Ход выполнения работы

В работе исследуется режим передачи для линии в отсутствие (Error: Reference source not found) и при наличии в ней установок продольной компенсации (см. Error: Reference source not found).

Дано: номинальное напряжение ЛЭП U_ном, марка провода; длина ЛЭП l, коэффициент продольной компенсации k, нагрузка Р_н (см. Варианты индивидуальных заданий).

Во всех вариантах коэффициент реактивной мощности tg  cчитать равным 0,3.

Расчетная часть работы выполняется в MathCAD или любом другом математическом пакете с использованием формул, приведенных в разделах Теоретические сведения и Практические рекомендации по выполнению работы. Модельные эксперименты выполняются в программе моделирования режима линии электропередач с установками продольной компенсации Lepsnv4.exe.

1. По исходным данным индивидуального варианта определить погонные параметры провода и выполнить расчет волновых параметров линии без учета потерь: коэффициента изменения фазы a₀, волновой длины линии l, волнового сопротивления передачи z_В, натуральной мощности линии Р_нат.

2. Рассчитать емкостное сопротивление УПК х_к по заданной степени продольной компенсации k и предел пропускной способности некомпенсированной линии Р_пр. Выбрать параметры одного УПК: принять тип конденсаторов, их количество. Определить мощность устройства компенсации Q_{ном.УПК}.

3. Выбрать мощность Q_Р и количество реакторов, необходимых для компенсации реактивной мощности конденсаторов УПК. Выбранное количество реакторов округлить до ближайшего четного.

4. Ввести исходные данные в программе Lepsnv4.exe для моделирования режима ЛЭП без компенсации. Рассчитать в программе режим передачи и сравнить результат по предельной мощности с результатом выполнения п.2 хода работы.

5. Выполнить моделирование режима при наличии одного УПК, расположенного в середине передачи. Построить зависимость предельной мощности линии от местоположения УПК, выполнив расчет режима для 10 точек подключения по длине ЛЭП. Построить график, сделать вывод о характере зависимости.

6. Рассчитать режим передачи при наличии двух УПК при их расположении симметрично относительно середины. Сравнить значение предела мощности со значениями, найденными в п. 5 хода выполнения работы. Сделать выводы.

7. Результаты выполнения работы по пунктам 1–6 и выводы занести в отчет. Правила оформления отчета – см. Введение в курс.

Практические рекомендации по выполнению работы и использованию программного обеспечения

Рассмотрим пример выполнения расчетов по ходу выполнения работы для следующих исходных данных: номинальное напряжение ЛЭП U_ном = 750 кВ, марка провода – 4АС–500/64; длина ЛЭП l = 600 км; степень компенсации k = 0,37; мощность нагрузки S_н = P_н + jQ_н =  = P_н + jP_нtg = 1400 + j14000,3 = 1400 + j420 МВА.

Определим по табл.10 (см. в работе №5) погонные параметры для заданной марки провода: r₀ = 0,015 Ом/км, х₀ = 0,303 Ом/км, b₀ = 3,9×10^-6 См/км, g₀ = 2,95×10^-8 См/км.

Важно! Обратите внимание: в программе Lepsnv4.exe и, соответственно, в табл. 10 и следующих расчетах для обозначения погонных параметров схемы замещения используются обозначения, отличные от принятых в разделе 2.4.1. (вместо R₀ использовано r₀, – х₀, – b₀, G₀ – g₀).

Осуществим расчет волновых параметров линии без учета потерь.

Коэффициент изменения фазы a₀:

рад/км.

Волновая длина линии l:

рад.

Волновое сопротивление ЛЭП без учета потерь z_В:

Ом.

Натуральная мощность линии P_нат:

МВт.

Сопротивление устройства компенсации, необходимое для обеспечения заданной степени продольной компенсации, рассчитаем из (96):

Ом.

По формуле (95), приняв U₁ = U₂ = U_ном, определим предел пропускной способности некомпенсированной передачи:

МВт.

Выберем основные параметры УПК. Максимальный ток передачи, соответствующий ее пропускной способности, рассчитаем по формуле (97):

А.

Пусть в качестве УПК мы можем выбирать батареи конденсаторов из перечня, представленного в табл. 12.

Таблица 12
Марка конденсатора	Номинальная мощность Qном.к, кВар	Номинальное напряжение Uном.к, кВ
КСП–0,6–40	40	0,6
КС2–1,05–60	60	1,05
КСК2–1,05–125	125	1,05

В качестве УПК выберем батареи конденсаторов типа КС2−1,05−60 с номинальным напряжением U_ном.к = 1,05 кВ и номинальной мощностью Q_ном.к = 60 кВар, соответственно сопротивление и номинальный ток одного конденсатора определятся следующим образом:

Ом;

А.

Число параллельно (n) и последовательно (m) включенных банок конденсаторов (см. Error: Reference source not found) определим с использованием формул (98):

Мощность УПК, рассчитанная по формуле (99), составит:

Мвар.

Выберем мощность реакторов на компенсирующем пункте, из условия компенсации ими реактивной мощности УПК:

МВар.

Пусть в качестве компенсирующих устройств мы можем выбирать реакторы из перечня, представленного в табл. 11 (см. в работе №5).

К установке можно принять 6 групп однофазных реакторов 3РОДЦ−110−787/ 3 общей мощностью:

МВар.

Важно! Ограниченный выбор УПК и компенсирующих реакторов обусловлен использованием указанных в табл. 11 и табл. 12 разновидностей в программе Lepsnv4.exe. В реальных расчетах выбор осуществляется по приведенным условиям из всех доступных к использованию разновидностей УПК и реакторов. Далее в работе выполняется моделирование некомпенсированной линии и линии с УПК (без реакторных групп компенсирующего устройства).

Модельные эксперименты выполняются в программе Lepsnv4.exe. После ввода исходных данных для моделирования ЛЭП выбор исследуемого режима осуществляется в поле Число УПК (Error: Reference source not found–а) – ноль соответствует некомпенсированной линии, 1 и 2 – числу УПК. Если число УПК выбрано не равным нулю, то на схеме ЛЭП появляется условное изображение УПК.

Щелчок правой кнопкой мыши по изображению УПК диалоговое окно задания его параметров (Error: Reference source not found–б). Так как в модельных экспериментах исследуются режимы работы ЛЭП с емкостной компенсацией, количество реакторов следует задавать равным 0. Щелчок по кнопке «ОК» приводит к сохранению параметров реакторов и выполнению расчета режима. Результаты расчета выводятся в виде графиков в окне Графика и в виде расчетных значений параметров режима – в окне Результаты расчета пункта меню Расчет. Местоположение УПК редактируется с использованием маркера задатчика. Расположение выбранного УПК (в километрах от начала передачи) показывается в индикаторе в правой части задатчика.

Результаты моделирования и расчета некомпенсированной линии электропередачи по исходным данным рассматриваемого примера приведены на Error: Reference source not found. Как видно из результатов расчета, действительная величина предельной мощности некомпенсированной передачи составляет 3321 МВт, что несколько меньше, чем полученная при выполнении п. 2 хода работы МВт. Неточность предварительного расчета обусловлена неучтенными потерями и использованием в расчете приближения U₁ = U₂ = U_ном, что, очевидно, не соответствует действительности.

Результат моделирования режима при подключении в середине передачи УПК с расчетными характеристиками показаны на Error: Reference source not found. Как видно, эпюра напряжения получилась несимметричной (см. для сравнения первый график на Error: Reference source not found). Это объясняется необходимостью округлять до целого результат расчетов числа параллельно и последовательно включаемых конденсаторов (n и m).

Как видно из результатов расчетов параметров режима (см. Error: Reference source not found) величина предельной мощности компенсированной передачи составляет 5152 МВт, что существенно больше, чем у некомпенсированной ЛЭП.

Значения предельной мощности линии для построения ее зависимости от местоположения УПК снимаются аналогично.

Определим параметры двух компенсирующих пунктов при той же степени компенсации. Тип конденсаторов оставим прежним. Расчетный ток останется прежним, соответственно, число параллельных цепочек конденсаторов останется прежним, изменится число последовательно включенных конденсаторов. Мощность каждого из пунктов:

Мвар,

соответственно, число последовательно включенных банок конденсаторов:

Результат построения эпюры напряжения для подключения 2-х УПК при их расположении симметрично относительно середины линии показан на Error: Reference source not found. Как видно, в этом случае нет превышения напряжением предельного значения. Предельная мощность передачи для этого случая составляет 5154 Мвар, что больше, чем в случае компенсации с использованием одного УПК [23, 26].