Контрольная по предмету "Электрические системы и сети"

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, ∆Р^кор_.max = 6,2 кВт/км, ∆Р^кор_.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, ∆Р^кор_.max = - кВт/км, ∆Р^кор_.min = - кВт/км.

Параметры трансформатора Т1– ТДЦ–400000/500:

R_ТР= 1,4 Ом, Х_ТР=89,5 Ом, ∆Р_ХХ= 350 кВт, ∆Q_ХХ= 1600 квар; ΔР_К = 800 кВт; U_К = 13%; I_хх = 0,4%

Параметры автотрансформатора Т2 – АТДЦТН–250000/500/110:

R_ВН=2,28 Ом, R′_СН=0,28 Ом, R′_НН=5,22 Ом, Х_ВН=137,5 Ом, Х′_СН=0 Ом, Х′_НН=192,5 Ом, ∆Р_ХХ= 230 кВт, ∆Q_ХХ= 1125 квар; ΔР_{К ВС} = 640 кВт; U_КВС = 13%; U_КВН = 33%; U_КСН = 18,5%; I_хх = 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];

b_о - удельная емкостная проводимость линии на землю, См/км [5];

n – число цепей;

Полное сопротивление ЛЭП1 определится

Z_л1 = r_л1 + jx_л1 = 2.5 + 30.6i Ом

Проводимость линии определится

Y_л1 = g_л1 + jb_л1= (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= R_ТР/ m = 1.4/ 2 = 0.7 Ом

Х_Т= Х_ТР/ m=89.5 /2 = 44.7 Ом

Z_Т = R_Т + jX_Т = 0.7 + 44.7i Ом

4. Расчет параметров автотрансформатора Т2

R_В= R_ВН/ m = 2.28 / 3 = 0.76 Ом

R_С= R_СН/ m = 0.28/ 3 = 0.093 Ом

R_Н = R′_НН / m = 5.22 / 3 = 1.74 Ом

Х_В= Х_ВН/ m=137.5 /3 = 45.8 Ом

Х_С=Х′_СН= 0 Ом,

Х′_Н = Х′_НН=192.5/ 3 = 64.2Ом,

где m- число трансформаторов или автотрансформаторов.

Полное сопротивление обмоток определится

Z_В = R_В + jX_В = 0.76+45.8i Ом

Z′_С= 0.093 Ом

Z′_Н = R_{Н +}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 k_т – коэффициент трансформации трансформатора или автотрансформатора.

Схема замещения сети, приведенная к U_ном =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 Р_К.,то Р_КВ=Р_КС =Р_КН= 0,5Р_КЗ=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.

Рисунок 4- Результаты расчета второй итерации

Заключение

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.