Обработка результатов расчёта и выводы.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫИ СЕТИ

 

 

ОТЧЁТ

о работе №6

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Бригада №3

 

Выполнил: студент группы ЭЭ-21-11

Федоров Алексей Владимирович

Проверил: доцент,к.т.н., Осипенко Г.А.

 

Чебоксары

Цель работы: изучение методов, способов и средств регулирования напряжения, обеспечение заданного режима напряжения двух различных узлов электроэнергетической системы.

Исходные данные: Длина линии: . Марка провода: АС120/19. Среднегеометрическое расстояние между проводами фаз 3,5 м. Тип трансформатора: ТДН-16000/110. Нагрузка в узле 1: . Желаемые напряжения в узле 1: В основном режиме – 10,7 кВ, в утяжелённом – 9,7 кВ. Напряжение в узле 3 Повышение напряжения в узле 2: 0,7 %.

Рисунок 1 – Схема исследуемой электрической сети

Подготовка к работе:

1. Вопрос: Записать формулы для расчёта падения и потери напряжения в элементах электрических сетей? Начертить качественно векторную диаграмму напряжений и токов рабочего режима исследуемой электрической сети.

Падение и потери напряжения в ЛЭП вычисляется по формулам:

 

Падение и потери напряжения в трансформаторах вычисляется по формулам:

Рисунок 2 – Векторная диаграмма напряжений и токов рабочего режима исследуемой электрической сети

2. Вопрос: Перечислить основные способы, методы и средства регулирования напряжения, применяемые в электрическое системы?

Способы регулирования напряжения:

1. Изменение тока возбуждения генератора;

2. Уменьшение потерь напряжения:

3. Поперечная компенсация реактивной мощности;

4. Продольная компенсация реактивного сопротивления;

5. Изменение коэффициента трансформации силовых трансформаторов, автотрансформаторов, последовательных регулируемых трансформаторов.

Методы регулирования напряжения:

1. Местное:

· Групповое – осуществляется для групп потребителей;

· Индивидуальное – осуществляется в основном в специальных целях.

·

2. Централизованное:

· Стабилизация напряжения, применяется для потребителей с практически неизменной нагрузкой, где уровень напряжения необходимо поддерживать постоянным;

· Ступенчатое регулирование напряжения, применяется для потребителей с ярко выраженным различием в нагрузке (работа предприятия в одну смену);

· Встречное регулирование напряжения, применяется для переменной в течение суток нагрузки.

Средства регулирования напряжения:

1. Генераторы с автоматическим регулированием возбуждения (АРВ);

2. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы общего назначения с регулированием коэффициента трансформации под нагрузкой (РПН);

3. Линейные регулировочные трансформаторы (ЛР);

4. Последовательные регулировочные трансформаторы (ПРТ);

5. Компенсирующие устройства:

· Конденсаторные шунтовые батареи (КШБ);

· Синхронные компенсаторы (СК);

· Статические теристорные компенсаторы (СТК);

· Шунтовые реакторы (ШР);

· Установки продольной компенсации (УПК).

3. Вопрос: Какова цель расчёта требуемых ответвлений силовых трансформаторов? Написать формулу для расчёта номера регулировочного ответвления, обеспечивающего желаемое напряжение на шинах НН трансформаторной ПС.

Целью расчёта требуемых ответвлений силовых трансформаторов является обеспечение желаемого напряжения на шинах НН в режиме наибольших нагрузок.

Желаемое напряжение определяется по формуле:

где рассчитанное напряжение на шинах НН трансформатора, приведенное к классу ВН по значению номинального коэффициента трансформации; - желаемое напряжение на шинах НН.

Требуемый номер регулировочного ответвления:

где – относительное значение напряжения ступени регулирования.

4. Вопрос: Пояснить аналитически регулирование напряжения изменением потери напряжения в электрической сети при подключении КШБ и УПК?

КШБ, подключённые параллельно к сети, обеспечивают поперечную компенсацию. В этом случае БК, генерируя реактивную мощность, повышает коэффициент активной мощности сети и одновременно регулирует напряжение, поскольку уменьшаются потери напряжения в сети.

При включении УПК уменьшается реактивное сопротивление сети. Результирующее реактивное сопротивление сети будет складываться из реактивного сопротивления провода и ёмкостного сопротивления УПК, из чего следует, что реактивное сопротивление будет меньше исходного, соответственно будут меньше потери напряжения.

5. Вопрос: Написать формулу для расчёта потребной мощности КШБ для поперечной компенсации с целью достижения желаемого напряжения в узле нагрузки 1.

где – желаемое напряжение на шинах НН трансформаторной подстанции, приведенное к классу ВН исследуемой электрической сети по номинальному коэффициенту трансформации, – реактивное сопротивление исследуемой сети.

6. Вопрос: Написать формулу для расчёта потребного сопротивления УПК для продольной компенсации с целью достижения желаемого напряжения в узле 2.

где – реактивная мощность в начале ЛЭП.

Расчёт параметров схемы замещения исследуемой электрической сети:

1) Для линий

Каталожные данные провода марки АС240/19: ; .

Для эквивалентной схемы замещения 2-х цепной линии:

2) Для трансформатор типа ТДН 16000/110:

Таблица 1 – Каталожные данные трансформатора типа ТДН–16000/110

						Пределы регулирования
		10,5			0,7

Для двух параллельно включенных трансформаторов типа ТДН–16000/110:

3) Реактивная мощность нагрузки:

Схема замещения исследуемой электрической сети представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема замещения исследуемой электрической сети

Расчётная схема основного режима исследуемой сети представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Расчётная схема замещения исследуемой электрической сети в нормальном режиме

Расчётная схема утяжелённого режима представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Расчётная схема замещения исследуемой электрической сети в утяжелённом режиме

 

 

Таблица 2 – Значения сопротивлений обмоток и коэффициентов трансформации трансформатора при различных положениях переключателя устройства РПН

Напряжение ответвления, кВ	Номер регулировочного ответвления, n	Положение переключателя, N	Коэффициенты трансформации	Сопротивление обмоток
абс	отн	r, Ом	x, Ом
133,423		I	18,423	12,129	5,911	116,824
131,376		II	16,376	11,943	5,731	113,266
129,329		III	14,329	11,757	5,554	109,764
127,282		IV	12,282	11,571	5,379	106,317
125,235		V	10,235	11,385	5,208	102,925
123,188		VI	8,188	11,199	5,039	99,588
121,141		VII	6,141	11,013	4,873	96,306
119,094		VIII	4,094	10,827	4,709	93,078
117,047		IX	2,047	10,641	4,549	89,906
115,000		X	0,000	10,455	4,391	86,789
112,953	-1	XI	-2,047	10,268	4,236	83,727
110,906	-2	XII	-4,094	10,082	4,084	80,720
108,859	-3	XIII	-6,141	9,896	3,935	77,767
106,812	-4	XIV	-8,188	9,710	3,788	74,870
104,765	-5	XV	-10,235	9,524	3,644	72,028
102,718	-6	XVI	-12,282	9,338	3,503	69,241
100,671	-7	XVII	-14,329	9,152	3,365	66,509
98,624	-8	XVIII	-16,376	8,966	3,230	63,831
96,577	-9	XIX	-18,423	8,780	3,097	61,209

 

Исходные данные к расчёту основного нормального режима на ПК представлены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Исходные данные к расчёту основного нормального режима

Ветви	Узлы	, В	Точность
		118.800	0.001
Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом
конец	начало
		6,225	10,455	1.000
		2,466	43,395	10,455
Узел
	-20,000	-15,000
	-0,038	1,498

Исходные данные к расчёту утяжелённого режима на ПК представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Исходные данные к расчёту утяжелённого режима

Ветви	Узлы	, В	Точность
		118.800	0.001
Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом
конец	начало
		12,450	20,050	1.000
		4,391	86,789	10,455
Узел
	-20,000	-15,000
	-0,019	0,749

Результаты расчёта основного нормального режима сети записаны в таблицах 5.1 – 5.3.

Таблица 5.1 – Мощности и напряжения в узлах в нормальном режиме

Номер узла	Активнаямощн. узла,	Реактивнаямощн. узла,	Действит. часть напр.,	Мним.часть напр.,	Действующ. значение напр.,
	-20,000	-15,000	10,470	-0,7803	10,500
	-0,380e-1	1,498	116,400	-1,139	116,400

 

Таблица 5.2 – Мощности и потери мощностей в ветвях в нормальном режиме

Ветвь,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Потери активной мощн.,	Потери реактивной мощн.,
3-2	-19,950	-15,550	20,250	16,040	0,2942	0,4844
1-2	-19,790	-14,840	19,910	17,050	0,1251	2,202

Таблица 5.3 – Суммарные нагрузочные потери мощности в электропередаче в нормальном режиме

Суммарные потери активной мощности,	Суммарные потери реактивной мощности,
0,4193	2,686

Результаты расчёта утяжелённого режима сети записаны в таблицах 5.1 – 5.3.

Таблица 5.1 – Мощности и напряжения в узлах в утяжелённом режиме

Номер узла	Активнаямощн. узла,	Реактивнаямощн. узла,	Действит. часть напр.,	Мним.часть напр.,	Действующ. значение напр.,
	-20,000	-15,000	9,238	-1,543	9,366
	-0,19e-1	0,7490	113,100	-1,603	113,100

Таблица 5.2 – Мощности и потери мощностей в ветвях в утяжелённом режиме

Ветвь,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Потери активной мощн.,	Потери реактивной мощн.,
3-2	-20,250	-19,480	21,020	20,710	0,7682	1,237
1-2	-19,950	-14,670	20,230	20,220	0,2808	5,551

Таблица 5.3 – Суммарные нагрузочные потери мощности в электропередаче в утяжелённом режиме

Суммарные потери активной мощности,	Суммарные потери реактивной мощности,
1,049	6,788

Рассчитаем желаемое напряжение регулировочного ответвления и требуемый номер регулировочного ответвления для основного нормального режима.

Выбранному номеру регулировочного ответвления соответствует действительное напряжение:

Желаемое напряжение регулировочного ответвления, требуемый номер регулировочного ответвления и действительное напряжение для утяжелённого режима рассчитываются аналогично. Результаты записаны в таблице 6.

Таблица 6 – Желаемое напряжение регулировочного ответвления, номер регулировочного ответвления, действительное напряжение регулировочного ответвления

Режим
Основной	112,855		112,953
Утяжелённый	111,045		110,906

Исходные данные к расчёту основного нормального и утяжелённого режимов с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН приведены в таблицах 7, 8.

 

Таблица 7 – Исходные данные к расчёту основного нормального режима с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН

Ветви	Узлы	, В	Точность
		118.800	0.001
Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом
конец	начало
		6,225	10,455	1.000
		2,118	41,864	10,268
Узел
	-20,000	-15,000
	-0,038	1,498

Таблица 8 – Исходные данные к расчёту утяжелённого режима с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН

Ветви	Узлы	, В	Точность
		118.800	0.001
Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом
конец	начало
		6,225	10,455	1.000
		4,084	80,720	10,082
Узел
	-20,000	-15,000
	-0,019	0,749

Результаты расчётов основного нормального и утяжелённого режимов с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН приведены в таблицах 9 – 10.

 

Таблица 9.1 – Мощности и напряжения в узлах в нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН

Номер узла	Активнаямощн. узла,	Реактивнаямощн. узла,	Действит. часть напр.,	Мним.часть напр.,	Действующ. значение напр.,
	-20,000	-15,000	10,700	-0,7746	10,720
	-0,380e-1	1,498	116,400	-1,139	116,400

Таблица 9.2 – Мощности и потери мощностей в ветвях в нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН

Ветвь,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Потери активной мощн.,	Потери реактивной мощн.,
3-2	-19,950	-15,470	20,240	15,960	0,2930	0,4824
1-2	-19,800	-14,850	19,910	16,970	0,1070	2,115

Таблица 9.3 – Суммарные нагрузочные потери мощности в электропередаче в нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН

Суммарные потери активной мощности,	Суммарные потери реактивной мощности,
0,400	2,598

Таблица 10.1 – Мощности и напряжения в узлах в утяжелённом режиме с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН

Номер узла	Активнаямощн. узла,	Реактивнаямощн. узла,	Действит. часть напр.,	Мним.часть напр.,	Действующ. значение напр.,
	-20,000	-15,000	9,736	-1,503	9,851
	-0,19e-1	0,749	113,200	-1,647	113,200

Таблица 10.2 – Мощности и потери мощностей в ветвях в утяжелённом режиме с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН

Ветвь,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Потери активной мощн.,	Потери реактивной мощн.,
3-2	-20,230	-19,020	20,980	20,230	0,7494	1,207
1-2	-19,960	-14,730	20,210	19,770	0,2548	5,036

Таблица 10.3 – Суммарные нагрузочные потери мощности в электропередаче в утяжелённом режиме с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН

Суммарные потери активной мощности,	Суммарные потери реактивной мощности,
1,004	6,243

Рассчитаем мощность КШБ, подключаемой параллельно нагрузке к шинам НН ПС для компенсации части реактивной мощности нагрузки в основном нормальном режиме.

Для утяжелённого режима расчёт выполняется аналогично и

По расчётным значениям выбраны серийно выпускаемые КШБ, укомплектованные конденсаторами типа КС2-1,05-60 с установленной мощностью 52,000 р.

Исходные данные к расчёту основного нормального и утяжелённого режимов с отрегулированным напряжением при помощи КШБ приведены в таблицах 11, 12.

Таблица11 – Исходные данные к расчёту основного нормального режима с отрегулированным напряжением при помощи КШБ

Ветви	Узлы	, В	Точность
		118.800	0.001
Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом
конец	начало
		6,225	10,455	1.000
		2,466	43,395	10,455
Узел
	-20,000	-10,640
	-0,038	1,498

Таблица 12 – Исходные данные к расчёту утяжелённого режима с отрегулированным напряжением при помощи КШБ

Ветви	Узлы	, В	Точность
		118.800	0.001
Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом конец
конец	начало
		12,450	20,050
		4,391	86,789
Узел
	-20,000	-11,684
	-0,019	0,749

Результаты расчётов основного нормального и утяжелённого режимов с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН приведены в таблицах 13 – 14.

 

Таблица 13.1 – Мощности и напряжения в узлах в основном нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи КШБ

Номер узла	Активнаямощн. узла,	Реактивнаямощн. узла,	Действит. часть напр.,	Мним.часть напр.,	Действующ. значение напр.,
	-20,000	-11,680	10,630	-0,8051	10,660
	-0,38e-1	1,498	116,700	-1,331	116,700

Таблица 13.2 – Мощности и потери мощностей в ветвях в основном нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи КШБ

Ветвь,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Потери активной мощн.,	Потери реактивной мощн.,
3-2	-19,970	-11,930	20,210	12,330	0,2473	0,4072
1-2	-19,820	-11,580	19,930	13,420	0,1046	1,840

Таблица 13.3 – Суммарные нагрузочные потери мощности в электропередаче в основном нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи КШБ

Суммарные потери активной мощности,	Суммарные потери реактивной мощности,
0,3519	2,247

Таблица 14.1 – Мощности и напряжения в узлах в основном нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи КШБ

Номер узла	Активнаямощн. узла,	Реактивнаямощн. узла,	Действит. часть напр.,	Мним.часть напр.,	Действующ. значение напр.,
	-20,000	-11,680	9,636	-1,589	9,766
	-0,19e-1	0,749	113,900	-2,052	113,900

Таблица 14.2 – Мощности и потери мощностей в ветвях в основном нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи КШБ

Ветвь,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Потери активной мощн.,	Потери реактивной мощн.,
3-2	-20,210	-15,140	20,820	16,130	0,6118	0,9853
1-2	-19,970	-11,470	20,190	15,890	0,2234	4,415

Таблица 14.3 – Суммарные нагрузочные потери мощности в электропередаче в основном нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи КШБ

Суммарные потери активной мощности,	Суммарные потери реактивной мощности,
0,8352	5,401

Рассчитаем емкостное сопротивление УПК для основного нормального и утяжелённого режимов.

Исходные данные к расчёту основного нормального и утяжелённого режимов с отрегулированным напряжением при помощи УПК приведены в таблицах 15, 16.

 

Таблица 15 – Исходные данные к расчёту основного нормального режима с отрегулированным напряжением при помощи УПК

Ветви	Узлы	, В	Точность
		118.800	0.001
Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом

Продолжение таблицы 15.

Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом
конец	начало
		6,225	3,558	1.000
		2,466	43,395	10,455
Узел
	-20,000	-15,000
	-0,038	1,498

Таблица 16 – Исходные данные к расчёту утяжелённого режима с отрегулированным напряжением при помощи УПК

Ветви	Узлы	, В	Точность
		118.800	0.001
Ветвь	, Ом	, Ом	, Ом конец
конец	начало
		12,450	14,860
		4,391	86,789
Узел
	-20,000	-15,000
	-0,019	0,749

Результаты расчётов основного нормального и утяжелённого режимов с отрегулированным напряжением при помощи ответвлений устройства РПН приведены в таблицах 17 – 18.

Таблица 17.1 – Мощности и напряжения в узлах в основном нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи УПК

Номер узла	Активнаямощн. узла,	Реактивнаямощн. узла,	Действит. часть напр.,	Мним.часть напр.,	Действующ. значение напр.,
	-20,000	-15,000	10,570	-0,6759	10,590
	-0,38e-1	1,498	117,300	-0,1831	117,300

Таблица 17.2 – Мощности и потери мощностей в ветвях в основном нормальном режиме с отрегулированным напряжением при помощи УПК

Ветвь,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Активнаямощн.,	Реактивнаямощн.,	Потери активной мощн.,	Потери реактивной мощн.,
3-2	-20,210	-15,560	20,290	15,720	0,2906	0,1661
1-2	-19,840	-14,880	19,960	17,050	0,1

Поделиться: