотке высшего напряжения (ВН), а если как повышающий – то к обмотке НН. Так как каждая из обмоток имеет свой класс напряжения, то параметры схемы замещения трансформатора можно рассчитать при каждом из них.

На рис.2.2, а приведена схема замещения для трансформатора обычной конструкции и двухобмоточного трансформатора с расщеплением обмотки НН с одинаковыми значениями номинального напряжения ветвей расщепления, а на рисунке 2.2, б – с различными значениями номинального напряжения ветвей расщепления.

Так как каждая из обмоток имеет свой класс напряжения, то параметры схемы замещения трансформатора можно рассчитать при каждом из них.

Рис. 2.2. Схема замещения понижающего трехфазного двухобмоточного трансформатора с приведением параметров к классу ВН:

а – обычной конструкции и трансформаторов с расщеплением обмотки НН на две ветви с одинаковыми значениями номинального напряжения ветвей расщепления; б – с различными значениями номинального напряжения ветвей расщепления

Приведём формулы для расчёта параметров схемы замещения (сопротивлений и проводимостей) понижающего двухобмоточного трёхфазного трансформатора общего назначения при номинальном напряжении обмоток ВН, что отмечено индексом (в) в формулах.

Сопротивления обмоток трансформатора переменному току рассчитываются по формулам:

активное ; (2.1)

полное ; (2.2)

реактивное . (2.3)

При номинальной мощности трансформатора, равной или более 1600 кВ. А, разрешается принимать .

На стадии проектирования схема замещения двухобмоточного трансформатора с расщеплением обмотки НН на две ветви (рис. 2.2,б) представляется двулучевой звездой (при различных значениях номинальных напряжений или мощностей ветвей расщепления), то их сопротивления одинаковы и равны: