Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторная работа №4

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
17.02.2023
Размер:
1.88 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа энергетики Отделение Электроэнергетики и электротехники

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ

Лабораторная работа №4

Применение компенсирующих устройств как средств регулирования коэффициента мощности и напряжения

Исполнитель:

 

 

 

студент группы

5А94

Милёшкин А.А.

6.08.2022

Руководитель:

 

 

 

доцент ОЭЭ

 

Н.П. Фикс

 

Томск - 2022

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1. Расположение потребителей и источника питания на координатной плоскости, масштаб 10 км/1 см.

2.Характеристики потребителей электроэнергии и источника питания

 

Наименование

 

РЭС

 

Потребители

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

Активная

мощность

в

режиме

 

80

17

25

10

максимальных нагрузок, МВт

 

 

 

 

 

 

Активная

мощность

в

режиме

 

45

8,5

12,5

5

минимальных нагрузок, МВт

 

 

 

 

 

 

Коэффициент мощности

 

0,9

0,82

0,77

0,84

0,80

ТМ, час

 

 

 

 

3800

3000

7800

5300

КК , %

 

 

 

 

100

30

70

20

UРЭС MAX, кВ

 

 

246,4

 

 

 

 

UРЭС MIN, кВ

 

 

226,6

 

 

 

 

Дата выдачи задания___________________________________________

Дата сдачи готового проекта_____________________________________

Руководитель проекта__________________________________________________

Задание к выполнению принял ___________________________________

Студент группы_____________________________________________________(Подпись)

2

Введение

Цель работы: Применение компенсирующих устройств как средств регулирования коэффициента мощности и напряжения.

В ходе выполнения данной лабораторной работы мы будем регулировать коэффициент мощности cos при помощи КУ

(компенсирующих устройств) для различных режимов работы сети. Для того чтобы узнать в какую сторону нужно его регулировать, необходимо произвести предварительный расчет, после чего выбирать и устанавливать в определенный узел определенные КУ в n-ом количестве. Если КУ оказалось слишком мало или много, необходимо их добавить или убрать. Главная задача – поддерживать коэффициент мощности cos на определенном уровне. После установки необходимо отрегулировать напряжения на линиях и ПС при помощи анцапф.

3

Исходные данные:

Таблица 1 – Выбранные сечения проводов

Схема

Участок

 

ц

, мм2

ном, кВ

Марка

 

 

 

эк

 

 

 

 

 

 

 

 

провода

 

РЭС-2

2

202.661

220

АС 300/39

Радиальная

2-1

2

122.196

220

АС 300/39

2-3

2

74.554

110

АС 120/19

 

 

2-4

2

31.313

110

АС 120/19

 

РЭС-2

2

289.805

220

АС 300/39

 

2-3

1

179.063

 

АС 185/29

Кольцевая

3-4

1

34.255

110

АС 120/19

 

2-4

1

123.575

 

АС 150/24

 

2-1

2

174.741

220

АС 300/39

Таблица 2 – Параметры линий

 

 

Схема

 

 

Участок

Провод

 

Длина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

участка,

 

л, Ом

 

 

л, Ом

 

 

л, мкСм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

км

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиальная

 

РЭС-2

АС 300/39

 

55

 

5.28

 

 

23.595

 

 

145,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1

АС 300/39

 

47

 

4.512

 

 

20.163

 

 

124,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-3

АС 120/19

 

40

 

9.76

 

 

17.64

 

 

102,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-4

АС 120/19

 

47

 

11.468

 

 

20.727

 

 

120,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кольцевая

 

РЭС-2

АС 300/39

 

55

 

5.28

 

 

23.595

 

 

145,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-3

АС 185/29

 

40

 

6.36

 

 

17.16

 

 

105.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-4

АС 120/19

 

39.7

 

9.687

 

 

17.508

 

 

101.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-4

АС 150/24

 

47

 

9.588

 

 

20.398

 

 

122.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1

АС 300/39

 

47

 

4.512

 

 

20.163

 

 

124.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3 - Параметры трансформаторов для радиальной и кольцевой сети

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nТ

Тип

 

 

ном,

 

Регулирование

Каталожные данные

 

 

 

 

 

 

 

ПС

трансформатора

МВА

 

напряжения

 

UВН,

UНН,

 

Uк,

Pк,

 

Px,

 

Ix,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кВ

кВ

 

%

кВт

 

кВт

 

%

 

 

2

ПС1

ТРДЦН-

 

63

 

 

РПН в

 

230

11

 

11,5

300

 

82

 

0,8

 

 

 

 

63000/220

 

 

 

 

нейтрали ВН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±12%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

± 12 ступеней

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ПС3

ТДН-25000/110

25

 

±9×1,78%

 

 

115

11

 

10,5

120

 

25

 

0,65

 

 

2

ПС4

ТДН-10000/110

10

 

±9×1,78%

 

 

115

11

 

10,5

60

 

14

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 3

nТ

Тип трансформатора

 

Расчетные данные

 

 

ПС

 

RT, Ом

 

XT, Ом

 

QX, кВaр

2

ПС1

ТРДЦН-63000/220

3,9

 

96,7

 

504

2

ПС3

ТДН-25000/110

2,54

 

55,9

 

175

2

ПС4

ТДН-10000/110

7,95

 

139

 

70

Таблица 4 –Данные автотрансформатора для радиальной и кольцевой сети

 

nТ

 

 

Тип трансформатора

 

 

ном,

 

 

 

Регулирование

Каталожные данные

 

 

 

 

 

 

ПС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МВА

напряжения

 

 

 

ном, обмоток, кВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВН

 

 

СН

НН

 

 

 

2

 

 

ПС2

 

АТДЦТН-

 

 

 

 

63

 

 

 

 

 

РПН с линии СН

230

 

 

 

121

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63000/220/110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±12%,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±6 ступеней

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Каталожные данные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетные данные

 

 

 

 

 

 

 

 

Uк, %

 

 

 

 

 

Pк, кВт

 

 

 

Px,

 

Ix,

 

RT , Ом

 

 

 

 

ХT , Ом

 

Qx,

 

 

 

ВН-

 

ВН-

 

СН-

ВН-

 

ВН-

СН-

 

 

кВт

 

%

 

ВН

 

СН

 

НН

 

ВН

 

СН

 

 

 

НН

 

кВар

 

 

 

СН

 

НН

 

НН

СН

 

НН

НН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

35

22

200

 

 

160

140

 

37

 

 

 

0,45

1,4

 

1,4

 

2,8

 

104

 

0

 

 

195,6

 

315

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5 - Параметры схемы замещения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ ПС

 

Тип

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

RT, Ом

 

 

XT, Ом

QX,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трансформатора

 

мкСм

 

 

мкСм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кВaр

 

 

 

 

 

 

ПС1

 

ТРДЦН-

 

 

1,55

 

 

 

9,53

 

0,045

 

3,9

 

 

 

96,7

 

 

 

504

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63000/220

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПС3

 

ТДН-25000/110

 

1,89

 

 

 

12,28

 

0,095

 

2,67

 

 

 

55,5

 

 

 

 

162,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПС4

 

ТДН-10000/110

 

1,05

 

 

 

5,29

 

0,095

 

7,95

 

 

 

139

 

 

 

 

 

70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6 - Расчетные параметры автотрансформатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, Ом

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПС

 

трансформатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мкСм

 

 

мкСм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВН

 

 

 

СН

 

 

 

НН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН-

НН-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВН

ВН

 

 

ПС2

 

АТДЦТН-

 

 

1,4+j104

 

 

 

1,4

 

 

2,8+j195,6

 

5,36

 

 

 

 

0,69

 

 

 

0,526

 

0,048

 

 

 

 

 

63000/220/110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схемы замещения:

Рисунок 1 – Радиальная схема замещения

Рисунок 2 – Кольцевая схема замещения

6

Расчет режимов с применением КУ

Для выяснения необходимости установки компенсирующих устройств в схеме, необходимо определить cosφ на шинах РЭС в радиальной и кольцевой сети при различных режимах работы электрической сети и сравнить полученное значение с номинальным значением cosφном

В режиме максимальных нагрузок:

рад =

 

 

 

 

 

 

 

 

г рад

 

 

=

134,9

 

 

 

 

 

= 0,853

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 2

 

 

 

 

√134,92 + 82,62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г рад

 

 

 

г рад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г кол

 

 

 

 

 

 

134,5

 

 

 

 

 

 

 

 

кол =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,848

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

+ 2

 

√134,52

+ 842

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г кол

 

 

г кол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В режиме минимальных нагрузок:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г рад

 

 

 

 

72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рад =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

= 0,935

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

√722 + 27,22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г рад

 

г рад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г кол

 

 

 

 

 

 

72,1

 

 

 

 

 

 

 

 

кол =

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,927

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

+ 2

 

 

 

 

 

√72,12 + 29,12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г кол

 

 

г кол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В послеаварийном режиме:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рад =

 

 

 

 

 

 

 

 

г рад

 

 

=

135,4

 

 

 

 

 

= 0,825

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 2

 

 

 

 

√135,42 + 92,82

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г рад

 

 

 

г рад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кол =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г кол

 

 

=

135,6

 

 

 

 

 

 

 

= 0,834

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 2

 

 

 

 

√135,62 + 89,72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г кол

 

 

 

г кол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из приведённых расчетов следует, что на всех режимах не поддерживается нужный коэффициент мощности. Исходя из этого,

необходима установка КУ (компенсирующих устройств), а именно, реакторов.

Необходимая мощность компенсирующих устройств находится по формуле:

ку = г · ( зад расч)

7

Количество компенсирующих устройств находится по формуле:

куку = ед

Проводимость шунта компенсирующего устройства находится по формуле:

ед

ш = ном2

3.1. Режим максимальных нагрузок

Радиальная сеть

ку = г · ( зад расч) = 134.9 · (0,484 − 0.612) = −17.265 МВАр

Выбираем в качестве КУ БСК ИРМ 10/6,3 (12,6)/10

 

 

ку

=

ку

=

| − 17.265|

= 2.74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ед

 

6.3

 

Примем ку = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

ед

=

 

6.3

= 0,063 См = 63000 мкСм

2

102

ш

 

 

 

 

 

 

 

ном

 

 

 

 

 

 

 

Установим ИРМ 10/6,3 (12,6)/10 в количестве ку в узел 1

Полученные значения г и г в таблице узлов:

Рис. 3. Данные узлов с установленными КУ в радиальной схеме при макс. нагрузках

При таких значениях, коэффициент мощности слишком большой:

рад =

 

г рад

 

=

134,5

 

= 0,92

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 2

 

 

√134,52 + 58,32

 

 

г рад

г рад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

Поэтому необходимо снизить число БСК на 1 установку

Рис. 4. Данные узлов с пересчетом cos

Тогда коэффициент мощности будет равен исходному:

рад =

 

г рад

 

=

134,6

 

= 0,9

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 2

 

 

 

 

√134,62 + 66,52

 

 

г рад

г рад

 

 

 

 

 

 

Для регулировки напряжения были установлены анцапфы:

Таблица 7 - Данные анцапф

N_bd

Названия

+/-

Тип

Место

Кнейт

V_нр

V_рег

N_анц

Шаг

1

ТР1

%

+

РПН

ВН

1

230

11

12

-1

2

ЛРТ ПС2

%

+

РПН

ВН

1

11

11

23

1,5

3

ТР3

%

+

РПН

ВН

1

115

11

9

-1,78

4

ТР4

%

+

РПН

ВН

1

115

11

9

-1,78

Отрегулированная радиальная сеть:

Рис. 5. Данные ветвей с регулированием напряжения анцапфами

9

Рис. 6. Данные узлов с регулированием напряжения анцапфами

Кольцевая сеть

ку = г · ( зад расч) = 119,9 · (0,484 − 0,568) = −18,86 МВар

Выбираем в качестве КУ БСК ИРМ 10/6,3 (12,6)/10

 

 

ку

=

ку

=

| − 18.86|

= 3

 

 

 

 

6,3

 

 

 

 

 

 

 

ед

 

 

Примем ку = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

ед

=

 

6,3

= 0,063 См =

63000 мкСм

2

102

ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Установим ИРМ 10/6,3 (12,6)/10 в количестве ку в узел 1

Полученные значения г и г в таблице узлов:

Рис. 7. Данные узлов с установленными КУ в кольцевой схеме при макс. нагрузках

Коэффициент мощности будет равен исходному:

рад =

 

г рад

 

=

134.7

 

= 0,9

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 2

 

 

 

 

√134,72 + 61,42

 

 

г рад

г рад

 

 

 

 

 

 

10