Расчет и анализ протяженных электропередач

 

Задача 6.1

 

Для заданного преподавателем варианта линии электропередачи номинального напряжения 750 кВ (табл. 6.1 и 6.2) выполнить следующее.

1. Определить волновое сопротивление, коэффициент распространения волны, волновую длину, натуральную мощность.

2. Для идеализированной линии (без потерь) найти распределение напряжения и реактивной мощности вдоль линии в случаях:

а) напряжения на концах линии равны номинальному и передается мощность Р = 1,3Р_нат, где Р_нат – натуральная активная мощность;

б) напряжение в начале линии равно 1,05U_ном, в конце линии 0,95U_ном и передается мощность Р = 1,3Р_нат;

в) напряжения на концах линии равны номинальному и передается мощность Р = 0,2Р_нат, а также Р = 0 (режим холостого хода).

3. Построить эпюры распределения напряжения и реактивной мощности вдоль линии для случаев, рассчитанных в п. 2.

4. Построить векторные диаграммы напряжений в начале, в конце и в середине линии для случаев, рассчитанных в п. 2.

 

	Таблица 6.1
	Исходная информация о сечениях фаз
	Номер варианта 1 - 5 6 - 10 11 - 15 16 - 20 Сечение проводов фазы линии марки АС 5 х 300/66 5 х 400/51 4 х 400/93 4 х 500/64

 

 

 

	Таблица 6.2
	Исходная информация о длинах линии
	Номер варианта Длина линии, км

 

 

Контрольные вопросы к главе 6

 

1. Как определяется волновое сопротивление линии без потерь?

2. По какой формуле вычисляется натуральная мощность линии без потерь? Какой характер она имеет?

3. Как определяется волновая длина линии?

4. Каковы свойства натурального режима линии без потерь?

5. Чему равно напряжение в середине линии без потерь в режиме натуральной мощности при работе линии без перепада напряжений?

6. От чего зависит соотношение зарядной мощности и потери реактивной мощности в линии? Каково он может быть?

 

 

В НАЧАЛО

 

Расчет режимов замкнутых электрических сетей

 

Задача 7.1

 

Для схемы сети, приведенной на рис. 7.1, найти потоки мощности на участках сети без учета потерь мощности. Длины участков сети принять из табл. 7.2 для заданного преподавателем варианта. Принять условие U_A = U_B. Результаты расчетов представить в виде схемы с нанесенными на нее потоками мощности.

 

Задача 7.2

 

От шин электростанций А и В осуществляется электроснабжение четырех районных подстанций (рис. 7.1). Выполнить расчет потоков мощности в начале и конце каждого участка, потерь мощности и падений напряжения в линиях, напряжений на шинах каждой подстанции. Нагрузки узлов S₁, S₂, S₃, S₄, напряжения на шинах электростанций U_A, U_B, длины участков А-1, 1-2, 2-3, 3-4, В-4 принять из табл. 7.1, 7.2 для заданного преподавателем варианта. Марки проводов принять: на участках А-1, 1-2, В-4 – АС 2 х 400/51, на участках 2-3, 3-4 – АС 2 х 240/32. Нагрузки подстанций S₁, S₂, S₃, S₄ приведены к стороне высшего напряжения трансформаторов, зарядная мощность и потери мощности на корону линий учтены в нагрузках.

Результаты расчетов представить в виде схемы с нанесенными на нее потоками мощности и напряжениями на шинах подстанций.

Потоки мощности сравнить с результатами, полученными в задаче 7.1.

 

 

	S1 S1 S3 S2 S4 В A
	Рис. 7.1. Cхема сети с двумя источниками питания

 

	Таблица 7.1
	Параметры режима сети
	Номер варианта Нагрузка в узлах, МВ·А Напряжение, кВ S1 S2 S3 S4 UA UB 80 + j16 70+ j15 60 + j10 120 + j25 100 + j15 110 + j16 200 + j30 105 + j14 130 + j10 170 + j20 120 + j20 110 + j15 80 + j20 90 + j30 85 +j35 92 + j34 75 +j30 82 + j40 103 +j18 87 + j18 90 + j13 60+ j10 80 + j14 100 + j20 120 + j13 140 + j10 120 + j10 90 + j11 110 + j12 180 + j10 150 + j10 100 + j10 70 + j30 80 + j40 70 +j30 75 + j40 65 +j20 82 + j20 91 +j17 91 + j13 105 + j12 80+ j20 50 + j10 190 + j15 90 + j9 125 + j14 150 + j15 100 + j10 105 + j15 90 + j15 120 + j12 130 + j12 60 + j40 70 + j20 80 +j30 90 + j28 85 +j25 74 + j34 84 +j15 78 + j20 100 + j10 90+ j16 70 + j20 110 + j22 150 + j10 180 + j20 120 + j10 190 + j25 150 + j20 120 + j12 80 + j18 70 + j20 50 + j50 85 + j25 90 +j25 78 + j34 92 +j10 81 + j41 85 +j13 71 + j16

 

 

	Таблица 7.2
	Длины линий электропередачи
	Номер варианта Номер линии Длина каждой линии, км А-1, 2-3, 3-4, 1-2, В-4 А-1, 2-3, 3-4, 1-2, В-4 А-1, 2-3, 3-4, 1-2, В-4 4 - 7 А-1, 2-3, 3-4, 1-2, В-4 8 - 10 А-1, 2-3, 3-4, 1-2, В-4

 

Задача 7.3

 

1. Электрическая сеть напряжением U_ном питается от шин электростанции А (рис. 7.2). Пользуясь методом контурных уравнений, выполнить электрический расчет сети, определив потоки мощности в начале и конце каждой линии и модули напряжений на шинах подстанций 1, 2, 3. Номинальное напряжения сети U_ном = 330 кВ. Марки проводов принять: на участках А-1, 1-2, А-3 – АС 2 х 400/51, на участках 1-3, 2-3 – АС 2 х 240/32. Числовые значения длин линий, мощностей S₁, S₂, S₃ напряжения U_A принять из табл. 7.3, 7.4 для заданного преподавателем варианта. Нагрузки подстанций S₁, S₂, S₃ приведены к стороне высшего напряжения трансформаторов, зарядная мощность линий и потери на корону учтены в нагрузках. Результаты расчетов нанести на схему.

2. Для той же схемы сети (рис. 7.2) выполнить электрический расчет, полагая сеть однородной. Длины участков линий принять из табл. 7.4 для заданного преподавателем варианта.

Результаты расчетов представить в виде схемы с нанесенными на нее потоками мощности без учета потерь мощности.

 

	A UA S2 S1 S3
	Рис. 7.2. Схема сложнозамкнутой сети

 

	Таблица 7.3
	Параметры режима сети
	Номер варианта 4 - 10 11 - 15 16 - 20 Нагрузка в узлах, МВ·А S1 120+j30 90+j30 130+j10 170+j20 200+j30 105+j15 S2 90+j15 120+j20 120+j15 80+j10 120+j10 100+j0 S3 110+j20 85+j15 80+j10 90+j15 150+j20 190+j25 Напряжение UA, кВ

 

 

	Таблица 7.4
	Длины линий электропередачи
	Номер варианта 7 - 8 9 - 10 Длина линии, км А-1, 1-3, 2-3 А-3, 1-2

 

Задача 7.4

 

Подстанция завода питается от замкнутой сети, представленной на рис. 7.2. Всю нагрузку покрывает станция А. Электрическая сеть выполнена воздушными линиями. Номинальное напряжение сети U_ном = 330 кВ. Длины линий, расчетные нагрузки подстанций и напряжение в узле А принять из табл. 7.3, 7.4 для заданного преподавателем варианта. Найти напряжение в узлах сети и потоки мощности в ветвях методом узловых напряжений. Марки проводов принять: на участках А-1, 1-2, А-3 – АС 2 х 400/51, на участках 1-3, 2-3 – АС 2 х 240/32. Результаты решения задачи представить в виде схемы с нанесенными потоками мощности в начале и конце каждого участка и модулями напряжений в узлах.

 

Задача 7.5

 

Замкнутая электрическая сеть содержит линию 1-2 напряжением 220 кВ и линии 3-4, 4-5 напряжением 110 кВ (рис. 7.3). Длины линий задаются преподавателем индивидуально для каждого варианта (табл. 7.5).

 

	АС 400/51 АС 240/39 АС 185/29
	Рис. 7.3. Схема замкнутой сети с двумя номинальными напряжениями

 

На подстанциях с шинами 1-3 и 2-5 установлены одинаковые автотрансформаторы типа АТДЦТН 125000/220/110, имеющие номинальные напряжения 230/121/6,6 кВ. На стороне СН имеется устройство регулирования напряжения с пределами ±6 ´ 2%. Обмотки НН автотрансформаторов ненагружены. Активные и реактивные мощности узлов задаются преподавателем индивидуально для каждого варианта (табл. 7.6).

Расчет режима производится методом обобщенных контурных уравнений. Потерями холостого хода трансформаторов, активной и реактивной проводимостями линий пренебречь. Узел 1 принять за балансирующий. Напряжение в узле 1 принять U₁ = 230 кВ.

Требуется выполнить электрический расчет сети, в результате которого найти потоки мощности с учетом потерь мощности на всех участках и напряжение во всех узлах сети 220 – 110 кВ.

Расчет выполнить для двух случаев:

1) коэффициенты трансформации трансформаторов 1-3 и 2-5 равны: n₁₃ = n₂₅ = 230/121;

2) коэффициент трансформации автотрансформатора 1-3 n₁₃ = 230/121 кВ, а автотрансформатора 2-5 n₂₅ = 230/(121 – 5 ´ 2%) кВ.

Результаты расчеты представить в виде схем сетей (для каждого случая – отдельная схема) с нанесенными на них направлениями и значениями мощностей в начале и в конце каждого участка и напряжениями в узлах как показано в [3], с. 126.

Расчет произвести в следующей последовательности:

1. Определить сопротивления линий 110 кВ 3-4, 4-5 и привести их к напряжению 220 кВ.

2. Составить обобщенное контурное уравнение при n₁₃ = n₂₅ и найти потоки мощности без учета потерь мощности в сети 110 – 220 кВ.

3. Определить потокораспределение с учетом потерь мощности и напряжения в узлах. Результаты расчета нанести на схему.

4. Выполнить пп. 2, 3 при неодинаковых n₁₃ и n₂₅ и результаты нанести на отдельную схему.

5. Определить значение и направление уравнительной мощности, созданной неодинаковыми коэффициентами трансформации n₁₃ и n₂₅.

6. Сделать анализ результатов расчета.

 

	Таблица 7.5
	Параметры линий
	Номер варианта Длина линий, км 1 - 2 3 - 4 4 - 5

 

Для определения потоков мощности в замкнутой сети использовать уравнение:

 

,

где S_i и Z_i – мощность и сопротивление i-го участка;

n_i – коэффициент трансформации на i-ом участке сети;

m – число участков сети;

U₀ – напряжение опорного узла.

 

Уравнительную мощность определить по формуле

 

Sy = Si1 - Si2,

где S_i1 – мощность на i-ом участке при n₁₃ = n₂₅;

S_i2 – мощность на i-ом участке при неодинаковых n₁₃ и n₂₅.

 

 

	Таблица 7.6
	Параметры нагрузок сети
	Номер варианта Мощности в узлах, МВ×А 80 + j50 75 + j40 130 + j60 70 + j40 75 + j35 85 + j40 100 + j60 65 + j30 120 + j50 60 + j40 80 + j40 45 + j25 50 + j20 50 + j25 45 + j20 30 + j20 40 + j15 70 + j28 75 + j35 25 + j15 50 + j30 55 + j45 40 + j20 55 + j25 90 + j50 100 + j40 70 + j30 65 + j30 85 + j30 60 + j30 50 + j20 40 + j15 55 + j25 90 + j28 54 + j25 40 + j30 40 + j20 45 + j30 50 + j30 40 + j20

 

 

Приведение сопротивлений линий 110 кВ к напряжению 220 кВ производится по формулам

 

.

 

 

Контрольные вопросы к главе 7

 

1. Может ли в сети с двухсторонним питанием поток реактивной мощности быть направлен навстречу потоку активной мощности?

2. В каких случаях в сети с двухсторонним питанием появляется уравнительная мощность?

3. Как записываются известные различные формы контурных уравнений?

4. В чем особенности контурных уравнений для замкнутой сети с несколькими номинальными напряжениями и для однородной сети?

5. При расчете режима по методу уравнений узловых напряжений какой параметр находится раньше: напряжение в узлах или потоки мощности?

6. Как найти потоки мощности в начале и в конце участка сети, если известны напряжений в узлах?

7. Как записывается обобщенное контурное уравнение?

8. В чем особенности регулирования напряжения с помощью автотрансформаторов при выполнении устройства РПН на стороне ВН; на стороне СН; на стороне нейтрали?

9. В каких случаях в контуре, содержащем трансформаторы, появляется уравнительная мощность?

10. Как производится расчет потокораспределения, если точки потокораздела активной и реактивной мощности не совпадают?

11. Каким образом можно изменить положение точки потокораздела в замкнутой сети?

 

Дополнительные задачи для решения по данному разделу приведены в [1], с. 91 – 92, а контрольные вопросы – на с. 107. Там же на с. 80 – 91, 93 – 107 приведены примеры решения задач. Теоретические положения и расчетные выражения для решения задач данного раздела приведены также в [3], с. 109 – 111, 139 – 140, 141 – 142, 108 – 110, 169 – 170, 118 – 123; [6], с. 154 – 158.

 

 

В НАЧАЛО