Расчет и моделирование параметров линий электропередачи

Размещено на http://allbest.ru

Лабораторное занятие

Расчет и моделирование параметров линий электропередачи

Цель работы: изучить интерфейс программы MatLab/Simulink, приобрести навыки управления и редактирования элементов, составить модель высоковольтной питающей линии электропередач и исследовать режимы ее работы на холостом ходу.

Краткие теоретические сведения

Линия с распределенными параметрами представляет собой линию электропередач (ЛЭП), в которой ёмкость и сопротивление проводов однородной линии равномерно распределены по ее длине. Аналитический расчет схем, содержащих элементы с распределенными параметрами, предполагает сложные вычисления. При исследовании режимов работы ЛЭП напряжением 110 кВ и выше должна быть учтена их распределенная емкость, которая при значительной протяженности линии может оказывать значительное влияние на протекание процессов в системе электроснабжения. Поэтому при расчете ЛЭП с таким напряжением применяют упрощенную схему с сосредоточенными параметрами сопротивления и проводимости. Упрощенная П-образная схема замещения ЛЭП в общем виде приведена на рис. 1.1. электроснабжение высоковольтный линия

Рис. 1.1. Схема замещения высоковольтной питающей ЛЭП

На схеме замещения (рис. 1.1) видно, что половина полной ёмкостной проводимости B и активной проводимости G линии находится вначале, а другая половина - в конце схемы. Полные активное R и индуктивное X сопротивления расположены в центре схемы замещения.

Активная проводимость G определяется потерями активной мощности на корону, а также в незначительной степени - активной проводимостью изоляции.

При расчетах, как правило, токами утечки пренебрегают и потери на корону вычисляют по обобщенным характеристикам, с учетом погодных условий, поэтому при выполнении лабораторной работы G принимаем равной нулю. Схема замещения примет вид, как показано на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема замещения питающей ЛЭП на холостом ходу без учета активной проводимости

В справочной литературе [6] указываются погонные (или удельные) значения сопротивления и проводимости проводников. Исходя из этого, полные значения находятся произведением удельных значений на длину линии электропередач.

Из схемы (рис. 1.2) следует, что наличие распределенной ёмкости вызывает протекание реактивных токов, даже при отсутствии нагрузки.

В этом случае исследование токов и напряжений ЛЭП во всех элементах схемы именно на холостом ходу представляет наибольший интерес.

В режиме холостого хода реактивный емкостный ток, протекая по активному сопротивлению R линии, вызывает падение напряжения I_nR, что следует из схемы замещения (рис. 1.2) и векторной диаграммы (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Векторная диаграмма фазы питающей ЛЭП на холостом ходу

Наличие индуктивного сопротивления X создает при протекании тока через него падение напряжения -jI_nX. Последнее приводит к увеличению напряжения в конце линии в режиме холостого хода.

Если длина линии 100-500 км, то повышение напряжения может составлять 0,5-14 %. Превышение установленного уровня напряжения негативно сказывается на работе электрооборудования, так как это приводит к снижению срока службы изоляции и электротехнического оборудования линии, а в некоторых случаях различные по величине напряжения по разным сторонам ЛЭП даже могут привести к выпадению из синхронной работы параллельно включенных генераторов.

Для исключения этих явлений в схемах протяженных электропередач производят индуктивную компенсацию реактивной мощности.

Следует заметить, что значение реактивного тока линии может достигать 25-30 % от максимальной действующей нагрузки. В таких линиях высокого и сверхвысокого напряжения любые переключения разъединителями запрещены, даже на холостом ходу.

Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется изучить литературу по теме.

Моделирование ЛЭП на холостом ходу

1) Запустите программу MathLab и откройте библиотеку Simulink.

2) Создайте новый файл модели путем выполнения команды: File/New/Model.

3) Откройте в Simulink необходимый набор для моделирования системы электроснабжения (SimPowerSystems), добавьте необходимые элементы из окна Simulink в окно вновь созданной модели для моделирования ЛЭП на холостом ходу (см. подраздел 1.2).

4) В соответствии с вариантом, выданным преподавателем, выберите необходимые параметры из табл. 1.1, рассчитайте полные значения сопротивления и проводимости линии, задайте параметры добавленных в модель элементов и создайте соединение между ними. Для этого соедините между собой входы и выходы блоков, как показано на рис. 1.4.

Таблица 1.1

Исходные данные для моделирования работы ЛЭП

5) Задайте параметры решателя в меню Simulation/Simulation parameters на вкладке Solver.

6) Запустите модель на исполнение путем выполнения команды: Simulation/Start.

7) По окончании выполнения моделирования зафиксируйте показания измерительных приборов (амперметров и вольтметров).

8) Сохраните файл модели под своим индивидуальным именем.

9) Результаты исследования работы ЛЭП занесите в табл. 1.2, постройте векторную диаграмму токов и напряжения для режима холостого хода ЛЭП, сформулируйте выводы о влиянии емкостной проводимости на режим напряжения ЛЭП, а также ответьте на контрольные вопросы и оформите отчет по выполненной лабораторной работе.

Таблица 1.2

Результаты исследования работы ЛЭП на холостом ходу