на суточном интервале времени для трансформатора Т2(Т4)
| Номер часа суток | Показания счетчиков | Графики нагрузки | ||||||||
| активного | реактивного | Актив- ная мощ- ность, кВт | Реакт. мощ- ность, квар | Пол- ная мощ- ность, Ква | tgj | Ток | ||||
| Пока-зания | Раз-ность | Пока- зания | Раз-ность | Показания СП, дел. | Ток, А | |||||
| . . . | ||||||||||
| Среднее значение Среднеквадратичное отклонение |
1.3.3. Подготовить установку и самопишущий прибор для регистрации текущих параметров режима работы моделируемой СЭПП на суточном интервале времени; включить трансформатор Т4, обобщенную нагрузку S1 на шинах 10,5 кВ ГПП, синхронный электродвигатель; отключить трансформатор ТЗ, конденсаторные батареи БК1, БК2 и БКЗ, БК4, а также силовой фильтр ФКУ; установить РПН трансформатора Т2 и ПБВ трансформатора Т4 в нулевое положение; подготовить к работе самопишущий прибор и подключить его с помощью соединительных проводов к соответствующему трансформатору тока (рис. 2) для регистрации графика тока в трансформаторе Т4.
1.3.4. Запустить установку нажатием кнопки «Пуск» и произвести регистрацию графиков активной и реактивной мощностей нагрузок трансформаторов Т2 и Т4 путем считывания и записи в табл. 3 (графы 2, 4) показаний соответствующих счетчиков. График тока трансформатора Т4 записать с помощью самопишущего прибора.
1.3.5. Рассчитать графики активной, реактивной и полной мощностей путем умножения разности показаний счетчиков на соответствующий масштабный коэффициент (табл. 2). Вычислить средние значения и среднеквадратические отклонения графиков нагрузки. Для Т4 значения тока (графа 10) определить расчетным путем или по регистрограмме, разбив ее на 24 равных интервала, измерив среднее значение на каждом интервале линейкой (в миллиметрах и умножив их на соответствующий масштабный коэффициент). Для самоконтроля рекомендуется сопоставить полученные значения тока со значениями, рассчитанными по полной мощности.
1.3.6. Рассчитать потери электроэнергии за сутки в трансформаторах Т2, Т4 и в кабельной линии (в киловатт-часах и в процентах). В величине потерь выделить составляющую, обусловленную неравномерностью графиков нагрузок.
1.3.7. Оформить отчет по лабораторной работе, который должен содержать:
- мнемосхему установки, краткое описание и параметры моделируемых элементов типовой СЭПП, цель работы;
- расчет сопротивлений эквивалентной схемы трансформаторов Т2 и Т4;
- результаты регистрации и расчета графиков нагрузки и их параметров для трансформаторов Т2 и Т4 (табл.3);
- графики нагрузок Т2 и Т4 (активной, реактивной, полной мощности и тока);
- расчет потерь электроэнергии в трансформаторах Т2, Т4 и в кабельной линии, питающей трансформатор Т4;
- оценку (в процентах к полным потерям) потерь в указанных элементах схемы, обусловленных реактивными нагрузками;
- выводы по полученным результатам работы.
1.4. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
Самостоятельная подготовка к лабораторной работе должна включать:
- изучение теоретического материала курса ЭСПП по разделу «Режимы электропотребления промышленных предприятий»;
-выполнение пп. 1.3.1 и 1.3.2 задания.
1.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каковы причины изменчивости параметров режимов работы СЭПП во времени?
2. Какие потери имеются в трансформаторах и от чего они зависят?
3. Как определяют потери электроэнергии в промышленных электросетях?
4. Неравномерность режимов электропотребления осложняет и ухудшает работу электроэнергетических систем. Почему?
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНОГО РЕЖИМА ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВОЙ ТП
2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение метода расчета и способа реализации экономически целесообразного режима работы трансформаторов.
2.2. ВВЕДЕНИЕ
Для двухтрансформаторной подстанции с одинаково загруженными трансформаторами, при неизменном напряжении и при переменной нагрузке потери мощности изменяются во времени:
(2.1)
где
- коэффициент загрузки трансформаторов;
DPхх - активные потери холостого хода трансформатора;
DPкз - активные потери в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке (потери короткого замыкания);
Sнт - номинальная мощность трансформатора;
S(t) - нагрузка двухтрансформаторной подстанции.
При работе одного трансформатора потери мощности для нагрузки S(t)
(2.2)
где 
.
Зависимости (2.1) и (2.2) потерь мощности от нагрузки показаны на рис. 4. Пересечение кривых 1 и 2 соответствует нагрузке, для которой потери мощности в двух трансформаторах равны потерям при работе одного трансформатора. Таким образом, при S(t)<SА целесообразно один трансформатор отключать.
 |
Рис.4
Рис.4
Величину SА можно вычислить, приравняв правые части выражений (2.1) и (2.2):
Опуская промежуточные преобразования, получим
(2.3)
В лабораторной работе экономически целесообразный режим работы трансформаторов реализуется на суточном интервале времени.
2.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.3.1. Рассчитать величину SA для цеховой ТП (2.3) и нанести ее на график полной мощности подстанции, построенный в предыдущей работе.
2.3.2. По графику полной мощности ТП определить моменты времени включения и отключения трансформатора ТЗ и выставить необходимые уставки на коммутационном поле для реализации автоматического управления трансформатором ТЗ по времени суток.
2.3.3. Подключить самопишущий прибор для регистрации графиков тока трансформаторов ТЗ или Т4 в соответствии с рис.2.
2.3.4. Включить установку. Следить за правильностью реализации намеченного режима работы цеховой ТП.
2.3.5. По полученным регистрограммам тока построить графики нагрузки по току для трансформаторов ТЗ и Т4, осредненные на последовательных часовых интервалах времени. Рассчитать потери электроэнергии в трансформаторах ТЗ и Т4 и экономию электроэнергии, полученную за счет реализации экономически целесообразного режима работы трансформаторов по отношению к постоянной работе одного трансформатора (п. 2.3.6 предыдущей лабораторной работы).
2.3.6. Рассчитать потери электроэнергии в трансформаторах ТЗ и Т4 для такого режима, когда они постоянно включены в течение суток. Сравнить эти потери с потерями при экономически целесообразном режиме работы.
2.3.7. Оформить отчет по лабораторной работе, который должен содержать:
- расчет и построение зависимостей потерь в трансформаторах от их загрузки (рис. 4);
- расчет величины SA;
- обоснование выбора уставок времени для реализации экономически целесообразного режима работы трансформаторов;
- графики тока I(t) трансформаторов ТЗ и Т4 для реализованного на модели экономически целесообразного режима и расчет потерь;
- расчет потерь для режима постоянной работы в течение суток двух трансформаторов ТЗ и Т4;
- оценку экономии электроэнергии, полученной за счет реализации экономически целесообразного режима трансформаторов, по отношению к режимам постоянной работы только одного и двух трансформаторов;
- выводы по работе.
2.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как можно рассчитать экономически целесообразный режим работы для трех трансформаторов?
2. Как отразится на реактивных потерях в трансформаторе реализация их экономически целесообразного режима?
3. Как определяются потери электроэнергии в трансформаторах на длительных интервалах времени?
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЕЙ
НАПРЯЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОСЕТЯХ
3.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение методики оценки уровней напряжения в сети и способов их улучшения на суточном интервале времени.
3.2. ВВЕДЕНИЕ
Имеются две основные причины, вызывающие изменения напряжения в электрических сетях: изменения нагрузок, вызывающие изменения потерь напряжения, и регулирование напряжения с целью поддержания его в заданных пределах.
Уровни напряжения принято оценивать отклонениями напряжения от номинального V, которые также изменчивы во времени по указанным выше причинам.
Наилучшим напряжением на зажимах электроприемников, с точки зрения технико-экономической эффективности их работы, является U(t)=Uн=const, т.е. V=0. Обеспечить такой режим напряжения для всей массы электроприемников в сети практически невозможно, поэтому всегда V¹0. Причем чем больше величина V, тем хуже напряжение. Из этого правила есть ряд исключений, например, для слабо загруженного асинхронного электродвигателя наилучшее напряжение меньше номинального. Величина допустимых значений V нормируется ГОСТом в целом для электрических сетей в зависимости от их номинального напряжения. Наиболее жесткие требования к величине V в ГОСТе предъявляются к тем сетям, которые питают основную массу электроприемников (сети до 1000 В).
Таблица 4
Допустимые значения отклонений напряжения по ГОСТ 13109-99
| Напряжение сети | Допустимыe значения | |
| нормальные | максимальные | |
| До 1 кВ 6...20кВ 35 кВ и выше | ±5% - - | ± 10 % ±10 % - |
Для сетей напряжением до 1000 В с интегральной вероятностью 0,95 допустимы отклонения напряжения ± 5 %, с вероятностью 0,05 допустимы большие отклонения, но они не должны превышать ± 10 %.
Оценку максимальных отклонений напряжения обычно проводят для режимов максимальных и минимальных нагрузок с помощью построения диаграммы отклонений напряжения в сети.
Для моделируемой сети расчетная схема и диаграмма отклонений напряжения V показаны на рис. 5. На этом рисунке:
Vцп - отклонения напряжения в центре питания;
DU1 - потеря напряжения в воздушной линии 110 кВ, питающей трансформатор ГПП;
Vo - отклонение напряжения на линии раздела балансовой принадлежности сетей энергоснабжающей организации и сетей потребителя электроэнергии;
V1 - отклонение напряжения на шинах РУ 10 кВ ГПП;
DU2 - потеря напряжения в трансформаторе ГПП;
E1 - добавка напряжения трансформатора ГПП;
DU3 - потеря напряжения в кабельной линии, питающей трансформатор Т4 цеховой ТП;
E2 - добавка напряжения трансформатора цеховой ТП;
V2 - отклонение напряжения на шинах РУ 380 / 220 В цеховой ТП;
DU4 - потеря напряжения в цеховой сети (например, в шинной магистрали ШМ);
V3 - отклонение напряжения в сети в точке присоединения наиболее удаленного электроприемника.
В условиях эксплуатации все потребители рассчитывают требуемые значения V0 для режимов максимальных и минимальных нагрузок с учетом своих средств регулирования напряжения. Если энергоснабжающая организация не выдерживает эти значения, то к ней применяют экономические санкции. Поэтому выполнение данной лабораторной работы ориентировано на расчет требуемых значений V0 для режимов максимальных и минимальных нагрузок.
Потери напряжения в элементе сети с сопротивлением z=R+jX и током 
определяют по формуле:
Все необходимые параметры элементов моделируемой сети приведены в табл. 1, а параметры трансформатора Т2 рассчитаны в п. 1.3.1 лабораторной работы № 1.
3.3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ(ЗАДАНИЕ)
3.3.1. Подготовить установку к работе:
1) для измерения напряжения на шинах 10 кВ ГПП и 380/220 В цеховой ТП в суточном цикле времени подключить самопишущие приборы в соответствии со схемой рис 2;
2) включить питание установки и трансформатор Т4, отключить ТЗ, включить обобщенную нагрузку на шинах 10 кВ S1, включить СД, отключить конденсаторные батареи БК1, БК2, БКЗ, БК4 и фильтрокомпенсирующее устройство ФКУ;
3) переключатель анцапф трансформатора Т2 и переключатель ПБВ трансформатора Т4 установить в нулевое положение;
4) переключатель задания уровня напряжения в сети 110 кВ установить в положение, указанное преподавателем.
3.3.2. Запустить установку нажатием кнопки «Пуск» и произвести регистрацию графиков U (t) на шинах 10 кВ ГПП и на шинах 380 /220 В цеховой ТП на суточном цикле времени с помощью самопишущих приборов. При невозможности использовать самопишущие приборы провести регистрацию графиков U(t) по щитовым приборам.
3.3.3. Обработать результаты измерений:
1) построить графики V(t) для шин 10 кВ ГПП и для шин 380/220 В цеховой ТП;
2) построить гистограммы отклонений напряжения и вычислить их
средние значения и дисперсии.
3.3.4. Проанализировать полученные результаты. Определить оптимальную ступень ПБВ трансформатора Т4 и разработать график переключения анцапф РПН трансформатора Т2. При этом возможность регулирования напряжения с помощью БК в данной работе не учитывать.
3.3.5. Установить переключателем, расположенным на лицевой панели, необходимую ступень ПБВ трансформатора Т4 и на наборном поле с помощью перемычек программу переключения анцапф РПН трансформатора Т2. Подключить и подготовить к работе самопишущие приборы.
 | |||
 | |||
3.3.6. Запустить установку и провести регистрацию напряжений на суточном цикле аналогично п. 3.3.2.
3.3.7. Обработать результаты измерений в соответствии с п. 3.3.3. и оценить соответствие напряжения в моделируемой сети требованиям ГОСТ.
3.3.8. По полученным в п. 3.3.7 результатам построить для режимов максимальных и минимальных нагрузок диаграммы отклонений напряжения для моделируемой сети (аналогично рис. 4.1). Отклонения V1 и V2 определяются при этом экспериментально, V0 - расчетным путем по формуле
.
Так как на модели не представлена цеховая сеть 380/220 В (ШМ на рис. 5), то потери в этой сети (DU4) не учитываются и V3 не оценивается.
3.3.9. Приняв для шин 380/220 В цеховой ТП допустимые значения отклонений 
, 
определить соответствующие отклонения V0, которые должна обеспечить энергоснабжающая организация на линии раздела балансовой принадлежности сетей для режимов максимума и минимума нагрузок.
Принять время максимума с 8 до 12 часов утра, минимума - с 2 до 5 часов ночи. При этом следует помнить, что в реальной практике расчета требуемых значений V0 необходим учет работы компенсирующих устройств, что в настоящей лабораторной работе не производится для упрощения ее выполнения и еще в связи с тем, что вопросы компенсации реактивных нагрузок рассматриваются в следующей лабораторной работе.
3.3.10. Оформить отчет по лабораторной работе, который должен содержать:
- формулировку задач исследований;
- результаты оценки отклонений напряжений в моделируемой сети по п.3.3.3;
- суточный график переключения анцапф трансформатора Т2;
- результаты по п. 3.3.7, полученные после реализации мероприятий;
- напряжения по пп. 3.3.8, 3.3.9;
- выводы по работе.
3.4. Подготовка к работе
Самостоятельная подготовка к работе состоит в следующем:
1) повторение теоретического материала [1,2];
2) подготовка к ответам на контрольные вопросы;
3) расчет потерь напряжения в трансформаторе Т2 для режимов максимальных и минимальных нагрузок, необходимых для выполнения пп.3.3.8 и 3.3.9 задания.
3.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие допускаются отклонения напряжения в промышленных электросетях по ГОСТ 13109-99 и почему?
2. Как зависит работа различных электроприемников от величины напряжения в сети?
3. Какие способы улучшения напряжения используются в промышленных электросетях и в сетях энергосистем?
4. Постройте векторную диаграмму токов и напряжений для простейшей сети с сопротивлением R+jX и током 
.
5. Какие имеются оценки отклонений напряжения и как они вычисляются?
Лабораторная работа № 4