Контрольная по предмету "Электрические системы и сети"

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.

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.