- •Вопрос 1 Общие сведения об энергетических системах
- •Вопрос 2 Классификация электрических сетей.
- •Вопрос 3 Объединенные энергосистемы, их преимущества.
- •Вопрос 4 Режимы и параметры системы и сети
- •Вопросы 5 Устойчивость системы электроснабжения
- •Вопрос 6 Схемы замещения сети. Назначение. Продольные и поперечные ветви схем замещения
- •Вопрос 7 Схема замещения вл 110 кВ и выше длиной до 300 - 400 км обычно представляются п-образной схемой замещения (рис.3.1).
- •Вопрос 8 Схемы замещения линий электропередач bл35 кВ и менее Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность (qc) можно не учитывать, тогда схема замещения примет следующий вид:
- •Вопрос 9 Схема замещения кл 110 кВ. Вопрос 10 Определение параметров схемы замещения лэп
- •Вопрос 11 Вопрос 12 Зарядная мощность линии
- •Вопрос 13 Расчет режима лэп при заданном токе нагрузки и напряжении в конце линии
- •Вопрос 14 Расчет режима лэп при заданной мощности нагрузки и напряжении в конце линии
- •Вопрос 15 Расчет режима лэп при заданной мощности нагрузки и напряжении в начале линии
- •Вопрос 16 Падение и потеря напряжения в линии
- •Вопрос 17 Критерии предварительного-и окончательного выбора вариантов построения сети. Вопрос 18, 19
- •Вопрос 23
Вопрос 16 Падение и потеря напряжения в линии
Различие в напряжениях U2ф и U1ф в П-образной схеме определяется падением напряжения на сопротивлении Z12 (Z12+jx12), вызванным током I12. Определяется это падением напряжения как сумма вектора I12r12, совпадающего по фазе с вектором I12 и вектора I12jx12, опережающего вектор I12 на 90о.
П адение напряжения – геометрическая (векторная) разность между комплексами напряжений начала и конца линий.
На рис. падение напряжения это вектор , т.е.
разность комплексных знач ений по концам линий, используется для характеристики режима линии.
Продольной составляющей падения напряжения Uк12 называют проекцию падения напряжения на действительную ось или на напряжение U2, Uк12=АС. Индекс “к” означает , что Uк12 – проекция на напряжение конца линии U2.
Обычно Uк12 выражается через данные в конце линии: U2, Pк12, Qк12.
Поперечная составляющая падения напряжения Uк12 – это проекция падения напряжения на мнимую ось, jUк12=СВ. Т. о. U1-U2= I12Z12=Uк12+jUк12.
Величина Uк12 определяет сдвиг вектора напряжения в начале линии (U1) на угол по отношению к вектору напряжения в ее конце (U2).
Часто используют понятие потеря напряжения – это алгебраическая разность между модулями напряжений начала (U1) и конца (U2) линий.
На рис. U1– U2=АД.
Если поперечная составляющая Uк12 мала (например, в сетях Uном 110кВ), то можно приближенно считать, что потеря напряжения равна продольной составляющей падения напряжения.
Потеря напряжения является показателем изменения относительных условий работы потребителей в начале и в конце линии.
Векторная диаграмма токов и напряжений строится в соответствии с выражениями 1-5.
Вначале строим известные U2ф и I2.
Напряжение U2ф направлено по действительной оси. Емкостный ток опережает на 90о напряжение U2ф. Ток I12 соединяет начало первого и конец второго суммируеммых векторов в правой части урав.(2) [I12=I2+ ]
Затем строим отдельно два слагаемых в правой части (3) [U1ф=U2ф+I12Z12]. I12Z12=I12r12+I12jx12 (7)
Вектор I12r12 I12, вектор I12jx12 опережает на 90о ток I12
Напряжение U1ф соединяет начало и конец суммируемых векторов U2ф, I12r12, I12jx12.
Ток опережает U1ф на 90о.
I1 соответствует (5) I1=I12+
В линии с нагрузкой напряжение в конце линии по модулю меньше, чем в начале U2ф<U1ф.
Вопрос 17 Критерии предварительного-и окончательного выбора вариантов построения сети. Вопрос 18, 19
-
Рис. 3.4. Двухобмоточный трансформатор:
а - условное обозначение; б - Г-образная схема замещения; в - упрощенная схема замещения
Поперечная ветвь схемы (ветвь намагничивания) состоит из активной и реактивной проводимостей Gт и Bт. Активная проводимость соответствует потерям активной мощности в стали трансформатора от тока намагничивания Im (рис.3.4, б). Реактивная проводимость определяется магнитным потоком взаимоиндукции в обмотках трансформатора.
В расчетах электрических сетей двухобмоточные трансформаторы при Uном£220 кВ представляют упрощенной схемой замещения (рис.3.4, в). В этой схеме вместо ветви намагничивания учитываются в виде дополнительной нагрузки потери мощности в стали трансформатора или потери холостого хода DPX+jDQX.
Для каждого трансформатора известны следующие параметры (каталожные данные): Sном - номинальная мощность, МВ.А; Uв.ном, Uн.ном - номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряжений, кВ; DРХ - активные потери холостого хода, кВт; Iх% - ток холостого хода, % Iном; DРК - потери короткого замыкания, кВт; uK % - напряжение короткого замыкания, % Uном. По этим данным можно определить все параметры схемы замещения трансформатора (сопротивления и проводимости), а также потери мощности в нем.
Проводимости ветви намагничивания определяются по результатам опыта холостого хода (XX). В этом опыте размыкается вторичная обмотка, а к первичной подводится номинальное напряжение. Ток в продольной части схемы замещения равен нулю, а к поперечной приложено Uном. Трансформатор потребляет в этом режиме только мощность, равную потерям холостого хода, т. е.
-
SХ=DPХ+jDQХ.
(3.12)
Потери реактивной мощности холостого хода в трансформаторе:
-
.
(3.13)
Активная проводимость трансформатора:
-
.
(3.14)
Реактивная проводимость трансформатора:
-
.
(3.15)
Сопротивления трансформатора Rт и Xт определяются по результатам опыта короткого замыкания (КЗ). В этом опыте замыкается накоротко вторичная обмотка, а к первичной обмотке подводится такое напряжение, при котором в обеих обмотках трансформатора токи равны номинальному. Это напряжение и называется напряжением короткого замыкания uK % . Потери в стали в опыте короткого замыкания DPСТ.К очень малы, так как uK % намного меньше UНОМ. Поэтому приближенно считают, что все потери мощности DPК в опыте КЗ идут на нагрев обмоток трансформатора.
Активное сопротивление двухобмоточного трансформатора:
-
.
(3.16)
Реактивное сопротивление двухобмоточного трансформатора:
-
.
(3.17)
Вопрос 20, 21, 22 Схема замещения трехобмоточного трансформатора. Обозначение автотрансформаторов. Схема соединения обмоток автотрансформатора. Определение параметров схемы замещения автотрансформатора.
-
Рис.3.5. Схемы подстанции с тремя номинальными напряжениями:
б - трехобмоточный трансформатор; в - автотрансформатор
(3.24)
Эта мощность также называется проходной. Она равна предельной мощности, которую автотрансформатор может передать из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения и наоборот при отсутствии нагрузки на обмотке низшего напряжения.
В трехобмоточном трансформаторе все три обмотки имеют мощность Sном. В автотрансформаторе общая и последовательная обмотки рассчитаны на типовую мощность Sтип<Sном, а обмотки низшего напряжения - на aннSном<Sном. Таким образом, через понижающий автотрансформатор можно передать мощность, большую той, на которую выполняются его обмотки. Чем меньше коэффициент выгодностиa= Sтип/Sном, тем более экономичен автотрансформатор по сравнению с трехобмоточным трансформатором. Чем ближе номинальные напряжения на средней и высшей сторонах автотрансформатора, тем меньше a и тем выгоднее использовать автотрансформатор. При UC = UB a = 0 .
-
Рис.3.6. Трехобмоточный трансформатор и автотрансформатор:
а, б – схемы соединения обмоток; в, г – Г-образная и упрощенная схемы замещения.
Схема замещения трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора с приведена на рис. 3.6, в, г. Как и для двухобмоточного трансформатора, в такой схеме замещения отсутствуют трансформации, т.е. идеальные трансформаторы, но сопротивления обмоток низшего и среднего напряжений приводят к высшему напряжению. Такое приведение соответствует умножению на квадрат коэффициента трансформации.
Потери холостого хода ΔPХ и ΔQХ определяются так же, как и для двухобмоточного трансформатора.
Из опыта короткого замыкания определяются сопротивления обмоток:
-
(3.26)
(3.27)
(3.28)
В (3.26) - (3.28) величины DPК.В, DPК.С, DPК.Н, соответствующие лучам схемы замещения, определяются по каталожным значениям потерь КЗ для пар обмоток:
-
DРкВ = 0,5(DРкВН + DРкBC – DРкCH);
(3.29)
DРкC = 0,5(DРкВC + DРкCH – DРкBH);
(3.30)
DРкH = 0,5(DРкВH + DРкCH – DРкBC).
(3.31)
Аналогично этому по каталожным значениям напряжений КЗ для пар обмоток UкВН%, UкBC%, UкCH% определяются напряжения КЗ для лучей схемы замещения:
-
UкВ% = 0,5(UкВН + UкBC – UкCH);
(3.32)
UкC% = 0,5(UкВC + UкCH – UкBH);
(3.33)
UкH% = 0,5(UкВH + UкCH – UкBC).
(3.34)
По найденным значениям UкВ% ,UкC% ,UкH% определяются реактивные сопротивления обмоток XТВ, XТС, XТН по выражениям, аналогичным (3.17) для двухобмоточного трансформатора. Реактивное сопротивление одного из лучей схемы замещения трехобмоточного трансформатора (обычно среднего напряжения) близко к нулю.