1. Індуктивний опір:

2. Активний опір:

Так як потужність кожної обмотки НН дорівнює 0,5Sвн, тобто 0,5Sн, то

Значення r_B визначається так як і для трьохобмоткового трансформатора, але при цьому:

Втрати потужності в режимі к.з.:

,

при цьому значення параметрів в обмотках ВН і НН, наведені в каталогах, віднесені до повної номінальної потужності трансформатора.

3. Провідності трансформаторів з розщепленою обмоткою визначаються також як для двообмоткового трансформатора.

Трансформатори з розщепленою обмоткою мають підвищене значення індуктивного опору на стороні НН. За рахунок цього потужність к.з. на шинах НН знижується майже в 2 рази, що дозволяє в багатьох випадках відмовитись від струмообмежувальних реакторів.

Питання для самоконтролю.

1. Що назівають еквівалентною схемою заміщення мережі?

2. Що в загальному випадку уявляє собою схема заміщення ЛЕП та які параметри вона містить?

3. Що в загальному випадку уявляє схема заміщення Т і АТ та які параметри вона містить?

4. Які особливості має схема заміщення трьохобмоткових трансформаторів?

5. Які особливості має схема заміщення двообмоткових трансформаторів з розщіпленою обмоткою?

6. Які переваги мають двообмоткові трансформатори з розщіпленою обмоткою?

Висновки: В результаті вивчення матеріалу студенти повинні мати уяву про параметри для розрахунку, аналізу і управління режимами реальної електричної мережі та мати уяву про створення їх

розрахункових моделей - еквівалентних схем заміщення .

Література

1. Блок В.М. Электрические сети и системы. – М.: Высш.шк., 1986.

2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

ЛЕКЦІЯ № 5. ХАРАКТЕРИСТИКИ І ПАРАМЕТРИ ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ .

Актуальність: вивчення характеристик і параметрів електричних навантажень, що є основними вихідними даними для розрахунку електричних систем і мереж.

План :

1. Графіки електричних навантажень.

2. Статичні характеристики навантажень споживачів.

3. Способи представлення навантаження в розрахункових схемах ЕС і М.

4. Схеми заміщення елементів та електричної мережі в цілому.

5. Приведення схеми заміщення до базисної напруги.

6. Питання для самоконтролю.

Графіки електричних навантажень.

Для розрахунку електричних систем і мереж основними вихідними даними являються електричні навантаження споживачів. Зміни електричних навантажень в часі характеризуються графіком, який відображає залежність потужності або струму в часі:

P(t); Q(t); I(t).

Розрізняють змінні, добові, сезонні і річні графіки.

Приблизний добовий графік навантаження енергосистеми має вигляд:

Конфігурація графіка навантаження має загальні закономірності.

На ньому можна побачити три ділянки:

1. – ранковий максимум;

2. – вечірній максимум;

3. – нічна зона (провал).

На цьому графіку виділяють також три зони :

1. – пікова (вечірній ранковий максимум)

2. – напівпікова (час між ранковим і вечірнім максимумом)

3. – зона провалу.

Тарифікація електроенергії здійснюється по зонному тарифу: сама дорога – пікова, дешева – провал.

При проектуванні електричних мереж та систем використовують режими з найбільшими сумарними зимовими навантаженнями Pmax і Qmax та з найменшими сумарними літніми Pmin і Qmin.

Для отримання достовірної інформації про графіки навантажень енергосистема 2 рази на рік в 20-х числах грудня і червня разом з споживачами проводить «дні вимірів».

Статичні характеристики навантажень споживачів.

Споживання навантаження активної і реактивної потужності Pнав. та Qнав. в загальному випадку залежить від :

Рнав, Qнав = f(U,f) .

В залежності Рн(U), Qн(f), Qн(U), Рн(f) в сталих режимах представляють собою статичні характеристики навантаження по напругі і частоті. Для різних видів електричних приймачів (СД, АД ...)статичні характеристики будуть різними, тому в розрахунках із-за великої різноманітності електричних приймачів використовують узагальнені (типові) статичні характеристики по U і f.

Ці характеристики визначаються як властивостями окремих електричних приймачів, так і відношенням їх потужностей. Ці характеристики, як правило, нелінійні.

В якості прикладу покажемо узагальнені статичні характеристики для деякого вузла навантаження з Uн=110кВ.

Способи представлення навантаження в розрахункових схемах ЕС і М.

Таким чином узагальненні характеристики представляють собою лінійні залежності між I і U, для їх використання необхідно визначення дійсної (фактичної) напруги в різних точках мережі. Це ускладнює розрахунок, тому в практичних розрахунках режимів статичні характеристики замінюють умовними, в яких потужність навантаження прийнята незмінною, тобто:

P=const, Q=const.

Способи представлення навантаження в розрахункових схемах мереж залежать від виду мереж і мети розрахунку. Навантаження може бути представлене струмами, потужностями, провідністю або опором.

1. Навантаження утворюється постійним по модулю і по фазі струмом:

при завданні навантаження струмами, вони визначаються по заданому значенню потужності навантаження і прикладеній напрузі в кожному режимі.

Така форма представлення навантаження приймається при усіх розрахунках місцевих мереж напругою до 1кВ, окрім того, як правило, в мережах напругою ≤35кВ.

2. Навантаження задається постійною по величині потужністю Рн=const, Qн=const, незалежною від напруги в точці прикладення навантаження.

Така форма навантаження приймається при розрахунках сталих режимів районних і розподільчих мереж високої напруги.

3. Навантаження представлене постійною комплексною провідністю або опором.

Така форма використовується при розрахунках перехідних електромеханічних режимів.

В розрахункових схемах використовуються умовні зображення елементів мережі. Місця генерації і споживання енергії зображають колами, а шляхи передачі енергії відмічають стрілками. При цьому в пунктах споживання стрілки направляють від вузлів мережі, а в пунктах генерації – до вузлів мережі. У стрілок вказується відповідне значення повної потужності як комплексної величини.

Схеми заміщення елементів та електричної мережі в цілому.

Загальні розрахункові схеми заміщення отримують в результаті об’єднання її різнорідних елементів у відповідності з їх електричними схемами, тобто електричний зв’язок в реальній мережі. При цьому схема заміщення мережі може бути представлена у вигляді електричного ланцюга або у вигляді схеми з навантаженням. В якості прикладу розглянемо схему заміщення мережі, вказану на малюнку.

Приведення схеми заміщення до базисної напруги.

Спільний розрахунок мереж з різним номінальним напругами, тобто мережі, яка містить елементи трансформації, проводиться різними способами.

Один із них знаходиться в приведенні параметрів схеми заміщення до одної базисної напруги.

За базисну напругу може бути прийнята будь яка напруга мережі. Так як навантаження в основному створюються зі сторони НН трансформатора, то за Uбаз приймаємо Uвн, тобто: Uбаз=Uвн, тоді параметри схем заміщення приводяться до сторони ВН трансформатора.

Наведення дійсних параметрів елементів схем заміщення мережі до Uбаз виконується за виразом:

– для прокольної гілки;

– для поперечної гілки.

В якості прикладу наведення розглянемо схема мережі двох номінальних напруг. Мережа складається з ліній Л1 вищої напруги, трансформатора Т і Л2 (нижчої напруги):

Після приведення параметрів схеми заміщення до Uбаз розрахунок робочих режимів проводиться аналогічно мережі однієї напруги.

Питання для самоконтролю.

1. Яку конфігурацію має графік навантаження енергисистеми, та які на ньому можна бачити зони і ділянки?

2. Як здійснюється тарифікація електроенергії?

3. Що уявляють собою статичні характеристики навантажень споживачів?

4. Від чого залежать способи представлення навантаження в розрахункових схемах? Назвіть способи представлення навантаженнь.

5. Як отримують загальні розрахункові схеми заміщення мереж?

6. Навіщо здійснюють приведення схеми заміщення до базисної напруги?

Висновки: В результаті вивчення матеріалу студенти повинні мати уяву про характеристики і параметри електричних навантажень, які є основними вихідними даними для розрахунку електричних систем і мереж .

Література

1. Блок В.М. Электрические сети и системы. – М.: Высш.шк., 1986.

2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

ЛЕКЦІЯ № 5. МЕТОДИ РОЗРАХУНКІВ СТАЛИХ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ.

Актуальність: вивчення методів розрахунків сталих режимів електричної мережі та засвоєння поняття про режими та параметри, які їх характеризують.

План :

1. Поняття про режими.

2. Вихідні данні і задачі розрахунку режимів мережі.

3. Класифікація і характеристика методів розрахунку робочих режимів.

4. Питання для самоконтролю.

Поняття про режими.

Режимом мережі називається такий її стан, який має місце в будь який момент часу.

Розрізняють 3 основних режими мережі:

1- нормальний (робочий режим),

2- аварійний,

3- післяаварійний (робочий режим).

Розглянемо тільки робочі режими. В цих режимах ми вважаємо, що напруга і майже не змінюються, крім того, ми розглядаємо симетричні і синусоїдальні режими. В розрахунках приймають найбільш важкі для роботи мережі післяаварійні режими, які виникають при найбільших навантаженнях після відключень, вирваних пошкодженням електричної мережі.

До самих важких післяаварійних режимів відносяться:

1. При дволанцюгових ЛЕП – пошкодження однго з ланцюгів лінії.

2. В мережах з двухстороннім живленням – пошкодження одного із джерел.

3. В двотрансформаторних ПС – відключення одного з трансформаторів.

Параметри сталих режимів визначаються параметрами нормального max і min режимів навантаження і післяаварійного.

Режим роботи мережі характеризується рядом параметрів:

• струми,

• напруга,

• повна потужність, або її складові.

Параметри режимів мереж змінюються протягом часу. Тому для кожного елемента мережі і електричного приймача зазвичай регламентуються зміни вказаних параметрів.

Вихідні данні і задачі розрахунку режимів мережі.

Вихідними даними являються:

1. Схема електричних з’єднань (електрична схема).

2. Параметри елементів (z; y).

3. Значення навантаження (S; P; Q).

4. Напруга одного із пунктів мережі (або ДЖ, або електричний приймач).

Задача розрахунку робочих режимів мережі заключається у визначенні її параметрів (параметрів режиму мережі).

Ці розрахунки необхідні для перевірки припустимих значень струму і напруги і для оцінювання економічності роботи мережі, а також для визначення втрат потужності і енергії. При розрахунку визначають потокорозподілення потужностей або струмів по ділянкам мережі. Необхідно вміти визначати напругу на різних елементах і інших ділянках мережі, тобто напругу в різних точках мережі.

Класифікація і характеристика методів

розрахунку робочих режимів

Методи розрахунку вибираються за вимагаємою точністю і основними витратами часу.

Методи розрахунку сталих режимів мережі ділять на:

– традиційні,

• формалізовані.

Традиційні методи базуються на прямому використанні законів електричних ланцюгів і залежностей, що з них витікають. Співвідношення між параметрами режиму інтерпретуються у векторні і кругові діаграми. Розрахунок класичними методами здійснюється за допомогою простих обчислювальних засобів.

Формалізовані методи застосовуються для складних електричних мереж. Ці методи базуються на топології мережі, а в якості математичного апарату використовують теорію графів і матричну алгебру. Розрахунки цими методами проводять з використанням ЕОМ.

Питання для самоконтролю.

1. Що називають режимом електричної мережі?

2. Що таке параметри режиму?

3. У чому полягає задача розрахунку робочих режимів мережі, та що є вихідними даними для цієї задачі?

4. Назвіть і дайте характеристику методів розрахунку робочих режимів.

Висновки: В результаті вивчення матеріалу студенти повинні мати уяву про методи розрахунків сталих режимів електричної мережі та засвоїти поняття про режими та параметри, які їх характеризують.

Література

1. Блок В.М. Электрические сети и системы. – М.: Высш.шк., 1986.

2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

ЛЕКЦІЯ № 7. ВИЗНАЧЕННЯ ВТРАТ ПОТУЖНОСТІ В ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХ.

Актуальність: Передача активної і реактивної потужності по проводам і перетворення напруги в трансформаторах супроводжується частковою втратою потужності і енергії. Втрати при передачі досягають 15% від виробляємої енергії, тому точний розрахунок втрат потужності – важлива задача.

План:

1. Втрати потужності в ЛЕП .

2. Визначення втрат потужності на окремих ділянках мережі.

3. Розрахунок втрат електроенергії в елементах електричної мережі.

4. Векторна діаграма струму і напруги в лінії з однієї дільницею.

5. Питання для сомоконтролю.

Втрати потужності в ЛЕП.

Втрати потужності в ЛЕП - це втрати на нагрів провідників ЛЕП змінним струмом, вони можуть бути знайдені за допомогою виразу:

,

Активна та реактивна потужності:

;

; .

Будьяка індуктивність яка споживає струм, є споживач реактивної потужності.

Втрати реактивної потужності трифазних ЛЕП визначаються аналогічно

виразу втрат активної потужності:

.

Будьяка ємність, до якої прикладено напругу мережі, є генератор реактивної потужності. Генерована ємнісною провідністю поперечної гілки схеми заміщення ЛЕП зарядна потужність дорівнює:

.

Qс зменшує реактивну потужність ліній QL (як би частково компенсує) і тим самим знижує витрати потужності ΔP та ΔQ (Q=QL – Qc).

Із виразу (4) і (5) можна зробити висновки:

1 - втрати ΔР і ΔQ залежать як від передаваємої в лінії Р так і від Q,

2 - втрати потужності зворотньопропорційні квадрату напруги, тому навіть невелике підвищення напруги (U) призводить до значного зниження втрат потужності.

Втрати потужності в лінії з декількома навантаженнями визначаються шляхом підсумовування втрат на кожній ділянці.

На цій схемі S₁, S₂, S₃ – лінійні потужності (які транспортуються).

S_a, S_b, S_c – загрузочні потужності (які відбираються).

В місцевих мережах при розрахунку не враховуються:

- зарядна потужність в ЛЕП,

- втрати потужності в мережах.

Тому, в місцевих мережах:

Втрати потужності в трансформаторах:

Існують 4 види втрат потужності:

1- втрати активної потужності (витрати в міді)

,

2- втрати реактивної потужності в міді (Х_ТР)

,

3- втрати активної потужності в сталі (g_тр)

,

4- втрати реактивної потужності в індуктивній провідності (Втр) в режимі xx:

.

Сумарні втрати потужності в трансформаторі:

,

• при розрахунках втрат потужності в трансформаторі використовуються каталожні данні.

Для двообмоткового трансформатора:

, де - коефіцієнт завантаження трансформатора.

,

,

,

Коли потужність ПС (потрібна) перевищує потужність трансформатора (номінальну), на ПС встановлюють декілька трансформаторів.

При паралельній роботі однакових трансформаторів на ПС сумарні втрати потужності ПС:

(одного трансформатора).

ЛЕКЦІЯ №8^. ЗОВНІШНЄ ТА ВНУТРІШНЄ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЗБАГАЧУВАЛЬНИХ ФАБРИК. ВИМОГИ ДО СХЕМ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ.