Переходные процессы / Лабораторные работы / Лабораторная работа 14

Министерство образования Российской Федерации

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Подлежит возврату

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

Ру к о в о д с т в о

клабораторной работе № 14.7 по курсу «Переходные процессы в системах электроснабжения»

для студентов всех форм обучения специальности 100400 – «Электроснабжение»

Краснодар 2003

УДК 621.311.1.001

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

Руководство к лабораторной работе № 14.7 по курсу «Переходные процессы в системах электроснабжения» для студентов всех форм обучения специальности 100400 – «Электроснабжение». Краснодар: изд. КубГТУ, 2003.

– 21 с.

Изложены цель и основные положения методики расчета параметров математических моделей линий электропередачи, разработанной на кафедре электроснабжения промышленных предприятий. Описан алгоритм и программа расчета параметров, составленная на языке Ассемблер для ЭВМ «Электроника Д3-28». Блок-схема программы приведена в приложении. Даны методические указания по выполнению работы и меры по ее безопасному проведению.

Ил. 5. Библиогр.: 3 назв.

Составители: д-р техн. наук, проф. Б.А. Коробейников, канд. техн. наук, доц. Е.А. Беседин, канд. техн. наук, доц. А.И. Ищенко

© Кубанский государственный технологический университет

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. О б щ а я п о с т а н о в к а з а д а ч и

Расчет переходных процессов в электрических системах связан со значительными трудностями, поэтому при расчете переходных процессов вводят ряд допущений, упрощающих математическую модель электрической системы. Последующие расчеты переходных процессов при этом значительно упрощаются, однако неизбежно снижается точность этих расчетов. Особенно существенно это сказывается при расчете электромеханических переходных процессов, поэтому в этих случаях целесообразно использование более точных математических моделей элементов электрических сметем, а сложность расчетов переходных процессов легко компенсируется применением ЭВМ.

Важным элементом электрических систем являются линии электропередачи. Параметры воздушных линий электропередачи рассчитываются, как правило, по усредненным справочным данным. Это вносит определенную погрешность, так как индуктивные и емкостные параметры линий в каждом конкретном случае зависят не только от среднегеометрического расстояния между проводами фаз, но и от высоты подвеса провода, а также от неодинакового расположения проводов друг относительно друга. Кроме того, на эти параметры оказывают влияние грозозащитные тросы, а у двухцепных линий – и взаимное влияние двух цепей линии.

В данной лабораторной работе все линии по своей конструкция сгруппированы в 4 группы: одноцепные линии с одним тросом, двухцепные линии с одним тросом, одноцепные линии с двумя тросами и одноцепные линии с тремя тросами.

1.2. М е т о д и к а р а с ч е т а и н д у к т и в н ы х п а р а м е т р о в м а т е м а т и ч е с к о й м о д е л и л и н и й

эл е к т р о п е р е д а ч

Всоответствии с [1], матрица погонных индуктивных сопротивлений фаз линии без учета влияния тросов имеет вид:

где Х – матрица погонных индуктивных сопротивлений фаз линии без учета влияния троса, Ом/км;

N – единичная матрица;

D – матрица геометрических размеров линии, м;

D3 – глубина прохождения эквивалентного тока земли при условии замены ее обратным проводом того же эквивалентного радиуса, м, причем

3

Единичная матрица имеет вид

Матрица геометрических размеров имеет вид

ρDав Dас

где ρ - эквивалентный радиус провода в предположении поверхностного

распределения тока, м;

Dij – расстояние между проводами фаз i и j, м.

где ρп - внешний радиус поперечного сечения провода, м, определяемый

по справочным данным.

Если каждая фаза расщеплена на два или более провода, то в выражение (1.5) подставляется значение приведенного радиуса провода, определяемого по формуле

где Хэ – матрица эквивалентных индуктивных сопротивлений фаз линии с учетом влияния троса, Ом/км;

Хт – матрица индуктивных сопротивлений между проводом и тросом, Ом/км;

Хтt – транспонированная матрица ХТ, О/км;

Zтт – матрица индуктивных сопротивлений системы тросов, Ом/км.

4

При этом матрица эквивалентных индуктивных сопротивлений имеет вид

где Хii – индуктивное сопротивление, обусловленное индуктивностью фазы i;

Хij - индуктивное сопротивление, обусловленное взаимной индуктивностью между фазами i и j.

Из выражения (1.8) нетрудно получить матрицу индуктивностей ли-

нии

где Сэ – матрица эквивалентных емкостей линии с учетом влияния троса, мкФ/км;

с – удельная длина провода, имеющего единичную емкость, км/мкФ;

pэ – матрица потенциальных коэффициентов линии с учетом влияния троса.

Матрица эквивалентных емкостей линии имеет вид

5

Матрица потенциальных коэффициентов определяется из выражения

где р – матрица потенциальных коэффициентов линии без учета влияния троса, отн. ед.;

рт - матрица потенциальных коэффициентов системы фазных проводов и тросов, отн. ед.;

ртт - матрица потенциальных коэффициентов системы тросов, отн. ед.;

ртt - транспонированная матрица рт, отн. ед.

Емкость линии можно определить из выражения (1.11) с помощью формулы

где С – емкость линии, мкФ.

1.4. У ч е т в л и я н и я з е м л и и у ч е т в л и я н и я в т о р о й ц е п и д л я д в у х ц е п н ы х л и н и й

Математическая модель одноцепной линии или одной цепи двухцепной линии представлена на рис. 1. Верхняя ее половина состоит из элементов, определение которых описано выше. Нижняя часть ее представляет собой упрощенную математическую модель земли, так как точный учет ее довольно сложен [2]. При этом значения элементов математической модели следующие

l31 , l32 , l33 - индуктивности схемы замещения земли, мГн/км.

6

Рис. 1

Рис. 2

2.ЦЕЛЬ И ПРОГРАММА РАБОТЫ

2.1.Целью работы является закрепление знаний, полученных при изучении курса «Переходные процессы в системах электроснабжения» и приобретение навыков работы на ЭВМ.

2.2.В программу работы входит:

а) усвоение методов расчета параметров математической модели воздушных линий электропередачи;

б) ознакомление с порядком работы на ЭВМ «Электроника ДЗ-28»; в) подготовка исходных данных для ввода в ЭВМ; г) загрузка программы расчета в оперативную память ЭВМ; д) ввод исходных данных в ЭВМ;

е) получение расчетных значений параметров математической модели линии электропередачи;

ж) выполнение индивидуального задания; з) оформление отчета.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭВМ «ЭЛЕКТРОНИКА ДЗ-28»

Правила пользования ЭВМ приведены в [3]. Краткая характеристика ЭВМ дана в руководстве к лабораторной работе № 14.9.

4.УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

4.1.Устройство «Электроника ДЗ-28» должно быть надежно зазем-

лено.

4.2.Запрещается эксплуатация устройства при открытой крышке корпуса, а также при неисправности сетевой вилки и шнура питания.

4.3.Запрещается отключение устройства выдергиванием вилки из розетки за шнур.

5.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

5.1.Вариант задания студенту выдает преподаватель, ведущий заня-

тие.

5.2.Данные расчета приведены по вариантам в приложении 2. Кроме того, в приложении 2 приведены подварианты индивидуальных заданий, выдаваемых каждому члену бригады.

5.3.Исходные данные для расчета варианта готовятся и оформляются в виде табл. 5.1.

10