Название: Передача электроэнергии и режимы ЭЭС - Задания и методические указания (В. И. Бобрик)

Жанр: Технические

Просмотров: 991


1.2. методические указания

 

Конфигурация намеченной электрической сети будет определяться условиями надежности, экономичности и качества электроэнергии. Так как по условию задания в узлах нагрузок № 1, 2, 3 имеется I категория потребителей, то питание к ним нужно предусмотреть либо 2-цепной линией, либо от разных источников питания.

К потребителю № 3, где установлены мощные синхронные и асинхронные двигатели, питание производится по 2-цепной воздушной линии электропередачи (рис 1.2).

При выполнении курсовой работы предлагается применять вариантный метод. Намечается 3…4 варианта разомкнутых и замкнутых схем. Построенные варианты сопоставляются по суммарной длине линий. Для дальнейших расчетов сохраняется один вариант разомкнутой и один вариант замкнутой электрической сети. Рекомендуемый масштаб: в 1см – 5км.

 

Выбор номинальных напряжений ЛЭП

 

Согласно стандартам, действующим в России, желательно выбрать напряжение 220, 110, 35, 10 кВ. Причем 10 кВ – напряжение заданной нагрузки в узлах (табл. 1.1).

Эмпирические формулы выбора напряжения [2]:

Uн = 16 кВ,

Uн = 4.34 кВ,

где Р передаваемая мощность на цепь, МВт; l – длина линии, км.

Выбранные значения округлить до ближайшей стандартной величины.

 

Выбор трансформаторов на подстанциях

 

Если к подстанции подключены потребители I категории, то на ней должно быть установлено не менее двух трансформаторов. Мощность трансформатора выбирается по нагрузке пятого года эксплуатации подстанции.

Sтр. ³ ,

где Sн ×К1-2 – нагрузка 1-й и 2-й категорий. 

 

 

Таблица 1.2

 

Синхронная нагрузка п/ст 3 (тип СТД)

 

Номер

вари

Подпись: 7анта

 

Р, Вт

 

Uн, В

 

Cos j

 

Xd²*

 

Xd¢*

 

Xd*

 

X2*

 

X0*

 

R*

 

K3

Td0

C

Td¢

C

Td²

C

Ta

C

C

 

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

 

2500

5000

8000

12500

12500

630

8000

1500

 

10

10

10

10

10

10

10

10

 

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

 

0,15

0,137

0,147

0,12

0,13

0,16

0,147

0,15

 

0,23

0,249

0,257

0,235

0,208

0,22

0,257

0,2

 

1,63

1,96

2,19

2,18

1,63

1,5

2,19

1,6

 

0,18

0,164

0,176

0,147

0,168

0,15

0,176

0,17

 

0,043

0,053

0,067

0,068

0,046

0,04

0,067

0,04

 

0,0085

0,0012

0,007

0,009

0,0091

0,01

0,007

0,09

 

0,8

0,7

0,6

0,7

0,65

0,65

0,8

0,7

 

3,66

4,29

6,06

6,72

2,86

2,96

6,06

3,6

 

0,53

0,54

0,71

0,72

0,37

0,6

0,71

0,5

 

0,066

0,068

0,088

0,09

0,09

0,05

0,088

0,06

 

0,074

0,0697

0,107

0,106

0,057

0,09

0,107

0,07

 

6

7

8

9

11

9

7,8

11

 

 

 

 

 

Таблица 1.3

 

Асинхронная нагрузка п/ст 3 (тип АТД)

 

Номер вари-

анта

Р, кВт

Uн, кВ

Cos j

К пуск

М пуск

Мм

Tј, С

 

1

2

3

4

5

6

7

8

 

1000

1250

1600

2000

2500

3200

800

1600

 

10

10

10

10

10

10

10

10

 

0,8

0,82

0,8

0,88

0,87

0,89

0,9

0,87

 

5,5

7

6

5,5

6

5

5

7

 

0,8

0,8

0,7

0,9

0,9

0,8

0,8

0,9

 

2

2,5

2,5

2

2,3

2,5

2,4

2,5

 

3

2

4

3

5

1,5

3

5

 

 

Коэффициент 1,4 учитывает перегрузку одного трансформатора на 40 \% при внезапном отключении другого трансформатора [2].

Далее выбираем трансформатор, ближайший по ГОСТу. Все трансформаторы должны иметь устройство РПН. Все параметры схем замещения трансформаторов сводятся в таблицу.

Следует особое внимание уделить выбору мощности трансформаторов п/ст. 3 [2]. При пуске синхронных и асинхронных двигателей может быть посадка напряжения больше 0.2 Uн, при этом будет работать минимальная защита по напряжению и отключит всю секцию нагрузки. Для того чтобы при пуске двигателя остаточное напряжение было больше 0.8 Uн, нужно учесть кратность пусковых токов. Мощность трансформатора из условия пуска асинхронных двигателей ориентировочно будет равна:

Sтр.п1  =

где Sад – мощность асинхронного двигателя; Кп – кратность пускового тока (из табл. 1.3).

Мощность трансформатора из условия пуска синхронных двигателей ориентировочно будет равна:

Sтр.п2 = Sсд

где Sсд – мощность синхронных двигателей, Xd¢¢ – сопротивление в о.е. (из табл. 1.2).

Условие окончательного выбора трансформатора:

 

Sтр.п ³ Sтр.

 

Определение сечений проводов сооружаемых ЛЭП

 

Сечения проводов ВЛЭП выбираются по методу токовых экономических интервалов [1,2].

Рабочий ток в линии:

I =  A,

 

где n – число цепей; S – мощность в линии кВ×А, Uн – кВ.

Расчетная токовая нагрузка линий:

IP = I ×ai ×at,

где ai — 1,05, коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам; at – коэффициент, учитывающий число часов Тmax и коэффициент попадания в максимум нагрузки энергосистемы [2].

После выбора сечения линий для данной местности нужно проверить его по условиям: нагрева, короны, максимальной допустимой массы для выбранного типа опоры. Все параметры схемы замещения линий сводятся в единую таблицу.

 

Составление вариантов принципиальных

и расчетных схем электрических сетей

 

Расчетные схемы замещения включают номера узлов дерева схемы сети, а также активных и реактивных сопротивлений линий электропередач (Ом); реактивной проводимости (мкСм); сопротивление трансформаторов (Ом) и мощности узлов (МВт, Мвар) пример рис. 1.3.

Для каждого варианта составляется своя схема.

 

Рис. 1.3. Расчетная схема замещения электрической сети

 

Расчет режима максимальных нагрузок

 

При известном напяжении пункта питания UА и мощностей узлов нагрузки производится расчет максимальных режимов. Опредляются уровни напряжений в узлах электрической сети, определяются суммарные потери в электрической сети. На шинах низшего напряжения подстанций напряжения поддерживаются с помощью РПН, следуя принципу встречного регулирования  напряжения. При Uн = 10кВ – U желаемое = 10,5кВ для максимального режима и U желаемое = 10 кВ для минимального режима.

 

Баланс реактивной мощности

 

Для разгрузки электрической сети от реактивной мощности следует в узле питания А держать tg j » 0,5. Поэтому следует в узлах схемы электрической сети установить компенсирующие устройства, если это необходимо и заново пересчитать режим напряжений и мощностей.

Следует избегать трансформации больших потоков реактивных мощностей.

После выполнения расчетов напряжений и перетоков мощностей следует составить типовые коммутационные схемы подстанций [1,2].

Окончательный вариант необходимо выбрать после сопоставления полных или удельных затрат. Методики расчета удельных затрат изложены в [3,4]. Стоимость элементов электрической сети приведена в ценах 1984 г. [2]. Результаты расчета режимов подстанции № 3 являются исходными данными для выполнения 3-го раздела курсовой работы.

2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМАХ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

Основная цель контрольных работ – закрепить знания по разделам «Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий» и «Статическая и динамическая устойчивость нагрузки». Задача решается на примере типовой схемы пoдстанции промышленного предприятия.

Расчетная схема показана на рис. 1.2. Подстанция двухтрансформаторная. Распределительное устройство (РУ) низшего напряжения имеет две секции, связанные через секционный выключатель (СВ). Секционный выключатель имеет автоматический ввод резерва (АВР). Устройство АВР должно действовать при исчезновении напряжения на питающей линии, вызванном любой причиной, включая и КЗ на ней. Выключатели В9 и В10 шин подстанции электрической системы могут иметь автоматическое повторное включение (АПВ).

Подстанция питается от шин электрической системы, мощность которой несоизмеримо больше суммарной мощности трансформаторов подстанции. Это позволяет представить электрическую систему источником бесконечной мощности, характеризуемым постоянным во всех режимах подстанции напряжением Uc и постоянной частотой wc = wo = 314 рад/c. К каждой секции РУ подстанции подключены синхронный двигатель (СД) и нагрузка, представленная асинхронным двигателем (АД).

Студент получает шифр к заданию, cодержащий 5 цифр, каждая из которых обозначает:

– номер варианта параметров синхронных двигателей (табл. 1.2);

– номер варианта параметров асинхронных двигателей (табл. 1.3);

– номер точки короткого замыкания К1 или К2;

– режим синхронного двигателя (1 – СД работает с потреблением реактивной мощности, 0 – СД работает c выдачей реактивной мощности);

– вид несимметричного короткого замыкания (1 – однофазное КЗ, 2 – двухфазное КЗ на землю).

Тип трансформатора и параметры линий электропередач высокого напряжения берутся из результатов курсовой работы «Электрические системы и сети», выполненной в прошлом семестре, или рассчитываются.

2.1. З А Д А Н И Е

 

Контрольная работа 1

 

Электромагнитные переходные

процессы

 

1. При трехфазном коротком замыкании в точке К схемы электроснабжения (рис. 1.2) определить аналитическим путем действующее значение периодической слагающей сверхпереходного тока короткого замыкания, постоянную времени, ударный ток и наибольшее действующее значение.

2. Определить симметричные и фазные составляющие действующего значения сверхпереходного тока несимметричного короткого замыкания в той же точке К, считая что нейтраль питающей системы заземлена, схема соединения обмоток трансформаторов Т1 и Т2 – звезда с заземлением / треугольник. Построить векторную диаграмму токов и напряжений в точке К.

 

Контрольная работа 2

 

Электромеханические переходные

процессы

 

Статическая устойчивость

 

1. Рассчитать угловые характеристики мощности синхронного двигателя при питании его от системы неограниченной мощности. При этом принять, что нагрузка (асинхронные двигатели) в схеме замещения представлена постоянным комплексным сопротивлением Zн = const (рис. 1.2). Построить характеристики Р(d) для СД и рассчитать коэффициент запаса статической устойчивости:

а) при отсутствии автоматического регулирования возбуждения (АРВ) на синхронном двигателе;

б) при установке на СД АРВ пропорционального типа (Е¢q = const). Проанализировать влияние АРВ на коэффициент запаса устойчивости.

 

Динамическая устойчивость

 

Рассчитать предельное время перерыва в электроснабжении tАРВпр при коротком замыкании в точке К. В расчетах:

а) принять в случае, когда аварией является трехфазное замыкание в точке К, время короткого замыкания tкз = 0.18 сек;

б) представить синхронный двигатель в схеме замещения ЭДС Е¢q и сопротивлением Х¢d;

в) представить асинхронную нагрузку секции в схеме замещения постоянным сопротивлением Zн = const;

г) считать, что момент сопротивления приводного механизма в переходном процессе не меняется.