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

59 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

49438. Проектирование оптической линии связи Новосибирск - Омск 836 KB
  Определение типа кода передачи. Выбор системы передачи. Волоконно-оптическая линия связи ВОЛС это вид системы передачи при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам известным под названием оптическое волокно. Технологии волоконно-оптических сетей помимо вопросов волоконной оптики охватывают также вопросы касающиеся электронного передающего оборудования его стандартизации протоколов передачи вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей.
49442. Магистральная волоконно-оптическая линия связи 1.33 MB
  Приложение Задание Спроектировать магистральную волоконно-оптическую линию связи. Одним из важнейших достижений последнего десятилетия в области связи несомненно является создание волоконно-оптических систем передачи ВОСП на базе использования волоконно-оптических линий связи ВОЛС. Использование волоконно-оптических линий связи и систем передачи информации позволяет повысить надежность помехозащищенность скрытность и пропускную способность линий связи Перспективы развития оптической связи связаны с новыми технологиями:...
49443. Мост передний ведущий МАЗ 5434-2300010-20 244 KB
  Данный мост технологичен и ремонтопригоден. Его конструкция в определённых пределах проста, узлы, по возможности, выполнены небольших габаритов и массы, при этом их число минимально. Конструкция моста обеспечивает удобство сборки, места расположения крепежных элементов доступны для сборочного инструмента.
49444. ДИСКРЕТНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ И ЦИФРОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ 7.43 MB
  Произвести сравнение результатов вычислений: сравнить форму спектра дискретизированной последовательности со спектром исходного аналогового сигнала; установить связь между: результатом Zпреобразования и спектральной плотностью дискретизированной последовательности; спектром исходного периодического аналогового сигнала и дискретными отсчётами его спектральной плотности.2...
49445. Проект подстанции для ткацкого цеха №3 предприятия ОАО ХБК «Шуйские ситцы» 646.8 KB
  Проектируем подстанцию для ткацкого цеха № 3 ООО «Новогоркинская мануфактура». Подстанция получает питание от ГПП расположенного на расстоянии L=0.25 км. Напряжение питания – 6.3 кВ. Подстанция питает ткацкий цех площадью 4520м2, в котором установлено 385 ткацких станков АТПР-100-2У, вентиляционную установку мощностью – 210 кВт
49446. Схема замкнутой системы электропривода 786.3 KB
  Составление математического описания системы 1.1 приведена принципиальная схема замкнутой системы электропривода состоящего из: двигателя постоянного тока независимого возбуждения М; тиристорного преобразователя ТП с системой импульснофазового управления СИФУ управляемыми вентилями В и дросселем Др; операционного усилителя У1 реализующего устройство коррекции УК обеспечивая необходимый из условий статики коэффициент усиления замкнутого контура системы и заданные динамические свойства замкнутой системы; сумматора на операционном...