Электроэнергетические системы и сети (стр. 6 )

Отклонение напряжения – это важнейший показатель качества, надёжности и экономичности режима работы электрической системы. Для поддержания напряжения на зажимах приёмников электрической энергии в требуемых пределах (межгосударственный стандарт ГОСТ с изменением 2007 г.) его необходимо регулировать в различных узлах системы.

В лабораторной работе исследуются способы и методы регулирования напряжения в электрической системе (рис. 6.1): изменением коэффициента трансформации силовых трансформаторов с PПH и применением батарей статических конденсаторов (БСК): КШБ и УПК.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1. Изучить рекомендованную литературу [1, с. 195-226, 336]; [3, с. 441-467]; [5, с. 51-62].

2. Выполнить письменно задание:

1) Записать формулы для расчёта падения и потери напряжения в элементах электрических сетей. Начертить качественно векторную диаграмму напряжений и токов рабочего режима исследуемой электрической сети.

Рис.6.1. Схема исследуемой электрической сети

2) Перечислить основные способы, методы и средства регулирования напряжения, применяемые в электрической системе.

3) Какова цель расчёта требуемых ответвлений силовых трансформаторов? Написать формулу для расчёта номера регулировочного ответвления, обеспечивающего желаемое напряжение на шинах НН трансформаторной ПС.

4) Пояснить аналитически регулирование напряжения изменением потери напряжения в электрической сети при подключении КШБ и УПК.

3. Написать формулу для расчёта потребной мощности КШБ для поперечной компенсации с целью достижения желаемого напряжения в узле нагрузки 1(рис.6.1).

4. Написать формулу для расчёта потребного сопротивления УПК для продольной компенсации с целью достижения желаемого напряжения в узле 2 (рис.6.1).

5. Составить расчётную схему замещения электрической сети (рис. 6.1) и рассчитать параметры её элементов (прил. 8).

6. Составить таблицы исходных данных для расчёта исходных основного и утяжелённого режимов работы сети на ПК.

7. Заполнить табл.6.1 рассчитанными значениями сопротивлений обмоток и коэффициентов трансформации трансформатора при различных положениях переключателя устройства регулирования напряжения под нагрузкой.

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Рассчитать исходные основной и утяжелённый режимы работы электрической системы.

2. Расчётным путём выполнить регулирование напряжения изменением коэффициента трансформации.

3. Расчётным путём выполнить регулирование напряжения изменением потери напряжения применением поперечной и продольной компенсаций.

4. Обработать результаты расчёта режимов и сделать выводы.

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

1. При составлении схемы замещения применить для линии П-образную, а для трансформатора – Г-образную схемы замещения. Нагрузку представить комплексной мощностью, а источник питания – шинами неизменного напряжения. Параметры схемы замещения привести к классу ВН. Исходные данные для расчёта параметров схемы замещения элементов электрической системы приведены в прил. 8 и [5, табл. 4.2].

2. В схеме замещения не должно быть параллельных ветвей, поэтому сопротивления и проводимости параллельно включённых цепей ЛЭП и трансформаторов эквивалентируются.

3. Для создания утяжелённого режима работы исследуемой сети предусматривается отключение одной цепи ЛЭП и одного трансформатора.

4. Для расчёта номера регулировочного ответвления сначала рассчитывается желаемое напряжение регулировочного ответвления по формуле

, (6.1)

где – рассчитанное напряжение на шинах низшего напряжения трансформаторной подстанции (в точке подключения нагрузки), приведённое к классу ВН по значению номинального коэффициента трансформации; – желаемое напряжение на шинах НН трансформаторной подстанции.

Требуемый (желаемый) номер регулировочного ответвления:

, (6.2)

где – относительное значение напряжения ступени регулирования в процентах [5, табл. 4.2].

Рассчитанное по формуле (6.1) nж округляется до ближайшего целого значения с сохранением знака.

Выбранному номеру регулировочного ответвления соответствует действительное напряжение:

. (6.3)

При этом на шинах НН трансформаторной подстанции обеспечивается действительное напряжение:

. (6.4)

Для выполнения расчёта регулирования напряжения откорректировать входные файлы для исходных основного и утяжелённого режимов новыми значениями сопротивлений обмоток и коэффициентов трансформации.

5. Мощность КШБ, подключаемой параллельно нагрузке к шинам НН ПС для компенсации части реактивной мощности нагрузки, рассчитывается приближенно по выражению

, (6.5)

где – желаемое напряжение на шинах НН трансформаторной подстанции, приведённое к классу ВН исследуемой системы по номинальному коэффициенту трансформации;– реактивное сопротивление исследуемой сети.

По расчётному значению выбрать мощность серийно выпускаемых КШБ, укомплектованных конденсаторами типа КС2-1,05-60 или КС2-1,05-125 [5, табл. 6. 1].

Регулирование напряжения в электрической сети изменением потери напряжения поперечной компенсацией осуществляется путём снижения реактивной мощности узла 1 исходных режимов на величину .

Таблица 6.1

Значения сопротивлений обмоток и коэффициентов трансформации трансформатора при различных положениях переключателя устройства регулирования напряжения под нагрузкой

Напряжение ответвления	Номер регулировочного ответвления, n	Положение переключателя N	Коэффициент трансформации	Сопротивление обмоток, Ом
абс.	отн.	r	х

7. Влияние УПК учитывается путем уменьшения реактивного сопротивления ЛЭП на сопротивление , определенное по выражению

, (6.6)

где – реактивная мощность начала ЛЭП.

Регулирование напряжения в электрической сети изменением потери напряжения продольной компенсацией осуществляется путём снижения реактивного сопротивления ЛЭП исходных режимов на величину.

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Что понимается под централизованным и местным регулированием напряжения в электрической системе?

2. Пояснить принцип встречного регулирования напряжения в электрической системе.

3. Объяснить расчёт пределов допустимых отклонений напряжения в электрической системе. Назвать значения нормы отклонения напряжения на зажимах большинства приёмников электрической энергии.

4. Начертить однолинейную схему силового трансформатора, имеющего устройство для регулирования напряжения под нагрузкой и объяснить принцип его действия.

5. Аналитически объяснить регулирование напряжения изменением потери напряжения в элементах электрической сети использованием:

а) КШБ (поперечная компенсация реактивной мощности);

б) УПК (продольная компенсация реактивного сопротивления ЛЭП).

6. Начертить схемы включения и объяснить принцип действия линейных регуляторов и последовательных регулировочных трансформаторов.

7. Начертить векторные диаграммы напряжения при продольном, поперечном и смешанном (продольно-поперечном) методах регулирования и объяснить влияние их на распределение активных и реактивных мощностей в электроэнергетической системе.

р а б о т а 7

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ РАБОТЫ

НЕОДНОРОДНЫХ ЗАМКНУТЫХ СЕТЕЙ

(продолжительность работы 4 часа, самостоятельная подготовка 2 часа)

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является изучение способов повышения экономичности работы неоднородных замкнутых электрических сетей.

Электрические сети считаются однородными, если отношение реактивного к активному сопротивлению для каждой ветви постоянно:.

В сетях с неоднородностью (к ним относятся сети с параллельной работой участков с различными номинальными напряжениями, например, как на рис. 7.1) возникают нежелательные явления, к которым относятся уменьшение пропускной способности сети и увеличение потерь активной мощности. Это обусловлено тем, что естественное распределение мощности в неоднородной замкнутой сети отличается от экономического, при котором обеспечивается оптимальное распределение мощности (минимум потерь активной мощности).

Экономическое распределение соответствует распределению мощности в соответствии со значениями активных сопротивлений участков замкнутой сети.

Естественное распределение мощности в неоднородных замкнутых сетях приводит к отрицательным последствиям:

1) сети более высокого номинального (класса) напряжения недогружаются, а сети меньшего класса напряжения перегружаются;

2) увеличиваются потери активной мощности из-за возникновения уравнительной мощности.

При проектировании и эксплуатации замкнутых неоднородных сетей встает задача повышения экономичности работы, которая может быть достигнута за счёт принудительного распределения мощности специальными методами. К таким методам относятся: деление (размыкание) сети низшего класса напряжения, применение установок продольной компенсации (УПК), ус-

Рис. 7.1. Схема исследуемой неоднородной замкнутой сети

тановка последовательных регулировочных трансформаторов, линейных регуляторов.

Деление сети низшего напряжения является наиболее простым и малозатратным мероприятием. Оно может быть осуществлено в условиях эксплуатации. Однако при этом теряются достоинства замкнутых сетей. Для повышения надёжности электроснабжения потребителей, получающих при этом питание только с одной стороны, в местах деления должны быть установлены устройства автоматического включения резерва (АВР). Деление сети целесообразно производить у точки потокораздела с той стороны, где значения передаваемой полной мощности являются наименьшими. Приближение неоднородной замкнутой к однородной электрической сети заключается в том, что в ветвь, для которой значительно превышает аналогичные отношения для других ветвей, последовательно включается УПК.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1. Изучить теоретические положения, изложенные в учебнике [1, с. 335-343, 515-537] и учебном пособии [3, с. 606-609]

2.Написать ответы на вопросы:

1) Что называется однородной замкнутой сетью?

2) При каком условии обеспечивается экономическое распределение мощности в неоднородной замкнутой сети?

3) Что понимается под пропускной способностью неоднородной замкнутой сети? Перечислите технические ограничения и запишите формулу для расчёта пропускной способности электропередачи.

4) Записать формулы для расчёта потери мощности в элементах и в электрической сети в целом. Как определить потери мощности с электрической сети при эксперименте?

5) Начертить однолинейную схему включения последовательного регулировочного трансформатора и объяснить его влияние на распределение активных и реактивных мощностей в электроэнергетической системе.

3. Для исследуемой системы (рис. 7.1) начертить расчётную схему замещения и рассчитать её параметры (прил.9).

4. Составить таблицы исходных данных для расчёта на ПК основного режима работы сети и режима экономического распределения.

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Рассчитать основной режим работы неоднородной замкнутой сети.

2. Рассчитать режим экономического распределения мощности в исследуемой системе.

3. Нанести на расчётную схему замещения значения и направления мощностей экономического распределения. Около точки раздела мощностей определить ветвь с минимальным значением полного тока.