Контрольная по предмету "Электрические системы и сети"
Содержание
1. Схема замещения электрической сети
2. Определение параметров воздушных линий электропередачи
3. Определение параметров трансформатора Т1.
4. Расчет параметров автотрансформатора Т2
5. Определение реактивных мощностей нагрузок
6. Приведение параметров схемы замещения к одной ступени напряжения
7. Расчет напряжения в узловых точках электрической сети
Список использованной литературы
Исходные данные:
Вариант 1
Рисунок 1 - Расчетная схема электрической сети
Трансформатор Т1: тип 2х ТДЦ–400000/500
Трансформатор Т2: тип 3хАТДЦТН–250000/500/110
Нагрузка: Р1= 460 МВТ, Р2= 100 МВт, cosφ=0,9
Таблица 2 - Исходные данные линий электропередачи
Наименование линии |
Номинальное напряжение Uном, кВ |
Длина линии , км |
Марка провода |
ЛЭП1 |
500 |
200 |
2хАС–400х3 |
ЛЭП2 |
110 |
100 |
9хАС–240 |
Необходимо составить схему замещения электрической сети и определить ее параметры, мощности нагрузки S1, S2. Привести параметры сети к одной ступени напряжения.
1. Схема замещения электрической сети
По справочным материалам находим параметры линий электропередачи, трансформатора и автотрансформатора (см. приложение).
Параметры ЛЭП1 – 2хАС–400х3: R0= 0,025 Ом/км, Х0= 0,306 Ом/км, В0= 3,62х10–6 См/км, ∆Ркор.max = 6,2 кВт/км, ∆Ркор.min = 5,0 кВт/км.
Параметры ЛЭП2 – 9хАС–240: R0= 0,12 Ом/км, Х0= 0,405 Ом/км, В0= 2,81х10–6 См/км, ∆Ркор.max = - кВт/км, ∆Ркор.min = - кВт/км.
Параметры трансформатора Т1– ТДЦ–400000/500:
RТР= 1,4 Ом, ХТР=89,5 Ом, ∆РХХ= 350 кВт, ∆QХХ= 1600 квар; ΔРК = 800 кВт; UК = 13%; Iхх = 0,4%
Параметры автотрансформатора Т2 – АТДЦТН–250000/500/110:
RВН=2,28 Ом, R′СН=0,28 Ом, R′НН=5,22 Ом, ХВН=137,5 Ом, Х′СН=0 Ом, Х′НН=192,5 Ом, ∆РХХ= 230 кВт, ∆QХХ= 1125 квар; ΔРК ВС = 640 кВт; UКВС = 13%; UКВН = 33%; UКСН = 18,5%; Iхх = 0,45%
Составляем схему замещения электрической сети (рис. 1).
Рисунок 2- Схема замещения электрической сети
2. Определение параметров воздушных линий электропередачи
ЛЭП 1 Uном=500 кВ:
где r0 – удельное активное сопротивление линии, Ом/км;
х0 – удельное реактивное сопротивление линии, Ом/км [5];
bо - удельная емкостная проводимость линии на землю, См/км [5];
n – число цепей;
Полное сопротивление ЛЭП1 определится
Zл1 = rл1 + jxл1 = 2.5 + 30.6i Ом
Проводимость линии определится
Yл1 = gл1 + jbл1 = (0.0896 + j14.5)10-4 См
Аналогично определяем параметры ЛЭП2 и в итоге получаем:
ЛЭП 2 Uном=110 кВ:
3. Определение параметров трансформатора Т1.
Так как все параметры трансформатора и автотрансформатора уже приведены к номинальному напряжению высшей обмотки, то
R Т= RТР / m = 1.4/ 2 = 0.7 Ом
ХТ = ХТР / m=89.5 /2 = 44.7 Ом
ZТ = R Т + jXТ = 0.7 + 44.7i Ом
4. Расчет параметров автотрансформатора Т2
R В= RВН / m = 2.28 / 3 = 0.76 Ом
RС= RСН / m = 0.28/ 3 = 0.093 Ом
RН = R′НН / m = 5.22 / 3 = 1.74 Ом
ХВ = ХВН / m=137.5 /3 = 45.8 Ом
ХС =Х′СН = 0 Ом,
Х′Н = Х′НН=192.5/ 3 = 64.2Ом,
где m- число трансформаторов или автотрансформаторов.
Полное сопротивление обмоток определится
ZВ = R В + jXВ = 0.76+45.8i Ом
Z′С = 0.093 Ом
Z′Н = RН + jХ′Н = 1.74+64.2i Ом
5. Определение реактивных мощностей нагрузок
Находим реактивные мощности нагрузок (Q=P·tgφ) по известным активным мощностям и cosφ, тогда полные мощности нагрузок равны
cos=0,9 (см.задание); tg(arcos 0,9)=0,484
P1=460 МВт;
Q1= P1· tg=460·0,484=222.6 Мвар;
P2=100 МВт;
Q2= P2· tg=100·0,484=48.4 Мвар;
S=P+jQ МВА;
S1 = (460+222.6i) МВА, S2 = (100+48.4i) МВА.
6. Приведение параметров схемы замещения к одной ступени напряжения
Анализ схемы замещения показывает, что удобнее всего выполнить приведение сети к Uном=500 кВ. В этом случае следует пересчитать только параметры линии ЛЭП2.
где kт – коэффициент трансформации трансформатора или автотрансформатора.
Схема замещения сети, приведенная к Uном =500 кВ, показана на рис. 3.
Рисунок 3 – Схема замещения сети, приведенная к напряжению 500 кВ
7. Расчет напряжения в узловых точках электрической сети
На первой итерации расчета начальное приближение напряжения в узлах принимается равным напряжению участков сети.
Каждая итерация состоит из двух частей. Сначала, двигаясь от конца сети к началу, находят потери мощности в продольных и поперечных элементах, и потом мощности в начале и конце сети (прямой ход итерации), затем определяют напряжение на участках сети (обратный ход).
Потокораспределение в электрической сети приведено на рис.4
Определяем потери в шунте
Определяем поток мощности в конце участка 4-5, используя первый закон Кирхгофа.
Рассчитаем потери мощности в продольном сопротивлении участка 4-5
Поток мощности в начале участка 4-5:
Поток мощности, протекающий по обмотке среднего напряжения автотрансформатора:
Поток мощности, протекающий по обмотке нижнего напряжения, принимаем равным мощности S6, тогда поток мощности в обмотке высокого напряжения автотрансформатора S3:
Для определения потери мощности в автотрансформаторе определяем модуль потоков мощностей S3, S4 и S6:
Активные потери мощности в автотрансформаторе:
Если для автотрансформаторов в паспортных данных приводится значение потерь короткого замыкания РК.,то РКВ=РКС =РКН= 0,5РКЗ=0,5·640=320 кВт.
Реактивные потери мощности в автотрансформаторе
где
Определяем потери в шунтах участка 2-3:
Поток мощности в конце участка 2-3:
Потери мощности на участке 2-3:
Поток мощности в начале участка 2-3
Мощность на выходе трансформатора Т1:
Модуль S2:
Потери в трансформаторе Т1:
Поток мощности на входе трансформатора Т1:
На этом этапе прямой ход первой итерации закончен.
Обратный ход первой итерации
В соответствии с условным направлением тока напряжение в узле 2
Напряжение в узле 3:
Определяем напряжение в узле 4’
Напряжение в узле 4:
Аналогичным образом определяем напряжение в узле , приведенное к стороне высокого напряжения:
Действительное напряжение в узле 6:
Обратный ход первой итерации закончен
Вторая итерация (прямой ход)
Вторая итерация отличается от первой тем, что в качестве напряжения в конце участка сети используется результат, полученный в ходе первой итерации
Закончен прямой ход второй итерации
Обратный ход второй итерации
Закончен обратный ход второй итерации.
В результате выполнения контрольной работы составлена схема замещения сети с указанием марок проводов, числа цепей каждой ветви, числа трансформаторов, их номинальных мощностей и напряжений; определены параметры электрической сети, приведены к одной ступени напряжения и нанесены на схему замещения.
Рассчитаны напряжения в узловых точках электрической сети методом последовательных приближений (итерационным методом).
Результаты расчетов итерации нанесены на схему замещения электрической сети.
Список использованной литературы
1. Кудрин Б.И. Системы электроснабжения : учеб. пособие для вузов [Гриф УМО] /. - М. : Академия, 2011. - 351 с.
2. Лыкин А.В. Электрические системы и сети: Учеб. Пособие вузов [Гриф УМО] . – М.: Университетская книга; Логос, 2008.-253 с.
Дополнительная:
3. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов : учеб. пособие для вузов [Гриф УМО] ; - М. : Академия, 2003. - 174 с.
4. Карапетян И. Г, Файбисович Д.Л., Шапиро И.М., Файбисович Д.Л.Справочник по проектированию электрических сетей.Изд-во: ЭНАС, 2012. -376 с.
5. Кужеков С. Л., Гончаров.С.В.Городские электрические сети : учеб. пособие - Ростов н/Д : МарТ, 2001. - 255 с.
6. Макаров Е. Ф. Обслуживание и ремонт электрооборудования электростанций и сетей : учебник для нач. проф. образования - М. : Академия ; М. : Институт развития профессионального образования, 2003. - 442 с.
7. Рожкова Л. Д., Карнеева Л.К., Чиркова Т.В.Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для среднего проф. образования [Гриф Минобразования РФ] - 5-е изд., стер. - М.: Академия, 2008. - 447 с.
8. Макаров Е.Ф. Справочник по электросетям 0,4 - 35, 110 – 1150кВ.2том 2003г
9. Правила устройства электроустановок.7-е издание. С – П. 2003.
10. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учеб. для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989.
11. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С.С. Рокотяна, И.М. Шапиро и др. М.: Энергоатомиздат, 1985.