Расчёт разомкнутой электрической сети с трансформаторами

7. Расчёт разомкнутой электрической сети с трансформаторами

Цель расчёта заключается в определении на основе информации о значении напряжения, а также значениях активной и реактивной мощностей в нагрузочном узле 2 схемы сети, показанной на рис.3(а), напряжений в узлах 1, а, б и перетоков мощности на отдельных участках сети. Вспомогательными являются задачи, связанные с определением параметров элементов схемы замещения электрической сети, показанной на рис.3(б). Номинальное напряжение нагрузочного и генераторного узлов полагается равными 10 кВ, а номинальное напряжение линии 220(110) кВ.

Рис.3. Схема двухцепной линии с трансформаторами по концам а) и её ехема замещения б).

Повышающий и понижающий трансформаторы Т1 и Т2 на схеме замещения представлены активным и индуктивным сопротивлениями, а поперечная проводимость трансформатора заменена постоянной нагрузкой (потерями активной и реактивной мощностей в стали трансформатора DPст +j× DQст , приближенно равными потерям холостого хода DPх+ +j× DQх):

Sст = DPст +j× DQст= DPх +j× DQх (7.1.)

7.1. Выбор сечения проводов двухцепной линии по экономической плотности тока

Для определения расчетного тока двухцепной линии:

, (7.2.)

необходимо оценить протекающую по линии мощность, которая может быть определена как сумма нагрузки Pн +j× Qн и потери мощности DPt2 +j× DQt2 в трансформаторе Т2:

Pл +j× Qл = Pн +j× Qн+ DPt2 +j× DQt2. (7.3.)

Числитель выражения (7.2.) соответствует протекающей в линии полной мощности;

двойка в знаменателе делит эту мощность между параллельными ветвями;

Uл.ном – номинальное напряжение линии, равное 220(110) кВ.

Мощность трансформаторов Т1 и Т2 может быть выбрана одинаковой по мощности нагрузки двухцепной линии с трансформаторами и условию (4.1.). Для выбранных трансформаторов определяются, Приложение 7 [1]:

·  табличные значения активного rt и индуктивного xt сопротивлений трансформаторов, приведенные к стороне высокого напряжения трансформатора;

·  значения активных и реактивных потерь холостого хода DPх +j× DQх, которым полагаются равными потери в стали трансформатора DPст +j× DQст;

·  активные потери короткого замыкания трансформатора DPк , которым полагаются равными потери активной мощности в меди трансформатора DPм;

·  напряжение короткого замыкания трансформатора uк в процентах, использующееся при вычислении реактивных потерь короткого замыкания:

(7.4.)

которым полагаются равными потери реактивной мощности в меди трансформатора.

Потери мощности двух параллельных трансформаторов можно определить по формуле:

. (7.5.)

Экономическое сечение проводов линии определяется при заданном значении экономической плотности тока в соответствии с (6.5.). Сечение проверяется по нагреву, условие (3.1.), и допустимой потере напряжения в нормальном, и связанном с выпадением одной из параллельных линий аварийном режимах.

7.2. Определение параметров режима двухцепной линии электропередачи с трансформаторами

Расчёт режима начинаем с нагрузочного узла. Поскольку номинальные напряжения U1ном = U2ном отличаются от номинального напряжения линии Uл.ном, приводим напряжение U2 к номинальному напряжению линии как:

, (7.6.)

где kt2 – коэффициент трансформации трансформатора Т2, равный отношению номинального напряжения линии к номинальному напряжению нагрузки;

 - вторичное напряжение трансформатора, приведённое к стороне высокого напряжения.

Приведённое напряжение в узле б отличается от приведённого напряжения в узле 2 на величину потерь напряжения в трансформаторе Т2, определяемых по значениям активной и реактивной нагрузки в узле 2, эквивалентным значениям сопротивлений параллельных трансформаторов  и приведенному напряжению :

. (7.7.)

Мощность, генерируемая половиной емкости на землю двухцепной линии в точке б, определяется как:

, (7.8.)

где b0 – удельная проводимость на землю линии умножается на длину линии l и на 2, так как линии параллельны, делится на 2, так как рассматривается проводимость только половинной емкости в соответствии с П-образной схемой замещения линии.

Переток мощности в конце линии Pб-а + j× Qб-а отличается от мощности нагрузки на величину потерь мощности в трансформаторе и мощность, генерируемую линией (7.8.)

 (7.9.)

В (7.9.) потери мощности в меди трансформатора определены иначе, чем в (7.5.), следует также обратить внимание на то, что реактивная мощность в конце линии больше реактивной мощности в начале трансформатора Qб-2 > Qб-а на мощность, генрируемую линией в точке б. Определяем переток мощности в начале линии, отличающийся от перетока в конце линии на величину потерь мощности в линии:

 (7.10.)

где rл/2, хл/2 – активное и индуктивное сопротивления параллельных линий.

Аналогично (7.7.) определяется приведённое напряжение в точке а, отличающееся от приведённого напряжения в точке б на величину потерь напряжения в линии:

. (7.11.)

Найдём мощность, генерируемую линией в точке а:

, (7.12.)

Определяется мощность, поступающая из источника питания и отличающаяся от мощности в начале линии на величину потерь мощности в трансформаторе Т1, и мощность, генерируемую линией в узле а:

 (7.13.)

где rt1/2, хt1/2 – эквивалентные активное и индуктивное сопротивления параллельных трансформаторов.

Определяем приведенное:

, (7.14)

и действительное напряжения в узле 1:

.  (7.15.)

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Активная мощность PNn 35.043000

Реактивная мощность QNn 24.392000

Длина линии dl 29.000000

dl 29.000000

Индуктивное сопротивление трансформатора xt 43.500000

Активные потери мощности в стали dpst 3.500000E-02

Реактивные потери мощности в стали dqst 2.400000E-01

Потери короткого замыкания dpk 1.450000E-01

Напряжение короткого замыкания uk 10.500000

Номинальная мощность трансформатора str 32.000000

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА

номинальные напряжения тр-ра :121/10.5 кВ

jэкономическое:1А/мм2

доп потеря напряжения:7700B

полная мощность нагрузки 42.696390

акт.переток в линии 35.242070 реакт. переток в линии 27.862830

потери акт мощн в ст.т-ра 1.990685E-01

потери реакт мощн в ст. т-ра 3.470829

потери реакт. мощн в меди тр-ра = 3.360000

полная мощность в конце линии 44.925950

ток в линии 107.181800

расчетное сечение линии 107.181800

потеря напряжения 2632.408000

выбрать провод r0= 3.300000E-01x0= 3.710000E-01b0= 2.870000E-06

выбрать провод r0= 3.300000E-01 x0= 3.710000E-01b0= 2.870000E-06

приведенное напряжение в конце тр-ра 121.000000

потеря акт, реакт.мощн.в тр-ре. 1.164188E-01 2.708138

акт, реакт. мощности в начале тр-ра2. 35.229420 27.580140

напряжение в конце линии 125.655300

мощность, генерируемая в конце линии 1.314139

акт., реакт мощности в конце линии 35.229420 26.266000

напряжение в начале линии 128.121300

акт., реакт мощности в начале линии 35.814620 26.923910

мощность, генерируемая в начале линии 1.366227

акт, реакт. мощности в конце тр-ра1. 35.814620 25.557680

приведенное напряжение генератора 132.721400

напряжение генератора 11.517150

акт., реакт мощности генератора 35.994890 28.602730

CDO-6.0 / (27.02.04)

Дата: 2008:05:26

Время расчета: 21:39:42

Для задания коэффициентов трансформации используется полярная система координат

 *ЧСЕТЬ * Основные данные

 ---------- Bремя:21:39:44.75

 Считаны данные: BEAST ( )

 *ПЧСЕТЬ * Просмотр основных данных

 ---------- Bремя:21:39:52.49

 *СРЖМ * Расчет установившегося режима

 ---------- Bремя:21:40:00.07

 (B): В узле 1 задан источник реак.мощности без пределов регулирования

 

 Oбобщенные данные по схеме BEAST

 -----------------------------------

узлов- 16 ветвей- 13

генераторов- 1 трансформаторов- 6

из них синхр. компенсаторов- 0 из них с регулированием- 4

узлов с нагрузкой- 11 тр-ов с поперечным рег.- 0

узлов со с.х.н.- 0 ветвей с фикс. P- 0

узлов с шунтами- 0 параллельных ветвей- 6

из них управляемых- 0 перетоков сальдо- 0

узлов с пределами- 0 ветвей с пределами- 4

контр. параметров по узлам- 0 контр. параметров по ветвям- 12

узлов с стк- 0 отключенных ветвей- 0

Температура: 20 град.

Частота системы 1 = 50.00 гц

Суммарная нагрузка по Р: 34392. кВт по Q: 25393. кВАр

Суммарная генерация по Р: 35043. кВт по Q: 25577. кВАр

Номера балансирующих узлов по:

P: 1

Q: 1

Итерация Pнб max( узел) Qнб max ( узел) шаг якобиан ннэ

0 Q-U 59870.840( 2) 93880.640( 3) .100E+01 .543*E 137 107

1 P-D 31201.040( 4) 11193.800( 3) .119E+01 .543*E 137 107

2 PQ 11860.380( 4) 15211.350( 3) .578E+00 .543*E 137 107

3 PQ 2985.551( 4) 3693.785( 3) .774E+00 .851*E 138 106

4 PQ 74.539( 10) 28.244( 4) .101E+01 .729*E 139 106

5 PQ 1.209( 10) .928( 4) .104E+01 .116*E 138 105

(И): Pасчет закончен. Mакс.небаланс = .95703E-01

*ПЧРЖМ * Просмотр результатов расчета

---------- Bремя:21:40:02.60

Информация об узлах схема: BEAST

У з е л напряжение угол Pн Qн Pг Qг Pш Qш Pнб Qнб

И м я Номер кВ град кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр

1 11.000 - - - 36309.3 33406.1 - - - -

122.076 -2.245 - - - - - - - -

3 116.593 -2.646 - - - - - - - -

4 10.256 -5.183 32000.0 24000.0 - - - - - -

5 10.126 -5.463 850.0 530.0 - - - - - -

6 10.011 -5.710 850.0 638.0 - - - - - -

7 10.103 -5.595 - - - - - - - -

8 .399 -6.208 326.2 106.1 - - - - - -

9 .391 -6.162 - - - - - - - -

10 .365 -4.660 93.8 45.4 - - - - - -

11 .362 -4.414 42.0 20.3 - - - - - -

12 .360 -4.290 9.6 4.6 - - - - - -

13 .391 -6.172 70.0 17.6 - - - - - -

14 .391 -6.174 3.9 1.0 - - - - - -

15 .392 -6.188 95.0 19.3 - - - - - -

16 .389 -6.181 51.1 10.4 - - - - - -

------- ------- ------- ------- ------- -------

34391.6 25392.8 36309.3 33406.1 .0 .0

*СРЖМ * Расчет установившегося режима

---------- Bремя:21:40:38.19

(И): Pасчет закончен. Mакс.небаланс = .95703E-01

*ПЧРЖМ * Просмотр результатов расчета

---------- Bремя:21:40:40.61

Информация об узлах схема: BEAST

У з е л напряжение угол Pн Qн Pг Qг Pш Qш Pнб Qнб

И м я Номер кВ град кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр

1 11.000 - - - 36309.3 33406.1 - - - -

2 122.076 -2.245 - - - - - - - -

3 116.593 -2.646 - - - - - - - -

4 10.256 -5.183 32000.0 24000.0 - - - - - -

5 10.126 -5.463 850.0 530.0 - - - - - -

6 10.011 -5.710 850.0 638.0 - - - - - -

7 10.103 -5.595 - - - - - - - -

8 .399 -6.208 326.2 106.1 - - - - - -

9 .391 -6.162 - - - - - - - -

10 .365 -4.660 93.8 45.4 - - - - - -

11 .362 -4.414 42.0 20.3 - - - - - -

12 .360 -4.290 9.6 4.6 - - - - - -

13 .391 -6.172 70.0 17.6 - - - - - -

14 .391 -6.174 3.9 1.0 - - - - - -

15 .392 -6.188 95.0 19.3 - - - - - -

16 .389 -6.181 51.1 10.4 - - - - - -

------- ------- ------- ------- ------- -------

34391.6 25392.8 36309.3 33406.1 .0 .0

Информация об узлах схема: BEAST

У з е л напряжение угол Pн Qн Pг Qг Pш Qш Pнб Qнб

И м я Номер кВ град кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр

1 11.000 - - - 36309.3 33406.1 - - - -

2 122.076 -2.245 - - - - - - - -

3 116.593 -2.646 - - - - - - - -

4 10.256 -5.183 32000.0 24000.0 - - - - - -

5 10.126 -5.463 850.0 530.0 - - - - - -

6 10.011 -5.710 850.0 638.0 - - - - - -

7 10.103 -5.595 - - - - - - - -

8 .399 -6.208 326.2 106.1 - - - - - -

9 .391 -6.162 - - - - - - - -

10 .365 -4.660 93.8 45.4 - - - - - -

11 .362 -4.414 42.0 20.3 - - - - - -

12 .360 -4.290 9.6 4.6 - - - - - -

13 .391 -6.172 70.0 17.6 - - - - - -

14 .391 -6.174 3.9 1.0 - - - - - -

15 .392 -6.188 95.0 19.3 - - - - - -

16 .389 -6.181 51.1 10.4 - - - - - -

------- ------- ------- ------- ------- -------

34391.6 25392.8 36309.3 33406.1 .0 .0

Информация о ветвях схема: BEAST

Ветвь Pij Qij Pji Qji дP корона дQ Iл Kзагр Qг

I J кВт кВАр кВт кВАр кВт кВт кВАр А кВАр

2- 3 36082.6 30145.6 -34663.0 -28549.4 1419.65 - 1596.17 222.6 - -

4- 5 1324.0 847.5 -1311.3 -830.4 12.69 - 17.15 88.6 - -

4- 7 1126.9 602.4 -1114.3 -585.4 12.57 - 17.00 72.0 - -

5- 6 461.3 300.4 -457.3 -295.0 3.99 - 5.39 31.4 - -

6- 7 -392.7 -343.0 395.6 347.0 2.93 - 3.96 30.1 - -

8- 9 237.3 91.6 -232.4 -90.0 4.87 - 1.66 368.1 - -

8- 15 149.3 30.3 -146.5 -29.7 2.85 - .52 220.5 - -

9- 10 158.4 71.3 -146.1 -70.5 12.27 - .87 256.6 - -

9- 13 74.0 18.7 -73.9 -18.6 .13 - .05 112.8 - -

10- 11 52.3 25.0 -51.6 -25.0 .67 - .05 91.7 - -

11- 12 9.6 4.6 -9.6 -4.6 .06 - .00 17.1 - -

13- 14 3.9 1.0 -3.9 -1.0 .00 - - 6.0 - -

15- 16 51.5 10.4 -51.1 -10.4 .35 - .06 77.5 - -

-------- ------ -------- --------

1473.03 .00 1642.89 .0

Информация о трансформаторах схема - BEAST

Имя об'екта Имя тр-ра узел Uтек Kмод Карг P Q I Kзагр dP dQ Psh Qsh

кВ кВт кВАр А о.е. кВт кВАр кВт кВАр

2 122.076 11.524 - -18041.3 -15072.7 111.3 .55 54.78 1314.76 58.59 315.5

1 11.000 18154.7 16703.0

 -------------------------------------------------------------------------------------------

2 122.076 11.524 - -18041.3 -15072.7 111.3 .55 54.78 1314.76 58.59 315.5

1 11.000 18154.7 16703.0

 -------------------------------------------------------------------------------------------

3 116.593 10.952 - 17331.5 14274.7 111.3 .55 52.58 1261.94 53.45 287.8

4 10.256 -17225.4 -12724.9

 -------------------------------------------------------------------------------------------

3 116.593 10.952 - 17331.5 14274.7 111.3 .55 52.58 1261.94 53.45 287.8

4 10.256 -17225.4 -12724.9

 -------------------------------------------------------------------------------------------

7 10.103 25.000 - 359.3 119.2 21.7 - 2.95 5.20

8 .399 -356.4 -114.0

 -------------------------------------------------------------------------------------------

7 10.103 25.000 - 359.3 119.2 21.7 - 2.95 5.20

8 .399 -356.4 -114.0

--------------------------------------------------------------------------------------------

И т о г о: 220.63 5163.79 224. 1206.

Tаблица распределения потерь в схеме: BEAST

Cуммарные мощности : активн. реактивн.

H а г р у з к а 34391.6 25392.8

Г е н е р а ц и я 36309.3 33406.1

Генерация ЛЭП .0

П о т е р и в:

Ш у н т а х .0 .0

из них в БСК .0

СК .0

Л Э П 1473.0 1642.9

на корону по g .0

На корону по хар-ке .0

Трансформаторах 220.6 5163.8

в шунтах 224.1 1206.7

Суммарные потери 1917.7 8013.3

Потери в линиях электропередач

U ном U ср. активные % реактивные % генер. в ЛЭП % корона %

4 .4 21.20 1.1 3.22 .0 .00 .0 .00 .0

10.5 10.3 32.18 1.7 43.50 .5 .00 .0 .00 .0

110.0 119.3 1419.65 74.0 1596.17 19.9 .00 .0 .00 .0

-------- ----- -------- ----- -------- -----

Итого: 1473.0 76.8 1642.9 20.5 .0 .0

Потери в трансформаторах

U ном DP обмотки % DQ обмотки % DP шунта % DQ шунта %

10.5 5.90 .3 10.39 .1 .00 .0 .00 .0

110.0 214.73 11.2 5153.40 64.3 224.09 11.7 1206.66 15.1

-------- ----- -------- ----- -------- ----- -------- -----

Итого: 220.6 11.5 5163.8 64.4 224.1 11.7 1206.7 15.1

Oбобщенные данные по схеме BEAST

-----------------------------------

узлов- 16 ветвей- 13

генераторов- 1 трансформаторов- 6

из них синхр. компенсаторов- 0 из них с регулированием- 4

узлов с нагрузкой- 11 тр-ов с поперечным рег.- 0

узлов со с.х.н.- 0 ветвей с фикс. P- 0

узлов с шунтами- 0 параллельных ветвей- 6

из них управляемых- 0 перетоков сальдо- 0

узлов с пределами- 0 ветвей с пределами- 4

контр. параметров по узлам- 0 контр. параметров по ветвям- 12

узлов с стк- 0 отключенных ветвей- 0

Температура: 20 град.

Частота системы 1 = 50.00 гц

Суммарная нагрузка по Р: 34392. кВт по Q: 25393. кВАр

Суммарная генерация по Р: 35043. кВт по Q: 25577. кВАр

Номера балансирующих узлов по:

P: 1

Q: 1

_

Список использованной литературы

1.  И.И. Голуб. Методические указания к курсовому проету по дисциплине «Электрические сети предприятий железнодорожного транспорта», г. Иркутск 1999 г.

2.   И.И. Голуб. Задания и методические указания к курсовым проектам по дисциплине «Электрические сети предприятий железнодорожного транспорта», г. Иркутск 2001 г.

3.  Караев Р.И., Волобринский С.Д., Ковалев И.Н. Электрические сети и энергосистемы / Учебник для вузов ж.-д. транспорта.-М.: Транспорт, 1988. 326 с.

4.  Курс лекций по дисциплине «Электрические сети предприятий железнодорожного транспорта».