6 Лабораторная работа № 1. Холостой ход воздушной линии электропередачи

Воздушная линия электропередачи протяженностью до 150-250 км, как правило, учитывается в расчетах П-образной схемой замещения (рисунок 6.1), где R_Л, Х_Л, В_Л - соответственно активное, индуктивное сопротивление и емкостная проводи­мость линии, U₁, U_Л, U₂, I₁, I_C1, I_C2, I - соответственно напряже­ния и токи.

Рисунок 6.1 – Схема замещения ВЛ 110 кВ

Соответствующая векторная диаграмма имеет вид:

Рисунок 6.2 – Векторная диаграмма ВЛ 110кВ в режиме холостого хода

На рисунке 6.2 символами обозначены фазовые углы между векторами токов и напряжений.

6.1 Пример моделирования

Исходные данные приведены в модели Lab1xx_1_1_s

6.2 По заданным масштабным коэффициентам модели

определить масштабные коэффициенты:

- для варианта 1:

-для варианта 2:

-для варианта 3:

6.3 Для заданной электропередачи ВЛ3 (рисунок 6.3)

(Модель Lab1xx_2_1_s).

Рисунок 6.3 - Линия электропередачи на холостом ходу

по рисунку 6.3 измерить:

- для варианта 1:

- для варианта 2:

- для варианта 3:

6.4 По известным параметрам трансформатора (таблица 2.9) и по формулам (5.6) и (5.7) определить значения:

- для варианта 1: ,

- для варианта 2: ,

- для варианта 3: и .

6.5 Вычислить по (Модель: Lab1xx_1_1_L) значения и привести их к действительным значениям (п. 6.2).

6.6 Рассчитав значение емкостного тока в конце линии, построить векторные диаграммы токов и напряжений линии на холостом ходу.

Контрольные вопросы

1) Каким образом замещаются линии, трансформаторы и нагрузки при проведении расчетов?

2) Как определяются масштабные коэффициенты модели элек­тропередачи?

7 Лабораторная работа № 2. Исследование установившихся режимов радиальной электрической сети 110 кВ

Режим работы электрической системы характеризуется показателями, количественно определяющими условия работы сис­темы и называемыми параметрами режима. К ним относятся зна­чения мощностей, напряжений, токов, углов сдвига фаз и т.п.

Параметры режима электрической системы аналитически свя­заны между собой. Расчет установившегося режима производится с целью определения неизвестных параметров (токов, напряжений, мощностей) по известным параметрам режима.

Одной из задач расчета установившихся режимов электрических систем является определение уровней напряжения в узлах по известному напряжению в начале линий при заданных нагрузках. Эта задача может быть решена аналитически или с помощью модели электрической сети.

На рисунке 7.1 приведена схема замещения воздушной линии 110 кВ, а на рисунке 7.2 приведена векторная диаграмма ее токов и напряжений.

Рисунок 7.1 - Схема замещения ВЛ 110 кВ

Рисунок 7.2 – Векторная диаграмма токов и напряжений ВЛ 110кВ

Геометрическую разность между векторами напряжений в начале и в конце линии называют падением напряжении в линии (вектор ab), a алгебраическую разность тех же напря­жении - потерей напряжения в линии (вектор ас).

В практических расчетах из-за небольшой величины угла принимают, что потеря напряжения в линии равна отрезку af, то есть продольной составляющей падения напряжения в линии.

Падение напряжения в линии определяется геометрической суммой векторов падений напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях, обусловленных действием тока нагрузки и емкостного тока.

Емкостный ток в конце линии можно рассчитать по форму­ле:

(7.1)

Как видно из векторной диаграммы емкостный ток уменьшает величину продольной составляющей падения напряжения (отрезок af) и увеличивает его поперечную составляющую (отрезок bf). Поэтому в нормальном режиме емкость линии благоприятно влияет на ее работу, снижая потери напряжения. В то же время влияние емкости линии приводит к заметному повышению напряжения в конце ее на холостом ходу.

При определении падения напряжения в линии и трансформаторе можно использовать следующие выражения:

(7.2)

(7.3)

В этих выражениях значения берутся для какой-либо одной точки сети. В приближенных расчетах допускается подставлять в знаменатель номинальное напряжение сети . При расчетах линий 110 кВ и ниже можно не учитывать составля­ющую при мнимой части в формулах 7.2 и 7.3, то есть прене­брегать поперечной составляющей падения напряжения.

При увеличении коэффициента мощности нагрузки уменьша­ется величина реактивной мощности, протекающей по линии, что приводит к уменьшению потери напряжения (7.2) и (7.3). Поэтому применение устройств компенсации реактивной мощ­ности является одним из способов уменьшения потерь напряже­ния в сети.

Для обеспечения заданного напряжения у потребителей трансформаторы имеют регулировочные ответвления, позволяю­щие изменять коэффициент трансформации и таким образом регулировать напряжение. Действительное напряжение низшей стороны трансформатора определяется по формуле:

(7.4)

где - поминальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора;

- напряжение регулировочного ответвления обмотки высшего напряжения трансформатора;

- напряжение на низшей стороне трансформатора, при­веденное к высшей. можно определить по формуле:

(7.5)

При выборе регулировочного ответвления трансформатора сначала определятся расчетное значение:

(7.6)

где - желаемое напряжение на шинах низшего напряжения.

По величине _. принимается ближайшее меньшее стандартное ответвление трансформатора.

7.1 Исходные данные для моделирования приведены в (Lab2_2_s)

2. Пример моделирования (Ris_3_6_4_s.mdl)

3. Использовать модель (Lab2_3_s) для исследования на стенде схемы замещения по рисунку 7.8

7.4 Измерить напряжения и токи вычислить значения

Рисунок 7.8 – Линия электропередачи под нагрузкой, где (//) – параллельное включение клемм 1-1 и 2-1

по моделям:

- для варианта 1: (Lab2_7_1_L.mdl);

- для варианта 2: (Lab2_7_2_L.mdl);

- для варианта 3: (Lab2_7_3_L.mdl).

7.5 По данным из пункта 7.4 построить векторные диаграммы. По векторным диаграммам определить величину падения напряжения, потери напряжения, продольную и поперечную составляющие падение напряжения в линии.

7.6 С помощью модели определить напряжение, активную и реактивную мощности в конце линии (точка 2). (Lab2_7_4_L.mdl)

7.7 Изменяя коэффициент мощности нагрузки путем подключения емкостных элементов модели, построить зависимость:

(7.36)

(Lab2_8_L.mdl)

7.8 Для заданной в пункте 7.3 нагрузки с помощью модели определить величину потери напряжения в трансформаторе и сравнить с результатами расчета по формуле (7.3) (Lab2_8_L.mdl).

7.9 Определить напряжение на шинах НН подстанции при номи­нальном коэффициенте трансформации, если известны номиналь­ные напряжения обмоток трансформатора .

7.10 Считая, что регулировочные ответвления имеют диапазон 9*1.78%, выбрать регулировочные ответвления так, чтобы напряжение па шинах НН подстанции составило около . Если потеря напряжения в сети велика или номинальное напряжение регулировочного ответвления превышает напряжение в сети, то путем поочередного подключения к нагрузке емкостных элементов добиться, чтобы потери напряжения в сети находились в пределах допустимого.

Контрольные вопросы

1) Чем отличаются понятия "падение напряжения" и "по­тери напряжения"?

2) Может ли при отсутствии потери напряжения в линии падение напряжения отличаться от нуля?

3) Как влияет емкость линии на ее работу в режиме холостого хода и под нагрузкой?

4) Как влияет на величину потери напряжения в линии коэффициент мощности нагрузки?

5) Как определить потерю напряжения в трансформаторе?

6) Как определить допустимую потерю напряжения в сети?

7) Какими методами можно уменьшить потерю напряжения в сети?