Электроэнергетические системы и сети (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени »

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ И СЕТИ

Лабораторный практикум

Чебоксары

2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени »

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ И СЕТИ

Лабораторный практикум

Чебоксары

2013

ББК 31.27 Составители: Г. А. Осипенко

УДК 621.31

Н. А. Кокорев

Электроэнергетические системы и сети: лабораторный практикум/ сост.: , , . – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та. 2013. – 68с.

Включают краткие теоретические сведения, задания и рекомендации по самостоятельной (домашней) подготовке, выполнению, обработке результатов расчёта, выводам и защите работ по учебной дисциплине «Электроэнергетические системы и сети».

Цель – выработка практических навыков в самостоятельном исследовании режимов работы электроэнергетических систем и электрических сетей на персональном компьютере.

Для студентов электроэнергетического факультета очной и заочной форм обучения (направление 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» профилей 07 «Электроснабжение», 05 «Электроэнергетические системы и сети» и 03 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»).

Ответственный редактор канд. техн. наук,

доцент

Утверждено Учебно-методическим советом университета

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Учебными планами по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети» предусмотрены следующие виды занятий: лекционные; практические; лабораторные и курсовой проект.

Целью лабораторного практикума является получение навыков использования методов моделирования, анализа и расчёта режимов работы отдельных элементов и электроэнергетической системы в целом.

Электроэнергетическая система – электрическая часть энергосистемы и питающиеся от неё приёмники электрической энергии, объединённые общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Энергетическая система (энергосистема) – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединённых между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом. Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определённой территории [1].

В электроэнергетических системах принято различать качественные и количественные показатели режима работы. Под качественными показателями понимают напряжение в узлах и токи в ветвях. Под количественными показателями понимают мощности, потери напряжения, потери мощности и электроэнергии, коэффициент полезного действия и др. Системным показателем режима работы является частота переменного тока. При расчётах режимов работы системы широко используются законы Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца, методы узловых потенциалов, контурных токов и др.

В электроэнергетических системах происходят непрерывные изменения показателей режима работы. Совокупность показателей режима в каждый момент времени называется режимом работы энергосистемы. Расчёт показателей режима составляет задачу электрического расчёта режима системы.

Существуют установившиеся режимы работы электрических систем (напряжения и токи практически не изменяются) и переходные режимы (напряжения и токи резко меняются при включении и отключении элементов, коротких замыканиях, нарушении синхронизма и др.) Установившиеся режимы подразделяются на основные (нормальные, близкие оптимальным) и утяжелённые. Последние возникают после отключений одного или нескольких элементов (трансформаторов, линий электропередачи и т. д.) по причине аварий или ремонтов.

При расчёте установившихся режимов принято оперировать действующими значениями напряжений, токов и мощностей. Настоящие указания разработаны в соответствии с методикой изучения основных разделов учебной дисциплины [2 – 4] , они помогут студентам очной и заочной форм обучения самостоятельно осуществить индивидуальную (домашнюю) подготовку, успешно выполнить и защитить лабораторные работы.

ОХРАНА ТРУДА И ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ

При выполнении лабораторно-практических работ студенты полностью подчиняются правилам внутреннего распорядка университета.

На первом занятии преподаватель проводит инструктаж по электро - и пожарной безопасности. О получении и усвоении инструктажа на рабочем месте студенты расписываются в соответствующих журналах.

Перед началом работы рекомендуется осмотреть рабочее место и компьютер. Обратить внимание на исправность шнуров питания и целостности их изоляции. При обнаружении неисправности сообщить дежурному инженеру, ответственному за компьютерный класс.

Клавиатуру компьютера рекомендуется располагать на расстоянии (10¸16) см от края стола. Центр экрана монитора должен находиться примерно на уровне глаз, а расстояние между глазами и плоскостью экрана должно составлять не менее (60¸70) см.

При обнаружении в процессе работы устройств каких-либо отклонений, посторонних шумов, запаха или дыма немедленно отключить компьютер от сети и сообщить дежурному инженеру.

Студентам запрещается самостоятельно производить ремонтные работы.

К самостоятельной работе по эксплуатации печатающих устройств ЭВМ и другой оргтехники допускаются студенты, прошедшие инструктаж на рабочем месте по охране труда и не имеющие медицинских противопоказаний к работе в действующих электроустановках напряжением 0,4 кВ и ниже.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

И СТРУКТУРА ОТЧЁТА

В лаборатории исследуются режимы электроэнергетических систем и сетей, которые невозможно создать в лабораторных условиях. Поэтому при исследовании основных параметров режима работы электроэнергетических систем и сетей применяются методы математического моделирования, реализуемые с помощью персональных компьютеров (ПК).

1. Для выполнения лабораторных работ студенческая группа разделяется, как правило, на шесть бригад. Номер варианта исходных данных к лабораторной работе соответствует номеру бригады. Исходные данные приводятся в Приложении.

2. Допуск и выполнение работы – бригадные, защита – индивидуальная.

3. Неподготовленные студенты к лабораторной работе не допускаются.

4. После выполнения лабораторной работы студенты бригады обрабатывают полученные результаты, делают выводы и окончательно формируют отчёт, который должен содержать необходимые схемы исследуемой сети, результаты расчётов в виде таблиц и графиков, анализ полученных результатов и выводы.

5. В тех случаях, когда студенты успевают оформить отчёт по проделанной работе в течение лабораторного занятия по графику, допускается защита лабораторной работы по одному полностью оформленному отчёту, к которому прилагается самостоятельно выполненная домашняя подготовка каждого члена бригады. В случае неуспешной защиты лабораторной работы по графику каждый студент приходит к преподавателю с полностью оформленным отчётом.

6. Отчёт должен быть сформирован в следующей последовательности: титульный лист (прил.1); цель работы; исходные данные к работе (схема исследуемой электрической системы, сведения о ЛЭП и электрооборудовании; значения заданных показателей режима работы); вопросы и ответы домашней подготовки, включая таблицы данных для расчёта требуемых режимов; результаты расчётов режимов; выводы.

Требования к оформлению отчета по работе должны соответствовать требованиям к техническому отчёту согласно ГОСТ 7.32-2001 с изм. 2005г.

РЕКОМЕНДАЦИИ К ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКЕ

До выполнения лабораторной работы необходима самостоятельная индивидуальная домашняя подготовка. Объём и содержание самостоятельной подготовки указываются в описании каждой работы.

1.Изучить указанные разделы рекомендованной литературы.

2.Письменно выполнить задания, используя рекомендации к

выполнению работы.

Следует отметить, что домашняя подготовка обязательно должна содержать таблицы исходных данных для расчёта заданных режимов на ПК.

ПОРЯДОК РАБОТЫ НА ЭВМ

1. Получить допуск к работе. Для этого необходимо предъявить преподавателю индивидуальную подготовку в письменном виде и ответить на вопросы о цели, содержании, способе выполнения и ожидаемых результатах лабораторной работы.

2. Выполнить расчёт рабочего режима заданного элемента или электрической системы на ПК. Для этого по значениям, записанным в таблице исходных данных домашней подготовки, необходимо создать входной файл (наименование файла не должно превышать 6 символов) исследуемого режима. Прежде чем вызывать рекомендованную преподавателем программу на выполнение, следует обязательно проверить правильность набора исходной информации во входном файле. Далее вызвать программу и получить результаты расчёта.

3. Проанализировать результаты расчёта показателей режима работы электрической системы: значения заданных мощностей и полученных напряжений в узлах. Для удобства анализа показателей режима следует все таблицы входного и выходного файлов скопировать в один новый файл (имя. doc) текстового редактора WORD и в нём подписать названия всех таблиц.

4. Выполнить расчёты остальных режимов на ЭВМ в соответствии с рабочим заданием, распечатать и проанализировать их аналогично п.3.

5. Показать преподавателю результаты выполненных расчётов режимов работы электрической системы.

6. Рассчитать требуемые показатели режимов работы, проанализировать их и сделать выводы по выполненной работе.

р а б о т а 1

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ рабочего режима линии электропередачи

(Продолжительность работы 4 часа, самостоятельная подготовка 2 часа)

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Цель – изучение рабочих режимов линии электропередачи (ЛЭП), используя методы инженерных расчётов.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1. Изучить рекомендованную литературу [1, с. 54-58, 88-91, 103-104]; [2, с. 5-6, 14-15];[3,с. 54-62, 225-230], [4, с. 4-7, 35-40].

2. Письменно ответить на вопросы:

1) Что понимается под качественными и количественными показателями режима работы ЛЭП электрической системы?

2) Что понимается под параметрами схемы замещения ЛЭП электрической системы?

3) Что учитывают продольные и поперечные ветви схем замещения линии электропередачи?

4) Записать формулы для расчёта параметров схемы замещения воздушной линии электропередачи.

5) Записать формулы для расчёта потерь активной и реак-тивной мощностей в ЛЭП.

6) Записать формулы для расчёта падения и потери напряжения в проводах воздушной ЛЭП.

7) Начертить векторную диаграмму напряжений и токов рабочего режима ЛЭП (качественно).

3. Рассчитать параметры схемы замещения ЛЭП. Исходные данные приведены в прил.2. Начертить схему замещения ЛЭП и записать на ней значения рассчитанных параметров.

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Рассчитать рабочий режим при заданных мощности нагрузки Sк и напряжении Uк в конце ЛЭП (расчёт по «данным конца»).

2. Рассчитать рабочий режим при длительно-допустимой мощности Sд. д= Sн и напряжении Uн в начале ЛЭП (расчёт по «данным начала»).

3. Обработать результаты расчёта и сделать выводы.

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

Для расчёта показателей установившихся (рабочих) режимов ЛЭП в работе рекомендуется использовать однолинейную (для одной фазы) П – образную схему замещения (рис. 1.1).

Сведения о линиях электропередачи приведены в прил.2.

Рис.1.1. П-образная схема замещения ЛЭП

Расчёт параметров схемы замещения ЛЭП выполняется по ниже приведенным формулам.

Индуктивное погонное сопротивление xo, Ом∙, провода