Расчётно-графическая работа №1 по курсу“Электрические сети систем электроснабжения” на тему “Расчёт режимов электрических сетей” 

Скачать 183,75 Kb.

Название	Расчётно-графическая работа №1 по курсу“Электрические сети систем электроснабжения” на тему “Расчёт режимов электрических сетей” 
Дата публикации	26.06.2013
Размер	183,75 Kb.
Тип	Документы

pochit.ru > Физика > Документы

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрооборудования

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

по курсу“Электрические сети систем электроснабжения”

на тему “Расчёт режимов электрических сетей”

Выполнил студент

гр.ЭО-97-2 Романовский Р.Ю.

_______________

""1999

Принял доцент к.т.н.

Бойчевский В.И.

_

_

""________ 1999

Липецк 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ
ЗАДАНИЕ НА РГЗ ………………………………………………………….. ………… 3

^ 1.СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ И РАСЧЁТ

ЕЁ ПАРАМЕТРОВ………………………………………………………………………. 5

1.1. Расчёт параметров линии …………………………………………………………. 5

1.2. Расчёт параметров трансформатора ……………………………………………… 7 1.3. Составление схемы замещения сети ……………………………………………. 10 2.РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ …… 11 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….. 22

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………………………………. 23

^ ЗАДАНИЕ НА РГЗ
От шин районной подстанции 1 (п/ст 1) по двухпроводной воздушной ЛЭП осуществляется электроснабжение понизительной подстанции 2 (п/ст 2), на которой установлено два одинаковых трёхобмоточных трансформатора Тр 1 и Тр 2.Схема описанной электрической сети представлена на рис.1, а исходные данные (действующее значение напряжения на шинах узловой подстанции 1 U₁; длина ЛЭП от п/ст 1 до п/ст 2 l; марка провода ЛЭП; расположение проводов на опорах; расстояние между осями фаз D; число проводов в фазе n; шаг расщепления а_СР; тип трансформатора; номинальные напряжения обмоток высшего, среднего и низшего напряжения U_ВН/U_СН/U_НН; нагрузки трансформаторов на сторонах среднего и низшего напряжений

) приведены в табл.1. Параметры трансформатора приведены в табл.2. Размеры заданной марки провода приведены в табл.3.

Вариант №30

Тр 1

п/ст 1

п/ст 2

Тр 2

U₁

l

Рис.1 Схема электрической сети

Таблица 1

Исходные данные к РГЗ

Номер варианта	^ Параметры электрической сети
Номер варианта	U₁, кВ	l, км	Марка провода	Расположение проводов на опорах	D, м	n	а_C_Р, мм	Тип трансформатора	U_ВН/U_СН/U_НН, кВ	, МВА	, МВА
30	165	115	АС-400/22	В вершинах треугольника	5,8	1	__	ТДТН-40000/150	158/22/6,6	31+11j	22+6j

Таблица 2

Параметры трансформатора

Мощность S_НОМ.ТР, МВА	Тип	Пределы регулирования напряжения, %	^ Каталожные данные
			U_НОМ, кВ			U_К, %			Р_К, кВт	Р_Х, кВт	I_Х, %`
			ВН	СН	НН	В-С	В-Н	С-Н
40	ТДТН- 40000/150	81,5	158	22	6,6	10,5	18	6	185	53	0,8

Таблица 3

Расчётные данные сталеалюминиевого провода АС

Номинальные сечения, мм² (алюминий / сталь)	Сечение проводов, мм²		Диаметр провода, Мм
	алюминиевых	стальных
400/22	394	22,0	26,6

^ 1. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ И

РАСЧЁТ ЕЁ ПАРАМЕТРОВ
1.1. Расчёт параметров линии
В курсе “ТОЭ” было рассмотрено, что любая длинная линия является линией с распределёнными параметрами, которую можно представить в виде множества соединённых в цепочку элементарных участков, каждый из которых может быть представлен в виде “П” – образной схемы замещения с одинаковыми значениями погонных параметров Z_П и Y_П, где: Z_П = R_П+ jX_П – продольное погонное сопротивление линии; Y_П = g_П +jb_П – поперечная погонная проводимость линии. Так как в нашем случае используется относительно короткая ЛЭП (l < 300, км), то распределённые параметры можно заменить на сосредоточенные. Сделав данное допущение, расчетаем параметры ЛЭП.

Найдём активное сопротивление проводов линии. Так как обе цепи исследуемой ЛЭП имеют одинаковые параметры, то их можно объединить в одну. При этом суммарное сечение провода увеличивается вдвое, то полное сопротивление линии уменьшится, а проводимость увеличится в два раза

l, (1.1)
где

-удельное сопротивление активной части провода, для алюминия

=28,8, Оммм²/км ;

F – сечение активной части провода, мм²;

l – длина ЛЭП, км.
^

Подставляя значения в формулу (1.1), получим

, Ом.

Найдём реактивное сопротивление линии

l, (1.2)

где D_СР – расстояние между осями фаз, мм: D_СР=D, так как провода расположены в вершинах треугольника;

r – радиус провода, мм: r = d/2 = 26,6/2 = 13,3, мм;

 - магнитная проницаемость материала проводника ( для цветных металлов  = 1, Гн/м ).
^

Подставляя значения в формулу (1.2), получим

115=22,834, Ом.
Тогда выражение для полного сопротивления линии примет вид
Z_Л= R_Л+ jХ_Л= 4,203 + j22,834, Ом.
Найдём критическое фазное напряжение

, (1.3)
где m_О – коэффициент, учитывающий состояние поверхности провода (m_О=0,85);

m_n - коэффициент, учитывающий состояние погоды (m_n=0,8);

 - коэффициент, учитывающий атмосферное давление и температуру

воздуха ( = 0,97).
^

Подставляя значения в формулу (1.3), получим

, кВ.
Найдем фазное напряжение сети U_Ф

_,кВ.
Так как критическое фазное напряжение U_КР.Ф, при котором возможно появление короны, больше U_Ф ( 141,542>95,263), то потери на корону незначительны и активной проводимостью, обусловленной этими потерями, можно пренебречь.

Найдём реактивную проводимость для половины двухцепной линии

, См. (1.4)
С учётом (1.4) найдём зарядную мощность, генерируемую ёмкостной проводимостью, для половины двухцепной линии и получим

, (1.5)
где U – линейное напряжение в линии, кВ.

Подставляя значения в формулу (1.5), получим

, Мвар.

1.2.Расчёт параметров трансформатора
Так как оба трансформатора исследуемой сети имеют одинаковые параметры, то их можно объединить в один. При этом полное сопротивление каждой фазы трансформатора уменьшится вдвое.

Найдём активные сопротивления обмоток каждой фазы трансформатора, приведённые к высшей обмотке. Так как обмотки трансформатора рассчитаны на одинаковую мощность, то их активные сопротивления будут равны R_ТР.В=R_ТР.С=R_ТР.Н=R_ТР

, (1.6)
где Р_К – потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

U_Н.ВН – номинальное напряжение высшей обмотки трансформатора, кВ;

S_Н – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Подставляя значения в формулу (1.6), получим

, кОм.

Найдём реактивные сопротивления трансформатора.

Для обмотки ВН:

, (1.7)
где U_КВ – напряжение короткого замыкания обмотки ВН, %:

U_КВ = 0,5(U_К.(В-С)+ U_К.(В-Н)- U_К.(С-Н))=0,5(10,5+18-6)=11,25, %

где - U_К.(В-С), U_К.(В-Н), U_К.(С-Н) – напряжения короткого замыкания для каждой

пары обмоток, %;

U_Н.ВН – номинальное напряжение обмотки ВН трансформатора, кВ;

S_Н – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Подставляя значения в формулу (1.7), получим

, Ом.
Выражение для полного сопротивления обмотки ВН примет вид
Z_В = R_ТР + jХ_ТР.В = 0,722+j35,106, Ом.
Для обмотки СН:

, (1.8)
где U_КС – напряжение короткого замыкания обмотки СН, %:

U_КС = 0,5(U_К.(В-С)+ U_К.(С-Н)- U_К.(В-Н))=0,5(10,5+6-18)=-0,750, %

где - U_К.ВС, U_К.ВН, U_К.СН – напряжения короткого замыкания для каждой

пары обмоток, %.

Подставляя значения в формулу (1.8), получим

, Ом.
Из-за взаимного влияния обмоток CH и НН, магнитное поле СН скомпенсировано, поэтому значение реактивного сопротивления обмотки СН будем считать приблизительно равным нулю.

Тогда выражение для полного сопротивления обмотки СН примет вид
Z_С = R_ТР + jХ_ТР.С = 0,722, Ом.

Для обмотки НН:

, (1.9)
где U_КН – напряжение короткого замыкания обмотки НН, %:

U_КН = 0,5(U_К.(В-Н)+ U_К.(С-Н)- U_К.(В-С))=0,5(18+6-10,5)=6,750, %

где - U_К.(В-С), U_К.(В-Н), U_К.(С-Н) – напряжения короткого замыкания для каждой

пары обмоток, %.

Подставляя значения в формулу (1.9), получим

, Ом.
Выражение для полного сопротивления обмотки НН примет вид

Z_Н = R_ТР + jХ_ТР.Н = 0,722+j21,063, Ом.
Активные и реактивные проводимости трансформатора заменяются потерями мощности, связанными с намагничиванием стали, Р_Х, Q_Х. Так как число параллельно работающих одинаковых трансформаторов n равно двум, то потери активной мощности холостого хода увеличатся вдвое.

Потери реактивной мощности холостого хода определяются по формуле (1.10)

, (1.10)
где n – число параллельно работающих одинаковых трансформаторов;

I_Х – ток холостого хода, %;

S_Н – номинальная мощность трансформатора, кВА.

Подставляя значения в формулу (1.10) получим

, кВар.
Выражение для потерь холостого хода трансформатора будет иметь вид

, кВА.

1.2.Составление схемы замещения сети
Составим схему замещения электрической сети, представленной на рис.1.

В нашем случае схема замещения сети может быть упрощена. Так как активная проводимость не учитывается, а действие ёмкостей отражается значениями генерируемой ими реактивной мощности, то схема замещения электрической сети примет вид, представленный на рис.1.1.

^

Рис.1.1 Схема замещения электрической сети

2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ
Расчёт параметров рабочего режима будем проводить применительно к электрической сети, схема замещения которой приведена на рис. 2.1.

U₀

U₂

Рис.2.1. Схема замещения электрической сети
Проведём расчёт первого приближения потокораспределения (нулевая итерация).

Этот приближённый расчёт, суть которого заключается в том, что все напряжения U в узловых точках сети принимают равными одному значению, т.е. расчёт потокораспределения осуществляется без учёта падения напряжения в линии. Примем в трансформаторе U равным номинальному напряжению трансформатора, а в линии равным напряжению в начале линии. Расчёт начинают вести от конца линии, т.е. от пункта, где известно распределение нагрузки.

Потери мощности в обмотках трансформатора и сопротивлениях линии определяются по формуле (2.1)

, (2.1)
где P – активная составляющая полной мощности, оттекающей от исследуемого

участка, МВА;

Q - реактивная составляющая полной мощности, оттекающей от исследуемого

участка, МВА;

U – напряжение исследуемого участка, кВ;

R – активное сопротивление исследуемого участка, Ом;

X - реактивное сопротивление исследуемого участка, Ом;

Определим потери мощности в обмотке НН по формуле (2.1)

, МВА.
Мощность в начале обмотки НН

, МВА.

Определим потери мощности в обмотке СН по формуле (2.1)

, МВА.
Мощность в начале обмотки СН

, МВА.
Мощность в конце обмотки ВН

, МВА.

Определим потери мощности в обмотке ВН по формуле (2.1)

, МВА.
Мощность в начале обмотки ВН

, МВА.
Мощность, подводимая к обмотке ВН с учётом потерь ХХ

, МВА.
Мощность в конце сопротивления линии

, МВА.
Определим потери мощности в продольном сопротивлении линии по формуле (2.1)

, МВА.
Мощность в начале сопротивления линии

, МВА.
Мощность в начале линии с учётом реактивной мощности

, МВА.
В результате нулевой итерации была определена мощность в начале линии. Напряжение и мощность в начале линии являются исходными данными для проведения расчёта второго приближения потокораспределения (первая итерация), в результате которого определяются напряжения в узловых точках сети с учётом их падения, т.е. распределение напряжений, а также уточняются распределение мощностей в линии. Расчёт ведётся по данным начала линии, т.е. от начала к концу.

Потери мощности в обмотках трансформатора и сопротивлениях линии определяются по формуле (2.2)

, (2.2)
где P – активная составляющая полной мощности, подтекающей к исследуемому

участку, МВт;

Q - реактивная составляющая полной мощности, подтекающей к исследуемо-

му участку, МВар;

U – напряжение исследуемого участка, кВ;

R – активное сопротивление исследуемого участка, Ом;

X - реактивное сопротивление исследуемого участка, Ом;

Определим мощность в начале сопротивления линии

, МВА.
Определим потери мощности в продольном сопротивлении линии

по формуле (2.2)
Мощность в конце сопротивления линии

, МВА.
Определим напряжение в конце сопротивления линии

, (2.3)
где U^’_Л(1) – потеря напряжения в сопротивлении линии,

, (2.4)

где Р^’_Л(1) и Q^’_Л(1) - активная и реактивная составляющие полной мощнос-

ти в начале сопротивления линии;

R_Л и Х_Л - активная и реактивная составляющие полного сопротив-

ления линии.

U_^’_Л(1) – падение напряжения в сопротивлении линии,

. (2.5)
Подставляя (2.4) и (2.5) в (2.3), получим

. (2.6)
Подставляя численные значения в формулу (2.6), получим

, кВ.
Найдем мощность на входе трансформатора

, МВА.
Мощность в начале обмотки ВН с учётом потерь холостого хода

, МВА.

Определим потери мощности в обмотке ВН по формуле (2.2)

, МВА.
Мощность в конце обмотки ВН

, МВА.
Определим напряжение в конце обмотки ВН (нулевая точка трансформатора)

, (2.7)

где U^’_В(1) – потеря напряжения в сопротивлении высшей обмотки трансформатора,

, (2.8)

где Р^’_В(1) и Q^’_В(1) - активная и реактивная составляющие полной мощнос-

ти в начале высшей обмотки трансформатора;

R_ТР и Х_ТР.В - активная и реактивная составляющие полного сопротив-

ления высшей обмотки трансформатора.

U_^’_В(1) – падение напряжения в сопротивлении высшей обмотки трансформатора,

. (2.9)

Подставляя (2.8) и (2.9) в (2.7), получим

. (2.10)
Подставляя численные значения в формулу (2.10), получим

, кВ.

^

Найдём распределение мощности в узле трансформации.

Мощность в начале обмотки СН можно определить по формуле

, (2.11)
где P^’’_В(1) и Q^’’_В(1) - активная и реактивная составляющие полной мощнос-

ти в конце высшей обмотки трансформатора;

p_АСВ и p_РСВ- коэффициенты распределения активной и реактивной мощно-

стей между обмотками среднего и высшего напряжений,

, (2.12)

где P^’_C_{( 0 )} - активная составляющая мощности в начале обмотки СН, найденной

в нулевой итерации;

P^’’_{В( 0 )} - активная составляющая мощности в конце обмотки ВН, найденной

в нулевой итерации;

, (2.13)

где Q^’_C_{( 0 )} - реактивная составляющая мощности в начале обмотки СН, найден- ной в нулевой итерации;

Q^’’_{В( 0 )} - реактивная составляющая мощности в конце обмотки ВН, найденной

в нулевой итерации;

Подставляя (2.12) и (2.13) в (2.11), получим

, (2.14)
Подставляя численные значения в (2.14), получим

, МВА.

Мощность в начале обмотки НН можно определить по формуле

, (2.15)
где P^’’_В(1) и Q^’’_В(1) - активная и реактивная составляющие полной мощнос-

ти в конце высшей обмотки трансформатора;

p_АНВ и p_РНВ- коэффициенты распределения активной и реактивной мощно-

стей между обмотками низшего и высшего напряжений,

, (2.16)

где P^’_{Н( 0 )} - активная составляющая мощности в начале обмотки НН, найденной

в нулевой итерации;

P^’’_{В( 0 )} - активная составляющая мощности в конце обмотки ВН, найденной

в нулевой итерации;

, (2.17)

где Q^’_{Н( 0 )} - реактивная составляющая мощности в начале обмотки НН, найден- ной в нулевой итерации;

Q^’’_{В( 0 )} - реактивная составляющая мощности в конце обмотки ВН, найденной

в нулевой итерации;

Подставляя (2.16) и (2.17) в (2.15), получим

, (2.18)
Подставляя численные значения в (2.18), получим

, МВА.

Определим потери мощности в обмотке СН по формуле (2.2)

, МВА.
Мощность в конце обмотки СН

, МВА.

Определим потери мощности в обмотке НН по формуле (2.2)

, МВА.

Мощность в конце обмотки НН

, МВА.

Найдём погрешность между заданными мощностями нагрузок и мощностями, найденными в результате расчёта первой итерации.

Погрешность активной мощности обмотки СН

.

Погрешность реактивной мощности обмотки СН

.
Погрешность активной мощности обмотки НН

.
Погрешность реактивной мощности обмотки НН

.

Расчёт рабочего режима считается выполненным, так как найденная выше погрешность расчёта меньше заданной.

Определим напряжение в конце обмотки СН

, (2.18)
где U^’_С(1) – потеря напряжения в сопротивлении средней обмотки трансформатора,

, (2.19)

где Р^’_С(1) и Q^’_С(1) - активная и реактивная составляющие полной мощнос-

ти в начале средней обмотки трансформатора;

R_ТР и Х_ТР.С - активная и реактивная составляющие полного сопротив-

ления средней обмотки трансформатора.

U_^’_С(1) – падение напряжения в сопротивлении средней обмотки трансформатора,

. (2.20)
Подставляя (2.19) и (2.20) в (2.18), получим

. (2.21)
Подставляя численные значения в формулу (2.21), получим

, кВ.
Определим напряжение в конце обмотки НН

, (2.22)

где U^’_Н(1) – потеря напряжения в сопротивлении низшей обмотки трансформатора,

, (2.23)

где Р^’_Н(1) и Q^’_Н(1) - активная и реактивная составляющие полной мощнос-

ти в начале низшей обмотки трансформатора;

R_ТР и Х_ТР.Н - активная и реактивная составляющие полного сопротив-

ления низшей обмотки трансформатора.

U_^’_Н(1) – падение напряжения в сопротивлении низшей обмотки трансформатора,

. (2.24)
Подставляя (2.23) и (2.24) в (2.22), получим

. (2.25)
Подставляя численные значения в формулу (2.25), получим

, кВ.
Найдём действительные значения напряжений обмоток СН и НН с учётом коэффициентов трансформации для обмоток СН и НН, определяемых из следующих выражений:

, кВ,

, кВ.

Найдём погрешность между номинальными напряжениями вторичных обмоток и напряжениями, найденными в результате расчёта первой итерации.

Погрешность напряжений обмотки СН

.

Погрешность напряжений обмотки НН

.
Найденная выше погрешность не превышает заданную.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был проведён расчёт параметров рабочего режима электрической сети итерационным методом (методом последовательных приближений). В первом приближении (нулевая итерация) априорным путём было получено первоначальное потокораспределение. Во втором приближении (первая итерация) были уточнены потокораспределение и напряжения в узлах сети. В результате расчётов нагрузочные мощности на сторонах среднего и низшего напряжений совпали с заданными мощностями в пределах допустимой погрешности. С учётом рассчитанного потокораспределения были определены напряжения на шинах обмоток среднего и низшего напряжений, которые тоже совпали с номинальными напряжениями в пределах допустимой погрешности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Методические указания к оформлению учебно – технической документации. /Сост. А.Н. Шпиганович, В.И. Бойчевский, Липецк: ЛГТУ, 1997. – 32 с.
Методические указания и контрольные задания к расчётно – графическому заданию “Расчёт режимов электрических сетей”. /Сост. А.Н. Шпиганович, В.И. Бойчевский, Липецк: ЛГТУ, 1997. – 14 с.
Солдаткина Л.А. Электрические сети и системы. – М.: Энергия, 1978. – 216 с.

	Может быть выполнен заказ на весь перечень работ по проектированию... Заказчикам предлагается проектирование силовых сетей, сетей электроосвещения и розеток, электрических щитов, систем бесперебойного...		Комплекс программ ртп 3 расчет установившихся режимов, технических... Соналу предприятий и районов электрических сетей (пэс и рэс) энергосистем, распределительных сетевых компаний, отделений Энергосбыта,...
	Курсовая работа по курсу "Экономика электроснабжения" на тему "Технико-экономический... Расчёт численности и состава работающих, определение фонда заработной платы		Кафедра теоретической радиотехники и электроники Пояснительная записка... При расчёте электрических цепей обычно используют три основных закона электротехники: Ома, первый и второй закон Кирхгофа
	Курсовая работа по курсу “Электрические аппараты” на тему “Расчёт... Расчет проведем для шести различных значений между якорем и сердечником методом вероятных путей потока. С этой целью разобьем поле...		Курсовой проект по курсу "Релейная защита и автоматизация управления... Тр1 однотрансформаторной подстанции, а также произвести полный расчет дифференциальной токовой защиты без торможения на реле рнт...
	Курсовая работа по курсу“Электрические машины” на тему“Расчёт трёхфазного... Для трёхфазного трансформатора, паспортные данные и соединение обмоток которого приведены в табл. 1, выполнить следующее		Отчет по лабораторной работе №7-8 по курсу “Электрические и электронные... Цель работы – изучить устройство и принцип действия таких электрических аппаратов, как трансформаторы, автоматические воздушные воключатели,...
	Расчетно-графическая работа по курсу «Внешнеэкономическая деятельность»... «Перспективы развития страхового бизнеса Украины в условиях экономической интеграции»		Расчетно-графическая работа По дисциплине “Вычислительная математика”... Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных...