Выбор режимов регулирования напряжения в распределительной электрической сети
.pdf10
|
Параметры участков сети |
Таблица 4 |
|
|
|
Номер участка сети |
R, Ом |
X, Ом |
Линии 1-2 2-4 4-5
Трансформаторы 2-3 5-6
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
Параметры узлов сети |
|
|
Таблица 5 |
|
|
|
|
|
|
||
Номер |
Номинальная |
Загрузка транс |
Ток, А |
Мощности |
COSф |
|
узла |
мощность |
форматора, |
1нб 1нм |
ативная, |
аактивная, |
|
|
трансформатора, |
отн.ед. |
|
кВт |
кВт |
|
3 |
кВА |
|
|
Рнб Рим |
Онб |
Онм |
|
|
|
|
|
|
|
6
8
Примечание. Привести значения суммарных токов ЦП в режимах наибольших (1цпнб) и наименьших (1цпам) нагрузок и суммарную номиналь ную мощность трансформаторов ТП.
С учётом заданного условия однородности нагрузок ТП будет иметь место равенство :
COS0i = cosф
т.е. cosф нагрузок всех ТП будет равен заданному cosф в центре питания. Активные и реактивные мощности ТП вычисляются по формулам:
Рiнб >/3 UnoJi HgCOS ф, кВт, |
'IУ |
(3) |
Qi нб- ^ Uhom^iHfiCOS ф, квар, |
I |
|
По заданному отношению наименьшей нагрузки к наибольшей нахо дят нагрузки каждой ТП в режиме наименьших нагрузок :
!i HM~li нбШ, Pi нм“ Pi нб^э Qi нм Qi нб^- |
(4) |
Результаты заносят в таблицу 5.
Рассчитанные сопротивления и нагрузки наносят на отдельную схе му, аналогичную рис.1.
3. СОСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАГРУЗКИ
По заданному составу потребителей ТП находят статические харак теристики нагрузки:
Ртп=Рл.н+ Рл.л + РВ.п + Рт+ Ра.д, |
(5) |
Qrn=Qi H+ Ол.л+ Q HII+ Qi^Qa,i , |
(6 ) |
12
где Р„.н, Ря л, Рв.„, Рт, Рал - активные мощности ламп накаливания, люми несцентных ламп, нагревательных приборов, телевизоров, асинхронных двигателей в соответствующем режиме работы сети (при наибольшей и наименьшей нагрузках); Q.,„, Q^, Qan, QT, Q0 - соответствующие реактив ные мощности.
При другом составе потребителей формулы (5) и (6) будут отличать ся лишь набором составляющих электроприёмников .
Для составления функций (5) и (б) воспользуемся статическими ха рактеристиками отдельных электроприёмников, полученными по данным, приведенным в [2,3].
Для ламп накаливания:
Рл.и= Пл.н PHOM(1+1.5SU),
(7)
QXB=0,
где SU - отклонение напряжения, равное:
SU=(U-UHOM)/U„o„.
Для люминесцентных ламп:
P „ = n ,A 0U(1+ 1,55U)
(8)
0 ,л= п ,Л » (1 + 35и + 2,25и2),
Для нагревательных приборов:
Рй„ = п ,Л ои(1+ 8иу
(9)
Q» „ * °-
Для телевизоров:
PT= nTP _ (l + 25U)
(Ю)
Q, « п ^ а + з д а з
Для асинхронных электродвигателей:
Q. л * n.jQ.«» (i+ 66u).
где Pm»,* - потери активной мощности в асинхронном двигателе при номи нальном напряжении, отн.ед., ДРН0М* = АРНОм/Рном-
При коэффициенте загрузки двигателя ш = 1:
кр= -0,75 5U + 4,75 6U2 - 2,51 Ш 3.
Потери мощности АРН0М* можно вычислить по известному КПД элек тродвигателя. Для асинхронных двигателей напряжением 380 и 220 В КПД при номинальной нагрузке ориентировочно составляет q = 0,85...0,92. В курсовом проекте можно принять m = 1 и ц = 0,88. Тогда потери
ЛРН0М. «0,12. |
(13) |
В формулах (7) - (11) Рномактивная мощность ТП при номинальном напряжении в соответствующем режиме работы сети, пл.н, плл, п„.п, пг, п1Д - заданные доли мощностей различных электроприёмников (соответственно ламп накаливания, люминесцентных ламп, нагревательных приборов, те левизоров, асинхронных двигателей) в суммарной активной нагрузке ТП, плл, пт, п1д - соответственно заданные доли реактивной мощности в суммарной реактивной нагрузке ТП.
Очевидно:
пл.„ ^л.л Пн„ Пт пал 1,
п’я.*л +п’т +п'а,д =1.
В результате расчетов должны получиться статические характери стики в виде:
Р = Рном (1 + a,SU + a28U2+ a35U3),
Q = QHoM(l+b,6U + b28U2), где Рном, QHOM- мощности, потребляемые при 6U = 0.
По этим зависимостям вычерчиваются графики Р/РНОм = f(SU) и Q/Qbom = f(5U), где 5U берется по формуле
14
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОНЫ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА В ЦП
Выпускаемые трансформаторы с РПН имеют следующие диапазоны
иступени регулирования:
-трансформаторы 35/10 кВ ± 6х 1,5%;
-трансформаторы 110/10 кВ и 110/35/10 кВ + 9х 1,78%.
Таким образом, на трансформаторах ЦП ступень регулирования мо жет быть 6UCT=1,5 или 6UCT= 1,78% от номинального напряжения обмот ки. Ступень регулирования непосредственно влияет на точность поддер жания заданного в ЦП напряжения. Точность регулирования напряжения определяется зоной нечувствительности, характеризующейся некоторой полосой изменения напряжения на шинах ЦП, при которой не происходит срабатывания регулирующей аппаратуры:
6 U „ = ± ~ ^ , |
(14) |
где Ш ст - ступень регулирования на обмотке трансформатора; п - коэффи циент чувствительности, вводимый для того, чтобы исключить многочис ленные бесцельные срабатывания переключающих устройств, принимает ся равным 1.2... 1.6.
5. РАСЧЁТ РЕЖИМОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
При расчёте режимов распределительной сети 10 (6) кВ вводят сле дующие упрощения:
а) расчёт потоков мощности на участках сети ведут по номинально му напряжению без учёта потерь мощности. В результате на каждом уча стке будет получена одна какая-то мощность;
б) пренебрегают поперечной составляющей падения напряжения, а потерю напряжения принимают равной продольной составляющей паде ния напряжения
ли = P R-+Q -X., В, Ди,% = |
100% ; |
(15) |
|
и |
НОМ |
и ,в |
|
|
НОИ1 |
|
|
в) не учитывают поперечные проводимости линий и потери мощно сти холостого хода трансформаторов ТП.
По данным параметров участков сети (см. табл. 4) и наибольшим на грузкам ТП (см. табл. 5) находят потоки мощности на всех участках сети. Расчёт ведут от концов сети вплоть до ЦП, используя для каждой точки разветвления сети 1-й закон Кирхгофа.
По найденным потокам мощности, с использованием формулы (15), находят потери напряжения на каждом участке сети и затем - от шин ЦП до шин 0.38 кВ каждой ТП. Результаты заносят в табл.6 и 7.
15
|
|
|
|
Таблица 6 |
|
Потери напряжения на участках сети |
|
||
Номер |
|
Потери напряжения в режиме |
|
|
участка |
наибольших нагрузок |
наименьших нагрузок |
||
1 -2 |
ли*,В |
AU'^,% |
лию,в |
~ Аии )% |
|
|
|
|
|
2 - 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7 |
|
Потери напряжения от шин ЦП до шин 0.38 кВ ТП |
|||
Номер |
шин |
AU, % в режиме |
|
|
0,38 кВ ТП |
наибольших нагрузок |
наименьших нагрузок |
||
3 |
д и ; |
|
ди'в |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
Аналогичным образом находят потоки мощности и потери напряже ния для режима наименьших нагрузок (см. табл. 5). Результаты также за
носят в табл. 6 и 7.
Если задано условие о том, что нагрузка, присоединённая к шинам ЦП однородная и изменяется во времени на всех ТП одинаково, то можно записать:
д и н |
д и ’ |
д и я - = т , |
(16) |
д и ; |
ди' |
ли. |
|
где
т=
Р
Здесь: Р ,Р‘ - активная нагрузка в режиме наибольших и наимень ших нагрузок; AU., AU„5, AU„„ - соответственно потери напряжения от
тин ЦП до шин 0.38 кВ ТП, ближайшего к ТП приемника и до наиболее удалённого от ТП приёмника в режиме наименьших нагрузок; Д1Г, Д1Г 6, ALT утоже, но в режиме наибольших нагрузок.
Следовательно,
16
A U ,= A U > .
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ ОТКЛОНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ НА ШИНАХ 0,38 кВ
Нормальные длительные допустимые отклонения напряжения у электроприемников по межгосударственному стандарту ГОСТ 13109-97, должны находиться в пределах ±5% с вероятностью р >0,95. Если ориен тироваться на то, что у ближайшего к ТП электропиемника отклонение на пряжения будет равно верхнему допустимому пределу 6Uj =+ 5 %, а поте ря напряжения в сети 0,38 кВ от ТП до него равна AU,ffl6, то наибольшее допустимое отклонение напряжения на шинах 0,38 кВ по условию работы ближайшего электроприемника составит:
SUtn.H^SUj+ ди„н.б,
где: Динн б - потеря напряжения от шин 0,38 кВ до ближайшего приёмника. Относительно наиболее удалённого от ТП приемника можно ориен тироваться на то, что у него отклонение напряжения будет равно нижнему допустимому пределу Шу= -5%. Если при этом потеря напряжения в сети 0,38 кВ от ТП до него равна AUHHy, то наименьшее допустимое отклонение напряжения на шинах 0,38 кВ ТП по условию работы удалённого электро
приемника будет равно:
^ и т нм = Ш у + AUHHy, |
(17) |
где Ди„„.у - потеря напряжения от шин 0.38 кВ ТП до удалённого электро приемника.
Таким образом, с учётом соблюдения требований ГОСТ, как у бли жайшего, так и у удалённого приемника напряжение на шинах 0,38 кВ ТП
должно находиться в пределах: |
|
•SUTTI.HM й Штп.доп ^8Цт.нб. |
(18) |
Условие (18) должно соблюдаться как для режима наибольших, так и для режима наименьших нагрузок:
S s u ^ S 8иЖд6,1
§UmiMSSUTO^ 8 U m>6.j
Если иметь ввиду, что нормируемые допустимые отклонения напря жения у электроприемников не зависят от режима сети, т.е.
8U > 8U e=8U6 и 81Г =5Uy=8Uy,To
17
(20)
8 U ^ = 5 U ,+ A U :нн.б* |
(21) |
|
8UmjM=5Uy+AU; |
||
|
||
^нн.у \ |
|
7.ВЫБОР РЕЖИМА ВСТРЕЧНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ШИНАХ 10 (6) кВ ЦП
Для уменьшения отклонения напряжения на зажимах электроприем ников на шинах 10(6)кВ ЦП должно осуществляться встречное регулиро вание напряжения. При этом должно поддерживаться наибольшее напря жение для режима наибольших потерь напряжения (режима наибольших нагрузок) и наименьшее - для режима наименьших потерь напряжения (режима наименьших нагрузок) [4,5].
На практике обычно выбирают один из следующих режимов регули рования напряжения на шинах 10(6) кВ ЦП:
а) при наибольших нагрузках' SU^, = +5% от UBOM, а при наименьших
нагрузках - = 0 от и ном; б) при наибольших нагрузках 8и"1Щ=+10%, а при наименьших на
грузках - SUyj, =+5%;
в) при наибольших нагрузках 81)^=+10%, а при наименьших на грузках - 0%; такой режим может потребоваться при значительных потерях напряжения от ЦП до наиболее удалённого ТП и глубоких изменениях на
грузки в течение суток.
В курсовом проекте рекомендуется выбрать режим по пункту а). Ес ли при этом не удастся обеспечить допустимые отклонения у электропри емников, то можно перейти к режиму б) либо к режиму в).
Если по пунктам а - в не удается подобрать ответвления трансфор маторов, обеспечивающих допустимые отклонения напряжения у потреби телей, то могут быть рассмотрены и другие сочетания отклонений напря жения на шинах ЦП:
г) 5иш= 0%, 5ида = -5%; д) 8U"im= 0%, Slim, = 0%; е) 8U"im=+5%, би'цп =+5%;
В связи с тем, что автоматические регуляторы напряжения в ЦП об ладают зоной нечувствителытоспъ лв* отклонение напряжения На шинах ЦП не будет точно поддерзЮаваться в соответствии с вьфр$нным. Для со
18
ответствующих выбранных режимов по пунктам а, б, в оно может нахо диться в следующих пределах:
1. При наибольших нагрузках
бида.н5=5 + 5и„,|
(22)
SU№H„= 5 -5 U m;J
при наименьших нагрузках
з и ^ о + б и Л
(23)
2. При наибольших нагрузках
S U ^ = 10 + 5UM,|
(24)
SU№mi= 1 0 - 6 U m;J
при наименьших нагрузках
5ицп.нв=5 + бинч>|
(25)
SUVM,=5 - 5U „;J
3. При наибольших нагрузках
5и да.„6=10 + 5и т ,)
(26)
= 1 0 -8 U H4;j
при наименьших нагрузках
s u ^ o + s u j
(27)
5иш.И1= 0 -8 и J
Вформулах (22) - (27) Ш т - зона нечувствительности регулятора, определяемая по формуле (14).
8.ВЫБОР ОТВЕТВЛЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТП
Враспределительной сети 10(6) кВ, как правило, устанавливают трансформаторы, не имеющие устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Вместе с тем, эти трансформаторы имеют ответвления,
19
позволяющие устанавливать различные коэффициенты трансформации. Поскольку на них нет устройств РПН, то на каждом конкретном транс форматоре в различных режимах (наибольших и наименьших нагрузок) может быть установлено только одно ответвление.
На трансформаторах обычно имеется 5 ответвлений со ступенью ре гулирования коэффициентов трансформации 2,5%.
Величина добавки напряжения, создаваемая трансформатором, зави сит от установленного ответвления:
8UT= и ;. -1 100,%, |
(28) |
V U'1ноы |
|
где и*1„ом - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора (в отн. ед.) с учётом установленного ответвления; U гном - номинальное на пряжение вторичной обмотки трансформатора (в отн. ед.).
Для трансформаторов 10±2х2.5%/0.4 и 6±2х2.5%/0.4кВ значения добавок напряжения приведены в табл. 8.
|
Добавки напряжения на трансформаторах ТП |
Таблица 8 |
||
|
|
|||
Номер от |
Ответвление |
Напряжение |
Значение добавки напря |
|
ветвления |
первичной об |
ответвления, |
жения, Ш т, % |
|
|
мотки транс |
кВ |
точное зна |
округленное |
|
форматора, % |
|
чение |
значение |
1 |
+5 |
10,5(6,3) |
0,26 |
0 |
2 |
+2,5 |
10,25(6,15) |
2,63 |
2,5 |
3 |
0 |
10(6) |
5,26 |
5 |
4 |
-2,5 |
9,75(5,85) |
7,9 |
7,5 |
5 |
-5 |
9,5(5,7) |
10,8 |
10 |
Для обеспечения допустимых отклонений напряжения у электропри емников целесообразно использовать все имеющиеся ответвления транс форматоров (см. табл. 8). При этом каждому из ответвлений будет соответ ствовать определённая зона распределительной сети. На ТП, близких к ЦП, следует стремиться установить ответвления с меньшими добавками на пряжения (т.е. +5 или +2,5%), а на удалённых ТП - наоборот, с большими добавками напряжения (т.е. -2,5 или -5%).
Сформулируем условия перехода с одного ответвления трансформа тора на другое. Для этого определим величины потерь напряжения, при которых на трансформаторных ТП, ближайших к ЦП, может быть уста новлена няимяньшая добавка напряжения 0.26%, соответствующая ответв лению трансформатора +5% (см. табл. 8).