918

Дослідження електричних мереж з розподіленим навантаженням з використанням їх моделей в пакеті Matlab

Лабораторная работа

Энергетика

Проведення аналізу втрат активної та реактивної потужностей та напруги в лініях електропередач напругою 10 кВ з рівномірно та нерівномірно розподіленим навантаженням з використанням пакету схемотехнічного моделювання Matlab.

Украинкский

2013-01-06

385.5 KB

15 чел.

Лабораторна робота №4

Дослідження електричних мереж з розподіленим навантаженням з використанням їх моделей в пакеті Matlab

Мета роботи: провести аналіз втрат активної та реактивної потужностей та напруги в лініях електропередач напругою 10 кВ з рівномірно та нерівномірно розподіленим навантаженням з використанням пакету схемотехнічного моделювання Matlab.

Теоретичні відомості

Досить часто зустрічаються лінії, в яких приблизно однакові за величиною навантаження розташовані на рівних відстанях один від одного. До таких ліній можуть бути віднесені лінії вуличного освітлення, стояки багатоповерхових будинків, повітряні лінії напругою 0,38/0,22 кВ уздовж вулиць з одноповерховими будинками, живлення верстатів, що розташовані уздовж цеху і т. ін. Такі лінії називають лініями з рівномірно розподіленим навантаженням.

Втрати активної та реактивної потужності на ділянці трифазної лінії змінного струму з зосередженим навантаженням розраховуються за формулами:

   (4.1)

де  – струм, що протікає в лінії; ,  – активний та індуктивний опори лінії; ,  – активна та реактивна потужності.

Розглянемо випадок, коли навантаження активне, а переріз лінії постійний уздовж всієї довжини (див. рисунок 4.1). Втрати активної потужності в такій лінії зі струмом навантаження , що протікатиме по ділянці dl з погонним активним опором проводу  визначаються:

, (4.2)

де  – погонна величина струму, А/км, що визначається як ;  – довжина лінії.

Втрати реактивної потужності визначаються аналогічно.

При навантаженні, яке задане активною та реактивною потужністю, втрати потужностей визначаються за формулою:

.     (4.3)

Рисунок 4.1 – Лінія електропередачі з рівномірно розподіленим навантаженням

Отже, втрати потужності в лінії з рівномірно розподіленим навантаженням в три рази менші, ніж в такій же лінії з зосередженим навантаженням.

Втрата напруги на ділянці трифазної лінії з зосередженим навантаженням розраховуються за формулою:

.     (4.4)

У випадку рівномірно навантаженої лінії через ділянку dl, протікатиме струм навантаження  (див. рисунок 4.1). Втрата напруги на цій ділянці:

.

Визначимо втрату напруги в лінії з рівномірно розподіленим навантаженням:

.  (4.5)

Рисунок 4.2 – Лінія електропередачі з зосередженим навантаженням

При навантаженні, яке задане потужностями формула (4.5) набуває вигляду:

.     (4.6)

Отже, втрата напруги в лінії з рівномірно розподіленим навантаженням вдвічі менша, ніж в такій же лінії з зосередженим навантаженням.

Порядок виконання роботи

  1.  Отримати у викладача схеми електричної мережі з рівномірно та нерівномірно розподіленим навантаженням з вихідними параметрами.
  2.  Розрахувати втрати активної та реактивної потужностей та напруги на ділянках мережі для заданої схеми.
  3.  В програмному пакеті MATLAB зібрати моделі схем для вимірювання втрат активної та реактивної потужностей та напруги на ділянках.
  4.  Виміряти втрати активної та реактивної потужностей та напруги на ділянках мережі.  
  5.  Порівняти величини втрат активної та реактивної потужностей та напруги на ділянках електричної мережі з рівномірно та нерівномірно розподіленим навантаженням.
  6.  Зробити висновки.

Згідно з завданням, для мереж зображених на рисунку 4.3 розрахуємо втрати активної та реактивної потужностей та напруги:

Рисунок 4.3 – Схеми мереж з зосередженим навантаженням

Довідникові данні для проводу марки АС-50:

R0=0,79 Ом/км; d=9.6 мм; D=0.4м

Розрахунок втрат потужності:

Втрати напруги:

Отримані результати зведемо до таблиці 4.1. Отримані результати перевіримо з допомогою моделі Matlab

Рисунок 4.5 Модель мережі з зосередженим навантаженням

Таблиця 4.1 – Втрати активної та реактивної потужностей та напруги в мережі зосередженим навантаженням

Довжина

∆P, МВт

∆Q, МВАр

∆U, В

мережі

розрахунок/модель

12 км

0,11/0,089

0,054/0,033

1,13/0,98

Розрахуємо втрати активної та реактивної потужностей та напруги для мереж з розподіленим навантаженням

                           

Рисунок 4.5 – Схема мережі з двома розподіленими навантаженнями

За формулою визначаємо втрати активної та реактивної потужності в лінії з рівномірно розподіленим навантаженням:

Розрахуємо втрати напруги в лінії з рівномірно розподіленим навантаженням за формулою:

Розрахуємо втрати активної та реактивної потужностей на ділянках лінії з рівномірно розподіленим навантаженням за формулами:

Розрахуємо сумарні втрати активної та реактивної потужності на ділянках мережі:

 МВт;

        

Розрахуємо втрати напруги на ділянках лінії з нерівномірно розподіленим навантаженням за формулами: 

Сумарні втрати напруги на ділянках мережі становлять:

        

Розраховані значення втрати активної та реактивної потужностей на ділянках та втрати напруги перевіримо з допомогою моделі Matlab. Схема моделі приведена на рисунку 4.6

Рисунок 4.5 Модель мережі з двома розподіленими навантаженнями

Отримані данні з розрахунку та моделі запишемо в таблицю 4.2

Таблиця 4.2 – Втрати активної та реактивної потужностей та напруги в мережі з двома розподіленими навантаженнями

Ділянка

∆P, кВт

∆Q, МВАр

∆U, В

розрахунок/модель

0-1

0,057/1,5

0,028/0,048

284/379

1-2

0,014/0,028

0,0068/0,0093

576/409

Розрахуємо втрати активної та реактивної потужностей та напруги для мереж з розподіленим навантаженням, представленої на рисунку 4.6

Рисунок 4.6 – Схема мережі з трьома розподіленими навантаженнями

Рисунок 4.5 Модель мережі з трьома розподіленими навантаженнями

Розрахуємо втрати активної та реактивної потужностей на ділянках лінії з рівномірно розподіленим навантаженням за формулами:

Розрахуємо сумарні втрати ативної та реактивної потужності на ділянках мережі:

0,057 МВт;

          .

Розрахуємо втрати напруги на ділянках лінії з нерівномірно розподіленим навантаженням за формулами: 

Сумарні втрати напруги на ділянках мережі становлять:

                        

Розраховані значення втрати активної та реактивної потужностей на ділянках та втрати напруги перевіримо з допомогою моделі Matlab.

Таблиця 4.3 – Втрати активної та реактивної потужностей та напруги в мережі з трьома розподіленими навантаженнями

Ділянка

∆P, МВт

∆Q, МВАр

∆U, В

розрахунок/модель

2-3

0,004/0,002

0,001/0,0007

125/84

1-2

0,0160/0,02

0,008/0,0077

3,082/2,96

0-1

0,037/0,03

0,018/0,011

3,718/3,563

Розрахуємо втрати активної та реактивної потужностей та напруги для мереж з розподіленим навантаженням, представленої на рисунку 4.6

Рисунок 4.7 – Схема мережі з чотирма розподіленими навантаженнями

Рисунок 4.5 Модель мережі з тчотирьма розподіленими навантаженнями

Розрахуємо втрати активної та реактивної потужностей на ділянках лінії з рівномірно розподіленим навантаженням за формулами:

Розрахуємо сумарні втрати ативної та реактивної потужності на ділянках мережі:

 МВт;

        

Розрахуємо втрати напруги на ділянках лінії з нерівномірно розподіленим навантаженням за формулами: 

Сумарні втрати напруги на ділянках мережі становлять:

        

Розраховані значення втрати активної та реактивної потужностей на ділянках та втрати напруги перевіримо з допомогою моделі Matlab.

Таблиця 4.4 – Втрати активної та реактивної потужностей та напруги в мережі з чотирма розподіленими навантаженнями

Ділянка

∆P, МВт

∆Q, МВАр

∆U, В

розрахунок/модель

3-4

0,0017/0,003

/

71/28

2-3

0,007/0,013

69,545/61,970,005

142/190

1-2

0,015/0,058

0,008/0,021

215/252

0-1

0,028/0,025

0,014/0,0092

291/281

Висновок:

На основі проведеної роботи ми провели аналіз втрат активної та реактивної потужностей та напруги в лініях електропередач напругою 10 кВ з розподіленими параметрами. В ході виконання лабораторної роботи були розраховані параметри схеми ЛЕП з зосередженими та розподіленими навантаженнями. Правильність виконаного розрахунку була перевірена з допомогою моделей, створених в математичному пакеті Matlab.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3479. Определение коээфициента поверхностного натяжения жидкости по способу отрыва капли 185 KB
  Определение коээфициента поверхностного натяжения жидкости по способу отрыва капли Приборы и принадлежности: Бюретка с краном на штативе, два стакана, воронка, вода, исследуемая жидкость (спирт). Теория работы и описания приборов Жидкость состоит из...
3480. Физика среды и ограждающих конструкций, Строительная теплофизика 206 KB
  Физика среды и ограждающих конструкций. Среда и ее воздействие на объекты строительства. Воздушная среда и ее параметры. Водная среда и ее параметры. Климатические факторы. Влияние среды на долговечность строительных конструкций...
3483. Медична генетика 638 KB
  Залежність прояву ознак від впливу зовнішніх умов відзначав ще Ж.-Б.Ламарк, який розглядав це як один із еволюційних факторів. Учені давно помітили, що однояйцеві близнята, тобто організми з однаковим генотипом, відрізняються фенотипно, якщо розвива...
3484. Лекційний курс з основ фізики 2.71 MB
  Тема 1. Фізичні основи механіки. Кінематика Лекція 1. Основи кінематики поступального та обертального рухів Основні визначення В механіці розглядають механічний рух. Під механічним рухом розуміють зміну з часом положення тіла відносно інших тіл в пр...
3485. Измерение скорости пули с помощью физического маятника 55.8 KB
  Измерение скорости пули с помощью физического маятника Цель работы: с помощью физического маятника определить скорость пули. Рабочую формулу для экспериментального определения скорости пули получить исходя из законов сохранения момента импульса и эн...