Введение

В современном мире владение глубокими знаниями в соответствующей технической области является необходимым элементом профессиональной подготовки, освоения и ценности инженера на рынке труда.

Добиться этого результата сегодня возможно лишь при использовании инновационных форм обучения с применением новых компьютерных технологий, базирующихся на современных прикладных программных пакетах.

В настоящее время роль моделирования во всех сферах и отраслях науки и техники резко возросла. Это обусловлено созданием все более сложных технических систем, требующих комплексного исследования.

Современные компьютерные технологии, предоставляют возможность

более глубокого изучения вопросов, связанных с функционированием электроэнергетических установок и процессов, более качественной их проработки и анализа.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

РАСЧЕТ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА

РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Цель - в данной л/р необходимо рассчитать установившийся режим сети с помощью программного комплекса Mathcad.

Основные понятия

Электрическая сеть – это совокупность электроустановок, состоящая из подстанций, воздушных и кабельных ЛЭП, токопроводов, электропроводок, работающих на определенной территории. Электрическая сеть обеспечивает прием электрической энергии от электростанций, ее передачу на различные расстояния, преобразование параметров электроэнергии на подстанциях и распределение электроэнергии по определенной территории, вплоть до непосредственных потребителей.

Электрическая сеть должна проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы обеспечивалась ее работоспособность во всех возможных режимах – нормальных, ремонтных, послеаварийных.

Параметры режима электрической сети (частота, токи в ветвях, напряжения в узлах) должны лежать в допустимых пределах, обеспечивая нормальные условия работы электрооборудования сети и приемников электроэнергии.

Определение параметров режима на стадии проектирования развития электрической сети составляет задачу расчета ее установившихся режимов. Расчетная схема электрической сети состоит из схем замещения отдельных ее элементов и характеризует взаимную связь этих элементов.

ЛЭП характеризуются параметрами (сопротивлениями и проводимостями) равномерно распределёнными по всей протяженности линии. Воздушные и кабельные ЛЭП при расчетах электрических сетей представляются в общем случае П-образной схемой замещения (рис.1).

Рис. 1 Схема замещения линий электропередач

Ввиду различных допущений разрешается представлять:

• КЛ 6…10 кВ с сечениями жил менее 120 мм² простой схемой, содержащей только продольное активное сопротивление;

• ВЛ напряжением 35 кВ и ниже и КЛ напряжением 6…10 кВ с сечениями жил 120 мм² и более схемой с продольными активным и индуктивным сопротивлениями без поперечных ветвей;

• ВЛ напряжением 110…220 кВ и КЛ напряжением 35…110 кВ схемой с продольными активным и индуктивным сопротивлениями и поперечной проводимостью или зарядной мощностью;

• КЛ напряжением 220 кВ и выше полной схемой, включающей все продольные и поперечные параметры;

• ВЛ напряжением 330 кВ и выше схемой с продольным индуктивным сопротивлением и поперечной емкостной проводимостью.

Сопротивления линии электропередач определяются по формулам:

; ; ;

где L – длина линии, км; r₀, x₀, b₀,g₀, – погонные сопротивления линии, Ом/км, См/км; n – количество параллельных линий.Расчетные параметры линий определяются с помощью каталожных данных.

Двухобмоточный трансформатор представляется в виде Г-образной схемы замещения (рис.2), продольными параметрами которой являются активное и индуктивное сопротивления обмоток трансформатора, а поперечными – активная и реактивная проводимости.

Рис. 2 Г-образная схема замещения двухобмоточного трансформатора

Трансформаторы связывают сети разных напряжений, все параметры приводятся к одному напряжению (первичной обмотки). Как правило, на подстанциях первичной обмоткой является обмотка высшего напряжения.

Определение расчетных параметров трансформатора:

– активное сопротивление трансформатора R_T, Ом:

,

где ΔР_К – потери активной мощности при коротком замыкании трансформатора, кВт; U_ВН – номинальное напряжение обмотки высокого напряжения трансформатора, кВ; S_{Т НОМ} – номинальная мощность трансформатора, кВА.

– индуктивное сопротивление трансформатора Х_Т, Ом:

а) для трансформаторов с установленной мощностью 1000 кВА и выше:

,

где u_к,% - напряжение короткого замыкания.

б) для трансформаторов с установленной мощностью ниже 1000 кВА индуктивное сопротивление находится в два этапа: определение полного сопротивления трансформатора и определение соответственно индуктивного сопротивления:

,

.

– активная проводимость трансформатора G_T, См:

,

где ΔР_Х – потери активной мощности на холостом ходу трансформатора, кВт.

– реактивная проводимость трансформатора В_T, См:

,

где ΔQ_Х – потери реактивной мощности на холостом ходу трансформатора, кВАр. Данная величина является расчетной и находится следующим образом:

,

где I_X% – ток холостого хода.

Расчетные параметры трансформаторов определяются исходя из паспортных данных.

Расчет установившихся режимов начинается с составления схемы замещения.Под установившимся режимом электрической сети понимается такой нормальный или послеаварийный режим работы, в котором токи, напряжения и мощности в ее элементах принимаются неизменными. Расчет установившегося режима подразумевает определение этих токов, напряжений и мощностей, которые характеризуют режим электрической сети называются параметрами режима.

Целями и задачами расчета установившегося режима электрической сети являются:

• проверка допустимости параметров режима для элементов сети, в частности проверка допустимости величин напряжений по условиям работы изоляции, величин токов – по условиям нагрева проводов, величин мощностей – по условиям работы источников активной и реактивной мощности;

• оценка качества электроэнергии путем сравнения отклонений напряжений в сети с допустимыми отклонениями напряжений от нормальных значений;

• определение экономичности режима по величинам потерь мощности и электроэнергии в электрической сети.

Наибольшее распространение для расчета любых электрических сетей получил итерационный метод. В этом методе искомые величины определяются в результате повторяющейся вычислительной процедуры (итерации). На первой итерации осуществляется переход от начальных приближений к более точным значениям искомых величин. На последующих итерациях эти значения последовательно уточняются. Вычислительная процедура заканчивается при достижении заданной точности вычислений.

Начальные приближения могут задаваться на основании тех или иных представлений о возможных значениях искомых величин. Так, в частности, начальные значения искомых напряжений в узлах электрической сети могут быть заданы равными номинальному в этой сети.