Моделювання режимів роботи електричних мереж і їх окремих елементів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Криворізький технічний університет

Кафедра електропостачання та ресурсозбереження

Методичні вказівки до лабораторних робіт

по дисципліні « Електричні системи та мережі» (для студентів спеціальності 7.090603)

Укладач : Р.О. Пархоменко

Рецензент: доцент, к.т.н. Е.С. Гузов

Кривий Ріг 2010

Відповідальний за випуск: Щокін В.П., канд. техн. наук, доц.

УДК 621.311.1 (071)

Методичні вказівки до лабораторних робіт по курсу “Електричні системи та мережі” (для студентів спеціальності 7.090603).

Містить опис, порядок виконання завдання, і контрольні завдання для лабораторних робіт, передбачених програмою курсу “Електричні системи та мережі”. Лабораторні роботи виконуються на спеціальному програмному забезпеченні для ПЕВМ.

ЗМІСТ

ВВЕДЕННЯ

1. Лабораторна робота №1. ОЗНАЙОМЛЕННЯ З РОБОЧИМ МІСЦЕМ ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

2. Лабораторна робота №2. ДОСЛІДЖЕННЯ СТАЛИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ ЛЕП

3. Лабораторна робота №3. ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ ЛІНІЇ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ

4. Лабораторна робота №4. ДОСЛІДЖЕННЯ РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ В МЕРЕЖІ ЗА ДОПОМОГОЮ КОМПЕНСУЮЧИХ ПРИСТРОЇВ

5. Лабораторна робота № 5. ЗАСТОСУВАННЯ ТРАНСФОРМАТОРІВ І КОМПЕНСУЮЧИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ

6. Лабораторна робота №6. УПРАВЛІННЯ РЕЖИМАМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ НА ОСНОВІ ДІЛОВИХ ІГОР

7. Лабораторна робота №7. РОЗРАХУНОК РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ В ЦЕНТРІ ЖИВЛЕННЯ З РПН

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ВВЕДЕННЯ

В методичних вказівках висловлені основні відомості, необхідні для моделювання режимів роботи електричних мереж і їх окремих елементів.

Виконання завдання направлено на формування умінь у студентів складати схеми заміщення окремих елементів і всієї мережі в цілому, визначати параметри моделей елементів системи, аналізувати вплив параметрів моделі на точність опису фізичних процесів, що протікають в реальних об'єктах, розраховувати сталі режими роботи мереж.

Для виконання експерименту використовується персональна ЕОМ і комплект програмного забезпечення, розробленого на кафедрі ЕЕ спеціально для курсу «Електричні системи та мережі». Програмне забезпечення є високоефективною реалізацією математичних моделей, що описують експерименти, що проводяться.

Лабораторна робота №1. ОЗНАЙОМЛЕННЯ З РОБОЧИМ МІСЦЕМ ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Мета роботи - ознайомлення з робочим місцем проведення лабораторних робіт.

Отримання навиків практичної роботи з програмним забезпеченням лабораторних робіт.

Завдання

1. Ознайомитися з теоретичними відомостями.

2. Виконати пробний математичний експеримент.

3. Відповісти на контрольні питання.

Загальні відомості.

Робочим місцем для проведення математичного експерименту є персональна ЕОМ типу ІВМ РС з комплектом програм, розроблених на кафедрі ЕЕ. Правила використання ПЕВМ не є частиною курсу, що вивчається. Для тих, хто бажає ознайомитися з цими правилами, рекомендуємо звернутися до роботи [1].

Програмне забезпечення, з яким вам доведеться працювати, повністю відповідає стандарту СУА фірми ІВМ і має однотипну організацію взаємодії ЕОМ з користувачем.

Після запуску програми з операційної системи (проводиться лаборантом або викладачем) екран ЕОМ приймає вигляд, представлений на рис. 1



Рис. 1 Зовнішній вигляд екрану

Відповідно до стандарту СУА екран розділений на наступні функціональні зони:

а)рядок меню (верхня строчка /Маіn menu/);

б)рядок статусу (нижня строчка /Status line/);

в)робоче поле (простір між верхньою і нижньою строчкою /Desktор/).

Рядок меню служить для введення команд. Первинне меню знаходиться в пасивному стані. Для перекладу меню в активний стан необхідно натискувати клавішу F10. Після цього перший елемент меню підсвічуватиметься.

Елемент, що підсвічується є активним.

Основне меню має 3 підменю:

а)початкові дані:

б)схеми:

в)вказівки.

Перемикатися на одне з них можна, користуючись клавішами управління курсором (група клавіш, позначена стрілками).

Кожне з підміню активується натисненням клавіші Enter. Після натиснення цієї клавіші підміню з'являється на екрані. Екран приймає наступний вигляд (рис.2):

Рис.2. Основне меню з підменю.

Кожне з підменю також має свій активний елемент. Цей елемент перемикається за допомогою клавіші управління курсором. Після вибору необхідної команди з меню для її виконання Вам необхідно натискувати клавішу Enter. Приведемо повний перелік команд основного меню програми (табл. 1).

Таблиця 1

Команда	Дія. яка викликається
Параметри елементів схеми	Відкриває вікно вводу параметрів схеми
Вихід з програми	Завершує роботу з програмою
Схема заміщення трансформатора	Показує схему заміщення трансформатора
Схема заміщення лінії	Показує схему заміщення лінії
Схема заміщення навантаження	Показує схему заміщення навантаження
Загальна схема заміщення	Показує повну схему заміщення
Загальна структурна схема	Показує структурну схему
Схема заміщення ЛЕП (Л.Р.№3)	Показує схему заміщення ЛЕП до Л.Р.№3
По Л.Р.№2	Методичні вказівки до роботи 2
По Л.Р.№З	Методичні вказівки до роботи 3
По методиці роботи з програмою	Методичні вказівки по роботі з програмою

Рядок статусу містить «гарячі» (hot key) клавіші. Ці клавіші виробляють команди, доступні у будь-який момент часу. Рядок статусу зображений на рис.3.

Рис. З. Рядок статусу.

По комбінації клавіш Аlt-Х натискувати і утримувати Alt, потім натискувати X - програма завершує спою роботу. По натисненню клавіші F1 відкривається вікно допомоги, в якому Ви зможете отримати додаткову інформацію по поточному режиму роботи. По натисненню клавіші F3 відкривається вікно введення початкових даних.

Вікно введення початкових даних служінь для введення і коректування даних в програмі (рис.4).

Рис.4. Вікно введення даних.

Вікно введення даних містить в собі поля введення даних і кнопки управління. Поля введення даних містять числову інформацію про параметри елементів схеми. В одному з полів даних знаходиться апаратний курсор. Це поле даних є активним. Для введення використовуйте цифрові клавіші. Для перемикання між полями введення зверху вниз, комбінація клавіш Shift+Tab - знизу вгору (аналогічно Alt-X [див. вище]).

Кнопки управління здійснюють швидке введення команд з вікна. Для введення команди необхідно зробити кнопку активною (за допомогою клавіші Tab, кнопки управління знаходяться в загальному списку разом з полями введення і активність між ними перемикається циклічно) і натискувати клавішу Enter. Приведемо повний перелік команд, реалізований кнопками управління вікна введення початкових даних (табл.2):

Таблиця 2

Кнопка управління	Дія. яка викликається
Тип трансформатора	Відкриває вікно вибору типу трансформатора.
Печать	Відкриває вікно друку вихідних даних.
Расчет	Відкриває вікно друку результатів розрахунку.
Выход	Закриває вікно вводу вихідних даних.

Кнопка «Розрахунок» є кнопкою за умовчанням, яка відреагує на натиснення клавіші Enter в мить, коли активним є поле введення. Це дозволить Вам провести відразу ж після коректування або введення параметра простим натисненням клавіші Enter.

Вікно вибору трансформатора має наступний вигляд (рис.5):

Рис.5. Вікно вибору типу трансформатора.

За допомогою клавіш управління курсором Ви встановлюєте тип трансформатора і натискуєте Enter. Розрахунок буде проведений відповідно до вказаного типу трансформатора і схеми його включення.

Вікно друку служить для відображення інформації і містить кнопки управління, що дозволяють виводити на друк інформацію, що відображається. Вид вікна друку представлений на рис.6:

Рис.6. Вікно друку

Верхня частина вікна призначена для відображення інформації. Вікно підтримує горизонтальний і вертикальний скролінг. Для скроллювання інформації використовуйте клавіші управління курсором.

В нижній частині вікна розташовані кнопки управління, використання цих кнопок аналогічно використанню кнопок вікна введення початкових параметрів. Перелік команд, реалізованих кнопками управління вікна друку (табл.3):

Таблиця 3.

Кнопка управління	Дія. що викликається
Закончить	Закриває вікно друку.
Распечатать	Викликає друк інформації вікна на принтер.
Записати в ...	Дозволяє записати інформацію вікна в довільний файл DOS.

Лабораторна робота №2. ДОСЛІДЖЕННЯ СТАЛИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ ЛЕП

Мета роботи - дослідження роботи лінії електропередач (ЛЕП) як елемента електричної системи, моделювання сталих режимів роботи ЛЕП.

Завдання

Для заданих ліній, напруги U1 і навантаження (рис.1, табл.2):

1. Побудувати модель схеми, що вивчається, для чого

Виконати декомпозицію схеми на функціональні елементи.

Вивчити схеми заміщення функціональних елементів.

Скласти загальну схему заміщення ЛЕП.

2. Розрахувати параметри схеми заміщення.

3. Досліджувати наступні режими роботи ЛЕП:

3.1.При постійному навантаженні (табл.2), визначити значення параметрів, вказаних в таблиці 1, для трьох значень довжини лінії L (0,5?L; L; 1,5?L).

Зробити висновки про вплив довжини лінії на активну і реактивну складові, на якість напруги і втрати електроенергії.

3.2.При постійній довжині лінії (табл.2) визначити значення параметрів, вказаних в таблиці 1, для п'яти значень навантаження Z (Z?0,5; Z; Z?l,5; Z?O,5j;Z?1.5j). Зробити висновки про вплив реактивного становлячого навантаження на рівень напруги у споживача.

Результати експерименту занести до табл.1.

лінія електропередача напруга мережа

Таблиця 1. Результати дослідження

№ п/п	Трансформатор	Лінія	Навантаження
	Струм, А	Напр., кВ	Струм, А	Напр., кВ	Струм, А	Напр., кВ
1
2
3
1
2
3

Загальні відомості для виконання роботи.

Схема заміщення електричної системи утворюється в результаті об'єднання схем заміщення окремих елементів з урахуванням схем їх з'єднання в мережі.

Рис. 1. Схема електричної мережі

Повітряні ЛЕП завдовжки до 300 км представляються П-образними схемами заміщення із зосередженими параметрами. Повітряні ЛЕП напругою до 110 кВ представляються схемою заміщення, зображеній на рис.2.

Рис.2. Схема заміщення лінії електропередачі

де г₀, х₀, b₀, go - питомі або погонні параметри.

Активний опір провідника визначається за виразом:



де t - температура навколишнього середовища.

Індуктивний опір дротів ЛЕП обумовлений протидією ЕДС самоіндукції і визначається по виразу.

де D_cp - середня геометрична відстань між осями фаз лінії;

R_n - радіус проводу.

Активна провідність лінії електропередач обумовлена втратами активної потужності в ізоляції і на корону і визначається по виразу:

де - середньорічні втрати потужності на корону;

- номінальна напруга ЛЕП.

Ємнісна провідність ЛЕП обумовлена ємністю між фазними дротами і ємністю між цими дротами і землею:



де С_о - середня погонна ємність (Ф/км) при одному проводі в фазі, яка визначається за виразом:

Повні параметри ЛЕП:

г=г_о1; х=х_о1; =l; b=b_o1, де 1 - довжина лінії.

Двох обмотувальний трансформатор при розрахунках представляється Г-образною схемою заміщення, зображеній на рис. З.

Рис. З. Схема заміщення двох обмотувального трансформатора

Параметри схеми заміщення r_T, x_T, g_T, b_T визначаються за довідковими даними Р_к., Р_хх, І_хх, U_K по співвідношенням:



Трьох обмотувальні трансформатори і автотрансформатори представляються трьохпроменевою схемою заміщення, зображеній на рис.4.

Рис.4. Схема заміщення трьох обмотувального трансформатора

де г_в, г_с, г_н - активні опори обмоток, приведені до напруги первинної обмотки; х_в, х_с, х_н - індуктивні опори розсіяння обмоток, приведені до напруги первинної обмотки.

Розрахунок х„, х_с, х_н можна виконати по тій же формулі, що й для двох обмотувального трансформатора, попередньо визначивши:

При співвідношенні потужностей обмоток трансформатора 100%/100%/100%:

При співвідношенні потужностей обмоток трансформатора 100%/100%/66,7%:

Для двох обмотувальних трансформаторів з розщепленою обмоткою можливі два режими роботи - роздільна робота двох обмоток на різні навантаження, і паралельна робота двох обмоток на загальне навантаження.

При роботі двох обмотувального трансформатора на загальне навантаження розщепленою обмоткою схема заміщення представляється рис.3. Розрахунок параметрів і , еквівалентний розрахунку цих же параметрів двох обмотувального трансформатора. Параметри R_t і X_t визначаються по виразах:

де , і , відповідні параметри двох обмотувального трансформатора.

При роботі двох обмотувального трансформатора на роздільні навантаження схема заміщення співпадає з схемою заміщення трьох обмотувального трансформатора. Внаслідок збігу схем заміщення методика розрахунку параметрів схеми заміщення співпадає з методикою розрахунку трьох обмотувального трансформатора.

Навантаження при розрахунках режимів мереж, для яких характерні зміни напруги в вузлах навантаження, зручно представляти паралельно або послідовно з'єднаними незмінними активним та реактивним опорами.

Таблиця 2 Данні для виконання схеми

Вариант	Напруга, U кВ	Транс-р	Воздушная линия	Нагрузка
		Таблиця	№ п/п	, кВ	Марка провода	Д, м	, мм	l, м	Розм-ня проводів	, МВт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	158	2	1	150	АС-400/51	6	27,5	50	Гориз-е	140	0,80
2	156	2	2	150	АС-300/48	6	24,1	45	Гориз-е	132	0,81
3	155	3	1	150	АС-185/29	6	18,8	14,3	Гориз-е	50	0,82
4	157	3	2	150	АС-240/32	6	21,6	16	Треуг-к	100	0,83
5	157	4	1	150	АС-240/32	6	21,6	17	Треуг-к	50	0,84
6	156	4	2	150	АС-185/29	6	18,8	4,0	Гфиз-е	70	0,85
7	156	4	3	150	АС-185/29	6	18,8	7,5	Треуг-к	80	0,86
8	157	4	4	150	АС-400/51	6	27,5	7,0	Треуг-к	140	0,87
9	152	2	1	150	АС-300/48	6	24,1	8,0	Гориз-е	132	0,88
10	158	2	2	150	АС-240/32	6	21,6	9,0	Гориз-е	145	0,89
11	158	3	1	150	АС-300/48	6	24,1	5,0	Гориз-е	150	0,88
12	156	3	2	150	АС-240/32	6	21,6	23	Гориз-е	150	0,87
13	157	4	1	150	АС-185/29	6	18,8	12	Треуг-к	50	0,86
14	155	4	2	150	АС-150/24	6	17,1	17	Гориз-е	ЗО	0,85
15	152	4	3	150	АС-185/29	6	18,8	15	Треуг-к	80	0,84
16	153	4	4	150	АС-300/48	6	24,1	44	Треуг-к	150	0,83
17	154	2	1	150	АС-150/24	6	17,1	10	Треуг-к	70	0,82
18	155	2	2	150	АС-300/48	6	21,6	5	Гориз-е	148	0,81
19	156	3	1	150	АС-400/51	6	27,5	6	Гориз-е	120	0,80
20	157	3	2	150	АС-240/32	6	21,6	6	Гориз-е	148	0,81
21	157	4	1	150	АС-150/24	6	17,1	9	Треуг-к	80	0,82
22	158	4	2	150	АС-300/48	6	24,1	7	Гвриз-е	132	0,83
23	155	4	3	150	АС-240/32	6	21,6	11	Тр-к	80	0,84
24	156	4	4	150	АС-150/24	6	17,1	5	Тр-к	70	0,85
25	158	2	1	150	АС-400/51	6	27,5	18	Тр-к	110	0,86
26	157	2	2	150	АС-150/24	6	17,1	16	Гориз-е	127	0,87
27	158	3	1	150	АС-240/32	6	21,6	16	Гориз-е	150	0,88
28	155	3	2	150	АС-185/29	6	18,8	14	Тр-к	80	0,89
29	156	4	1	150	АС-185/29	6	18,8	9	Гориз-е	40	0,88
ЗО	35,5	3	3	35	АС-150/24	3	17,1	18	Гориз-е	15	0,87
31	36	3	4	35	АС-150/24	3	17,1	10	Тр-к	10	0,86
32	36	3	5	35	АС-120/19	3	15,2	4	Тр-к	8	0,85
33	35,5	3	6	35	АС-150/24	3	17,1	8	Гориз-е	20	0,84
34	35	2	5	35	АС-150/24	3	17,1	2	Гориз-е	25	0,83
35	35	2	6	35	АС-150/24	3	17,1	8	Гориз-е	15	0,82
36	158	2	1	150	АС-400/51	6	27,5	18	Тр-к	153	0,86
37	155	3	1	150	АС-300/48	6	21,6	5	Тр-к	150	0,81
38	156	4	1	150	АС-185/29	6	18,8	7,5	Гориз-е	80	0,86
39	36	3	6	35	АС-150/24	3	17,1	8	Тр-к	15	0,82
40	158	4	2	150	АСЗ 00/48	6	24,1	7	Гориз-е	50	0,90

Таблиця 3. Двох обмотувальні трансформатори

№ п/п	Тип трансформатора	Sном МВА	Uн кВ	Каталожные данные
			В	Н	Ркз, кВт	кВт	Іхх	Uк %
1	ТМН-4000/150	4	158	6,6; 11	35	10	1,2	10,5
2	ТДН-16000/150	16	158	6,6; 11	85	21	0,08	11
3	ТМН-1600/3 5	1,6	35	6,3;11	17,25	3,65	1,4	6,5
4	ТМН-2500/35	2,5	35	6,3;11	23,50	5,10	1,1	6,5
5	ТМН-4000/35	4	35	6,3;11	32,50	6,85	1,0	7,5
6	ТМН-6300/35	6,3	35	6,3;11	46,50	9,40	0,9	7,5
7	ТДН-10000/3 5	10	36,75	6,3;10,5	65,00	14,50	0,8	8,0
8	ТДН-16000/35	16	36,75	6,3;10,5	90,00	21,00	0,75	8,0

Таблиця 4 Двох обмотувальні трансформатори з розщепленою обмоткою

№ п/п	Тип трансформатора	Sном MB А	Uн, кВ	Каталожні дані
			В	Н	Ркз кВт	кВт	Іхх кВт	Uк %
1	ТРДН-3 2000/150	32	158	6,3/10,5	145	35	0,7	10,5
2	ТРДН-63000/150	63	158	6,3/105	235	59	0,65	17
3	ТДН-25000/35	25	36,75	6,3/6,3	145	29	0,7	9,5
4	ТРДН-32000/35	32	36,75	3,6/10,5	180	33	0,7	11,5
5	ТРДН-40000/35	40	36,75	6,3/6,3	225	39	0,65	8,5
6	ТРДН-63 000/35	63	36,75	6,3/6,3	280	55	0,6	11,5

Таблиця 5 Трьох обмотувальні трансформатори

№ п/п	Тип трансформатора	UH, кВ	Каталожні дані
		В	С	Н	,%	, кВт	, кВт	, %
					В-С	В-Н	С-Н	В-С	В-Н	С-Н
1	ТДТН-16000/150	158	38,5	6.6;11	10,5	18	6	-	96	-	25	1.0
2	ТДТН-25000/150	158	38,5	6,6;l1	10,5	18	6	-	145	-	34	0,9
3	ТДТН-40000/150	158	38,5	6,6;11	10,5	18	6	-	185	-	53	0,8
4	ТДТН-63000/150	158	38,5	6,6;11	10,5	18	6	-	285	-	67	0,7
15	ТМТН-6300/35	35	10,5	6,3	7,5	7,5	16,5	-	55	-	12	0,85
16	ТМТН-10000/35	36,75	10,5	6,3	16,5	8,0	7,2	-	75	-	18	0,85
17	ТМТН-16000/35	36,75	10,5	6,3	17,0	8,0	7,5	-	115	-	23	0,65

Лабораторна робота №3. ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ ЛІНІЇ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ

Мета роботи - придбання навиків розрахунку і моделювання режимів роботи ліній електропередачі як елемента електричної системи і в побудові векторних діаграм струмів і напруг.

Для заданих ліній, напруги U1 і навантаження (рис 1. табл. 1):

1. Виконати розрахунок режиму лінії при максимальному навантаженні (визначити напругу U₂ в кінці лінії,

ККД = (/)*100,

де , - потужності на початку і кінці ЛЕП; подовжню і поперечну складову падіння напруги ), побудувати векторні діаграми.

2. Досліджувати режим лінії при максимальному навантаженні з обліком і без

3. урахування зарядної потужності ЛЕП.

4. Досліджувати режим лінії при активному навантаженні Р₂ = const и = var з обрахунком і без урахування зарядної потужності лінії. Побудувати залежність U₂ =; при Р₂ = const з обліком і без урахування зарядної потужності.

5. Дослідити режим Q₂ = const и Р₂ = var з обліком і без урахування зарядної

6. потужності лінії. Побудувати залежність U₂ = f(P'₂); = f(P'₂) при Q₂ = const з обліком і без урахування зарядної потужності.

7. Зробити висновки про залежність режиму роботи лінії від характеру і параметрів навантаження, а також від параметрів самої лінії. Порівняти результати розрахунків режиму лінії з обліком і без урахування зарядної потужності ЛЕП

Мал. 1 Схема електричної мережі

Таблиця 1. Параметри ЛЕП початкового режиму

Варіант	Напруга U1, кВ	Повітряна лінія	Навантаження
		, кВ	Марка дроту	Д, м	Дп, мм	l, км	Розташування дротів	, МВт	COS
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	158	150	АС-400/51	6	27,5	50	Горизонтальне	400	0,8
2	156	150	АС-300/48	6	24,1	45	Горизонтальне	200	0,81
3	155	150	АС-185/29	6	18,8	14,3	Горизонтальне	50	0,82
4	157	150	АС-240/3 2	6	21,6	16	Трикутник	100	0,83
5	157	150	АС-240/32	6	21,6	17	Трикутник	50	0,84
6	156	150	АС-185/29	6	18,8	4	Горизонтальне	70	0,85
7	156	150	АС-185/29	6	18,8	7,5	Трикутник	80	0,86
8	157	150	АС-400/51	6	27,5	7	Трикутник	300	0,87
9	152	150	АС-300/48	6	24,1	8	Горизонтальне	250	0,88
10	158	150	АС-240/32	6	21,6	9	Горизонтальне	200	0,89
11	158	150	АС-300/48	6	24,1	5	Горизонтальне	300	0,88
12	156	150	АС-240/32	6	21,6	23	Горизонтальне	150	0,87
13	157	150	АС-185/29	6	17,1	12	Трикутник	50	0,86
14	155	150	АС-150/24	6	18,8	17	Горизонтальне	ЗО	0,85
15	152	150	АС-185/29	6	24,1	15	Трикутник	80	0,84
16	153	150	АС-300/48	6	17,1	44	Трикутник	300	0,83
17	154	150	АС-150/24	6	21,6	10	Трикутник	70	0,82
18	155	150	АС-300/48	6	27,5	5	Горизонтальне	150	0,81
19	156	150	АС-400/51	6	21,6	6	Горизонтальне	200	0,8
20	157	150	АС-240/32	6	17,1	6	Горизонтальне	200	0,81
21	157	150	АС-150/24	6	24,1	9	Трикутник	80	0,82
22	158	150	АС-300/48	6	21,6	7	Горизонтальне	250	0,83
23	155	150	АС-240/32	6	17,1	11	Трикутник	80	0,84
24	156	150	АС-150/24	6	27,5	5	Трикутник	70	0,85
25	158	150	АС-400/51	6	17,1	18	Трикутник	250	0,86
26	157	150	АС-150/24	6	21,6	16	Горизонтальне	200	0,87
27	158	150	АС-240/32	6	18,8	16	Горизонтальне	150	0,88
28	155	150	АС-185/29	6	18,8	14	Трикутник	80	0,89
29	156	150	АС-185/29	6	17,1	9	Горизонтальне	40	0,88
30	37,5	150	АС-150/24	6	17,1	18	Горизонтальне	15	0,87
31	37	35	AC-150/24	6	17,1	10	трикутник	10	0.86
32	36	35	AC-120/19	6	15,2	4	трикутник	8	0,85
33	36,5	35	AC-150/24	6	17,1	8	горизонтальне	20	0,84
34	38	35	AC-150/24	6	17,1	2	горизонтальне	25	0,83
35	36	35	AC-150/24	6	17,1	8	горизонтальне	15	0,82

Порядок виконання роботи:

1. Розрахувати параметри схеми заміщення для заданої ЛЕП.

2. Ввести параметри моделі в ЕОМ

3. а) встановити режим (значення U₁ P₂, Q₂) і провести розрахунок напруги

4. струмів і потужностей на початку і кінці ЛЕП;

5. б) виключити місткості ЛЕП, встановити режим (значення U₁ P₂, Q₂) і провести ті ж розрахунки. Результати звести в таблицю 1.

6. Дії аналогічні п.3, але при установці режиму необхідно використовувати змінні від досвіду до досвіду значення становлячої потужності навантаження. Результати звести в таблицю 2.

7. Побудувати залежність U₂ =f(Q₂) і = f(Q₂) при Р₂ = const з обрахунком і без урахування зарядної потужності ЛЕП і зробити висновки по впливу на енергетичні показники лінії навантаження і зарядної потужності.

8. Побудувати залежність U₂ -f(Q₂) і = f(P₂) при Q₂ = const з обрахунком і без урахування зарядної потужності ЛЕП і зробити висновки про вплив складових навантаження (Р₂, Q₂) на параметри модельованої мережі (U₂, ).

9. По розрахованих параметрах побудувати векторну діаграму модельованої мережі.

Таблиця 2

№

, МВАр

, МВт

, кВ

, кВ

, кВ

, кВ

, МВт

, МВАр

, град

, А

, А

, А

1

2

0

Таблиця З

№

, МВт

, кВ

, кВ

, кВ

, кВ

, кВ

, МВт

, МВАр

, град

, А

, А

, А

1

2

…

9

Вказівки по виконанню роботи:

Різницю алгебри між || и ||, яка дорівнює , називають втратою напруги. Геометричну різницю між векторами і , яка дорівнює називають падінням напруги в лінії.

Падіння напруги обчислюється за формулою:

Зміщує вектор з дійсною віссю () маємо:

Представимо вектор у вигляді двох складових:

,

де

- є подовжня складова падіння напруги

- є поперечна складова падіння напруги;

- Напруга U1 на початку ділянки і його модуль визначаються виразами:



де - модуль напруги;

- фазовий зсув між векторами , причому >0, якщо вектор випереджає .

Оскільки в мережах напругою 110 кВ і нижче вплив поперечної складової на модуль напруги невеликий, то в розрахунках прийнято оцінювати падіння і втрату напруги по подовжній складовій:

Втрати потужності на ділянці мережі:

Вище показаний висновок співвідношень для розрахунку найпростішої ділянки мережі () заданими «кінця» тобто по Р₂, U₂, Q₂- Аналогічно можна отримати наступні співвідношення для розрахунку «заданими початку», тобто,



Зарядна потужність лінії:

де U_H0M - номінальна напруга лінії.

Потужність в кінці гілки 1-2

Втрати потужності в лінії:

Потужність видавана з джерела живлення

ККД лінії



де втрати активної потужності ЛЕП.

Напруга в кінці лінії визначається з рівняння

Повна складова падіння напруги:

або

Поперечна складова падіння напруги:

або .

Порядок побудови векторної діаграми без урахування зарядної потужності див. мал. 2.

1. Визначити струм навантаження:

2. Вибрати масштаб по напрузі і струму.

3. Відкласти вектор по осі дійсних величин.

4. Під кутом відкласти вектор струму І₂.

5. Обчислити падіння напруги І₂R та відкласти з кінця вектора . Як відомо, вектор I₂R співпадає по направленню з вектором струму І₂.

6. Обчислити і відкласти вектор падіння на індуктивному опорі І₂Х випереджаючий вектор струму на 900.

7. З'єднати початок координат Про з крапкою Б. Вектор Про є напрям на початку лінії.

При побудові векторної діаграми з урахуванням зарядної потужності необхідно врахувати, що через активний і реактивний опори схеми заміщення лінії протікає струм І, рівний сумі струмів І₂ і . Трикутники падіння напруги в лінії від струму І₂ та І₃/2 слід будувати окремо. Як будувати від струму ми вже розглянули. При побудові трикутника падіння напруги від струму потрібно врахувати, що місткості струм і він направлений по нижній осі.

Мал. 2 Векторна діаграма

Лабораторна робота №4. ДОСЛІДЖЕННЯ РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ В МЕРЕЖІ ЗА ДОПОМОГОЮ КОМПЕНСУЮЧИХ ПРИСТРОЇВ

Мета роботи - провести дослідження регулювання напруги мережі за допомогою компенсуючих пристроїв.

Завдання.

Для мережі досліджувати наступні режими роботи:

1. Нормальний (включено 2 лінії і 2 тр-ра)

2. Післяаварійний (включена 1 лінія, 1 тр-р)

3. Післяаварійний режим за наявності подовжньої компенсації (ППК) див. мал. 3.

4. Післяаварійний за наявності пристроїв поперечної компенсації - батареї статичних конденсаторів (БСК).

Порядок виконання роботи:

1. Розрахувати нормальний і після аварійні режими роботи мережі.

2. Визначити необхідну потужність компенсуючих пристроїв для забезпечення необхідної напруги. Пункти 1,2 виконати при підготовці до роботи (див. Методичні вказівки).

3. Досліджувати нормальний режим роботи, порівняти результати моделювання з розрахунками в п. 1.

4. Досліджувати післяаварійний режим роботи без компенсуючих пристроїв, порівняти результати моделювання з розрахунком в п. 1.

5. Досліджувати післяаварійний режим роботи за наявності:

- пристроїв подовжньої компенсації

- пристроїв поперечної компенсації.

6. Побудувати векторні діаграми для досліджуваних режимів.

7. Виконати аналіз результатів розрахунку і моделювання і зробити висновки.

Вказівки до виконання роботи до п. 1:

1. Скласти схему заміщення нормального режиму (див. мал. 1.) замінивши дві лінії одній еквівалентній.

Мал. 1 Схема електричної мережі в нормальному режимі

2. Задатися U'₂ ⁼ U_H0M і післяаварійного (відключена одна лінія в режиму максимальних навантажень) і розрахувати напругу в кінці, а потім на початку лінії (тобто «за даними кінця») по приведених нижче формулах з урахуванням втрат потужності спочатку в трансформаторі, а потім в лініях:

втрати потужності в трансформаторі:

;

Потужність яка передається по ЛЕП:

;

напруга на кінці лінії:

;

втрати в ЛЕП:

 ;

потужність, споживана на початку ЛЕП з урахуванням втрат в лінії і трансформаторі:

напруга на початку лінії:

Скласти схему заміщення післяаварійнаго режиму, тобто виключити одну лінію (див. мал. 2)

Мал. 2. Схема електричної мережі в післяаварійному режимі



Мал. 3. Схема електричної мережі з використанням КП

4. Прийняти, що напруга джерела живлення рівно знайденому в п.2

5. Прийняти, що .

6. Розрахувати потокорозподілення з урахуванням втрат «за даними кінця»

7. Розрахувати потокорозподілення в кінці ЛЕП, на шинах навантаження, прийнявши напругу на початку ЛЕП рівним знайденому в п.2 (тобто «за даними початку»).

Відома напруга джерела (див. п. 4) і потужності на початку ділянок (див. п. 6).

1. Початковими даними є: параметри лінії і трансформаторів (табл. 4.1. 4.3) напруга на початку ЛЕП, знайдена при розрахунках (див. п. 2 вказівок до виконання розрахунків нормального і післяаварійного режимів).

Таблиця 1 Дані елементів схеми

Варіант	Повітряна лінія Л1 Л2	Тип трансформатора	Навантаження
	UH0M, кВ	марка проводу	1, км		Р2, МВт	Q2, MBар
1	2	3	4	5	6	7
1	110	АС-120	18	ТРДН-40000/110	22	28
2	100	АС-120	23	ТРДН-40000/110	28	19
3	110	АС-95	20	ТРДН-25000/110	20	15
4	110	АС-120	37	ТРДН-63000/110	56	32
5	110	АС-150	65	ТРДН-63000/110	48	34
6	110	АС-120	45	ТРДН-40000/110	22	22
7	110	АС-120	36	ТРДН - 40000/110	32	23
8	110	АС-95	35	ТРДН-25000/110	20	13
9	110	АС-120	50	ТРДН-63000/110	46	28
10	110	АС-150	65	ТРДН-63000/110	48	20
11	110	АС-120	12	ТРДН-40000/110	42	10
12	110	АС-120	24	ТРДН-40000/110	ЗО	23
13	110	АС-95	35	ТРДН-25000/110	20	18
14	110	АС-120	50	ТРДН - 63000/110	46	28
15	110	АС-150	65	ТРДН-63000/110	48	20
16	110	АС-120	28	ТРДН-40000/110	12	38
17	110	АС-120	38	ТРДН-40000/110	22	23
18	110	АС-95	45	ТРДН-25000/110	23	11
19	110	АС-120	50	ТРДН-63000/110	46	28
20	110	АС-150	65	ТРДН-63000/110	48	20
21	110	АС-120	28	ТРДН-40000/110	12	38
22	110	АС-95	32	ТРДН-25000/110	11	23
23	110	АС-95	45	ТРДН-25000/110	23	11
24	110	АС-120	50	ТРДН-63000/110	38	ЗО
25	110	АС-150	65	ТРДН-63000/110	40	28

Таблиця 2

Параметр	Тип трансформатора
	ТРДН-25000	ТРДН-40000	ТРДН-63000
SH0M, MBA	25	40	63
UBH0M, кВ	115	115	115
Uнном, кВ	10,5; 10,5	10,5; 10,5	10,5; 10,5
Uк, %	10,5	10,5	10,5
Рк, кВ	120	172	260
Рхх, кВ	27	36	59
Іхх, %	0,7	0,65	0,65
RT, Ом	2,54	1,4	0,87
Хт, Ом	55,9	34,7	22
AQXX, кВАр	175	260	410
Регулювання напруги	РПН 9x1,78	РПН 9x1,78	РПН 9x1,78

Таблиця З Параметри ЛЕП

F, мм2	Ro, Ом/км	Хо, Ом/км	b0·10-6, см/км	q0, МВАр/км
95	0,306	0,434	2,61	0,035
120	0,249	0,427	2,66	0,0355
150	0,198	0,413	2,7	0,036
240	0,120	0,407	2,6	139

2. Виконати розрахунок нормального режиму, для чого необхідно ввести згідно варіанту:

- значення напруги на початку ЛЕП (табл. 1);

- дані лінії електропередачі я трансформатора(табл. 2,3);

-потужність навантаження (табл. 1).

3. При моделюванні післяаварійного режиму необхідна виключити одну лінію, ввести значення напруги на початку ЛЕП, потужності навантаження виконати розрахунок.

4. При моделюванні післяаварійного режиму з УПК необхідно:

- вставити задане значення потужності навантаження;

- змінюючи величину місткості, включеної послідовно ЛЕП, досягти значення, що вимагається, напруги на шинах навантаження;

- записати отримані дані.

5. При моделюванні післяаварійного режиму з компенсуючи ми пристроями слід :

- встановити задане значення потужності навантаження;

- змінюючи величину місткості, яка включена в паралель навантаженню досягти значення, що вимагається, напруги на шинах навантаження;

- записати отримані дані, а також реактивну потужність яка генерується місткістю.

- в необхідності застосування різних компенсуючи пристроїв в досліджуванні мережі.

Методичні вказівки до роботи:

Як відомо, у всіх елементах мережі відбувається падіння напруги . Падіння напруги в лінії визначається з варіантів:

Приймати більш високі номінальні напруги лики для зменшення падіння напруги у мережі, як правило недоцільно. Така зміна веде за собою велике здороження мереж ЛЕП і трансформаторів підстанції.

З формули (4.1) випливає, що величину продольної складової падіння напруги можна змінити або шляхом зменшення опору лінії, або шляхом зміни передаваємої реактивної потужності . В першому випадку для зменшення індуктивного опору лінії використовують включення конденсаторів послідовно лінії, тобто подовжню компенсацію місткості. Пристрої для її реалізації називають пристроями подовжньої компенсації - ППК.

Подовжня складова падіння напруги в лінії без КУ:

Подовжня складова падіння напруги в лінії з ППК:

або

Використовувати ППК доцільно лише для ВЛ з X » R. Подовжня компенсація особливо ефективна при різких коливаннях навантаження, оскільки регулюючий ефект конденсатора автоматично змінюється пропорційно величині навантаження, причому практично безінерціоно.

Послідовно включені конденсатори є джерелом реактивної потужності (ДРП), величина якої визначається перепадом напруги на виводах ППК:

де - кутова швидкість зміни напруги в часі.

Ця потужність незначна і не робить помітного впливу на режим напруги в кінці лінії. Тому основне призначення ППК - зниження реактивного опору.

В другому випадку, для зменшення передаваної реактивної потужності застосовуються батареї конденсаторів БСБК, що включається паралельно навантаженню на повну напругу.

Загальна назва цих пристроїв - компенсуючі пристрої (КП)

Подовжня складова падіння напруги при установці КУ визначається по виразу

Реактивна потужність, що генерується батареєю конденсаторів:

де U - напруга на шинах к котрим підключається батарея;

С_бк - місткість БСК.

Очевидно, що при пониженні напруги на шинах, де встановлена БК, реактивна потужність, видавана БК, зменшується більшою мірою.

Лабораторна робота № 5. ЗАСТОСУВАННЯ ТРАНСФОРМАТОРІВ І КОМПЕНСУЮЧИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ

Мета роботи: Вивчення способів регулювання напруги, вибір регулювальних відгалужень трансформаторів і потужності компенсуючих пристроїв (КУ).

1. Розрахувати

1.1. Вибрати положення відгалужень трансформаторів підстанції для режимів максимальних навантажень (включено обидві лінії і два трансформатори, U₂ ⁼ 1.05U_2ном (V=5%)), мінімальних навантажень (включено обидва лінії і два трансформатори, U₂ U-,_H0M (V=0%)) і післяаварійного (відключена одна лінія в режиму максимальних навантажень)

1.2. Обчислити потужність КП по умові регулювання напруги для режимів максимальних навантажень і післяаварійного при відгалуженні трансформаторів, визначеному для режиму мінімальних навантажень.

1.3. Оцінити можливість зменшити втрати потужності в режимі мінімальних навантажень.

2. Моделювати

2.1. Досліджувати регулюючу здатність трансформаторів в режимі максимальних і мінімальних навантажень.

2.2. Визначити необхідний коефіцієнт трансформації трансформаторів підстанції для режимів максимальних і мінімальних навантажень і післяаварійного.

2.3. Визначити потужність КП за умов стрічного регулювання (по цій умові напруга на шинах джерела живлення підтримується вище номінального до 10%) для режимів максимальних навантажень і післяаварійного при встановленому відгалуженні трансформаторів, визначеному для режиму мінімальних навантажень.

3. Аналіз результатів розрахунку і моделювання.

Порівняти розрахункові дані з даними моделювання і зробити висновки. Початкові дані для розрахунків і моделювання приведені в табл. 1-4.

Таблиця 1

Варіант	Повітряна лінія Л1, Л2	Тип трансформатора Т1 и Т2	Ном. напруга мережі
	марка проводу	l, км		U1, кВ	U2, кВ
1	АС-120	30	ТРДН - 40000/110	110	10
2	АС-95	30	ТРДН - 25000/110	110	6
3	АС-120	40	ТРДН - 25000/110	110	10
4	АС-95	40	ТРДН - 25000/110	110	6
5	АС-150	50	ТРДН - 40000/110	110	10
6	AC-15Q	50	ТРДН - 40000/110	110	6
7	АС-120	50	ТРДН - 40000/110	110	10
8	АС-120	20	ТРДН - 40000/110	110	10
9	АС-95	35	ТРДН - 25000/110	110	6
10	АС-120	38	ТРДН - 25000/110	110	10
11	АС-95	43	ТРДН - 25000/110	110	6
12	АС-150	60	ТРДН - 40000/110	110	10
13	АС-150	15	ТРДН - 40000/110	110	6
14	АС-120	34	ТРДН - 40000/110	110	10
15	АС-120	25	ТРДН - 40000/110	110	10
16	АС-95	34	ТРДН - 25000/110	110	6
17	АС-120	38	ТРДН - 25000/110	110	10
18	АС-95	44	ТРДН - 25000/110	110	6
19	АС-150	56	ТРДН - 40000/110	110	10
20	АС-150	50	ТРДН - 40000/110	110	6
21	АС-120	26	ТРДН - 40000/110	110	10
22	АС-120	41	ТРДН - 25000/110	110	10
23	АС-95	38	ТРДН - 25000/110	110	6
24	АС-150	51	ТРДН - 40000/110	110	10
25	АС-150	67	ТРДН - 40000/110	110	6

Таблиця 2

Переріз проводу	Погонні параметри
	г0, Ом/км	х0, Ом/км	b0106, см	Qo, МВАр/км
95	0,306	0,434	2,61	0,035
120	0,249	0,427	2.66	0,355
150	0.198	0,413	2,7	0,036

Таблиця З

Тип трансформатора	Напруга обмоток	sH0M MBA	Рхх, кВт	Qxx. кВАр	%	Pk кВт	, Ом	, Ом
	ВН	НН
ТРДН-25000/110	115	10,5/6,3	25	27	175	10,5	120	2,54	55,9
ТРДН-40000/110	115	10,5/6.3	40	36	260	10,5	172	1,4	34,7

Трансформатори мають пристрій РПН: +- 9*1,67

Таблиця 4

Варіант	Потужність навантаження
	активна, МВт	реактивна, МВАр
1	2	3
2	50	18
3	32	13
4	45	15
5	35	18
6	45	20
7	48	15
8	45	23
9	45	23
10	22	10
11	50	20
12	35	30
13	48	20
14	42	17
15	55	13
16	35	10
17	50	16
18	35	10
19	45	18
20	40	28
21	33	28
22	41	15
23	45	10
24	48	20
25	45	15

Розрахунок до пунктів 1.1 - 1.3 виконується таким чином:

1. Складається схема заміщення електричної мережі див. мал. 1 (рекомендується замінити два ланцюги електропередачі однієї еквівалентної; при розрахунку післяаварійного режиму врахувати параметри |, див. ЛР-2).

Мал. 1. Схема електричної мережі

Рис. 2 схема заміщення електричної мережі.

2. Для кожного режиму розраховується розподіл потужності в мережі з урахуванням втрат (розрахунок заданими кінця див. ЛР-4).

3. Для кожного режиму обчислюється напруга у всіх точках сіті (розрахунок за даними початку див. ЛР-4).

4. Із співвідношень визначаються необхідні за умов стрічного регулювання напруги коефіцієнти трансформації для кожного з режимів:

де - бажана напруга на шинах повторної напруги підстанції у відповідному режимі;

- для режимів максимальних навантажень і після аварійного;

- для режиму мінімальних навантажень;

- дійсна напруга на стороні низької напруги підстанції, приведене до - вищої напруги в режимі, що розглядається, значення визначається в методичних вказівках до роботи.

Розрахунок відгалужень трансформаторів з РПН до п. 1.1.

Початковими даними для розрахунку є:

– номінальна напруга мережі

– напруга джерела живлення для кожного з режимів:

– - в максимальному та післяаварійному режимах;

– - в мінімальному режимі;

– параметри ЛЕП ;

– зарядні потужності ліній, обумовлені провідністю місткості ліній;

– номінальна напруга мережі, підключеної до шин низької напруги знищуючої підстанції

– потужність споживача для кожного з режимів (див. табл. 6; );

– параметри трансформатора ( - напруга основного виводу обмотки вищої напруги; - крок ступеня регулювання; n - кількість ступенів регулювання напруги; - номінальна напруга обмотки низької напруги; - опір обмоток).

- коеф. трансформації;

Підставивши вираз ляд маємо:

Вирішуючи останнє рівняння для кожного з режимів, що розглядаються, визначимо необхідне відгалуження і коефіцієнт трансформації.

5. Визначається фактична напруга і величина відхилення напруги від його номінального рівня на шинах підстанції

Слід ураховувати, що напруги на шинах повторної напруги підстанції повинні бути:

– режимі максимальних навантажень ;

– в режимі мінімальних навантажень ;

– в післяаварійному режимі бажано

Таблиця 5

Режим					Відгалуження n	V,%	Р
Максимальний
Мінімальний
Післяаварійний

де Р - втрати активної потужності в ЛЕП см. ЛР-3

Розрахунок потужності КП для регулювання напруги (до п. 1.2) Якщо нехтувати активним опором елементів схеми , а також S_XX трансформаторів, то потужність КУ пристроїв по виразу

де - бажана напруга на шинах повторної напруги підстанції максимальних навантажень і післяаварійного;

К_т - Коефіцієнт трансформації трансформаторів для режиму мінімальних навантажень;

- напруга на шинах низької напруги підстанції в режимах максимальних навантажень і післяаварійного до компенсації визначуване як:

 ,

де - напруга на шинах низької напруги підстанції, приведене до вищої напруги в режимах максимальних навантажень і післяаварійному.

Втрати активної потужності Р в мережі при компенсації Q:

Значення U₂ ,Р, К_т до компенсації прийняти з таблиці 5.

Результати розрахунків занести в таблицю 6.

Таблиця 6

Режим роботи сіті	Умови визначення параметрів режимів	Параметри
		до компенсації	після компенсації
			Р	Кт		Р	Кт
Максимальний	розрахунок
	моделювання
Післяаварійний	розрахунок
	моделювання

Для моделювання необхідно встановити:

a) в режимі мінімальних навантажень

b) в режимі максимальних навантажень і післяаварійному. Значення U₂ забезпечити шляхом вибору потрібного відпаювання.

Для регулювання регулювальної здатності трансформатора, потрібно встановити потрібний режим при нульовому відгалуженні трансформатора, а потім по черзі змінювати номер відгалуження і розрахувати величину напруги в обмотці НН.

Результати моделювання занести в табл. 7.

Таблиця 7

Режим
	від'ємні	додатні
Відгалуження тр	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Максимальний
Мінімальний
Післяаварійний

Методичні вказівки:

Робота електроприймачів погіршується, якщо до затисків підводиться напруга, відмінна від номінального.

Змінний режим роботи споживачів електроенергії і зміна схеми електричної системи приводить до перерозподілу потужності в мережі і зміною напруг у споживачів. Найбільші відхилення напруги від номінальної наступають у споживачів, як правило, в післяаварійних режимах. Для більшості приймачів напруга на затисках не повинне відрізнятися більш ніж на 5% від номінального.

Для підтримки напруги у споживачів в допустимих межах в електричних системах часто застосовують стрічне регулювання - в період максимальних навантажень напруга на шинах районних підстанцій підтримується вище за номінальний 1.05U_HOM, а в режимі мінімальних навантажень повинно дорів. номінальному.

Для мережі вирівнювання, що зв'язує напругу джерела живлення і напруги на шинах підстанції:



де - Потужності, що протікають по лінії

К_т - коефіцієнт трансформації

- сумарні опори від джерел до навантаження.

З виразу (1) виходить, що забезпечити у споживачів допустимий рівень напруги можна:

регулюванням напруги на шинах підстанції

регулюванням К_т трансформаторів понижуючих підстанцій

установкою КП на шинах понижуючих підстанцій

регулюванням К_т трансформаторів понижуючих підстанцій і установкою КП на шинах понижуючих підстанцій.

Лабораторна робота №6. УПРАВЛІННЯ РЕЖИМАМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ НА ОСНОВІ ДІЛОВИХ ІГОР

Мета роботи: Дослідження заходів щодо забезпечення якості напруги в мережі.

Для даної мережі:

1. скласти схему заміщення і дослідити нормальний режим роботи;

2. скласти схему заміщення і дослідити післяаварійний режим роботи (див. табл. 1);

3. забезпечити необхідну якість напруги:

a) установкою оптимальних коефіцієнтів трансформації трансформаторів з РПН (ТІ, Т2);

b) включенням компенсуючих пристроїв (БСК1 - БСК4);

c) зміною конфігурації мережі.

Вказівки до виконання завдання до п. 1:

Всі лінії і всі трансформатори в мережі знаходяться в роботі, компенсуючі пристрої є відключений, на РПН встановлені нульові відпаювання, секційні вимикачі вимкнені, всі навантаження номінальні. Скласти схему заміщення і провести розрахунок для вузла мережі, відповідного варіанту (див. табл. 1) рис 1. Дані по лінії і трансформаторам див. в табл. 3,4,5. Результати розрахунку записати в табл. 6.

до п. 2:

Скласти схему заміщення і провести розрахунок, змінивши типологію мережі згідно табл. 2 для заданого в табл. 1 вузла електричної мережі. Методика складання схеми заміщення і розрахунку приведена в методичних вказівках. Результати розрахунку записати в табл. 6

до п. З Для розрахованого режиму роботи електричної мережі (див. п. 2), використовуючи вказані вище способи регулювання якості напруги, розрахувати напругу в заданому вузлі електричної мережі. Результати розрахунку занести в табл.6

Таблиця 1 Вузол електричної мережі.

варіант	Досліджуваний вузол електричної мережі	варіант	Досліджуваний вузол електричної мережі
1	СТ41	15	W16
2	СТ42	16	W18
3	СТ43	17	В15
4	СТ44	18	СТ41
5	W16	19	СТ42
6	W15	20	СТ43
7	В15	21	СТ44
8	В16	22	W15
9	W21	23	В16
10	W22	24	W22
11	W19	25	W21
12	W20	26	W17
13	W17	27	W20
14	W18	28	W19

Таблиця 2 Зміни типології мережі

варіант	Ситуації в мережі для дослідження
1	Планове відключення трансформатора Т5
2	Аварійне відключення лінії W6
3	Плановий ремонт вимикача Q9
4	Аварійне відключення ВІЗ
5	Аварійне відключення лінії W3
6	Планове відключення трансформатора ТЗ
7	Аварійне відключення системи шин В1
8	Аварійне відключення технологічних секцій СТ11. СТ20, СТ35.СТ40
9	Планове збільшення навантаження на лінії W21 на 20%
10	Планове зменшення навантаження на лінії W22 на 30%
11	Планове відключення W20
12	Планове відключення W19
13	Аварійне зменшення навантаження на 45%
14	Аварійне збільшення навантаження на 15% за 4 години
15	Аварійне відключення лінії W3 і трансформатора ТЗ
16	Аварійне збільшення навантаження на 30%
17	Аварійне відключення системи шин ВЗ
18	Планове відключення трансформатора Т5 і лінії W9
19	Аварійне відключення лінії W8, збільшення навантаження на 20%
20	Аварійне відключення лінії W6, зменшення навантаження на 20%
21	Планове відключення систем шин В7 та В8
22	Аварійне відключення системи шин В1
23	Планове відключення технологічних секцій СТ11..СТ20
24	Зменшення навантаження на 30%
25	Збільшення навантаження на лінії W21 на 35%
26	Аварійне зменшення навантаження на 21%
27	Планове відключення лінії W20, збільшення навантаження на 12%
28	Планове відключення лінії W20, збільшення навантаження на 25%

Таблиця З Параметри джерел живлення

Параметр	Тип трансформатора
	ТРДН-40000	ТРДН-25000	ТРДН-63000
, MBA	40	25	63
, кB	115	115	115
, кВ	10,5; 10,5	10,5; 10,5	10,5; 10,5
,%	10,5	10,5	10,5
, кВт	172	120	260
, кВт	36	27	59
, %	0,65	0,7	0,65
, Ом	1,4	2,54	0,87
ХТ, Ом	34,7	55,9	22
, кВАр	260	175	410
Регулювання напруги	РПН 9x1,78	РПН 9x1,78	РПН 9x1,78

Таблиця 4 Параметри ЛЕП

F, мм2	Ro, Ом/км	Xo, Ом/км	b0 , см/км	q0, МВАр/км
95	0,306	0,434	2,61	0,035
120	0,249	0,427	2 66	0,0355
150	0,198	0,413	27	0,036
240	0,120	0,407	2,6	0,139

Таблиця 5. Вихідні данні для схеми

Поз значення	Марка	Позначення	Марка
Т1, Т2	ТРДН-63000/150	W1, W2	АС-120, довжина 16 км
Т3, Т4	ТРДН-63000/150	W3, W4	АС-120, довжина 7 км
Т5, Т6	ТРДН-40000/35	W5, W6	АС-95, довжина 12 км
СТ1, СТ20	Секції технологічні S 1 секції S=2+l,2 jMB A	W7, W8 W9, W10	АС-95, довжина 12 км АС-120, довжина 18 км
СТ21, СТ40	S 1 секції S=2+l,2 jMB A	W11, W12 W13, W14	АС-120, довжина 18 км АС-95, довжина 8 км
СТ41	S=28+12 jMB A	W15, W16 W17, W18	АС-95, довжина 24 км АС-95, довжина 13 км
СТ42, СТ43	Секції технологічні S=32+18j MB A	W19, W20 W21, W22	АС-95, довжина 34 км АС-120, довжина 16 км
СТ44, СТ45	Секція технологічна S=32+18 jMB A	W23, W24 Z-3	АС-95, довжина 27 км Навантаження на лініях
	Навантаження на лініяхW17, W18 S=22+16 jMB A	БСК1-БСК4	Л-21,Л-22 S=38+12j MBA, Батареї статичних конденсаторів, ємність дорівнює розрахунковій
	Навантаження на лініях VI9, W20 S=28+12 jМВ А

Таблиця 6.

|Результат	Варіант	Вузол електричної мережі	Номінальний режим	Післяаварійний режим	Забезпечення якості напруги.
						БСК	Конфігурація мережі
Розрахунок
Моделювання
Перелік виконаних перемикань.

Методичні вказівки. До п.1. завдання:

Схема заміщення електричної мережі утворюється в результаті об'єднання схем заміщення окремих елементів з урахуванням їх з'єднання в мережі, причому паралельні ЛЕП і трансформатори замінюються одним еквівалентним, опір якого змінюється згідно закону Ома.

Повітряні лінії електропередач представляються П-образними схемами заміщення із зосередженими параметрами.

Двохобмоточні трансформатори при розрахунках представляються Г-образною схемою заміщення. Трьохобмоточні трансформатори і трансформатори з розщепленою обмоткою представляються трьохпроменевою схемою заміщення.

Навантаження при розрахунках режимів мереж зручно представляти незмінним комплексним опором.

Дослідження нормального режиму роботи мережі.

Прийняти та розрахувати напруги в досліджуваному вузлі мережі, а потім на початку з урахуванням втрат потужності в елементах мережі.

Втрати потужності в тр-рі:

; (1)

Потужність в ЛЕП з урахуванням втрат в тр-рі:

; (2)

Напруга в кінці ЛЕП:

(3)

Втрати потужності в ЛЕП:

; (4)

Потужність на початку ЛЕП:

; (5)

Напруга на початку ЛЕП:

. (6)

К п.2.завдання:

Прийняти, що напруга джерела живлення дорівнює знайденій п.1.

Розрахувати напругу в досліджуваному вузлі мережі «за даними початку». До п.3 завдання:

Розрахунок відгалужень трансформаторів з РПН

Початковими даними для розрахунку є:

– номінальна напруга мережі ;

– напруга джерела живлення для кожного з режимів:

– - в максимальному і післяаварійному режимах;

– - в мінімальному режимі;

– параметри лінії електропередачі ;

– зарядні потужності ліній, обумовлені провідністю місткості ліній;

– номінальна напруга мережі, підключеної до шин низької напруги знижуючої підстанції U_2ном;

– потужність споживача для кожного з режимів (див. табл.6; );

– параметри трансформатора (U._ном - напруга основного висновку обмотки вищої напруги; - крок ступеня регулювання; п - кількість ступенів регулювання напруги; U_нном - номінальна напруга обмотки низької напруги; R_T, X_T - опори обмоток).

– Із співвідношень (7) визначаються необхідні за умов стрічного регулювання напруги коефіцієнти трансформації трансформаторів для кожного з режимів:

, (7)

де U₂. - бажана напруга на шинах повторної напруги підстанції у відповідному режимі.

- для режимів максимальних навантажень і післяаварійного; U₂.=U_2ном - для режиму мінімальних навантажень;

U ₂ - дійсна напруга на стороні низької напруги підстанції, приведене до вищої напруги в розглядаємому режимі, значення визначається в п. 2;

- коеф. трансформації (8)

Підставив вираз для К_m в рівняння (7), одержимо:

Вирішуючи останнє для кожного з режимів, що розглядаються, визначимо необхідне відгалуження n і коефіцієнт трансформації.

5. Визначається дійсна напруга і величина відхилення напруги від його номінального рівня на шинах підстанції:

Слід пам'ятати, що напруга на шинах вторинної напруги підстанції повинна бути:

– в режимі максимальних навантажень U₂=1,05U_2ном (V5%);

– в режимі мінімальних навантажень U₂U_2ном (V= 0%);

– в післяаварійному режимі бажано U_2номU₂1,05U_2ном.

Розрахунок потужності КП для регулювання напруги.

Якщо знехтувати активним опором схеми і , а також S_xx трансформаторів, то потужність КП визначається по виразу:

(10)

де U₂. - бажана напруга на шинах вторинної напруги (U₂.= 1,05U_2ном для режимів максимальних навантажень та після аварійного);

- коефіцієнт трансформації трансформаторів для режиму мінімальних навантажень;

, - напруга на шинах низької напруги підстанції в режимах максимальних навантажень і післяаварійному до компенсації, визначається як:

(11)

Втрати потужності Р в мережі при компенсації Q:

(12)

Значення до компенсації взяти з розрахунку відгалужень трансформаторів з РПН.

Лабораторна робота №7. Розрахунок регулювання напруги в центрі живлення з РПН

Визначити параметри регулювання напруги на шинах центру живлення (ЦП).

Початкові дані.

В центрі живлення встановлений трансформатор з РПН 150±91,78 % /6 кВ з опором =4,38+j86,7 Ом. До шин 6 кВ, на які працює трансформатор, приєднана розподільна мережа з розподільними трансформаторами (РТ), обладнаними пристроями перемикання без збудження (ПБВ). Схема частини мережі зображена на рис1.

Марки кабелів і довжини ділянок ліній вказані на рис. 1.

Є також інформація:

почасові графіки навантажень контрольного дня по введеннях трансформатора і лініям, що відходять, 6 кВ (відповідно до номера варіанту), з яких вибираються значення струмів максимальної і мінімальній навантажень на введенні трансформатора і лініях, що відходять, 6 кВ (табл.1); максимум навантаження доводиться на 20 г., мінімум - на 3 г.;

- в період вечірнього максимуму виконано вимірювання cos по введенню

6 кВ трансформатора (табл. 1);

- результати вимірювань навантажень РТ 6/0,4 кВ в період вечірнього максимуму приведені в табл.2;

- напруга на шинах 150 кВ ЦП протягом доби змінюється в межах 150-160 кВ.

Таблиця 1

Варіант	Список РТ		І"
1	2	3	4	5
1,22	1,4,6,7,11.14,17,20	450	220	0,88
2,15	2,3,6,9,10,12,13,18	350	130	0,86
3,27	3,4,5,13,14,15,16,19	200	70	0,87
4,18	1^3,6,7,8,10,17,15	400	150	0,88
5,28	3,5,7,9,12,15,18,20	310	ПО	0,82
6,25	4.6,7,8,9,10,16,19	390	115	0,83
7,16	15,16,17,20,2,12,4	280	95	0,84
8,23	1.2,5,9,11,17,19	310	120	0,86
9,20	5,11,12.13.14,18.19,20	250	80	0.87
10.24	15,17,20.3,7.10,11	350	195	0,87
11.17	18,19,2,5.8,13,14,15	230	100	0,85
12.19	1,5,6,7,8,12,16,18	210	130	0,85
13,21	4,6,10,12,14,16,17	270	120	0,85
14,26	3,5,8,11,13,17,20,18	190	35	0,85

Таблиця 2.

Номер РТ	Потужність трансформатора	Навантаження на вводі 0,4 кВ, А (1-14 вар)	Навантаження на вводі 0,4 кВ, А (15-28 вар)
1	2	3	4
1	630	500	350
1	630	410	580
2	400	519	541
2	400	346	201
3	400	370	405
4	250	108	81
5	400	300	444
5	400	202	12
6	630	364	697
7	400	398	439
7	400	415	413
8	250	169	213
9	400	346	490
9	400	288	188
10	630	486	712
10	630	413	111
11	250	185	177
11	250	137	180
12	400	283	450
12	400	231	0
13	400	230	270
14	160	125	89
14	160	114	190
15	630	373	409
16	250	162	200
16	400	214	418
17	400	248	0
17	400	375	531
18	400	248	375
19	630	255	205
20	400	173	255

Розрахунок величин, які визначають характер регулювання напруги

Визначення величини струму (А) РТ на стороні 6 кВ (І_т) виконується по формулі:

де І_н - струм на стороні 0,4 кВ; U_н - напруга на виході РТ; U. - напруга на вводі РТ. Результати розрахунку заносимо в табл. 3 (графа 5).

Номер РТ	Потужність трансформатора, кВА	Навантаження на вводі 0,4 кВ, А	Коефіцієнт загрузки	Навантаження на вводі 6кВ, А	%	%
1	2	3	4	5	6	7

Визначаємо ділянки основної лінії, на яких необхідно визначити втрати напруги. Розраховуємо опори цих ділянок, результати заносимо в табл.4.

Таблиця 4.

Ділянка лінії	Опір (r+j-x), Ом	Струм лінії Іл,А	%	, %
1	2	3	4	5

Обчислюємо струми на ділянках лінії між відповідними РТ. Для цього використовуємо дані табл.3 (графа 5), наприклад:

А і т.д.

Результати розрахунку заносимо в табл.4 (графа 3).

Втрати напруги (%) на ділянках лінії розподільної мережі визначаємо по формулі: