Laboratornaya_1_UR

Министерство высшего образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

__________________________________________________________________

Инженерная школа энергетики

Направление подготовки

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Отделение электроэнергетики и электротехники

Лабораторная работа №1

Расчет установившегося режима

Вариант №6

Эксплуатация и режимы работы электрооборудования электростанций

Обучающийся

Группа	ФИО	Подпись	Дата
5А6Б	Кошкин Д.Р.		24.02.20

Руководитель

Должность	ФИО	Подпись	Дата
Доцент ОЭЭ	Юдин С.М.

Томск – 2020

Цель работы:

Составить схему замещения, рассчитать параметры схемы замещения и ввести в базу данных программы МУСТАНГ

Рассчитать установившийся режим, провести анализ результатов и предложить рекомендации по улучшению режима.

Рисунок 1 – Схема к заданию

Таблица 1 – Исходные данные

Элемент схемы	Обозначение
Генераторы	Г1, Г2, Г3, Г4, Г5	ТВФ – 63 – 2 ТВФ – 120 – 2
Трансформаторы	Т1, Т2, Т3, Т4, Т5	ТРДНС – 63000/220 ТДЦ – 250000/220
Линии	Л1 Л2 Л3	АСО– 500, l=300 км, двухцепная АСО– 400, l=120 км, двухцепная АСО– 300, l=80 км, двухцепная
Нагрузки	Н1, Н2, Н3, Н4	P=40 МВт, cos=0.85 P=110 МВт, cos=0.9 P=40 МВт, cos=0.9
Система	С	Бесконечная мощность, U=220 кВ

Чтобы приступить к расчету параметров схемы, необходимо сначала составить схему замещения с указанием всех сопротивлений элементов и коэффициентов трансформации трансформаторов.

Рисунок 2 – Схема замещения

Теперь приступим к расчету параметров элементов схемы.

• Двухобмоточные трансформаторы ТРДНС – 63000/220 (Т₁,Т₂):

Так как номинальная мощность трансформатора больше 1 МВА, то можем не учитывать его активное сопротивление, ведь оно пренебрежимо мало по сравнению с индуктивным сопротивлением обмоток. Значение сопротивления является справочным значением, которое приведено к высшей обмотке напряжения. [1]

• Двухобмоточные трансформаторы ТДЦ – 250000/220 (Т₃, Т₄, Т₅):

Так как номинальная мощность трансформатора больше 1 МВА, то можем не учитывать его активное сопротивление, ведь оно пренебрежимо мало по сравнению с индуктивным сопротивлением обмоток. Значение сопротивления является справочным значением, которое приведено к высшей обмотке напряжения. [1]

• Параметры генераторов ТВФ – 63 – 2 (Г₁, Г₂) [1]:

Принимаем пределы вырабатываемой реактивной мощности генераторов

• Параметры генераторов ТВФ – 120 – 2 (Г₃, Г₄, Г₅) [1]:

Принимаем пределы вырабатываемой реактивной мощности генераторов

• Линия электропередач (Л₁) АСО – 500:

Для линии 1 длиной 300 км и классом напряжения 220 кВ принимаем следующие погонные параметры:

Необходимо учитывать активное сопротивление линии, так как ЛЭП протяжённая и на ней будут присутствовать значительные активные потери[1]:

Также стоит упомянуть про емкостную проводимость линии, так как класс напряжения превышает 110 кВ, и между проводами и землей присутствует емкость.

С учетом погонных параметров линии:

• Для АСО – 400 длинной 120 км и классом напряжения 220 кВ принимаем следующие погонные параметры [1]:

С учетом погонных параметров линии:

• Для АСО – 300 длиной 80 км и классом напряжения 220 кВ принимаем следующие погонные параметры [1]:

С учетом погонных параметров линии:

• Нагрузки (Н₁,Н₂):

Нагрузка 1 и 2 с активной мощностью :

• Нагрузка (Н₃):

Нагрузки с активной мощностью

• Нагрузка (Н₄):

Нагрузки с активной мощностью

Расчет параметров элементов схемы замещения завершен, приступаем к введению параметров в ПК Мустанг для дальнейшего расчета установившегося режима.

Рисунок 3 – Исходные данные в ПК Мустанг (узлы и ветви)

Рисунок 4 – Результаты расчета УР в ПК Мустанг

Режим балансируется, однако при этом появляется проблема перегрузки генераторов по вырабатываемой реактивной мощности. Для решения данной проблемы можно поднять напряжение системы на 1 процент.

Рисунок 5 – Отрегулированный режим

Аварийный режим. На генерирующей электростанции произошла авария на первом генераторе, из-за чего его пришлось временно вывести из эксплуатации. При этом произойдут следующие изменения в параметрах схемы:

Рисунок 7 – Режим после отключения одного генератора

Режим балансируется, напряжение на шинах не просело ниже нормы, генераторы не перегружены.

После отключения одного из генераторов появилась срочная необходимость в выведении ЛЭП 2-2 на ремонт, при этом параметры схемы изменились следующим образом:

Рисунок 8 – Режим при выведенной линии из эксплуатации

Как видно из рассчитанных параметров схемы, напряжение на «шинах 2 и 3» упало ниже нормы. Чтобы компенсировать такой спад напряжения, было принято подключить к СШ2 источник реактивной мощности на базе управляемых подмагничиванием шунтирующих реакторов на 220 кВ - ИРМ–220/30/100 [1]:

Рисунок 9 – Отрегулированный режим

После проведенных мероприятий, напряжения в этих узлах восстановилось до допустимого значения.

Ремонтный режим. Предположим, что на ремонт отключили линию Л3-2. Тогда параметры схемы будут следующими:

Рисунок 10 – Выведение ЛЭП из работы

Режим балансируется, напряжение на шинах не просело ниже нормы, генераторы не перегружены.

Вывод:

В ходе выполнения лабораторной работы была составлена схема замещения по варианту, рассчитаны ее параметры и введены в базу данных программы МУСТАНГ.

Был рассчитан установившийся режим, а также проведены мероприятия по улучшению режима, а именно, повышение напряжения в узлах, уровень отклонения которых превышал допустимый. Это реализовано с помощью повышения напряжения системы. Пока напряжение не стало допустимым согласно ГОСТ 32144-2013 – “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения”. После этого был проведен аварийный режим, а именно отключение одного из генераторов, что понесло за собой незначительный спад напряжения по всей схеме, которых был в пределах нормы.

Вслед за отключением генератора последовало выведение ЛЭП Л2-2 в ремонт. Это вызвало спад напряжения на СШ2 и следующей за ней СШ3. В этом случае было решено было подключить ИРМ к СШ2, что помогло отрегулировать режим.

При проведении ремонтных работ была отключена ЛЭП Л3-2. Это понесло за собой незначительный спад напряжения по всей схеме, которых был в пределах нормы.

После анализа каждого из режимов можно сделать вывод о том, что подключение к схеме батарей статических конденсаторов влечет за собой подъем напряжения в данном узле, куда происходило подключение и в узлах, находящихся за этим узлом по схеме, но уже на наименьшую величину по мере удаления.

Список литературы

1. Справочник по проектированию электрических сетей / Под редакцией Д. Л. Файбисовича – М.; Издательство НЦ ЭНАС, 2005. – 320 с. ил.

2. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Электронный ресурс]. URL: http://www.elec.ru/files/2014/05/06/GOST-32144-2013-Elektricheskaja-energija.pdf, свободный. – Яз. рус.