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

42175. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ 203 KB
  Общие теоретические сведения В схеме рис.1 Векторная диаграмма этой схемы представлена на рис. Рис. Диаграмма представленная на рис.Ток совпадает по фазе с напряжением . Из точки О1 откладываем отрезок О1К = I2k /mI , по направлению вектора . Отрезок О1К является хордой круговой диаграммы . В масштабе mz откладываем по направлению отрезка О1К отрезок О1А = R2 /mz и из точки А под углом 900 к линии О1К проводим линию изменяющегося параметра AN’. Перпендикуляр, к линии изменяющегося параметра, опущенный из точки О1 совпадает по направлению с хордой.
42176. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО, ИНДУКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ. РЕЗОНАНС ТОКОВ 182.5 KB
  Общие теоретические сведения В схеме рис.1 Векторные диаграммы этой схемы при различных значениях емкости С представлена на рис.9 Рис. Если емкость C конденсатора подобрать так чтобы ток полностью компенсировал реактивную составляющую то общий ток будет совпадать по направлению с напряжением рис.
42177. Прилади і методи контролю метеорологічних умов на робочих місцях 99 KB
  Теоретичний вступ До показників які характеризують метеорологічні умови мікроклімат належать: температура відносна вологість швидкість руху повітря теплове випромінювання. Дійсну температуру повітря в робочій зоні визначають за формулою 1: де tч і t0 показники чорного та посрібленого термометрів 0С. Вимірювання температури повітря в приміщенні можна також проводити з допомогою сухого термометра аспіраційного психометра Ассмана. Вимірювання вологості повітря.
42178. Амбулаторно-поликлиническая помощь сельскому населению. Обзор. Состояние, проблемы и перспективы развития в Республике Беларусь 258 KB
  При этом в настоящее время существуют различны, иногда противоположные, мнения относительно действующей организационной модели сельского здравоохранения. Рядом автором она признается несовершеннолетней: недостаточная мощность организаций здравоохранения села рассматривается
42180. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ «ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ» ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ СРЕДСТВАМИ ТАБЛИЧНОГО ПРОЦЕССОРА 293 KB
  Найдите решения уравнения fx=0 с точность до 001 на отрезке [;b] используя опцию Подбор параметра. № варианта Функция fx Отрезок [;b] Шаг h fx = 3x52x4x36x2x4 [2;5] 05 fx = 3x5x36x2x4 [2;5] 05 fx = 2x56x4x3x2x4 [2;5] 05 fx = x39x224x15 [10;10] 05 fx = x23 x 2 [5;5] 05 fx = x36x29x6 [2;5] 05 fx = x36x29x2 [2;5] 05 fx = x39x224x2 [2;5] 05 fx = x33x26 [10;10] 05 fx = x312x245x51 [2;5] 05 fx= x26x8 [2;8] 05 fx =...
42181. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ 410 KB
  Исследовать свойства электрических цепей переменного тока с последовательным и параллельным соединением индуктивно связанных катушек. Коэффициент пропорциональности M21= называют взаимной индуктивностью катушек 2 и 1. Итак индуктивная связь катушек это связь их через магнитное поле когда магнитный поток одной катушки пронизывает не только витки собственной катушки но и витки другой находящейся поблизости катушки. Взаимная индуктивная связь катушек обусловливает...
42182. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСИММЕТРИЧНОГО ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА 222.5 KB
  Исследование линейного пассивного четырехполюсника при переменной нагрузке определение на основании опытных данных постоянных четырехполюсника А В С D и построение круговой диаграммы. Активные четырехполюсники в своих ветвях содержат источники энергии в пассивных четырехполюсниках источников энергии нет. Для любого пассивного четырехполюсника напряжение и ток на входе и выходе связаны между собой уравнениями:...
42183. ИССЛЕДОВАНИЕ СИММЕТРИЧНОГО ЛИНЕЙНОГО ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА 195 KB
  Исследование линейного симметричного пассивного четырехполюсника при переменной нагрузке.Определение на основании опытных данных постоянных четырехполюсника А В С. Определение характеристического сопротивления и коэффициента передачи симметричного четырехполюсника.