3.3. Методические указания по выполнению работы

3.3.1. Описание расчетной схемы

Расчетная схема состоит из двух генерирующих и трех нагрузочных узлов, соединенных линиями электропередачи напряжением 110 кВ или 220 кВ, рис. 3.1.

Рис. 3.1. Расчетная схема сети

Один из генерирующих узлов (ЭС) представляет собой шины высшего напряжения электрической станции, выдающей в соответствии с диспетчерским графиком активную мощность . На расчетной схеме сети электрическая станция условно изображена пунктиром в виде эквивалентного генератораи трансформатора. В расчетах установившихся режимов, выполняемых в ходе лабораторной работы, этот генерирующий узел задается неизменным значением выдаваемой в сеть активной мощностии неизменным значением напряжения на шинах высшего напряжения (ВН) электростанции. Этот генерирующий узел являетсяопорным, то есть балансирующим по реактивной мощности. Вторым генерирующим узлом являются шины ВН подстанции мощной энергетической системы С, которая на расчетной схеме условно изображена пунктиром в виде эквивалентного генератора и трансформатора. Этот генерирующий узел является балансирующим по активной и реактивной мощности и базисным по напряжению.

Нагрузочный узел 3 представляет собой шины ВН подстанции ПС3, а два других нагрузочных узла – это распределительные устройства РУ НН подстанций ПС1 и ПС2, на которых установлены по два однотипных двухобмоточных трансформатора. Эквивалентная нагрузка ПС3 задана в виде отбора мощности с шин ВН, а нагрузки, подключенные к шинам НН ПС1 и ПС2 даны постоянными значениями мощностейи.

Линии электропередачи W1, W2 – двухцепные, W3, W4 и W5 – одноцепные.

3.3.2. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с целью и программой работы, изучить теоретический материал.

2. В соответствии с заданным вариантом исходных данных, табл. 3.9, 3.10, составить схему замещения исследуемой сети и рассчитать ее параметры. Данные о погонных параметрах линий электропередачи и параметрах схем замещения трансформаторов приведены в табл. приложения А1, А2, А3. Для удобства выполнения лабораторной работы эквивалентирование схем замещения двух параллельно работающих линий электропередачи, а также трансформаторов, не осуществляется, то есть каждый элемент сети должен быть представлен своей схемой замещения.

Параметры схемы замещения линии электропередачи определяются по погонным значениям и протяженности ЛЭП:

; (3.6)

; (3.7)

, (3.8)

где ,- погонные активные и индуктивные сопротивления ЛЭП;

- погонная емкостная проводимость;

l– протяженность ЛЭП.

Значения параметров схемы замещения, номинальные коэффициенты трансформаторов в виде отношения , данные о нагрузках и генерирующих источниках в узлах следует указать на схеме замещения.

3. Подготовить исходные данные для расчета на ПЭВМ по программе «ROOR». Для этого узлы и ветви схемы замещения нумеруются произвольным образом. При нумерации узлов следует учитывать то, что сопротивления трансформаторов, указанные в справочниках, приведены к его высшему номинальному напряжению, и поэтому номер начального узла ветви схемы замещения трансформатора нужно присваивать шинам высшего напряжения подстанции.

В качестве примера на рис. 3.2 приведена блочная схема замещения

исследуемой электрической сети с указанием номеров узлов в виде				, и
номеров ветвей		.

Исходные данные для расчета установившихся режимов по программе «ROOR» состоят из трех групп:

- информация по ветвям;

- информация по узлам;

- данные по базисному узлу.

Пример представления информации о ветвях приведен в описании лабораторной работы № 2 «Исследование потерь электроэнергии в электрических сетях».

Для расчета установившегося режима при введении параметров ветвей схемы замещения первоначально установленную ступень РПН трансформатора следует принять равной нулю, что соответствует номинальному коэффициенту трансформации.

Информация об узлах задается в виде табл. 3.2.

Таблица 3.2

Информация об узлах

Номер узла	Активная мощность, МВт	Реактивная мощность, Мвар	Параметры источника, Ри
			Поддерживаемое напряжение
1	–	0		0	0
3			0	0	0
4	2	2	0	0	0
…	…	…	…	…	…
7			0	0	0

Рис. 3.2. Схема замещения электрической сети

В программе «ROOR» потребление мощности в узле задается с положительным знаком, выработка – с отрицательным. Шины высшего напряжения электростанции ЭС в расчетах приняты в качестве «опорного» узла, то есть узла, напряжение которого может поддерживаться на заданном уровне за счет действия автоматических регуляторов. В программе «ROOR» для обозначения таких узлов специально в таблице исходных данных по узлам предусмотрено поле «Поддерживаемое напряжение». Задание напряжения в этом узле означает, что узел является балансирующим по реактивной мощности и реактивную мощность задавать не нужно. Она определится в результате расчета по программе «ROOR».

Информация о базисном узле задается в базе исходных данных отдельно. В качестве базисного по напряжению и балансирующего по мощности узла принимаются шины высшего напряжения подстанции мощной энергетической системы С(узел 2 на рис. 2). Этот узел обычно называется базисным узлом.

4. Выполнить расчет нормального режима при заданных максимальных нагрузках и номинальных коэффициентах трансформации трансформаторов. Результаты расчетов токов, мощностей и напряжений занести в табл. 3.3 и 3.4.

Таблица 3.3

Параметры режима

Номер ветви	Номера узлов		Ток ветви, А	Мощность начала ветви, МВ·А	Мощность конца ветви, МВ·А	Потери мощности, МВ·А
	начала	конца

Таблица 3.4

Напряжения в узлах

Номер узла	1	2	3	4	5	6	7
Напряжение, кВ

Кроме того, записать результаты расчета суммарных потерь активной и реактивной мощности, суммарную зарядную мощность линий электропередачи.

На схеме замещения следует указать потоки мощности по участкам сети для режима максимальных нагрузок.

5. Выполнить расчет режима максимальных нагрузок сети с учетом встречного регулирования напряжения на шинах НН. С этой целью необходимо методом подбора установить такую ступень РПН трансформаторов, при которой напряжение на шинах 10 кВ подстанций ПС1 и ПС2 превышает номинальное более, чем на 5 % и менее, чем на 10 %, то есть желаемое напряжение составляет:

. (3.9)

Результаты расчета режима напряжений с учетом выполненной процедуры регулирования записать в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Напряжения в узлах после регулирования

Номер узла	1	2	3	4	5	6	7
Напряжение, кВ
Число ступеней РПН

6. Выполнить расчеты послеаварийных режимов при поочередном отключении линий электропередачи и трансформаторов:

1) отключение одной цепи W1;

2) отключение одной цепи W2;

3) отключение W3;

4) отключение W4;

5) отключение одного трансформатора на ПС1;

6) отключение одного трансформатора на ПС2.

В каждом режиме выполнить регулирование напряжения на шинах НН подстанции в соответствии с условием:

. (3.10)

Результаты расчета токов в ветвях схемы замещения, а также допустимые токи для линий электропередачи и номинальные токи трансформаторов занести в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Токи в послеаварийных режимах

Номер ветви	ЛЭП, А	, А	Токи в ветвях в режимах
			1	2	3	4	5	6
1 2 … … …

Результаты расчета напряжений в узлах сети и число требуемых ступеней РПН для каждого из рассматриваемых режимов занести в таблицу, аналогичную табл. 3.5.

Таблица 3.7

Структура потерь активной мощности в линии

Линия		Потери активной мощности
		, МВт	, %
W1	цепь 1 цепь 2
W2	цепь 1 цепь 2
W3
W4
W5
Всего

7. Выполнить расчет установившегося режима работы сети при снижении на 50 % мощности, выдаваемой с шин высшего напряжения электростанции ЭС. Выполнить регулирование напряжения аналогично пункту 5. Результаты расчета представить в виде табл. 3.3, 3.5. Токи в линиях электропередачи сравнить с допустимыми токами.

8. Выполнить анализ полученных результатов расчета установившихся режимов:

- выполнить проверку по допустимому нагреву проводов ЛЭП для каждого из рассмотренных режимов;

- оценить достаточность диапазона РПН для осуществления встречного регулирования напряжения в каждом рассматриваемом режиме;

- выявить узлы с самыми низкими напряжениями, а также подстанции, где для обеспечения требуемого уровня напряжения устанавливается наибольшее число ступеней РПН трансформаторов;

- рассчитать коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальных режимах и при отключении одного из параллельно работающих на подстанции и оценить возможность работы трансформаторов при таких загрузках;

- определить плотность тока в линиях электропередачи в режиме максимальных нагрузок (п. 3 порядка выполнения работы) и сравнить ее с экономической плотностью тока;

- сравнить суммарные потери реактивной мощности в сети и зарядные мощности ЛЭП;

- найти ветви, в которых наблюдаются наибольшие потери активной мощности, определить величину этих потерь в процентах от суммарной величины потерь активной мощности в сети и дать анализ полученных результатов;

- для режима максимальных нагрузок определить структуру потерь активной мощности в сети, результаты расчета занести в табл. 3.7 и 3.8;

- определить отношение суммарных потерь активной мощности в сети к величине активной мощности, поступающей от источников питания ;

- определить коэффициент полезного действия электрической сети.

Таблица 3.8

Структура потерь активной мощности в трансформаторах

Трансформатор		Нагрузочные потери		Потери холостого хода
		, МВт	, %	, МВт	, %
ТП1	Т1 Т2
ТП2	Т1 Т2
Всего

Итого в сети .