Проектирование и эксплуатация систем электроснабжения. Учебно-методическое пособие

Рис. 1.8. Схема электрической сети № 1

21

4.Установить трансформаторы (окно элементов n-Ports/Nodes-, 2W-Transformer), указать имя трансформатора (Name), напряжение ВН

иНН (Ur1, kV; Ur2, kV), мощность трансформатора (Sr, MVA) и напряжение короткого замыкания (Ukr(1), %), потери короткого замыкания (URr(1), %) в процентах от номинальной мощности трансформатора

(Sr, MVA).

5.Подключить нагрузку (окно элементов 1-Ports-, Load), указать имя нагрузки (Name), указать тип нагрузки (LF-Type), задать активную

иреактивную мощность (P, kW, Q, kvar).

6.Подключить питающий узел – фидер (окно элементов 1-Port, Feeder), указать имя фидера (Name).

Ввод графиков электрической нагрузки

1.Открыть окно задания параметров нагрузки (Load), перейти в окно ввода графиков нагрузки (кнопка Define scaling factors, вкладка Scaling factors), задать имя нагрузки (кнопка New).

2.Перейти в режим ввода суточного графика (вкладка Day by Hours), задать имя графика (кнопка New), ввести значения графика (поле Edit behavior). Число ступеней графика задается с помощью кнопки Insert items.

3.Вернуться в окно ввода графиков нагрузки (вкладка Scaling factors), указать для нагрузки заданный ранее график (позиция Day by Hours, кнопка Select).

4.Вернуться в окно задания параметров нагрузки (Load), вставить график нагрузки (кнопка Insert).

Анализ режимов электропотребления

Расчет исходного установившегося режима

1.Выбрать модуль расчета (Load Flow).

2.Установить допустимый диапазон изменения напряжения (кнопка панели инструментов Parameters, вкладка References).

3.Произвести расчет (кнопка панели инструментов Calculate).

Расчет режима с учетом графиков электрической нагрузки потребителей

В ходе расчета решаются следующие задачи.

 Расчет режима на суточном интервале времени с учетом заданных графиков электрической нагрузки.

23

Расчет режима для случая максимальных нагрузок суточного интервала.

Анализ допустимости рассчитанного режима для максимальных нагрузок. Выбор и проведение мероприятий по вводу режима в допустимую область:

изменение коэффициентов трансформации силовых трансформаторов;

изменение сечений проводов линий электропередачи;

изменение конфигурации схемы электрической сети.

Порядок проведения расчета

1.Выбрать модуль расчета режима с учетом графиков нагрузки

(Load Flow with Loads Profiles).

2.В окне Parameters задать:

что расчет производится для заданного момента времени (1 Load flow calculation) или для временного промежутка (Load flow time simulation);

что рассчитываем параметры режима (вкладка Options): потери мощности и энергии в сети (MW losses, Energy losses), напряжения в узлах (U), активная и реактивная мощность, ток, загрузка линий (P, Q, I, Loading), отпайка РПН и ПБВ трансформаторов (Tap).

3. Произвести расчет (кнопка панели инструментов Calculate или операция Analysis – Load Flow with Loads Profiles –Calculation).

4. Просмотр результатов (кнопка панели инструментов Grid Results

или операция Analysis – Load Flow with Loads Profiles – Summary).

5. Построение диаграмм и графиков (кнопка панели инструментов

Chart Results или операция Analysis – Load Flow with Loads Profiles – Results Charts):

выбрать тип графика: временная зависимость (Time Behavior), диапазон значений (Value Range);

выбрать параметр (Variable to be Displayed).

Порядок изменения коэффициента трансформации

1.Открыть окно задания параметров трансформатора, перейти в окно устройства регулирования (вкладка Regulation).

2.Установить номинальную, максимальную и минимальную отпайки (Tap r, Tap max, Tap min), ступень регулирования (Delta U) и действующую отпайку (Tap act).

24

Отчет

Сформировать отчет по выполненной работе:

исходная схема электрической сети;

результаты расчета исходного режима;

графики электрической нагрузки и их параметры;

результаты расчета режима для суточного интервала времени;

результаты расчета режима для времени максимума нагрузок;

описание мероприятия по вводу режима в допустимую область

ирезультаты его применения;

выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Пояснить принципы построения схем электропитания объектов.

2.Перечислить и привести характеристику основных классов напряжения питающих сетей?

3.Что такое график электрической нагрузки потребителей? Перечислить основные виды графиков.

4.Привести параметры графиков нагрузки потребителей.

5.Пояснить особенности основных видов графиков нагрузки энергосистем.

6.Привести параметры суточного графика нагрузки энергосис-

темы.

25

ской энергии в сети. И, наконец, в-третьих, компенсирующие устройства применяются для регулирования напряжения.

Для уменьшения перетоков реактивной мощности по линиям и трансформаторам источники реактивной мощности должны размещаться вблизи мест ее потребления. При этом передающие элементы сети разгружаются по реактивной мощности, чем достигается снижение потерь активной мощности и напряжения, вследствие чего уменьшаются потери мощности и потери напряжения в линии:

Pл Pн2 (Q2н Qк)2 rл ;

Uном

Uл Pнrл (Qн Qк)2 xл .

Основные компенсирующие устройства

Батареи конденсаторов. В качестве компенсирующих устройств используются батареи конденсаторов (БК), синхронные компенсаторы (СК) и статические источники реактивной мощности.

Батареи конденсаторов (БК) применяются:

а) для генерации реактивной мощности в узлах сети – поперечной компенсации (шунтовые БК);

б) для уменьшения реактивного сопротивления линий – продольной компенсации (установки продольной компенсации (УПК)).

Шунтовые БК включают на шины подстанций, УПК включают в линии последовательно.

Батареи конденсаторов комплектуются из отдельных конденсаторов, соединенных последовательно и параллельно. Конденсаторы выпускаются в однофазном и трехфазном исполнении на номинальное напряжение 0,22…10,5 кВ. Единичная мощность конденсаторов составляет 10…125 квар. Шунтовые конденсаторные батареи применяют на напряжениях до 110 кВ. Увеличение рабочего напряжения БК достигается увеличением числа последовательно включенных конденсаторов. Для увеличения мощности БК применяют параллельное соединение конденсаторов.

Батареи конденсаторов бывают регулируемые (управляемые) и нерегулируемые. В нерегулируемых батареях число конденсаторов

27

неизменно, а величина реактивной мощности зависит только от квадрата напряжения. Суммарная мощность нерегулируемых батарей конденсаторов не должна превышать наименьшей реактивной нагрузки сети.

В регулируемых батареях конденсаторов в зависимости от режима автоматически или вручную изменяется число включенных конденсаторов. Выпускаются регулируемые комплектные батареи конденсаторов на напряжения 0,38; 6; 10 кВ и снабжаются пускорегулирующим устройством, необходимым для автоматического изменения мощности батареи (контакторами или выключателями).

На практике изменение мощности, вырабатываемой батареей в нормальных эксплуатационных условиях, достигается включением или отключением части конденсаторов, составляющих батарею, т. е. путем ступенчатого регулирования.

Основные технико-экономические преимущества конденсаторов по сравнению с другими компенсирующими устройствами следующие: а) возможность применения как на низком, так и высоком напряжении; б) малые потери активной мощности (0,0025…0,005 кВт/квар). Недостатки конденсаторов с точки зрения регулирования режима: а) зависимость генерируемой ими реактивной мощности от напряжения; б) невозможность потребления реактивной мощности; в) ступенчатое регулирование выработки реактивной мощности и невозможность ее плавного изменения; г) чувствительность к искажениям формы кривой питающего напряжения.

Конденсаторные батареи также имеют ряд эксплуатационных преимуществ: простота эксплуатации (ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей); простота производства монтажа (малая масса, отсутствие фундамента); возможность использования для установки конденсаторов любого сухого помещения. Среди эксплуатационных недостатков БК следует отметить малый срок службы (8–10 лет) и недостаточную электрическую прочность (особенно при коротких замыканиях и напряжениях выше номинального).

Синхронный компенсатор – это синхронный двигатель, работающий в режиме холостого хода без нагрузки на валу. Потребляемая им активная мощность практически равна нулю (если пренебречь потерями холостого хода), СК загружен только реактивным током. По сравнению с обычным синхронным двигателем СК изготовляются с облегченным валом, они имеют меньшие размеры и массу. Положительными свойствами СК как источников реактивной мощности являются:

28

а) возможность увеличения генерируемой мощности при понижении напряжения в сети вследствие регулирования тока возбуждения; б) возможность плавного и автоматического регулирования генерируемой реактивной мощности.

Статические ИРМ предназначены для плавной (регулируемой) генерации или потребления реактивной мощности, что достигается пользованием нерегулируемой батареи конденсаторов и включенного последовательно или параллельно с ней регулируемого реактора. Плавности регулирования реактивной мощности ИРМ достигают с помощью регулируемого тиристорного блока, входящего в устройство управления. Схемы ИРМ весьма разнообразны и позволяют вырабатывать или потреблять реактивную мощность в зависимости от режима и вида схемы.

Описание программы

Определение мест размещения и мощности КУ производится с помощью программного комплекса NEPLAN. Описание интерфейса пользователя и основ работы с программой приведены в работе № 1.

Описание расчетного модуля «Capacitor Placement»

Основные сведения

Распределительная сеть обеспечивает электроэнергией нагрузки различного типа. Активные нагрузки не требуют реактивной мощности, в то время как индуктивные нагрузки потребляют и активную, и реактивную мощность. В сети всегда присутствуют нагрузки такого типа, поэтому ток всегда содержит активную и реактивную составляющие, причем как та так и другая вносят свой вклад в потери активной мощности, потери напряжения и загрузку линии. Активная составляющая тока не может быть уменьшена, тогда как реактивная составляющая может быть снижена за счет установки КУ непосредственно у потребителей. Эффективное размещение КУ может улучшить как качество напряжения, так и значительно снизить потери мощности и загрузку линий.

Данная программа позволяет определить мощность и места размещения КУ. При этом критерием служит максимальное снижение по-

29

терь при установке КУ. Для установки в программе может быть выбран список узлов, в которых возможна установка КУ. Кроме того, программа позволяет вводить ограничения как по максимальному числу устанавливаемых КУ, так и по максимальной суммарной мощности КУ (табл. 2.1).

Параметры расчета

30