13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / системы и сети / Системы и сети 2014
.pdf
|
|
K |
жел |
|
U HHBH |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.18) |
|
|
|
ТВН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
U HHжел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где U жел |
- желаемое напряжение на стороне НН силового трансформатора. |
|||||||||||||||
НН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Выбор желаемого номера отпайки РПН. |
|
|
|
|
||||||||||||
Условием выбора номера отпайки РПН является его попадание в диапа- |
||||||||||||||||
зон регулирования напряжения, т.е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
N n N , |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.19) |
|||||
где N - |
крайние номера отпаек РПН (даются в справочниках, |
– например, |
||||||||||||||
|
9 1,78 %); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
n - |
номер отпайки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Шаг регулирования t задается в процентах, – например, 1,78%. |
|
|||||||||||||||
Диапазон регулирования напряжения равен: |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
N t , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.20) |
||||
например, 16 %. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Желаемый номер отпайки определяется выражением |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
К жел |
|
|
1 |
|
U BH |
|
1 |
|
|
|||
|
n |
|
|
ТВН |
1 |
|
|
|
|
HH |
1 |
|
. |
(4.21) |
||
|
жел |
|
|
жел |
ном |
|
||||||||||
|
|
|
|
ном |
|
|
t* |
|
|
t* |
|
|
||||
|
|
|
|
КТВН |
|
|
U HH |
КТВН |
|
|
|
|||||
Полученный номер отпайки округляется до ближайшего целого, nстанд .
По найденному nстанд определяется фактическое напряжение низкой сто-
роны U ННфакт :
U факт |
|
U HHBH |
|
|
|
|
. |
(4.22) |
|
1 n |
|
|
|
||||
НН |
K ном |
t |
|
|
|
|||
|
* |
|
|
|||||
|
ТВН |
станд |
|
|
|
|
|
|
Трехобмоточный силовой трансформатор
В трехобмоточном силовом трансформаторе регулирование напряжения под нагрузкой выполняется в обмотке высшего напряжения (РПН устанавлива-
ется в нейтрали обмотки ВН), а обмотка среднего напряжения содержит от-
ветвления, которые переключаются после снятия нагрузки (устройство ПБВ – переключение без возбуждения, установлено в обмотке СН). Поэтому сначала
201
необходимо выбрать номер отпайки РПН, чтобы обеспечить желаемое напря-
жение на низшей стороне трансформатора, а затем рассчитывать ответвление ПБВ для обеспечения желаемого значения на средней стороне трансформатора.
Действительные коэффициенты трансформации равны:
КТВН |
КТВНном |
1 np |
t p |
, |
(4.23) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
К ном |
|
1 np t p |
|
, |
(4.24) |
||
|
|
||||||||
|
ТВС |
ТВС |
|
1 n t |
п |
|
|
||
|
|
|
|
п |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где np, tp - номер отпайки и шаг регулирования устройства РПН в относи-
тельных единицах;
nп, tп - номер отпайки и шаг регулирования устройства ПБВ в относи-
тельных единицах.
Порядок выбора
Определяется напряжение низшей стороны трансформатора, приведенное к стороне высшего напряжения:
|
U ВН U |
ВН |
U |
ТВ |
U |
ТН |
, |
(4.25) |
|
НН |
|
|
|
|
|||
где UВН – |
фактическое напряжение высокой стороны трансформатора, по- |
|||||||
|
лученное в результате расчета режима сети высшего напряже- |
|||||||
|
ния; |
|
|
|
|
|
|
|
UТВ, UТН – |
соответственно модули падения напряжения в обмотке ВН и |
|||||||
|
обмотке НН силового трансформатора. |
|
||||||
Рассчитывается напряжение средней стороны трансформатора, приведен- |
||||||||
ное к стороне высшего напряжения: |
|
|
|
|
||||
|
U ВН U |
ВН |
U |
ТВ |
U |
ТС |
, |
(4.26) |
|
СН |
|
|
|
|
|||
где UТС – модуль падения напряжения в обмотке СН трансформатора.
Определяются желаемые коэффициенты трансформации напряжения с высокой на низкую и с высокой на среднюю стороны трансформатора.
202
К жел |
U ННВН |
; |
К жел |
U СНВН |
, |
(4.27) |
|
|
|
|
|||||
ТВН |
U |
жел |
|
ТВС |
U СНжел |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
НН |
|
|
|
|
|
где U ННжел , U СНжел – соответственно желаемые напряжения низкой и средней сто-
рон трансформатора.
Выбирается номер отпайки РПН, npжел, со стороны высшего напряжения,
обеспечивающий желаемое напряжение на шинах НН (трансформатор рас-
сматривается как двухобмоточный с обмотками высшего и низшего напряже-
ния):
|
|
К |
жел |
|
|
|
1 |
|
U ВН |
|
|
|
1 |
|
|
||
nжел |
|
ТВН |
1 |
|
|
|
|
|
|
НН |
1 |
|
|
|
. |
(4.28) |
|
|
ном |
|
|
жел |
ном |
|
|||||||||||
p |
|
|
|
|
|
t p |
|
|
|
|
t p |
|
|
||||
|
|
КТВН |
|
|
|
U |
НН |
KТВН |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полученный номер округляется до ближайшего целого nрстанд.
Выбирается номер ответвления ПБВ, nпжел, со стороны среднего напря-
жения, обеспечивающий желаемое напряжение на средней стороне трансфор-
матора:
n |
жел |
|
КТВСном 1 nстандр |
t р |
|
1 |
|
1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
п |
|
|
жел |
|
|
|
|
|
|
|
tп |
|
|
|
||
|
|
|
|
КТВС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.29) |
|||
|
|
КТВСном |
1 nстандр |
t р |
UСНжел |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
1 |
. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||
|
|
|
|
ВН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tп |
|
||
|
|
|
|
UСН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Полученный номер округляется до ближайшего целого nпстанд.
Рассчитываются действительные значения напряжения на шинах низшего и среднего напряжения:
U факт |
|
U ННВН |
|
|
|
|
, |
(4.30) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
НH |
|
КТВНном |
( 1 nстандp |
t p |
) |
|
|||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
факт |
|
U ВН |
( 1 nстанд |
t |
п |
) |
|
|
|
|
СН |
п |
|
. |
(4.31) |
||||
UСH |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТВСном ( 1 nстp анд |
t p |
) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если для обеспечения желаемого напряжения на средней стороне транс-
форматора не хватает диапазона регулирования устройства ПБВ, то со стороны обмотки среднего напряжения устанавливается линейный регулятор (вольтодо-
203
бавочный трансформатор). Номер ответвления линейного регулятора в этом случае определяют по формуле:
|
U жел U факт |
1 |
|
|
||||
nжел |
СН |
|
СН |
|
|
, |
(4.32) |
|
|
ном |
|
|
|||||
ЛР |
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛР |
|
t ЛР |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где tЛР - шаг (ступень) регулирования линейного регулятора в относительных единицах.
U ЛРном - номинальное напряжение линейного регулятора.
Рассчитанный номер ответвления линейного регулятора округляется до ближайшего целого, nЛРстанд.
Мощность линейного регулятора выбирается по мощности нагрузки, под-
ключаемой к шинам СН.
Действительное значение напряжения на шинах СН при установке ли-
нейного регулятора равно:
U действ |
U факт nстанд t |
ЛР |
|
U ном , |
(4.33) |
|
СН |
СН |
ЛР |
|
ЛР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где UСНфакт - определяется по выражению (4.31);
Автотрансформаторы
Автотрансформаторы могут иметь устройство регулирования напряжения под нагрузкой в нейтрали или со стороны среднего либо со стороны высшего напряжения. В автотрансформаторах регулирование напряжения во всех случа-
ях осуществляется только на средней стороне. Чтобы получить желаемое напряжение на стороне НН автотрансформатора, нужно установить линейный регулятор со стороны низкого напряжения либо включить его в нейтраль авто-
трансформатора.
Номинальные коэффициенты автотрансформатора равны:
К ном |
U ВНном |
; |
К ном |
U ВНном |
const , |
(4.34) |
||
|
|
|
||||||
ВС |
U |
ном |
|
ВН |
U |
ном |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
СН |
|
|
|
НН |
|
|
|
|
|
|
204 |
|
|
|
|
т.е. коэффициент трансформации напряжения с высшей стороны на низ-
шую не регулируется.
Рассмотрим различные случаи регулирования напряжения под нагрузкой в автотрансформаторе.
Устройство РПН установлено в обмотке СН автотрансформатора
Вэтом случае действительный коэффициент трансформации напряжения
свысшей стороны автотрансформатора на среднюю равен:
К факт |
U ВНном |
|
|
|
|
КВСном |
. |
(4.35) |
|
UСНном 1 nр |
|
|
|
||||||
ВС |
t р |
|
1 nр |
t р |
|
||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер отпайки РПН автотрансформатора выбирается с целью обеспече-
ния желаемого напряжения средней стороны автотрансформатора по следую-
щему алгоритму:
определяются напряжения низкой и средней сторон, приведенные к выс-
шей стороне автотрансформатора, по выражениям (4.25), (4.26);
выбирается желаемый номер отпайки РПН:
|
|
|
К |
ном |
|
|
1 |
|
К |
ном |
U |
жел |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
n |
|
|
ВС |
1 |
|
|
ВС |
СН |
1 |
|
; |
(4.36) |
|||||
жел |
|
жел |
|
|
|
ВН |
|
|
|||||||||
|
|
К |
|
|
t р |
|
|
U |
|
|
|
t р |
|
||||
|
|
|
ВС |
|
|
|
|
СH |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
номер отпайки РПН округляется до ближайшего целого, nстанд;
определяются действительные уровни напряжения средней и низшей сто-
рон автотрансформатора:
U факт |
U ВН |
|
UСНВН 1 nстанд |
t р |
|
|
|||
СН |
|
|
|
; |
(4.37) |
||||
|
|
|
|
|
|||||
СН |
КВСфакт |
|
КВСном |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
U факт |
U ННВН |
. |
|
|
|
|
|
(4.38) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
НН |
КВНном |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Если действительное значение напряжения не удовлетворяет желаемому,
то со стороны низшего напряжения автотрансформатора устанавливается ли-
нейный регулятор (рис. 4.5), номер ответвления которого определяется по фор-
муле:
205
|
|
U жел |
|
1 |
|
||
n |
|
|
|
НН |
1 |
|
(4.39) |
ЛР |
|
факт |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
U |
НН |
t ЛР |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
и округляется до ближайшего целого, nЛРстанд.
Рис. 4.5. Установка линейного регулятора со стороны НН автотрансформатора
Определяется действительное напряжение на шинах НН равно:
U факт U расч |
nстанд U ном t |
ЛР |
, |
(4.40) |
|||
НН |
НН |
ЛР |
ЛР |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
U расч |
U ННВН |
. |
|
|
|
|
(4.41) |
|
|
|
|
|
|||
НН |
К ВНном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Устройство РПН установлено в обмотке СН автотрансформатора, линей-
ный регулятор – в нейтрали обмотки ВН автотрансформатора.
Желаемый номер ответвления линейного регулятора равен:
|
|
К |
жел |
|
1 |
|
|
nжел |
|
ВН |
1 |
|
. |
(4.42) |
|
|
ном |
|
|||||
ЛР |
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
ВН |
t ЛР |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Округляем расчетное значение до ближайшего целого, nЛРстанд, и опреде-
ляем фактическое напряжение низкой стороны
U факт |
U ВН |
|
|
|
|
U ВН |
U ном |
|
|
|
|
|
|
НН |
|
|
|
НН |
НН |
|
|
, |
(4.43) |
||
КВНном 1 |
|
|
|
U ВНном 1 nЛР t ЛР |
|
|||||||
НН |
nЛР |
t ЛР |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где U ННВН определяется по выражению (4.25).
Определяется желаемый номер отпайки РПН
206
n |
жел |
|
КВСном 1 nЛРстанд |
t ЛР |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
р |
|
|
|
жел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
t р |
|
|
|
||||
|
|
|
ВС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.44) |
|||||
|
|
КВСном 1 nЛРстанд |
t ЛР |
|
UСНжел |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
1 |
, |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВН |
|
|
|
|
|
|
|
|
t р |
|
||||
|
|
|
UСН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где UСНВН определяется по выражению (4.26).
Полученный номер ответвления округляется до ближайшего целого,
nрстанд.
Рассчитывается действительное значение напряжения на средней стороне автотрансформатора:
|
U ВН |
1 nстанд t |
р |
|
|
|
||||
U факт |
СН |
р |
|
|
|
|
. |
(4.45) |
||
К ном 1 n |
|
|
|
|
|
|||||
СН |
|
t |
|
|
|
|
||||
|
ЛР |
ЛР |
|
|
||||||
|
ВС |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Устройство РПН установлено в нейтрали автотрансформатора.
Чтобы выбрать номер отпайки РПН, обеспечивающий желаемое напря-
жение средней стороны, необходимо по выражению (4.26) определить напря-
жение средней стороны, приведенное к высшей, UСНВН , затем вычислить желае-
мый коэффициент трансформации между высшим и средним напряжением по выражению (4.27).
Номер отпайки РПН определяется по выражению:
|
1 |
К ВСжел |
|
||
nжел |
К ВСном |
|
. |
(4.46) |
|
|
|
|
|||
р |
К ВСжел 1 t р |
|
|||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Найденный номер |
отпайки РПН округляется |
до ближайшего целого |
|||
nрстанд и по нему рассчитывается напряжение средней стороны автотрансфор-
матора:
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
U ВН |
|
|
|
nстанд t |
|
|
|
||
|
|
|
|
ном |
|
|
|||||
|
|
|
СН |
|
К |
р |
р |
|
|
||
U |
факт |
|
|
|
ВС |
|
|
. |
(4.47) |
||
СН |
|
1 |
nстр анд t р |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Действительное напряжение на шинах НН в этом случае равно:
207
U факт |
U ННВН |
|
|
|
. |
(4.48) |
КВНном 1 nстандр |
|
|
||||
НН |
t р |
|
|
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Если действительное значение напряжения низкой стороны автотранс-
форматора не соответствует желаемому, то со стороны обмотки НН устанавли-
вается линейный регулятор, номер ответвления которого рассчитывается по формуле (4.39).
Действительное напряжение на шинах НН при установке линейного регу-
лятора равно:
U действ |
U факт 1 nстанд t |
ЛР |
, |
(4.49) |
|
НН |
НН |
ЛР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где U ННфакт определяется по выражению (4.25).
Устройство РПН установлено в обмотке ВН автотрансформатора.
Номер отпайки РПН, обеспечивающий желаемое напряжение на средней стороне равен:
|
|
|
жел |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
КВС |
|
|
|
|
|
||||
nжел |
|
|
1 |
1 |
, |
|
|
|
|
(4.50) |
|
|
ном |
|
|
|
|
|
|||||
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
КВС |
t р |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где К ВСжел определяется по выражению (4.27). |
|
|
|
|
|||||||
При округлении его до ближайшего целого, nрстанд, действительное |
|||||||||||
напряжение на шинах СН определяется как |
|
|
|
|
|||||||
U факт |
|
|
UСНВН |
|
|
|
. |
(4.51) |
|||
|
КВСном 1 nстандр |
|
|
||||||||
СН |
|
|
t р |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Действительное напряжение на шинах НН равно |
|
||||||||||
U факт |
|
|
U ННВН |
|
|
|
. |
(4.52) |
|||
|
КВНном 1 nстандр |
|
|
||||||||
НН |
|
|
t р |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если действительное напряжение на шинах НН не соответствует желаемому, со стороны НН устанавливается линейный регулятор, номер ответвления которого определяется по выражению:
|
U жел U факт |
|
1 |
|
|
||||
nжел |
НН |
НН |
|
|
|
|
, |
(4.53) |
|
|
ном |
|
|
||||||
ЛР |
|
U |
|
|
|
t ЛР |
|
|
|
|
|
ЛР |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
208 |
|
|
|
||
а действительное напряжение на шинах НН после установки линейного регуля-
тора - по выражению:
U действ |
U факт nстанд t |
ЛР |
|
U ном . |
(4.54) |
|
НН |
НН |
ЛР |
|
ЛР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, рассмотрены все возможные случаи установки РПН в ав-
тотрансформаторе в сочетании с линейным регулятором для обеспечения жела-
емых напряжений на сторонах СН и НН.
209
Примеры решения задач
Листинг
расчета примеров по разделу 4 в программе MathCad фирмы MathSoft
Пример 4.1.
Рассчитать установившийся режим в сети двух напряжений 220 и 110 кВ. Выбрать номера отпаек РПН для обеспечения напряжения на шинах подстанций: первой - 116 кВ и 10,3 кВ; второй - 10,1 кВ. Напряжение источника питания равно 238 кВ.
Составляем схему замещения, в которой показаны расчетные нагрузки уз-
лов.
210