Содержание
1 Условие задачи…………………………………………………….…………...……..3
2 Исходные данные…………………………………………………………………….3
3 Решение………………………………………………………………..……………...3
3.1 Расчет для максимальных нагрузок………………….……….…………….4
3.2 Расчет для минимальных нагрузок……….…………………….…………..7
4 Ответы на контрольные вопросы………….……………………………….………..9
Список литературы…………………………………………….………….…………..12
Условие задачи
Районная подстанция “Б” с двумя трансформаторами питается по двум параллельным линиям от электростанции “А” (рисунок 1). Параметры сети и мощность нагрузки в максимальном режиме указаны в таблице 1. Наименьшая нагрузка составляет 50% от наибольшей. Коэффициент мощности в обоих режимах равен 0,93. при наибольшей нагрузке на шинах электростанции поддерживается напряжение UAmax, а при наименьшей – UAmin. При наименьших нагрузках один из трансформаторов отключается.
Определить необходимый диапазон регулировочных ответвлений на трансформаторах. При необходимости рекомендовать дополнительные мероприятия по улучшению качества напряжения.
Рисунок 1 – Исследуемая схема электрической сети
Исходные данные
Тип трансформатора: ТДН – 16000 / 110;
Мощность нагрузки: Sн = 21 МВА;
Номинальный коэффициент трансформации: Ктр = 115/10,5/10,5;
Длина линии: L = 40 км;
Марка провода: АС – 95 / 16;
UAmax = 115 кВ; UAmin= 110 кВ;
Соsφ = 0,93;
max: U2Ж=118 кВ;
min: U2ж=111 кВ;
Решение
Для решения задачи необходимо рассчитать режим сети, то есть определить уровни напряжения на шинах подстанции Ua, Ubи Ugв максимальном и минимальном режимах. Учитывая то, что трансформаторы, подключенные к сети 110 кВ имеют регулировочный диапазон 
, составим таблицу коэффициента трансформации для всех ответвлений (таблица 1):
Т а б л и ц а 1 – Коэффициенты трансформации для всех ответвлений
| Положение переключателя | W, % | W, отн.ед. | Кт |
| 16,02 | 1,1602 | 12,70419 | |
| 14,24 | 1,1424 | 12,50928 | |
| 12,46 | 1,1246 | 12,31437 | |
| 10,68 | 1,1068 | 12,11946 | |
| 8,9 | 1,089 | 11,92455 | |
| 7,12 | 1,0712 | 11,72964 | |
| 5,34 | 1,0534 | 11,53473 | |
| 3,56 | 1,0356 | 11,33982 | |
| 1,78 | 1,0178 | 11,14491 | |
| 10,95 | |||
| -1 | -1,78 | 0,9822 | 10,75509 |
| -2 | -3,56 | 0,9644 | 10,56018 |
| -3 | -5,34 | 0,9466 | 10,36527 |
| -4 | -7,12 | 0,9288 | 10,17036 |
| -5 | -8,9 | 0,911 | 9,97545 |
| -6 | -10,68 | 0,8932 | 9,78054 |
| -7 | -12,46 | 0,8754 | 9,58563 |
| -8 | -14,24 | 0,8576 | 9,39072 |
| -9 | -16,02 | 0,8398 | 9,19581 |
Расчет для максимальных нагрузок
Проведем расчет для максимальных нагрузок: определим уровни напряжения Ua, Ubи Ugна шинах подстанции (рисунок 2):
Рисунок 2 – Исследуемая схема электрической сети
1)Uа = 115 кВ
2)Найдем напряжение Ub:
, где
Для провода марки АС – 95/ 16 имеем:
Найдем сопротивления линии:
Найдем активную и реактивную мощность нагрузки (
):
Рассчитаем потерю напряжения линии:
Рассчитаем напряжение Ub:
3) Найдем напряжение Ug:
Для трансформатора ТДН-16000 / 110 имеем:
Потери КЗ – 85 кВт;
Потери ХХ – 18 кВт;
Uk,% - 10,5%;
Номинальная мощность трансформатора: Sном = 16 МВА;
Потеря напряжения в трансформаторе, при максимальных нагрузках (работают оба трансформатора) может быть приближенно определена по выражению:
Рассчитаем напряжение Ug:
4) Рассчитаем желаемый коэффициент трансформации КТЖ:
Выберем из таблицы 1 коэффициент трансформации ближайший к расчетному: КТД = 10,755.
После выбора коэффициента трансформации находим действительное значение напряжения на шинах 10 кВ:
Расчет для минимальных нагрузок
Проведем расчет для минимальных нагрузок: определим уровни напряжения Ua, Ubи Ugна шинах подстанции (рисунок 3):
Рисунок 3 – Исследуемая схема электрической сети
1) Ua= 110 кВ;
2) Найдем напряжение Ub:
Рассчитаем потерю напряжения линии:
Рассчитаем напряжение Ub:
3) Найдем напряжение Ug:
Потеря напряжения в трансформаторе, при минимальных нагрузках (один трансформатор отключен) может быть приближенно определена по выражению:
Рассчитаем напряжение Ug:
4) Рассчитаем желаемый коэффициент трансформации КТЖ:
Выберем из таблицы 1 коэффициент трансформации ближайший к расчетному: КТД = 10,755.
После выбора коэффициента трансформации находим действительное значение напряжения на шинах 10 кВ:
4 Ответы на контрольные вопросы
1. Как выбирается мощность батарей статических конденсаторов?
Современные электрические системы характеризуются многоступенчатой трансформацией и большой длиной линии различных напряжений. Суммарная величина потерь напряжения при передаче электроэнергии от источников до потребителей получается большой. При изменении значений нагрузок от наименьших до наибольших суммарные потери напряжения также изменяются. В результате на зажимах электроприемников имеет место изменение напряжения в значительных пределах, превышающих допустимые. В этих условиях нельзя обеспечить требуемое качество напряжения без применения специальных регулирующих устройств. Установка продольной компенсации (УПК) дает возможность компенсировать индуктивное сопротивление и уменьшить потерю напряжения в линии.
Реактивная мощность может вырабатываться не только генераторами станций, но и другими источниками реактивной мощности, компенсирующими устройствами КУ, в качестве которых могут использоваться батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы (двигатели).
Мощность КУ для установки в сети определяется специальными технико-экономическими расчетами с учетом баланса реактивной мощности в соответствующем узле электрической системы. Установка КУ позволяет улучшить режим напряжения в сети и у потребителей электроэнергии.
Потеря напряжения в линии при установке БК определяется
Отсюда следует, что возможно и целесообразно автоматически изменять мощность БК в целях регулирования напряжения в сети.
Аналогичное изменение режима напряжений в сети имеет место в случае использования в качестве компенсирующего устройства синхронных компенсаторов (двигателей). В режиме перевозбуждения СК генерирует реактивную мощность jQс, а в режиме перевозбуждения потребляет jQс. Это свойство синхронных компенсаторов может быть использовано как для повышения, так и для снижения напряжения на шинах нагрузки при неизменной величине напряжения в начале линии.
2. Расчеты режима линий с двусторонним питанием при различающихся напряжениях источников питания.
Линия с двусторонним питанием при различающихся напряжениях по концам относится к числу электрических цепей с независимыми источниками мощности. Для расчета таких линий используется принцип наложения.
На рисунке 2.1 приведена исходная схема линии с двусторонним питанием (а) при U 
¹U 
, а также две схемы, полученные в соответствии с принципом наложения (б,в). При этом в напряжении на шинах В выделены две составляющие, одна из которых равна напряжению на шинах А, т.е.
= 
+D 
(2.1)
Рисунок 2.1
Токи в исходной схеме рассматриваются как результат суммирования двух систем токов, одна из которых определяется действием напряжений = при DЕ = 0 (рисунок 2.1б), а другая возникает под действием дополнительной э.д.сDЕ при = = 0 (рисунок 2.1в). Приведенные схемы позволяют выполнить точные расчеты режима исходной схемы.
Если предположить для схемы рисунка 2.1б, что напряжение в точке 1 и 2 равно номинальному, то для расчета этой схемы можно использовать формулы, полученные для кольцевой сети. При расчете схемы рисунка 2.1 в нагрузки узловых точек 1 и 2 можно исключить из схемы (токи в ветвях не потекут), а в линии будет протекать только уравнительный ток, вызванный действием подключеннойDЕ
= 
= 
. (2.2)
В результате наложения двух расчетов получаем мощности на головных участках линии
,
.
В общем случае при n нагрузках с учетом (11.2) эти формулы могут быть записаны в виде
, (2.3)
. (2.4)
Дальнейший расчет заключается в определении точки потокораздела и в определении напряжений в узловых точках, так же как и в кольцевых сетях.
Список литературы
1 Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах-М.: Высшая школа, 1978 г;
2 Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. – М.: Энероатомиздат, 1989;
3 Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях: Учеб.пособие для электроэнергетич. спец./ Под ред. В.А. Строева.- М.: Высш. шк., 1999;
4 Евдокунин Г.А. Электрические системы и сети: Учебное пособие для студентов электроэнергетических спец. вузов. – СПб: Издательство Сизова М.П., 2001.