36710

Исследование и расчет режимов распределительной сети 6 - 10 кВ

Лабораторная работа

Энергетика

Воспроизведите модель распределительной сети на расчетном столе переменного тока. Определите параметры установившихся режимов распределительной сети для следующих схем: полной; разомкнутой вблизи точки естественного потокораздела; послеаварийной рассмотрите наиболее тяжелый случай. В каждом режиме измерьте: напряжения в центрах питания и в узлах нагрузки; токи в линиях; активные и реактивные мощности в начале и конце каждого участка сети; выполните анализ полученных установившихся режимов.

Русский

2013-09-23

92.5 KB

53 чел.

Лабораторная работа № 2

Исследование  и расчет  режимов  распределительной  сети           6 - 10  кВ

      Цель работы: освоить метод выбора сечения проводов распределительной сети, анализируя установившиеся нормальные и послеаварийные режимы ее работы с позиций обеспечения технико-экономических требований к величинам токов в линиях электропередачи и уровней напряжения в узлах сети.

  1.  Программа работы
    1.  Выполните задание на подготовительную работу.
    2.   Воспроизведите модель распределительной сети на расчетном столе переменного тока.
    3.  Определите параметры установившихся режимов распределительной сети для следующих схем:
  •  полной;
  •  разомкнутой (вблизи точки естественного потокораздела);
  •  послеаварийной (рассмотрите наиболее тяжелый случай).

В каждом режиме измерьте:

напряжения в центрах питания и в узлах нагрузки;

токи в линиях; 

активные и реактивные мощности в начале и конце каждого участка сети;

выполните анализ полученных установившихся режимов.

  1.  Выполните анализ полученных  результатов измерений и расчетов установившихся режимов:
  •  по допустимым отклонениям напряжения в нормальных и послеаварийных режимах;
  •  по соответствию плотностей токов на участках сети в нормальных режимах экономической плотности.
    1.  На основе анализа дайте рекомендации по изменению параметров распределительной сети.
  1.  Задание на подготовительную работу
    1.  Проработайте по учебникам теоретический материал, относящийся к данной работе.
    2.  Ответьте на контрольные вопросы.
    3.  В соответствии с вариантом задания (рис. 2.1 , табл. 2.1) произведите предварительный выбор сечений проводов и рассчитайте параметры схемы замещения.
    4.  С учетом рекомендуемых масштабов моделирования определите параметры модели распределительной сети.
    5.  Подготовьте таблицы для составления протокола работы.
  2.  Содержание отчета
    1.  Принципиальная схема распределительной сети с указанием численных значений параметров схемы и режима.
    2.  Расчеты, на основании которых выполнен предварительный выбор сечений проводов линий электропередачи.
    3.  Схема замещения распределительной сети с указанием параметров модели.
    4.  Таблицы с результатами измерений, полученными на модели и пересчитанными для реальной электрической сети.
    5.  Таблицы с результатами расчета плотностей токов в линиях и отклонения напряжения в узлах для каждой из рассматриваемых схем распределительной сети.
    6.  Выводы по работе, в которых должен содержаться анализ полученных результатов и при необходимости даны рекомендации по изменению сечений проводов линий электропередачи.
  3.  Теоретические сведения

Распределительные сети предназначены для подведения электрической энергии от источников или центров питания (ЦП) непосредственно к потребителям. В их состав входят питающие и распределительные пункты (РП), трансформаторные подстанции (ТП) и линии электропередачи. Пример схемы распределительной сети показан на рис. 4.1.

Источниками питания могут служить шины генераторного напряжения районных электрических станций или шины вторичного напряжения подстанций. Питающими называются ЛЭП 10 кВ, связывающие центры питания с РП и не имеющие промежуточных отборов мощности. По распределительным сетям осуществляется передача электроэнергии от ЦП или РП к трансформаторным подстанциям либо к вводам электроустановок потребителей (в некоторых схемах электроснабжения питающие ЛЭП могут отсутствовать). Распределительным пунктом называется подстанция 6-10 кВ городской сети или промышленного предприятия, предназначенная для приема и распределения электроэнергии без преобразования и трансформации (рис 4.1). Все схемы распределительных сетей в зависимости от уровня надежности электроснабжения потребителей можно условно разделить на 3 группы. К первой относятся сети, выполненные по радиальной резервируемой схеме, которая обеспечивает минимальную  надежность электроснабжения и используется для питания приемников третьей категории. Схемы второй и третьей групп предусматривают резервирование отдельных элементов сети. Вторая группа удовлетворяет требованиям, предъявленным к приемникам второй категории, и базируется на использовании петлевых схем, позволяющих обеспечить двустороннее питание потребителей. Восстановление электроснабжения при повреждении элементов сети в таких схемах осуществляется оперативным персоналом. В третью группу входят схемы с автоматическим вводом резерва (АВР), предназначенные для питания наиболее ответственных потребителей, т. е. приемников первой категории. Согласно ГОСТ 13109-97 отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого устанавливаются соответствующие нормы:

  •  нормально допустимые и предельно-допустимые значения установившегося отклонения δUy на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ± 5 и ± 10 % от номинального напряжения электрической сети по ГОСТ 721 и ГОСТ 21128 (номинальное напряжение);
  •  нормально допустимые значения установившегося отклонения напряжения в точках общего присоединения потребителей электрической энергии к электрическим сетям 0.38 кВ и более должны быть установлены в договорах на пользование электрической энергией между энергоснабжающей организацией и потребителем с учетом необходимости выполнения норм настоящего стандарта на выводах приемников электрической энергии. Определение указанных нормально допустимых значений проводят в соответствии с нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5 %.

Выбор сечений линий имеет ряд особенностей. Вначале, на основе предварительного расчета потокораспределения в нормальном режиме, сечения проводов выбираются по экономической плотности тока, затем округляются до стандартного и проверяются по условию допустимого отклонения напряжения на шинах приемников. Далее осуществляется их проверка по условиям допустимого нагрева линий в послеаварийном режиме. При необходимости сечения увеличиваются, если они не удовлетворяют какому-либо техническому требованию.  Экономически  целесообразное сечение  Fэ  для  i-того участка электрической сети определяется по формуле

 

/1/

                                                                                                                

где IiНР - ток i-й линии лектропередачи в режиме максимальных нагрузок;  

     jэ - нормированное значение экономической плотности тока,       принимается в соответствии с / 6 /.

Ток I i НР определяется выражением

/2/

где Рi ЛЭП - активная мощность, МВА;

     cos  i - коэффициент мощности ЛЭП;

     U ном - номинальное линейное напряжение распределительной сети, кВ.

Для радиальных схем мощности SiЛЭП определяются в первом приближении на основании баланса активных мощностей в узлах и равенства cos  i и cos  нагрузки. Так, для схемы на рис. 4.2.а ,пренебрегая потерями мощности в линии электропередачи, имеем :

                   РCD  = P D ,     P BC = P C + P D ,       P AB = P B + P C + P D .              /3/

Потокораспределение в кольцевой сети можно получить с помощью упрощенного правила моментов / 3, 4 /. Так, для схемы на рис. 4.2.б  кольцо ABCD при рассечении по балансирующему узлу А можно представить в виде магистрали с двусторонним питанием - рис. 4.2. в. Тогда, считая сеть однородной  при одинаковых сечениях проводов ЛЭП, образующих кольцевую сеть. Потоки мощности по линиям, отходящим от узла А, можно определить по выражениям:

                            .                              /4/

                             .                            /5/

Исходя из баланса мощностей в узлах, легко найти 

                                             PBC = PA’ B - P B.                              /6/      

                                        PCD = PA” D - P D .                                                           /7/      

 Вычисленные по формуле (1) значения Fэ необходимо округлить до стандартного ближайшего значения. (таблица 4.1.)

Таблица 4.1 Рабочие параметры ЛЭП, выполненные голыми алюминиевыми и сталеалюминиевыми проводами.  

    Сечение    

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

R*л

Ом/км

1,96

1,27

0,91

0,63

0,45

0,33

0,27

0,21

0,17

0,13

Х*л 

Ом/км

0,41

0,39

0,38

0,37

0,36

0,35

0,34

0,33

0,33

0,33

Iдоп

А

105

130

175

210

265

330

380

445

510

610

В зависимости от конструктивных особенностей линии электропередачи (среднегеометрического расстояния Dср между проводами ) определяются их рабочие параметры ( табл. 4.1 ). Выбор сечений ЛЭП завершается расчетом электрического режима, при этом вся сеть от ЦП до электроприемников должна быть проверена на допустимые отклонения напряжения с учетом режимов напряжения на шинах ЦП и по условиям допустимого нагрева проводов линий в послеаварийном режиме. Для каждого из участков сети должно выполняться неравенство: I i ПАР  I ДОП, где I i ПАР - ток на  i-том  участке в послеаварийном режиме, IДОП - длительно допустимый ток для проводов ЛЭП. Согласно Правилам Устройства Электроустановок ( ПУЭ ) в центрах питания устройствами регулирования должно обеспечиваться поддержание напряжения в пределах не менее 105% номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% в период наименьших нагрузок сети. Так как установившееся отклонение напряжения нормируется на шинах электроприемников, то расчет электрического режима должен выполняться в общем случае, с учетом понижающих трансформаторов на ТП и распределительной сети до 1000 В. Однако, при выборе проводов распределительной сети 10 кВ можно приближенно считать, что отклонение напряжения нормируется на шинах 10 кВ ТП, а потери напряжения в трансформаторах и распределительной сети полностью компенсируется  “добавками “ напряжения за счет изменения коэффициента трансформации на ТП / 3 /. Таким образом, исходными данными при выполнении расчетов электрических режимов распределительной сети 10 кВ являются уровни напряжения на шинах источника питания, рабочие параметры линий и мощности нагрузок в узлах, задаваемые соответствующими статическими характеристиками P (U) и Q (U).

  1.  Методические указания.

Работа выполняется на расчетном столе переменного тока УРМЭС - 2. Параметры модели определяются с учетом масштабных коэффициентов по напряжению, току, мощности, сопротивлению. Центры питания моделируются за реактивным сопротивлением (величина  хd  на панели  генераторной станции задается равной 100 - 500 Ом во избежание перегрузок модельных генераторов). Для схем с несколькими ЦП фазовращатели всех используемых при этом генераторных станций устанавливаются в нулевое положение. Напряжение на шинах ЦП регулируется ручкой “ Еq ”. При выполнении данной работы важное значение имеет правильное моделирование нагрузки. Использование автоматических нагрузочных элементов удобно при моделировании РНМ = const  и  QНМ = const . При этом тумблер “руч. - авт.” Устанавливается в положение “ авт. “ , переключатель “ 1 - 0,2 “ устанавливается в положение “ 1 ” и задаются активная РНМ и реактивная QНМ мощности модельной нагрузки. В случае значительного (более 10 %) отклонения напряжения на нагрузке от номинального, принятого на расчетных столах УРМЭС - 2 ( Uм ном = 50 В ), необходимо переставить регулировочный штекер из положения “ 0 “ в положение “ + 20 “ или “ - 20 “    ( если загораются соответственно лампочки “ больше “ или “ меньше “). Моделирование нагрузки, имеющей постоянную проводимость :  

g Н = РН / U 2 = const ;    b Н = Q Н / U 2 = const , проще осуществить, используя нагрузочные элементы с ручной регулировкой сопротивлений.

Статические характеристики нагрузки, т.е. PН ( U ) и QН ( U ) при выполнении данной работы выбираются по указанию преподавателя.

  1.  Контрольные вопросы.
  2.  Какие технико-экономические условия должны быть обеспечены при проектировании распределительных систем?
  3.  Как рассчитываются потоки мощности в простой замкнутой сети?
  4.  Что такое отклонение напряжения и потеря напряжения?
  5.  В каких узловых точках распределительной сети нормируются уровни установившегося отклонения напряжения, и каковы эти нормы?
  6.  Что такое экономическая плотность тока, и какими основными факторами она определяется?
  7.  Как моделируется нагрузка в расчетах электрических режимов распределительной сети?
  8.  Чем определяются ограничения уровня напряжения на шинах ЦП в максимальном и минимальном режимах?
  9.  Каковы способы представления нагрузок в расчетах электрических сетей и их области применения?


S
н

Sн

Sн

Sн

Параметры

Рисунок 4.1 – Пример схемы распределительной сети.

РП

РП

ЦП

ТП 1

Распределительная сеть 0,4 кВ

ТП 3

ТП 2

Распределительная сеть 6 – 10 кВ

Питающая ЛЭП 6 – 10 кВ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24428. Классификации сайтов. Сервисы Интернет 40.5 KB
  Сервисы Интернет. Классификация сайтов Все многообразие информации в интернете обозначаемой одним емким словом сайт можно условно разделить по: задачам сайта цели его создания и фунционирования коммерческий некоммерческий информационный рекламный поисковая система. объемности хоумпейдж сайтывизитки интернетпредставительства вебпорталы и т. Интернет сервисы: Пользователь работающий в Интернет имеет дело с несколькими различными видами услуг.
24429. Концепция и возможности XML-технологий 67 KB
  Концепция и возможности XMLтехнологий. XML Extensible Markup Language[1] это язык разметки описывающий объектов данных называемых XML документами. сам по себе XML не содержит никаких тэгов предназначенных для разметки он просто определяет порядок их создания. Таким образом если например мы считаем что для обозначения элемента rose в документе необходимо использовать тэг flower ; то XML позволяет свободно использовать определяемый нами тэг и мы можем включать в документ фрагменты подобные следующему: flower rose flower Набор...
24430. Архитектура стека TCP/IP. Протокол IP. Заголовок IP-пакета. IP-адресация 238.5 KB
  Заголовок IPпакета. В его задачу входит продвижение пакета между сетями от одного маршрутизатора до другого до тех пор пока пакет не попадет в сеть назначения. Заголовок IPпакета IPпакет состоит из заголовка и поля данных. Значение длины заголовка IPпакета также занимает 4 бита и измеряется в 32 битовых словах.
24431. Протокол ARP. Протокол ICMP. Протокол UDP 124 KB
  Протокол ARP. Протокол ARP: Для определения локального адреса MAC по IPадресу используется протокол разрешения адресов Address Resolution Protocol ARP. Существует два варианта работы APR: локальная сеть с поддержкой широковещания глобальная сеть без широковещения Рассмотрим работу протокола ARP в локальных сетях с широковещанием. Для решения этой задачи протокол IP обращается к протоколу ARP.
24432. Протокол TCP. Формат заголовка TCP 135.5 KB
  Протокол TCP. Формат заголовка TCP. TCP Transmission Control Protocol гарантированный протокол транспортного уровня с предварительным установлением соединения предоставляющий приложению надёжный поток данных дающий уверенность в безошибочности получаемых данных перезапрашивающий данные в случае потери и устраняющий дублирование данных. Протокол TCP взаимодействует через межуровневые интерфейсы с ниже лежащим протоколом IP и с выше лежащими протоколами прикладного уровня или приложениями.
24433. Принципы одноадресной маршрутизации. Структура и типы записей таблицы маршрутизации. Протоколы маршрутизации 72 KB
  Принципы одноадресной маршрутизации. Структура и типы записей таблицы маршрутизации. Протоколы маршрутизации. Полученная в результате анализа информация о маршрутах дальнейшего следования пакетов помещается в таблицу маршрутизации.
24434. Функционирование NAT. Функционирование Proxy 999 KB
  Диаграммы рисуют для визуализации системы с разных точек зрения. Теоретически диаграммы могут содержать любые комбинации сущностей и отношений. Всего UML предлагает девять дополняющих друг друга диаграмм входящих в различные модели: диаграммы вариантов использования; диаграммы классов; диаграммы пакетов: диаграммы последовательностей действий; диаграммы кооперации: диаграммы деятельностей: диаграммы состояний объектов: диаграммы компонентов: диаграммы размещения. Диаграммы вариантов использования.
24435. Служба DNS. Иерархические доменные имена. Полномочные серверы DNS 107.5 KB
  Служба DNS. Полномочные серверы DNS. Служба DNS Широковещательный способ установления соответствия между символьными именами и локальными адресами хорошо работает только в небольшой локальной сети не разделенной на подсети. Таким решением стала централизованная служба DNS Domain Name System система доменных имен основанная на распределенной базе отображений доменное имя IPадрес.
24436. Назначение и возможности макросредств в ассемблере 146 KB
  Он вставляет вместо вызова команды которые соответствуют макросу. Макроопределение группа команд определяющая действие макрокоманды. При описании макрокоманды используется оператор MACRO. Макрокоманды позволяют сократить размер выполняемой программы за счет описания повторяющихся участков однажды.