8 Лабораторная работа № 3. Исследование установившихся режимов простой замкнутой электрической сети

Замкнутыми электрическими сетями называют сети, магистраль­ные линии которых получают питание не менее чем с двух сторон.

К простым замкнутым электрическим сетям относятся линии с двусторонним питанием, а также кольцевые сети с одним источником питания.

Расчет нормального установившегося режима в простой замкну­той электрической сети производится в следующей последователь­ности:

- составляется схема замещения сети,

- определяются расчетные нагрузки в узлах,

- производится расчет потокораспределения без учета потерь мощности в линиях,

- определяется точка потокораздела, в которой сеть разре­зается, и производятся уточняющие расчеты потокораспределения с учетом потерь мощности в линиях,

- производится расчет уровней напряжения в узлах нагрузки и другие инженерные задачи.

Расчетная нагрузка узла электрической сети рисунок 8.1 определяется по схеме замещения рисунок 8.2.

(8.1)

где - полная мощность нагрузки трансформатора,

- потери мощности трансформатора,

Рисунок 8.1 – Электрическая сеть с двусторонним питанием

, - потери мощности в стали и меди трансформатора,

- реактивная мощность линий Л1 и Л2.

Потери мощности можно определить по формуле

(8.2)

Для определения потерь мощности можно воспользовать­ся формулой:

Рисунок 8.2 – Схема замещения к рисунку 8.1

(8.3)

где - номинальная мощность трансформатора.

При известной расчетной нагрузке узла схема замещения при­мет вид рисунок 8.3.

Расчет потокораспределения в кольцевой сети (без учета по­терь мощности в линиях) начинают с определения потоков мощности на головных

участках по формуле:

(8.4)

В точке потокораздела сеть условно разделяется.

Формула для определения потока мощности на участке сети, примыкающем к узлу (n-1) (рисунок 8.4) имеет вид:

(8.5)

Рисунок 8.3 – Схема замещения сети при известной расчетной нагрузке

Потери мощности на участке сети между узлами (n) и (n-1) можно определить по формуле

(8.6)

Определение потока мощности показано на рисунке 8.4.

После определения потока мощности на головном участке сети рисунок 8.4 производится расчет напряжений в узлах схемы.

Формула для определения напряжения в узле n при известном напряжении в узле (n-1) рисунок 8.4 имеет вид

Рисунок 8.4 – Определение потока мощности

, (8.7)

где и - соответственно продольная и поперечная составляющие падения напряжения, определяемые по формулам:

(8.8)

(8.9)

Одной из инженерных задач, решаемых при проектировании электрических сетей, является выбор марок проводов. В воздушных линиях передачи применяют, как правило, алюминиевые или сталеалюминевые провода, сечение которых при напряжении линий до 220 кВ выбирают по экономической плотности тока

(8.10)

где - расчетный ток линии, соответствующий режиму макси­мальных нагрузок,

- число цепей в линии,

- экономическая плотность тока.

При выполнении лабораторных работ можно принять, что значе­ние соответствует величине тока в линии в нормальном режиме

(8.11)

Экономическая плотность тока в общем случае зависит от продолжительности использования максимальной нагрузки. В дан­ной работе можно принять =1,3 A/мм².

Полученные расчетные значения округляются до ближайшего стандартного и затем проверяются на соответствие следующим основ­ным условиям:

-отсутствие радиопомех и короны на линии,

-механическая прочность проводов и опор,

-допустимая длительная токовая нагрузка по нагреву,

-термическая стойкость от токов КЗ (проверяют провода ВЛ, оборудованных устройствами быстродействующего АПВ),

-динамическое действие токов КЗ (проверяют провода ВЛ при ударном токе к.з. 50 кА и более).

При выполнении лабораторной работы достаточно учесть условие отсутствия короны на линии и допустимую длительную токовую нагрузку. Первое из этих условий выполняется, если сечение прово­дов выбирать не менее 70 мм², 120 мм² при напряжениях соответственно 110 кВ, 150 кВ.

Вторым условием является , где - расчет­ный ток, определяемый для тяжелых послеаварийных режимов, - допустимая длительная токовая нагрузка.

8.1 Исходные данные для моделирования сосредоточены в моделях:

- для варианта 1:(Lab3_3_L.mdl);

- для варианта 2:(Lab3_4_L.mdl);

- для варианта 3:(Lab3_6_L.mdl).

8.2 Использовать модель (Lab3_3_s) для исследования на стенде схемы замещения для заданной схемы электропередачи рисунок 8.5. Найти режимы Л1 и Л2.

8.3 Измерить напряжения по схеме рисунок 8.5, на­грузка _, (Lab3_3_s)

8.4 При измеренных величинах вычислить значения по разделу 8.1, нагрузка :

- для варианта 1:(Lab3_3_L.mdl);

- для варианта 2:(Lab3_4_L.mdl);

- для варианта 3:(Lab3_6_L.mdl).

Модернизировать исходные модели для определения недостающих параметров.

8.5 Аналогично п.п. 8.2-8.4 определить все параметры для нагрузок рисунок 8.7. (Lab3_1_s) Модернизировать модель для определения недостающих параметров.

8.6 Определить по п.п. 8.2-8.4, 8.5 потокораспределение в сети, найти сечение и марку провода на каждом участке рисунок 8.5. Модернизировать исходные модели для определения недостающих параметров:

- для варианта 1:(Lab3_3_L.mdl);

- для варианта 2:(Lab3_4_L.mdl);

- для варианта 3:(Lab3_6_L.mdl).

8.7 Схема кольцевой электрической сети приведена на рисунке 8.7.

Элементы а также представленные на рисунке 8.7, соответствуют фрагменту схемы заме­щения по рисунку 8.5 (Lab3_3_s).

Рисунок 8.7

8.8 С помощью модели определить напряжение на стороне ВН подстанций 1 и 2 и выбрать регулировочные ответвления трансфор­маторов, если известно, что номинальные напряжения трансформато­ров а регулировочные ответвления имеют диапазон

8.9 Модельно определить: при обрыве какой из ли­ний в сети возникает наиболее тяжелый аварийный режим, сопро­вождающийся наибольшей потерей напряжения.

8.10 Сделать выводы о допустимости токов в послеаварийном режиме для выбранных марок проводов (применительно к п. 8.8).

8.11 Используя данные и модели, полученные в п. 8.8, определить потокораспределение и напряжения на стороне ВН подстанций 1, 2, 3. Модернизировать исходные модели для определения недостающих параметров:

-для варианта 1:(Lab3_3_L.mdl);

-для варианта 2:(Lab3_4_L.mdl);

-для варианта 3:(Lab3_6_L.mdl).

Контрольные вопросы

1) Как определяется точка потокораздела в замкнутой сети?

2) Могут ли точки потокораздела активной и реактивной мощности находиться в различных узлах электрической сети?

3) По каким условиям проверяются сечения проводов, выбранные по экономической плотности тока?

4) Как определяется суммарная потеря напряжения в замкнутой сети?

5) Каков порядок расчета режима замкнутой электрической сети?