Оглавление
Оглавление. 2
Определение варианта работы. 3
Задания. 3
Задача №1. 3
Задача №2. 5
Задача №3. 5
Задача №4. 7
Задача №5. 9
Задача №6. 9
Примеры решения задач. 10
1 Определение параметров элементов электрической сети. 10
Задача 1.1. 11
Задача 1.2. 12
Задача 1.3. 12
Задача 1.4. 14
Задача 1.5. 14
Задача 1.6. 15
2 Расчет режимов линий электропередачи. 17
Задача 2.1. 18
Задача 2.2. 18
Задача 2.3. 19
3 Расчет режимов электрических сетей. 21
Задача 3.1. 22
Задача 3.2. 23
Задача 3.3. 28
Список литературы.. 30
Определение варианта работы.
Номер варианта Nv – соответствует номеру студента в списке группы. В случае если количество студентов превышает количество вариантов для студентов, которым не досталось варианта, следует брать вариант, вычисляемый следующим образом: Nv = 50 - №в списке группы.
Для определения некоторых параметров требуется рассчитать число Zv, которое определяется исходя из последних трёх цифр номера зачётной книжки, например Zv =061
Задания
Задача №1
Требуется составить схему замещения и определить её параметры линии электропередачи L 1 (см. Рис. 1), исходные данные о линии указаны в таблице №1, 2.
Рисунок 1 Линия электропередачи
Таблица 1 Параметры проводов
| Провод марки А | Провод марки АС | ||
| Номинальное сечение, мм2 | Наружный диаметр, мм. | Номинальное сечение, мм2 | Наружный диаметр, мм. |
| 5,1 | 16/2,7 | 5,6 | |
| 6,4 | 25/4,2 | 6,9 | |
| 7,5 | 35/6,2 | 8,4 | |
| 50/8 | 9,6 | ||
| 10,7 | 70/11 | 11,4 | |
| 12,3 | 95/16 | 13,5 | |
| 120/19 | 15,2 | ||
| 15,8 | 120/27 | 15,4 | |
| 17,5 | 150/19 | 16,8 | |
| 150/24 | 17,1 | ||
| 22,1 | 150/34 | 17,5 | |
| 185/24 | 18,9 | ||
| 185/29 | 18,8 | ||
| 185/43 | 19,6 | ||
| 240/32 | 21,6 | ||
| 240/39 | 21,6 | ||
| 240/56 | 22,4 | ||
| 300/39 | |||
| 300/48 | 24,1 | ||
| 300/67 | 24,5 | ||
| 330/43 | 25,2 | ||
| 400/18 | |||
| 400/51 | 27,5 | ||
| 450/56 | 28,8 | ||
| 500/64 | 30,6 |
Таблица 2 Исходные данные к задаче №1
| Номер варианта, Nv | Количество параллельных цепей | Номинальное напряжение, кВ | Длина, км | Провод | Среднегеометрическое расстояние между фазами, м |
| 3,7 | АС-35/6,2 | 1,2 | |||
| 15,4 | АС-50/8 | 1,5 | |||
| 11,3 | АС-70/11 | 2,7 | |||
| 24,7 | А-70 | 3,5 | |||
| 83,9 | АС-120/19 | 5,4 | |||
| 54,5 | АС-120/27 | 5,4 | |||
| 19,3 | АС-95/16 | 3,5 | |||
| 25,0 | АС-150/34 | 2,7 | |||
| 13,1 | А-50 | 1,5 | |||
| 7,6 | АС-70/11 | 1,2 | |||
| 12,4 | А-120 | 1,5 | |||
| 19,2 | АС-185/43 | 2,7 | |||
| 27,0 | АС-120/19 | 3,5 | |||
| 110,0 | А-150 | 5,4 | |||
| 67,0 | АС-70/11 | 5,4 | |||
| 67,4 | АС-120/27 | 3,5 | |||
| 30,1 | А-95 | 2,7 | |||
| 10,2 | АС-95/16 | 1,5 | |||
| 6,3 | А-120 | 1,2 | |||
| 6,4 | АС-95/16 | 1,5 | |||
| 10,5 | АС-185/24 | 2,7 | |||
| 30,6 | АС-240/56 | 3,5 | |||
| 40,7 | АС-240/39 | 5,4 | |||
| 50,8 | АС-185/29 | 5,4 | |||
| 60,9 | АС-150/24 | 3,5 | |||
| 9,6 | АС-120/27 | 2,7 | |||
| 15,2 | А-35 | 1,5 | |||
| 8,4 | АС-95/16 | 1,2 | |||
| 14,5 | АС-150/34 | 1,5 | |||
| 20,8 | АС-35/6,2 | 2,7 | |||
| 70,8 | АС-185/43 | 3,5 | |||
| 12,0 | АС-150/34 | 1,2 | |||
| 124,5 | АС-50/8 | 5,4 | |||
| 54,6 | А-50 | 3,5 | |||
| 26,1 | АС-50/8 | 2,7 |
Задача №2
Требуется определить параметры режима линии электропередачи L 1 (см. Рис. 1), параметры которой были определены в задаче №1, работающей под нагрузкой S н1.
Под режимом линии понимается напряжение в начале и конце линии, потери мощности и напряжения, а так же КПД передачи.
Задача №3
Рисунок 2 Понижающая подстанция
На понижающей подстанции (см. Рис. 2) установлено N трансформаторов (см. Табл. №3). Определить параметры схемы замещения подстанции, приведенные к стороне высшего напряжения и найти потери мощности в ней, если нагрузка подстанции составляет:
Таблица 3 Исходные данные к задаче №3
| Номер варианта, Nv | Схема подстанции | Напряжение высшее, U 3 кВ | Напряжение среднее, U 5 кВ | Напряжение низшее, U 4 кВ | Мощность трансформатора, кВА | Uk, % ВН-НН | Uk, % ВН-СН | Uk, % СН-НН | Ix, % | Δ Pk, кВт ВН-НН | Δ Pk, кВт ВН-СН | Δ Pk, кВт СН-НН | Δ Pх, кВт |
| В1 | - | 0,4 | 4,5 | - | - | 0,7 | - | - | 1,5 | ||||
| В3 | - | 5,5 | - | - | 0,9 | - | - | 3,2 | |||||
| В2 | 4,8 | - | - | 0,85 | - | - | 4,1 | ||||||
| В4 | 12,0 | 11,0 | 18,0 | 0,9 | 12,3 | ||||||||
| В4 | 12,0 | 7,0 | 19,0 | 0,9 | 12,3 | ||||||||
| В2 | 12,0 | 7,0 | 19,0 | 0,9 | 12,3 | ||||||||
| В3 | - | 6,0 | - | - | 0,8 | - | - | 7,6 | |||||
| В1 | - | 5,4 | - | - | 1,1 | - | - | 6,8 | |||||
| В3 | - | 0,4 | 5,3 | - | - | 0,6 | - | - | 1,7 | ||||
| В1 | - | 0,4 | 4,5 | - | - | 0,7 | - | - | 1,5 | ||||
| В3 | - | 5,5 | - | - | 0,9 | - | - | 3,2 | |||||
| В3 | - | 4,8 | - | - | 0,85 | - | - | 4,1 | |||||
| В4 | 11,0 | 11,0 | 17,0 | 0,9 | |||||||||
| В3 | - | 5,8 | - | - | 0,8 | - | - | 7,4 | |||||
| В2 | 12,0 | 7,0 | 19,0 | 0,9 | 12,3 | ||||||||
| В1 | - | 6,0 | - | - | 0,8 | - | - | 7,6 | |||||
| В1 | - | 4,8 | - | - | 0,85 | - | - | 4,1 | |||||
| В3 | - | 0,4 | 5,3 | - | - | 0,6 | - | - | 1,7 | ||||
| В3 | - | 0,4 | 4,5 | - | - | 0,7 | - | - | 1,5 | ||||
| В3 | - | 0,4 | 5,3 | - | - | 0,6 | - | - | 1,7 | ||||
| В3 | - | 5,1 | - | - | 0,9 | - | - | 4,3 | |||||
| В4 | 12,0 | 11,0 | 18,0 | 0,9 | 12,3 | ||||||||
| В2 | 12,0 | 7,0 | 19,0 | 0,9 | 12,3 | ||||||||
| В1 | - | 5,8 | - | - | 0,8 | - | - | 7,4 | |||||
| В1 | - | 6,0 | - | - | 0,8 | - | - | 7,6 | |||||
| В2 | 10,0 | 12,0 | 22,0 | 1,4 | 6,3 | ||||||||
| В3 | - | 0,4 | 5,3 | - | - | 0,6 | - | - | 1,7 | ||||
| В3 | - | 0,4 | 4,5 | - | - | 0,7 | - | - | 1,5 | ||||
| В1 | - | 5,5 | - | - | 0,9 | - | - | 3,2 | |||||
| В3 | - | 4,8 | - | - | 0,85 | - | - | 4,1 | |||||
| В2 | 11,0 | 11,0 | 17,0 | 0,9 | |||||||||
| В1 | - | 0,4 | 4,5 | - | - | 0,7 | - | - | 1,5 | ||||
| В3 | - | 5,8 | - | - | 0,8 | - | - | 7,4 | |||||
| В2 | 12,0 | 11,0 | 18,0 | 0,9 | 12,3 | ||||||||
| В1 | - | 5,1 | - | - | 0,9 | - | - | 4,3 |
Задача №4
Определить расчётную нагрузку понижающей подстанции ПС1, параметры которой определены в задаче №3, к шинам низшего напряжения которой подключения система электроснабжения (см. Рис. 3). В нормальном режиме ПС1 работает под нагрузкой на шинах низшего напряжения равном S н2, рассчитанном в задаче №3. Параметры линии L 1 определены в задаче №1. Типы и параметры линий L 2, L 3, L 4, L 5 приведены в таблице №4, длины линий определяются следующим образом:
L 2 = (Zv + Nv) ∙ 0,1 км;
L 3 = (Zv + Nv) ∙ 0,075 км;
L 4 = (Zv + Nv) ∙ 0,15 км;
L 5 = Zv ∙ 0,067 + Nv ∙ 0,3 км.
Параметры нагрузок:
Выполнить расчёт для следующих случаев:
режима наибольших нагрузок 
;
послеаварийного режима, возникающего после отключения линии, указанной в таблице №3 при .
Рисунок 3 Система электроснабжения
Таблица 4 Исходные данные к задаче №4
| Номер варианта, Nv | Аварийный режим, отключение линии | L2 | L3 | L4 | L5 | Напряжение низшее ПС1, кВ | ||||
| Провод | Среднегеометрическое расстояние между фазами, м | Провод | Среднегеометрическое расстояние между фазами, м | 0,42 | Среднегеометрическое расстояние между фазами, м | Провод | Среднегеометрическое расстояние между фазами, м | |||
| L2 | АС-25/4,2 | 0,35 | А-25 | 0,3 | А-95 | 0,4 | АС-95/16 | 0,42 | 0,42 | |
| L3 | АС-35/6,2 | 1,2 | А-35 | 1,25 | А-70 | 1,3 | АС-120/19 | 1,1 | 6,3 | |
| L4 | АС-50/8 | 1,5 | А-120 | 1,6 | А-240 | 1,7 | А-120 | 1,8 | 10,5 | |
| L5 | АС-70/11 | 1,2 | А-150 | 1,25 | АС-185/43 | 1,3 | А-35 | 1,1 | 6,6 | |
| L2 | А-240 | 1,2 | А-95 | 1,25 | А-95 | 1,3 | АС-240/56 | 1,1 | 6,5 | |
| L3 | А-70 | 1,2 | А-120 | 1,25 | А-120 | 1,3 | А-185 | 1,1 | 6,4 | |
| L4 | А-185 | 2,7 | А-95 | 2,6 | АС-95/16 | 2,8 | А-25 | 37,0 | ||
| L5 | АС-150/19 | 1,5 | А-70 | 1,6 | АС-120/19 | 1,7 | А-95 | 1,8 | 11,0 | |
| L2 | АС-150/24 | 0,3 | А-240 | 0,35 | А-120 | 0,4 | А-70 | 0,45 | 0,44 | |
| L3 | АС-150/34 | 0,35 | АС-185/43 | 0,35 | А-35 | 0,4 | А-240 | 0,45 | 0,43 | |
| L4 | АС-185/24 | 1,2 | А-95 | 1,25 | АС-120/27 | 1,3 | АС-185/43 | 1,1 | 5,9 | |
| L5 | АС-185/29 | 1,5 | А-120 | 1,6 | А-185 | 1,7 | А-95 | 1,8 | 10,0 | |
| L2 | А-50 | 1,5 | АС-95/16 | 1,6 | А-25 | 1,7 | А-120 | 1,8 | 9,7 | |
| L3 | АС-240/32 | 2,7 | АС-120/19 | 2,6 | А-35 | 2,8 | АС-95/16 | 35,0 | ||
| L4 | АС-240/39 | 1,2 | А-120 | 1,25 | А-150 | 1,3 | АС-120/19 | 1,1 | 6,0 | |
| L5 | АС-240/56 | 2,7 | А-35 | 2,6 | А-120 | 2,8 | А-120 | 38,5 | ||
| L2 | А-185 | 1,5 | АС-120/27 | 1,6 | А-95 | 1,7 | АС-95/16 | 1,8 | 10,8 | |
| L3 | А-25 | 0,35 | А-185 | 0,35 | А-120 | 0,4 | АС-120/19 | 0,45 | 0,39 | |
| L4 | А-35 | 0,35 | АС-150/24 | 0,35 | АС-240/32 | 0,4 | А-120 | 0,45 | 0,38 | |
| L5 | А-120 | 0,35 | АС-150/34 | 0,35 | АС-240/39 | 0,4 | А-35 | 0,45 | 0,4 | |
| L2 | А-150 | 1,2 | АС-185/24 | 1,25 | АС-240/56 | 1,3 | АС-120/27 | 1,1 | 6,1 | |
| L3 | А-95 | 1,2 | АС-185/29 | 1,25 | А-185 | 1,3 | АС-240/39 | 1,1 | 6,2 | |
| L4 | А-120 | 1,2 | А-50 | 1,25 | АС-150/24 | 1,3 | АС-240/56 | 1,1 | 6,7 | |
| L5 | А-95 | 2,7 | АС-240/32 | 2,6 | АС-150/34 | 2,8 | А-185 | 34,0 | ||
| L2 | А-70 | 2,7 | АС-240/39 | 2,6 | АС-185/24 | 2,8 | А-25 | 36,0 | ||
| L3 | А-240 | 1,2 | АС-240/56 | 1,25 | АС-185/29 | 1,3 | А-35 | 1,1 | 6,6 | |
| L4 | АС-185/43 | 0,35 | А-185 | 0,35 | А-50 | 0,4 | А-120 | 0,45 | 0,41 | |
| L5 | А-95 | 0,35 | А-25 | 0,35 | АС-70/11 | 0,4 | АС-240/39 | 0,45 | 0,42 | |
| L2 | А-120 | 1,2 | АС-25/4,2 | 1,25 | А-240 | 1,3 | АС-240/56 | 1,1 | 6,1 | |
| L3 | АС-95/16 | 1,5 | АС-35/6,2 | 1,6 | А-70 | 1,7 | А-185 | 1,8 | 10,7 | |
| L4 | АС-120/19 | 1,5 | АС-50/8 | 1,6 | А-185 | 1,7 | А-25 | 1,8 | 10,3 | |
| L5 | А-120 | 0,35 | АС-70/11 | 0,35 | А-25 | 0,4 | АС-25/4,2 | 0,45 | 0,41 | |
| L2 | А-35 | 2,7 | А-240 | 2,6 | АС-25/4,2 | 2,8 | АС-35/6,2 | 33,7 | ||
| L3 | АС-120/27 | 1,2 | А-70 | 1,25 | АС-35/6,2 | 1,3 | АС-50/8 | 1,1 | 5,8 | |
| L4 | А-185 | 1,2 | А-185 | 1,25 | АС-50/8 | 1,3 | АС-185/24 | 1,1 | 5,95 |
Задача №5
Электроснабжение трёх промышленных потребителей осуществляется по кольцевой схеме от шин понизительной подстанции ПС1. Расчётные нагрузки потребителей определены в задаче №4.
Линии электропередачи, образующие данную сеть, имеют параметры, рассчитанные в задаче №4.
На шинах подстанции ПС1 поддерживается напряжение, указанное в таблице №4. Произвести расчет режима данной сети.
Задача №6
Произвести расчёт послеаварийного режима сети рассмотренной в задаче №5, возникшего в результате отключения участка указанного в таблице №4.
Примеры решения задач
Определение параметров элементов электрической сети
Основные элементы, образующие в своей совокупности электрическую сеть, – это линии электропередачи и трансформаторные подстанции. Для расчета электрического режима сети (потоков мощности на участках, напряжений в узловых точках, токов и т.д.) необходимо знать их параметры.
Под параметрами линий электропередачи понимают активное и реактивное сопротивления проводов (или токопроводящих жил, если линия кабельная), а также активные и реактивные проводимости между проводами и между проводами и землей, которые учитывают утечки тока через изоляцию, коронный разряд и электрическую ёмкость. Все параметры представляются в расчете на одну фазу. Существуют два варианта представления этих параметров: погонные параметры и параметры схемы замещения. Погонные параметры отражают свойства линии на единицу ее длины (обычно на один километр), а параметры схемы замещения – свойства всей линии. Строго говоря, любая линия электропередачи должна представляться, как линия с распределенными параметрами, поскольку ввиду большой протяженности в ней имеют место волновые явления. Но в этом случае расчеты режимов значительно усложняются. Поэтому на практике для линий длиной до 300…400 км (это обычно линии питающих сетей напряжением 35…220 кВ и линии распределительных сетей 6…35 кВ) волновые явления ввиду их очень слабого проявления не учитывают и представляют линию в виде П-образной схемы замещения с сосредоточенными параметрами. При этом с целью облегчения последующего расчета электрического режима делают и некоторые дополнительные упрощения. Так, в воздушных линиях до 35 кВ не учитывается ёмкостная проводимость, а в линиях до 220 кВ не учитывается также и активная проводимость. Если емкость учитывается, то удобно учесть ее не в виде проводимости, а в виде так называемой зарядной мощности. Для системообразующих линий и линий межсистемной связи, имеющих большую протяженность и напряжения 330 кВ и выше, волновыми явлениями пренебрегать нельзя, соответственно, нельзя пользоваться и схемами замещения с сосредоточенными параметрами, поэтому для них обычно рассчитывают только погонные значения активного и реактивного сопротивлений. При этом нужно учитывать, что провода в фазах таких линий обычно расщеплены. Кроме, того для таких линий определяется волновое сопротивление, коэффициент распространения волны (комплексные значения), а также натуральная мощность и волновая длина. Параметры подстанций определяются параметрами входящих в них трансформаторов. Их определение производится на основе каталожных данных. Двухобмоточные трансформаторы представляются Г-образной схемой замещения. При этом определяются активное и реактивное сопротивления, отображающие потери в обмотках и активная и реактивная проводимости, отображающие потери холостого хода. Потери в обмотках и потери холостого хода также являются параметрами. И более того, часто бывает более удобно включать в схему замещения потери холостого хода вместо соответствующих проводимостей. Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов, а также для трансформаторов с расщепленными обмотками продольная ветвь схемы замещения представляется в виде звезды, где каждой обмотке соответствует свой луч. При расчете их параметров следует искать в каталоге (или предварительно определять) потери короткого замыкания и напряжения короткого замыкания для каждой обмотки.
Перед решением задач этой главы рекомендуется изучить [1, с.54...77].
Задача 1.1
Определить параметры одноцепной ВЛ-10 кВ, выполненной проводом марки А-35 со среднегеометрическим расстоянием между фазами 1,4 м. Длина линии 7,6 км. Составить схему замещения линии.
Решение. Определяем активное погонное сопротивление линии:
Здесь 
- удельное сопротивление алюминия;
- сечение провода;
(По данным ГОСТ 839-80 
Определяем погонное реактивное сопротивление линии:
0
Здесь 
среднегеометрическое расстояние между фазами.
Зарядная мощность ВЛ напряжением 35кВ и ниже обычно не учитывается.
Схема замещения линии:
Параметры схемы замещения:
Здесь 
длина линии.
Задача 1.2
Определить параметры двухцепной ВЛ-110 кВ, выполненной проводом марки АС-120/27 на одностоечных железобетонных опорах со среднегеометрическим расстоянием между фазами 3,5 м. Длина линии – 64 км.
Решение. Активное погонное сопротивление линии и диаметр провода определяем по [3, табл. П.1-2]:
Погонное реактивное сопротивление линии определяем по [3,табл.П.1-3], произведя соответствующую интерполяцию:
Погонную ёмкостную проводимость линии определяем по [3,табл.1-4]:
(Эту же величину можно было бы определить и расчетным путем:
Составляем схему замещения линии (2 варианта) и определяем её параметры, учитывая, что линия двухцепная:
Задача 1.3
Определить погонные параметры одноцепной ВЛ-500 кВ, выполненной с фазой, расщепленной на три провода марки АС-330/43 с расположением проводов фазы по вершинам равностороннего треугольника с расстоянием между проводами a = 400 мм. Линия смонтирована на портальных металлических опорах с горизонтальным расположением фаз и расстоянием между центрами фаз 11 м. Среднегодовые потери активной мощности на корону принять 7,5 кВт/км. Длина линии 450 км. Определить также волновое сопротивление, коэффициент распространения волны, волновую длину и натуральную мощность линии.
Решение. Определяем активное погонное сопротивление провода и его диаметр (по справочным данным):
Активное погонное сопротивление фазы (при числе проводов n= 3):
Эквивалентный радиус фазы:
Среднегеометрическое расстояние между фазами:
Погонное индуктивное сопротивление:
Погонная ёмкостная проводимость: 
Активная погонная проводимость:
Волновое сопротивление линии:
Коэффициент распространения волны: 
Волновая длина линии: 
Натуральная мощность линии:
Задача 1.4
Определить активное и индуктивное сопротивления кабельной линии 10 кВ длиной 260 м, выполненной пучком из 6 кабелей типа ААБ 3х240.
Решение. Погонные параметры кабеля определяем по [3,табл.П.1-9]
Рассчитываем сопротивления линии:
Задача 1.5
На понижающей подстанции 110/6 кВ установлены 2 трансформатора ТМН-6300/110, включенные на параллельную работу. Определить параметры схемы замещения подстанции, приведенные к стороне высшего напряжения и найти потери мощности в ней, если нагрузка подстанции составляет: 
.
Решение. По [1,табл.П7] находим каталожные данные трансформаторов: 
Составляем схему замещения подстанции:
Определяем параметры одного трансформатора.
Определяем параметры схемы замещения подстанции, учитывая, что на ней 2 трансформатора.
Определяем потери мощности на подстанции.
Здесь 
– количество трансформаторов на подстанции.
Задача 1.6
На районной понижающей подстанции установлены два трехобмоточных трансформатора ТДТН-40000/220 с соотношением мощностей обмоток 100% / 100% / 100% со следующими каталожными данными:
Нагрузка на шинах среднего и низшего напряжения составляет:
Определить приведенные к стороне высшего напряжения параметры схемы замещения двух параллельно включенных трансформаторов и общие потери мощности в них.
Решение. Составляем схему замещения.
Определяем напряжения короткого замыкания, соответствующие лучам схемы замещения.
Поскольку значение 
задано только при одном опыте короткого замыкания, а номинальные мощности всех обмоток по условию равны, то принимаем, что при всех опытах короткого замыкания имеют одну и ту же величину. Поэтому:
При этом активные сопротивления лучей также равны между собой:
Определяем индуктивные сопротивления схемы замещения:
Определяем потери холостого хода:
Определяем общие потери мощности в трансформаторах. При этом считаем, что 
