ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Исследование установившихся режимов двухцепной
Воздушной линии 220 кВ с одним источником питания.
1. Цель и содержание работы.
Целью настоящей работы является ознакомление с расчетной универсальной моделью переменного тока, ее элементами, составлением расчетной схемы замещения линии электропередачи и схемы набора элементов модели, определение параметров передачи (в единицах оригинала и модели), расчетом на модели режимов электропередачи с одним источником питания.
Содержанием работы является определение режимных параметров (напряжений в узлах, потоков активной и реактивной мощности в начале и конце передачи) в четырех режимах работы и анализ результатов исследования.
Исходные данные.
2.1 
Принципиальная схема исследуемой электропередачи представлена на рис.2.1
Рис.2.1
Электрическая станция (ЭС), изображенная на принципиальной схеме в виде эквивалентного генератора, повышающего трансформатора и автоматического регулятора возбуждения (АРВ), вводится на модели источником бесконечной мощности (ИБМ) – шинами высшего напряжения, на которых поддерживается действием АРВ неизменное заданное напряжение U эс.
Таблица 1.1
Параметры ВЛ 220 кВ
| Вариант | ||||||
| Марка провода АС | 240/32 | 300/39 | 400/51 | 500/64 | 300/39 | 400/51 |
| r o, Ом/км | 0,121 | 0,098 | 0,075 | 0,060 | 0,098 | 0,075 |
| x o, Ом/км | 0,435 | 0,429 | 0,420 | 0,413 | 0,429 | 0,420 |
| b o·10-6, См/км | 2,60 | 2,64 | 2,70 | 2,74 | 2,64 | 2,70 |
| Длина линии, км |
Таблица 1.2
Параметры нагрузки
| Вариант | ||||||
| Р нагр, нб, МВт | ||||||
| Cosj нагр | 0,92 | 0,91 | 0,93 | 0,94 | 0,92 | 0,93 |
| a н= Р нм / Р нб | 0,5 | 0,4 | 0,45 | 0,5 | 0,4 | 0,45 |
| U эс, кВ |
2.2 От шин 220кВ ЭС отходит двухцепная воздушная линия электропередачи. Длина линии, марка проводов и погонные параметры линии приведены в табл. 2.1
2.3 На понижающей подстанции установлены два трансформатора типа ТРДЦН-160000/220, (S ном=160МВ.А, U к=12%, Кт=230/11/11). Активными потерями в трансформаторах можно пренебречь.
2.4 В табл. 2.2 приведены величины наибольших нагрузок, выдаваемых потребителю, коэффициент неравномерности нагрузки a н, Cosj нагр= const, значения напряжения на шинах высшего напряжения электростанции, U н=10 кВ.
2.5 Исследования проводятся для четырех установившихся режимов: наибольших нагрузок, наименьших нагрузок, послеаварийного (вывод в ремонт одной цепи электропередачи в режиме наибольших нагрузок) и режимов холостого хода с включением на шинах ЭС двух и одной цепи.
2.6 При пересчете параметров к модельным значениям принять масштабные коэффициенты равными mu = 4 кВ ор./ В мод., mz = 0,16 Ом ор./ Ом мод.
Задание на подготовительную работу.
3.1. Ознакомиться с описанием и методикой работы на лабораторных стендах, имеющих в основе расчетные столы переменного тока, в соответствии с настоящим пособием. Ответить на контрольные вопросы этого раздела.
3.2. Составить схемы замещения электропередачи для нормального и послеаварийного режимов и определить параметры схем замещения (в размерностях оригинала).
3.3. Рассчитать параметры элементов модели согласно заданным масштабным коэффициентам mu и mz.
3.4. Составить расчетные схемы для исследования заданных режимов и набора на модели. При выполнении пунктов 3.2, 3.3 и 3.4 следует руководствоваться п.2.3 «Пример составления расчетной схемы и определения параметров ее элементов», который приведен во втором разделе данного пособия.
3.5. Подготовить таблицы для записи результатов экспериментов и их пересчета через масштабы в величины реальной электропередачи. В таблицы должны быть записаны для каждого режима значения активной и реактивной мощности и напряжения в начале и конце линии и за трансформаторами (в узле нагрузки).
3.6. Ответить на контрольные вопросы (п.7).
Порядок выполнения работы.
4.1. Собрать на стенде расчетную схему для исследования нормальных режимов системы, установить рассчитанные и приведенные к модели параметры всех элементов. Электрическую станцию ЭС моделировать одной из генераторных станций, установив на ней нулевое сопротивление. На нагрузочном элементе установить максимальные значения активного и индуктивного сопротивлений при параллельном их соединении.
4.2. После проверки преподавателем правильности набора схемы на модели получить разрешение на включение стенда.
4.3. Установить режим наибольших нагрузок, установив на шинах генераторной станции заданное напряжение Uэс и значения сопротивлений нагрузки, соответствующих ее заданным активной и реактивной мощностям и напряжению на ней, равному U ном. (режим нагрузки устанавливать в соответствии с п. 5.1 раздела 5 описания 1-ой лабораторной работы). После включения схемы в работу, сопротивления нагрузочного элемента необходимо подрегулировать, т.к. на нагрузке установится напряжение U нагр., отличное от номинального.
4.4. Замерить значения активной и реактивной мощностей, напряжения в начале и конце линии и за трансформаторами (на нагрузке). Записать результаты в подготовленную таблицу.
4.5. Установить режим наименьших нагрузок, заменив в схеме нагрузочный элемент, и повторить операции п. 4.3 и 4.4.
4.6. Установить послеаварийный режим, изменив значения параметров линейного элемента, имитирующего линию электропередачи и восстановив наибольшее значение нагрузки. Повторить операции по п.4.3, 4.4.
4.7. Повторить операции по п. 4.4 для режимов холостого хода (при отключении нагрузочного элемента), подключая к шинам генераторной станции поочередно две и одну цепи ЛЭП.
4.8. Выполнить пересчет замеренных значений режимных параметров к величинам реальной системы (оригинала) для всех исследованных режимов, и внести их в те же подготовленные таблицы.
4.9. Определить потери активной и реактивной мощности и потери напряжения в линии и трансформаторах, а также к.п.д. электропередачи во всех режимах.
4.10. Проанализировать полученные результаты.
4.11. Нарисовать векторные диаграммы напряжений токов во всех режимах.
4.12. Оформить отчет по проделанной работе.
Методические указания.
5.1.Установка режима на стенде начинается с установки заданной величины нагрузки на шинах 10 кВ потребителя. Режим нагрузки устанавливается в данной работе по номинальному напряжению U ном. на ее шинах и заданным значениям активной Р нагр. и реактивной Q нагр. мощностей. С этой целью нагрузочный элемент отсоединяется от основной схемы и подключается к независимому источнику бесконечной мощности, на шинах которого устанавливается напряжение U ном.. Затем штеккер измерительного шнура включается в ветвь нагрузочного элемента и изменением величин активного R нагр. и индуктивного Х нагр. сопротивлений нагрузки необходимо добиться заданных значений мощностей, потребляемых нагрузкой (Р нагр. и Q нагр.), на соответствующих приборах. Первоначально необходимо установить максимальные значения этих сопротивлений. Далее нагрузочный элемент подключается к моделируемой схеме и в исследуемом режиме при этом необходима дополнительная регулировка Rнагр. и Xнагр, т.к. напряжение на нагрузке может отличаться от номинального значения. Т.к. в работе необходимо проводить исследования при двух значениях нагрузки, то для удобства рекомендуется использовать соответственно два нагрузочных элемента.
5.2.Для моделирования линии электропередачи как двухцепной в нормальном режиме, так и одноцепной в послеаварийном режиме, также удобно использовать два линейных элемента.
5.3 Определение потерь мощности и напряжения в линии и трансформаторах необходимо выполнить как в именованных, так и в относительных единицах (или в процентах). К.п.д. электропередачи определяется по формуле: h = Р нагр. / Р эс.
Анализ результатов.
В заключение необходимо провести анализ результатов, сделать выводы и изложить их в отчете по работе. На основе этого анализа должны быть сделаны выводы по следующим вопросам: как изменяются параметры режима, потери мощности и напряжения, к.п.д. электропередачи при переходе от режима наибольших нагрузок к режиму наименьших нагрузок; какие изменения в указанных параметрах возникают при переходе от режима наибольших нагрузок к послеаварийному режиму при неизменных значениях напряжения на питающей электростанции и мощности нагрузки.
7. Контрольные вопросы.
1. Как устроена статическая модель переменного тока, из каких элементов она состоит?
2. Каково устройство отдельных элементов этой модели?
3. Каким образом выбираются масштабные коэффициенты при работе на статической модели переменного тока?
4. Каким образом устанавливается нормальный режим исследуемой системы?
5. Какие схемы замещения линий и трансформаторов применяются при исследовании установившихся режимов сети?
6. Как меняются параметры схемы замещения линии при отключении одной цепи двухцепной линии?
7. Какие параметры режима сети определяются при исследовании режимов?
8. К каким изменениям в параметрах режима сети, в потерях мощности и напряжения в элементах сети приводит уменьшение мощности нагрузки на подстанции?
9. Как изменяются параметры режима сети и потери мощности и напряжения в элементах сети в послеаварийном режиме при отключении одной цепи двухцепной линии?
10. Как определяется к.п.д. электропередачи, от чего он зависит?
11. С какой целью исследуются четыре режима: наибольших и наименьших нагрузок, послеаварийный режим, режим холостого хода? Определите конкретно, что именно интересует исследователя в каждом из режимов и почему интересует.