Лабораторная работа № 6

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ПРИ ВСТРЕЧНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы: получение практических навыков по расчету режимов электрических сетей при встречном регулировании напряжения в программном комплексе RastrWin.

ЗАДАНИЕ

Для схемы электрической сети, приведённой на рисунке 1.1 сделать следующее (для двух значений нагрузки max, min):

1. Составить схему замещения.

2. Рассчитать параметры схемы замещения.

3. Составить модель для расчётов установившихся режимов в ПВК RastrWin (с заданием параметров узлов и ветвей).

4. Выполнить расчёт нормального режима.

5. Оформить графическую схему потокораспределения расчёта установившегося режима в ПВК RastrWin.

6. Напряжения на шинах низкого напряжения отрегулировать согласно закону встречного регулирования.

7. Построить график потерь напряжения.

8. Сделать вывод о целесообразности применение метода встречного регулирования.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для составления схемы замещения схемы указанной на рисунке 1.1:

Таблица 1

Номинальные параметры трансформаторов п/ст

Силовой трансформатор ТДН-40000/220
Ном.мощн. кВ*А	Пределы регулирования	UВН ном кВ	UНН ном кВ	uКЛ%	РКЛ, кВт	РХХ, кВт	IХХ, %	RT Ом	XT Ом	кВАР
40000	± 12 × 1,2	220	35	11	170	40	0,2	1,8	27,1	15

Таблица 2

Номинальные параметры трансформаторов п/ст

Силовой трансформатор ТМН-6300/35
Ном.мощн. кВ*А	Пределы регулирования	UВН ном кВ	UНН ном кВ	uКЛ%	РКЛ, кВт	РХХ, кВт	IХХ, %	RT Ом	XT Ом	кВАР
6300		35	6	7,7	46	7,4	0,35	1,2	14,9	15

Рисунок 6.1 – Расчётная схема сети

Метод встречного регулирования напряжения

Регулирование напряжения – это изменение уровня напряжения в характерных точках сети с помощью специальных технических средств.

Задача регулирования напряжения - обеспечение нормальных технических условий и экономичности совместной работы электросетей и производственных механизмов. В сети каждой ступени трансформации напряжения, оно должно быть в соответствующих пределах.

Существует несколько методов регулирования напряжения:

Централизованное

• Стабилизация напряжения

• Двухступенчатое регулирование

• Встречное регулирование

Местное у потребителя

• групповое

• индивидуальное

В данной работе рассматривается метод встречного регулирования напряжения. Суть метода заключается в изменении напряжения в зависимости от изменения графика нагрузки электроприемника.

Согласно метода встречного регулирование напряжение на шинах низшего напряжения районных подстанций в период максимальной нагрузки должно поддерживаться на 5 % выше

номинального напряжения питаемой сети. Эта цифра приведена в ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Опыт эксплуатации

показывает, что следует повышать напряжение на 10 %, если при этом отклонение напряжения у ближайших потребителей не

превосходит допустимого значения. В период минимальной нагрузки (Р_мин ≤ Р_макс) напряжение на шинах 6-10 кВ ПС понижается

до номинального напряжения. Рассмотрим этот метод на примере следующей схемы участка электрической сети (рис. A).

В режиме максимальной нагрузки в центре питания поддерживается напряжение U_{1 НБ.} На шинах высшего напряжения ПС напряжение ниже из-за потерь напряжения в ЛЭП₁. Обозначим это напряжение U_{2 В}. Напряжение на шинах низшего напряжения этой подстанции приведенное к напряжению высшей обмотки ниже напряжения U_{2 В}на величину потери напряжения в трансформаторе.

Если бы на ПС не было регулирования напряжения (К_т =1), то фактическое напряжение на шинах низшего напряжения ПС в относительных единицах было бы равно напряжению . Это и есть, напряжение на шинах электроприемника А.

Его величина удовлетворяет нормам ПУЭ. Напряжение на шинах электроприемника Б (U_{Б без рег.}) меньше напряжения на шинах электроприемника. А на величину потери напряжения в ЛЭП₂. Его величина не соответствует требованиям ПУЭ. При регулировании напряжения ( ) напряжение на шинах низшего напряжения ПС поддерживается на 5 % выше номинального напряжения сети.

Поднять напряжение на 10 % выше номинального значения напряжения сети нельзя, потому что в этом случае напряжение на шинах потребителя А не соответствовало бы нормам ПУЭ. При регулировании напряжения величина напряжения на шинах электроприемника Б входит в зону допустимых значений.

В режиме минимальных нагрузок напряжение в центре питания выше, потери напряжения в элементах сети меньше. Поэтому без регулирования напряжения и напряжение на потребителе А, и напряжение на потребителе Б выше рекомендованных ПУЭ. Изменением коэффициента трансформации обеспечивается допустимая величина отклонения напряжения на шинах обоих потребителей.

Для регулирования напряжения трансформаторами подстанций предусмотрена возможность изменять коэффициент трансформации в пределах 10 – 20 %. В данной работе используется регулирование напряжения под нагрузкой (РПН).Устройство РПН, как правило, устанавливают на обмотке высшего напряжения.

ХОД РАБОТЫ

«Создание установившегося режима»

1. Для приведенной схемы электрической сети составить схему замещения (учитывая активные и индуктивные сопротивления элементов).

2. Рассчитать параметры всех элементов сети.

3. Составить модель расчётов установившихся режимов для максимальных и минимальных нагрузок в ПВК RastrWin (с заданием параметров узлов и ветвей).

Запустить Rastrwin и создать новый файл (Файлы Новый Режим Ок).

Затем заполним данные для узлов (Открыть Узлы). Зададим номера узлов, номинальные напряжения (в кВ) и наименования.

Рисунок 6.2. – Параметры узлов для максимальных нагрузок

Рисунок 6.3. – Параметры узлов для минимальных нагрузок

Зададим данные для ветвей (Открыть Ветви).

Для этого укажем номера начала и конца ветви (удобно использовать выпадающий список с узлами). Задаем сопротивления и коэффициенты трансформации (данные из пункта 2).

Рисунок 6.4. – Параметры ветвей для максимальных нагрузок

Рисунок 6.5. – Параметры ветвей для минимальных нагрузок

4. Выполнить расчёт установившегося режима.

Параметры схемы для текущей задачи заданы. Приступаем к расчету установившегося режима. Для этого требуется нажать клавишу F5.

При правильно заданных параметрах режим сходится и в таблице протокола выводятся следующие данные:

Рисунок 6.6. – Расчет установившегося режима для максимальныхнагрузок

Рисунок 6.7. – Расчет установившегося режима для минимальных нагрузок

Ит – номер итерации;

Мах.неб. – значение и номер узла для максимального небаланса мощности (P или Q);

>V – максимальная величина и номер узла для превышения напряжения по от-ношению к номинальному – (𝑉𝑉ном⁄)max;

<V – то же самое для снижения напряжения по отношению к номинальному;

Угол – значение и номер линии для максимального разворота угла (в градусах).

5. Оформить графическую схему потокораспределения расчёта установившегося режима.

В ПВК RastrWin 3 создадим графическую схему. Создадим новый файл графика (Файлы Новый Графика Ок).

Воспроизведем графическую схему для разных значений нагрузки с помощью «Ввод».

Падение напряжения на сборных шинах находится в недопустимых пределах, значит нужно использовать один из методов регулирования.

Расчет режима при встречном регулировании

6. Напряжения на шинах низкого напряжения отрегулировать согласно закону встречного регулирования.

Использование РПН позволяет контролировать напряжение в заданных пределах. Для введения его в схему воспользуемся функцией анцапфы. Для этого выполним действия (Открыть Оптимизация Анцапфы).

В таблице «Анцапфы» необходимо задать следующие параметры:

• Nbd – номер типа регулирования трансформатора в базе данных;

• Названия– его название (необязательно);

• ЕИ – единицы измерения шага отпаек (% или кВ). Если это поле не заполнено, предполагаются %, если в это поле занести любой символ, отличный от % и пробела, будут предполагаться кВ;

• +/– – порядок нумерации анцапф:

• «+» – анцапфы нумеруются, начиная от максимальной положительной добавки, «–» – от максимальной отрицательной (по умолчанию задается «+»);

• Тип– тип регулирования. В растре при моделировании трехобмоточных и авто трансформаторов можно установить 3 устройства регулирования РПН, ПБВ, ВДТ.

• Место-Регулирующие устройства могут устанавливаться на стороны ВН и СН, а так же в нейтраль АТ. От него зависит по каким формулам будет рассчитываться коэффициент трансформации и допустимые токи обмоток.

• Кнейтр – число анцапф в нейтральном положении (с нулевой добавкой), по умолчанию 1;

• V(нр) – напряжение нерегулируемой ступени;

• V(рег) – напряжение регулируемой ступени;

• Nanc – число анцапф с шагом, заданным в следующей колонке;

• Шаг – величина шага (% или кВ в зависимости от поля ЕИ).Порядок следования пар Nанц – Шаг – от наибольшего минуса к наибольшему плюсу.

Пример заполнения таблицы Анцапфы для устройства РПН установленных в трансформаторах T2-T7 на стороне ВН и РПН на трансформаторе Т1. Для РПН2 использовались каталожные данные. РПН на стороне ВН (35/6кВ): +/- 12, 1,2%. (Рисунок 6.5).

Рисунок 6.8. –таблицаАнцапфы

Для того что бы связать РПН с трансформатором перейдем на вкладку ветви (Столбец БД_анц Выпадающая меню Выбор нужного РПН).Для максимальных нагрузок (Рисунок 6.9).

Рисунок 6.9. – Введение регулирования в режиме максимальных нагрузок

Рисунок 6.10. – Введение регулирования в режиме минимальных нагрузок

После введения встречного регулирования делаем пересчет режима (Режим F5), параметры схемы так же изменились. Встречное регулирование в данной работе осуществляем изменением номера отпайки РПН таким образом что бы напряжения на узле находилось в допустимых пределах (Столбец N_анц Ввод нужной отпайки РПН). На практике команда на задание отпайки выдается автоматом логики, а исполняется приводом РПН.

7. Построение графика напряжения.

По полученным данным в узлах строим график напряжения. Для этого напряжение в узле сравнивается с номинальным и в процентном соотношении откладывается отдельно для каждой ступени.

Ниже приведен пример для участка цепи:

ВН «Свободный» НН «Южная» (узлы 1-2-3-8).

Процентное отклонение напряжения в узле считается по формуле приведенной ниже, и откладываются на графике:

,

где - напряжение ступени в процентах;

U_ном - номинальное значение напряжение берётся из стандартного ряда напряжений;

U_ф - фактическое напряжение в узле.

∆Е считается, как разница между без регулирования и с регулированием. ∆Е на второй ступени считается, как сумма отрегулированного напряжения на первом и второмтрансформаторе. Последняя величина и откладывается на графике.

Рисунок 6.11. – График потерь напряжения в режиме максимальных нагрузок

Из данного графика видно, что регулирование в режиме минимальных нагрузок не требуется, однако для улучшения качества поставляемой электроэнергии было применено.

В режиме максимальных нагрузок, потребление энергии значительно увеличилось, а значит, увеличились и потери, что видно из графика, приведенного ниже. Регулирование для данного случая необходимо.

Рисунок 6.12. – График потерь напряжения в режиме минимальных нагрузок

8. Сделать вывод о целесообразности применения метода встречного регулирования.

Рисунок 6.13. – Графическая схема (max нагрузка)

Рисунок 6.14.– Графическая схема (min нагрузка)

Рисунок 6.15.– Графическая схема с регулированием (max нагрузка)

Рисунок 6.16.– Графическая схема с регулированием (min нагрузка)