Название: Электроэнергетические системы (А. П. Долгов ,Н. И. Емельянов,)

Жанр: Технические

Просмотров: 1051


5. расчет режима сети. выбор средств

регулирования напряжения

5.1. В результате расчета сети определяют потери мощности в элементах сети, потоки мощности в ветвях, напряжения в узлах. Это дает возможность судить об экономичности режима и соответствии напряжений требуемым показателям качества.

Допустимыми можно считать отклонения напряжений от номинального в пределах  Повысить показатели качества и экономичности можно регулированием режима сети.

Исходные данные для расчета режима в курсовом проекте: параметры схемы замещения, мощности нагрузок, напряжение на шинах станции (напряжение на шинах низкого напряжения трансформатора Т4 равно номинальному). При таком задании информации – мощности нагрузок в конце и напряжения в начале – расчет выполняют в два этапа. На первом этапе (от конца сети к началу) проводится расчет потерь мощности и зарядных мощностей ЛЭП по номинальным напряжениям. На втором этапе (от начала к концу) выполяется расчет режима напряжений последовательно от пункта питания (шин станции) к узлам нагрузки.

 Потери мощности в сопротивлении

,

где  – передаваемая по сопротивлению мощность, – напряжение, при котором передается мощность.

Распределение мощностей в схеме замещения ЛЭП

Мощность  отличается от мощности  на величину потерь:

 Реактивная (зарядная) мощность одной из веточек ЛЭП:  Реактивная мощность имеет емкостной характер; с учетом зарядной мощности потоки мощности в схеме замещения ЛЭП:

Падение напряжения в сопротивлении

При известном напряжении начала  напряжение конца :

Модуль напряжения

Расчет замкнутой сети (сеть с номинальным напряжением 110 кВ) имеет свои особенности.

Определим потокораспределение по сопротивлениям ЛЭП

здесь – сопряженные комплексы сопротивлений.

Определим потокораспределение с учетом потерь мощности.  Рекомендуется найти точку потокораздела и изобразить схему в разомкнутом виде: часть мощности нагрузки в точке потокораздела подпитывается с одной стороны, часть – с другой. Дальнейший расчет ведется в том же порядке, что и для разомкнутой схемы. То есть сначала определяются потери мощности на отдельных участках и потоки мощности, затем – напряжения узлов.

 

5.2. Пример. Рассчитать режим сети. Выбрать средства регулирования напряжения.

Расчет режима мощностей (первый этап)

5.2.1. Расчет замкнутой сети

5.2.1.1. Нагрузки с учетом потерь мощности в трансформаторах

Для подстанции 1:

.

Для подстанции 2:

5.2.1.2. Предварительное потокораспределение без учета потерь мощности

Поток  можно найти по первому закону Кирхгофа для узла 6:

Поток  можно найти по первому закону Кирхгофа для узла 7:

Поток

5.2.1.3. Потокораспределение в замкнутой сети с учетом потерь мощности (см. схему рис. 2).

Из предварительного потокораспределения видно, что часть нагрузки  подпитывается перетоком , а большая часть – перетоком . Точка 7 в данном случае – точка потокораздела.

Определим потери мощности в линии L2 от потока . В конце этой линии протекает мощность  Номинальное напряжение ЛЭП Uн =110 кВ. Емкостная проводимость линии (пример 4.2.):  Зарядная мощность линии L2:

Мощность в точке 11 с учетом зарядной мощности:

.

Мощность в точке 12:

Мощность в точке 13 с учетом зарядной мощности:

Определим потери мощности в линии L3 от перетока . В конце этой линии протекает мощность  Емкостная проводимость линии (пример 4.2):  Зарядная мощность линии L3:

Мощность в точке 15 с учетом зарядной мощности:

Мощность в точке 16:

Мощность в точке 17 с учетом зарядной мощности:

Определим потери мощности в линии L1. Зарядная мощность линии L1:

Уточненный поток мощности  в конце линии (с учетом реальной мощности  и реального потока мощности  в начале линии L3):

Мощность в точке 19 с учетом зарядной мощности:

Мощность в точке 20:

Мощность в точке 21 с учетом зарядной мощности:

В замкнутой сети с шин пункта 5 (среднее напряжение п/ст 3) поступает мощность, равная сумме мощностей точек 21 и 13:

5.2.2. Расчет потерь мощности в эквивалентном автотрансформаторе Т3 (см. рис. 2).

Расчет потерь мощности в ветви 23-22. По ветви протекает мощность . Реактивное сопротивление этой ветви равно нулю. При переходе через идеальный коэффициент трансформации мощность, как известно, не меняется (меняются токи и напряжения). Мощность в точке 23:

Здесь используется номинальное напряжение 220 кВ, поскольку сопротивления автотрансформатора приведены к высшему напряжению.

Расчет потерь мощности в ветви 25-24. Мощность в точке 25:

Расчет потерь мощности в ветви 27-26. По ветви 27-26 протекает сумма двух мощностей: мощность ветви 23-22 и мощность ветви 25-24. Мощность в точке 26:

Мощность в точке 27 с учетом потерь холостого хода автотрансформатора:

5.2.3. Расчет потерь мощности в эквивалентной линии L4

(см. схему рис. 2). В конце линии протекает мощность  Номинальное напряжение ЛЭП Uн =220 кВ. Зарядная мощность линии:

Мощность в точке 28 с учетом зарядной мощности:

Мощность в точке 29:

Мощность в точке 30 с учетом зарядной мощности:

 

5.2.4. Расчет потерь мощности в эквивалентном трансформаторе Т4. Мощность в точке 1 с учетом потерь холостого хода трансформатора:

Расчет режима напряжений (второй этап)

Напряжение на шинах низкого напряжения трансформатора Т4 равно номинальному. При выбранном коэффициенте трансформации (см. пример 3.2) напряжение высокой стороны 242 кВ, а низкой 10,5 кВ. Сопротивление обмоток трансформатора приведено к высокой стороне.

5.2.5. Расчет падения напряжения на эквивалентном трансформаторе T4

,

где  – поток мощности в точке 1 без учета потерь холостого хода;  – сопротивления трансформатора;  – напряжение, к которому приведено сопротивление трансформатора.

Напряжение на шинах высокого напряжения трансформатора Т4 (точка 2 на рис. 2).

5.2.6. Расчет падения напряжения на эквивалентной линии L4

В точке 29 протекает поток мощностью  (без учета зарядной мощности). Напряжение в точке 29 равно напряжению в точке 2:

Напряжение в точке 28:

Таким образом, напряжение в точке 3 на рис. 2:

5.2.7. Расчет падения напряжения на эквивалентном автотрансформаторе Т3

Падение напряжения на сопротивлении ветви 27-26. Поток мощности в начале сопротивления (без учета потерь холостого хода):

.

Напряжение в точке 26:

Падение напряжения на сопротивлении ветви 23-22. Поток мощности в точке 23:

Напряжение в точке 22:

С учетом коэффициента трансформации (см. п. 3.2.) напряжение в точке 5 на рис. 2:

Падение напряжения на сопротивлении ветви 25-24. Поток мощности в точке 25:

Напряжение в точке 24:

 

С учетом коэффициента трансформации (см. пример 3.2) напряжение в точке 4 на рис. 2:

 

В режиме максимальных нагрузок желаемое напряжение выше номинального на 5-10 \%. Пусть Uж = 38,5 кВ. Реальное напряжение точки 4 ниже, поэтому необходимо использовать какие-либо средства для регулирования напряжения (линейные регуляторы, компенсирующие устройства).

5.2.8. Расчет падений напряжений в замкнутой сети

Падение напряжения на сопротивлении ветви 12-11. В точке 12 протекает поток мощностью  (без учета зарядной мощности). Напряжение в точке 12 равно напряжению в точке 5

Напряжение в точке 7:

Падение напряжения на сопротивлении трансформатора Т2:

Напряжение в конце сопротивления трансформатора Т2.

С учетом коэффициента трансформации (см. пример 3.2) реальное напряжение на шинах низкого напряжения трансформатора Т2:

В режиме максимальных нагрузок желаемое напряжение должно быть на 5 \% выше номинального. Пусть Uж = 10,6 кВ. Реальное напряжение ниже, поэтому необходимо использовать какие-либо средства для повышения напряжения. В данном случае возможно применение регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). У выбранного трансформатора (см. пример 3.2) есть 9 регулировочных ступеней вверх от средней отпайки и 9 регулровочных ступеней вниз. Каждая ступень составляет 1,78 \% от Uвн или  Таким образом, стандартные напряжения ответвления, в зависимости от номера отпайки, составляют ряд (приведен ряд только вниз от средней отпайки):

115;

112,9;

110,9;

108,8;

106,8;

104,7;

102,7;

100,7;

98,62;

96,58.

Ориентировочное напряжение ответвления:

Затем следует подобрать стандартное напряжение ответвления Uотв.ст и оценить действительное напряжение на стороне низкого напряжения.

Таким образом, напряжение на стороне потребителя близко к желаемому.

Падение напряжения на сопротивлении ветви 20-19. В точке 20 протекает поток мощности  (без учета зарядной мощности). Напряжение в начале линии равно напряжению в точке 5:

Напряжение в точке 6:

Падение напряжения на сопротивлении трансформатора Т1:

Напряжение в конце сопротивления трансформатора Т1:

С учетом коэффициента трансформации (см. пример 3.2) реальное напряжение на шинах низкого напряжения трансформатора Т1:

Пусть в режиме максимальных нагрузок желаемое напряжение на этой подстанции Uж = 10,5 кВ. У выбранного трансформатора есть 9 регулировочных ступеней вверх и 9 ступеней вниз. Ряд стандартных напряжений ответвлений совпадает с таковым для трансформатора Т2. Ориентировочное напряжение ответвления:

Выбираем отпайку № 7 (100,7 кВ). Действительное напряжение на стороне низкого напряжения:

Напряжение на стороне потребителя близко к желаемому.