На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Лекции Моделирование и анализ установившихся режимов роботы электрических систем

Информация:

Тип работы: Лекции. Добавлен: 21.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 21. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 
 
Цель  курса:  Изучение основ математического моделирования, анализа и оптимизации
                        режимов работы электроэнергетических  систем с использованием ЭВМ.

Моделирование и анализ установившихся режимов роботы электрических систем

Лекция  1.   Моделирование электроэнергетических  систем
      Объектом  рассмотрения и анализа  является энергетика.
    Это одна из  самых больших на планете искусственных систем. Её основное назначение: производство, преобразование, передача, распределение и потребление энергии(тепловой, электрической и т.д.).
    Важнейшей частью большой системы  энергетики являются электро-энергетические системы, которые относятся к категории сложных систем.
     Сложные системы – это системы,  имеющие глубокие внутренние  связи и состоящие из большого количества взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов( генераторы, трансформаторы, ЛЭП и т.д.).
     Сложная система в целом обладает  новыми качествами, не свойственными  её отдельным элементам (например, ЭЭС, её элементы – ЛЭП, тр-ры, эл.  станции подчиняются различным законам и алгоритмам функционирования).
      Современные электроэнергетические  системы (ЭЭС) содержат большое  количество элементов, имеет многообразные  внутренние и внешние связи  и требуют большого объёма  информации для описания режимов их работы.
      Все это  определяет целесообразность  и возможность использования  при управлении ЭЭС методов  математического моделирования,  реализуемых с использованием  вычислительной техники. 

       Модель представляет собой некоторую систему, находящуюся в отношении подобия к моделируемому объекту. Моделирование в ЭЭС позволяет заменить сложные, а иногда и невозможные эксперименты на реальных объектах экспериментированием на их моделях. При этом появляется возможность моделировать и исследовать поведение ЭЭС в  аварийных ситуациях, её реакцию на технологические воздействия, связанные с изменением нагрузок в узлах, конфигурации сети, отключением или подключением отдельных элементов и т.д.
     Модели - физические и математические.
     Физическая модель – объект той же физической природы, что и моделируемый объект, но выполненный в уменьшенном масштабе.,
     Математическая модель – система математических уравнений,  описывающая основные взаимосвязи между параметрами моделируемого объекта. Уравнения – алгебраические, дифференциальные и т.д. Их вид определяется структурой моделируемого объекта, характером и сложностью происходящих в нём процессов и т.д..
     Математические модели широко  используются для решения электроэнергетических  задач. 

        Математическая модель ЭЭС реализуется в основном в виде формальной модели – алгоритма, представленной как программа для ЭВМ.
      В современном представлении  математическая модель ЭЭС - это программа для ЭВМ, реализующая алгоритм  решения систем  уравнений, описывающих основные взаимосвязи между параметрами моделируемого объекта.
       Следует различать этап формирования  математической модели и этап  её использования (эксплуатации).
      I. Классическая процедура построения математической  модели, реализуемой на ЭВМ, включает такие шаги :
      1) формирование первичной модели, являющейся некоторым идеальным математическим объектом, представленным  в виде системы алгебраических или дифференциальных уравнений. Наиболее полно описывает все свойства и взаимосвязи в моделируемом объекте. Является точной моделью, но является сложной, имеет большую размерность, требует очень больших объёмов информации для её описания и формирования;
       2) формирование математической модели  с учетом упрощений и допущений за счет исключения несущественных  и малосущественных параметров и взаимосвязей моделируемого объекта;
      3) формирование алгоритма, реализующего методы решения системы уравнений, разработанной на предыдущем этапе;
      4) разработка компьютерной программы (комплекса программ), реализующей разработанный алгоритм. 

      II. Моделирование установившихся режимов работы ЭЭС с использованием существующей (разработанной) модели – эксплуатация модели, включает следующие шаги:
       1) подготовка исходных данных. Очень большие объёмы информации для описания ЭЭС;
       2) загрузка исходных данных и их отладка. Выявление и исправление ошибок в исходных данных;
     3) выполнение расчетов (моделирование ) с использованием разработан-ной программы;
     4) визуализация результатов и их анализ. Очень большой объём выходной информации. Выборочное отображение результатов;
     5) принятие решений по результатам моделирования и реализация их на объекте. 

         Математическая модель ЭЭС включает две взаимосвязанные составля-ющие:
      1. Модель схемы электрической сети. Описывает конфигурацию электри-ческой сети, последовательность соединения её элементов, их свойства и пара-метры . Представляется в виде схем замещениями и расчетных схем.
      2. Модель режима роботы ЭЭС. Представляется в виде системы линейных или нелинейных алгебраических уравнений, связывающих заданные и искомые параметры режима ЭЭС и параметры её схемы замещения. 

        Важное место в комплексе задач  моделирования и исследования  условий работы ЭЭС занимает  задача моделирования установившихся режимов роботы ЭЭС.
         Под режимом роботы ЭЭС понимают совокупность процессов, происходящих в системе и определяющих в любой момент  времени состояние параметров режима.
          К параметрам режима ЭЭС относим напряжения в узлах сети, токи и потоки мощности в участках, токи и мощности в узлах, потери активной мощности. 

    Три основных вида режимов роботы ЭЭС: 
            Нормальный               установившиеся режимы
           Послеаварийный     
           Переходный
    В нормальном и послеаварийном режимах происходит плавное изменение параметров режима, которые колеблются вокруг их средних значений. Это установившиеся режимы. Установившийся режим описывается с помощью ли-нейных или нелинейных алгебраических уравнений – в зависимости от способа задания нагрузок в узлах сети (токи или мощности).
    В переходном режиме - переход  от нормального к послеаварийному  режиму. Происходит значительное  и быстротечное изменение   параметров режима. 

    ЭЭС как материальное сооружение  характеризуется параметрами системы, то есть показателями, зависящими от свойств  оборудования системы,  её конфигурации и  т.д. К параметрам системы можем отнести конфигурацию электрической сети, сопротивления и проводимости её элементов, коэффициенты трансформации трансформаторов и т.д. 
 
 

Лекция 2.   Расчетные схемы электрических сетей

Основные  определения 

 
    Электрическая система – это совокупность генераторов, трансформаторов, линий электропередач (ЛЭП), коммутационных аппаратов, компенсирующих устройств, а также средств защиты и автоматики, обеспечивающая производство, передачу и распределение электрической энергии
  Схемой  замещения электрической сети называется графическое изображение сети, показывающее последовательность соединения её элементов и отобража-ющее свойства рассматриваемой электрической системы и её элементов.
  Схема замещения содержит  ветви, узлы, контуры.
  Ветвью называется участок электрической сети, в котором ток в любой точке имеет одно и тоже значение (действующее).
  Узлом  называется место соединения двух и больше ветвей (одной из ветвей может быть источник тока).
  Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.
  В зависимости от наличия контуров схемы бывают разомкнутые (без контуров) и замкнутые (при наличии хотя бы  одного контура). 

  Выделяют  активные и пассивные элементы схемы  замещения.
  Пассивные элементы схемы замещения - создают путь для протекания тока. Это сопротивления и проводимости ЛЭП, трансформаторов и т.д.
Выделяют  продольные и поперечные элементы.
Продольные  элементы – ветви расположенные между двумя узлами и соединяющие их. Включают активные и реактивные сопротивления ЛЭП, трансформаторов, емкости устройств продольной компенсации и т.д.
  Поперечные элементы – ветви включенные между узлами схемы и нейтралью.
 Соответствуют проводимостям ЛЭП на землю, поперечным проводимостям трансформаторов(потери в стали) и т.д. 

    Активные элементы схемы замещения – источники ЭДС и тока. Они опре-деляют величины напряжения или тока в точках присоединения этих элемен-тов в сети независимо от её остальных параметров. Речь идет в основном об источниках тока - генераторах электростанций и нагрузках потребителей. Активные элементы схемы влияют на режим роботы электрической сети.  

  Общие допущения и соглашения при формировании схем замещения
  электрических сетей 

    Полные точные модели электрической  сети учитывают большинство параметров  объекта и их взаимосвязи, при  этом модели обладают большой  размерностью, описываются сложными  уравнениями и требуют больших  объёмов информации. При моделировании  установившихся  режимов эле-ктрической системы принято ряд допущений, позволяющих значительно упростить модели при незначительном (допустимом) снижении их точнос-ти.
      1. При моделировании трехфазных  электрических сетей рассматриваем  симметричные установившиеся режимы, при которых используется расчетная схема только одной  фазы (однолинейная схема).
   В реальных трехфазных электрических  сетях наблюдается несимметрия нагрузок в фазах ( вследствие неравномерного распределения их мощности между фазами и различия в режимах их работы) и несимметрия параметров проводов фаз (вследствие различного расположения проводов в ЛЭП отно-сительно земли, взаимного влияния проводов фаз, различных марок проводов и т.д.). Т.е. нагрузки в каждой из фаз различаются, сопротивления проводов фаз тоже. Это требует моделирования режимов каждой из фаз.
     Принятое допущение предполагает  одинаковость нагрузок в фазах и одинаковость параметров проводов фаз, что обеспечивает симметричный ре-жим и позволяет рассматривать модель одной фазы. Полученные результаты моделирования переносятся на оставшиеся фазы. Размерность такой модели уменьшается более чем в 3 раза, но снижается точность моделирования.
     2. Все пассивные элементы  электрических сетей (ЛЭП, трансформато-ры, реакторы, устройства емкостной компенсации и др.)  линейны, то есть их параметры не зависят от режима и считаются постоянными.
   Хотя  известно, что некоторые параметры   схем замещения зависят от параметров режима. Например, активное сопротивление  провода зависит от величины протекающего тока.
     3. Активные элементы электрической сети – источники тока, соответ-ствующие нагрузкам потребителей и генераторам электростанций – как правило нелинейны.
     4. Рассматриваются схемы с сосредоточенными параметрами.

Основные  элементы электрических сетей и схемы их замещения

       1.  Модель линии  электропередач ( ЛЭП)

       Назначение ЛЭП – передача  электрической энергии от источников  к   потребителям. Виды ЛЭП –  воздушные,  кабельные, воздушно  – кабельные.

В схе мах  замещения ЛЭП представляется П – образной схемой замещения. 
 

  Параметры схемы замещения  ЛЭП: Характеризуется сопротивлением и проводи-мостью.
Сопротивление Z=R+jX – продольный эле-мент схемы  замещения. R – активное сопро-тивление, X – реактивное (имеет индуктив-ный характер). 

R – соответствует тепловым потерям в проводе; X – соответствует процессам, связанным с созданием электромагнитного поля  вокруг провода.
Поперечная  проводимость на землю Y=g+jb – поперечный элемент схемы замещения.
    q– активная составляющая проводимости. Соответствует потерям на “корону “;
    b– реактивная составляющая проводимости. Отражает процессы генерации реактивной мощности в ЛЭП. Имеет емкостной характер.
     
    Значения  параметров схемы замещения R, X, g, b можно определить по
    справочным данным.
В расчётах часто используется значение продольной проводимости – это величина, обратная сопротивлению .
    В развёрнутом  виде схема замещения ЛЭП может  быть представлена:


Параметры режима ЛЭП, которые рассматриваются (анализируются) при моделировании на ЭВМ:

 


    2). Ток в линии.  

        

                                                          Имеет одно и тоже значение  в любой  точке участка ЛЭП.

       3). Токи в поперечных проводимостях

Ii = Ui * Yi ;   Ij = Uj * Yj ; 

       4). Потоки мощности в линии
           Потоки мощности в разных точках линии различны. В начале и конце линии они отличаются на величину потерь мощности в линии.
Поток мощности в начале линии  , в конце линии   . 

      5). Потери мощности  в ЛЭП 
        
         Потери активной и реактивной мощности: 
                                                                                      

   Лекция 3.
    Модель трансформатора
 
  Трансформатор обеспечивает преобразование уровня напряжений ( напри-мер, ) и связывает между собой электрические сети разных классов напряжений. Конструктивно – сердечник из специальной стали, обмотки. Трансформаторы – двухобмоточные, трехобмоточные; однофазные, трехфаз-ные; автотрансформаторы и т.д.
    Схема замещения двухобмоточного трансформатора - Г – образная: 

Uн             Rт + jХт       Кт                            Дать развернутую схему замещ.
Параметры схемы замещения  трансформа-тора:
продольные – сопротивление Zт = Rт + jXт и коэффициент трансформации KT .
RT – соответствует тепловым потерям в обмотках трансформатора, XT потерям, связанным с созданием в них электромаг-нитных полей (потери в меди, к.з.). KTкоеффициент трансформации, характеризует соотношение классов напряжения на входе и выходе трансформатора
                             .
               - продольная проводимость трансформатора.
Поперечные - проводимость трансформатора  Yт0 =gт +  jbт. Соответствует про-цессам в сердечнике трансформатора  (потери в стали, х.х. ).
  Параметры схемы замещения трансформатора могут быть определены на основе справочных данных.  
 

  Параметры режима трансформатора:
    Напряжение на входе и выходе трансформатора
               .
     Идеальный трансформатор – трансформатор без потерь(на схеме – между точками  l и j ). Тогда точное значение  коэффициента:
               ,  где  Ul – напряжение в мнимом узле l .
    Токи  в обмотках трансформатора:
          - в обмотке ВН     
                               
                           
            - в  обмотке НН    . 

  Идеальному  трансформатору присуще свойство инвариантности мощностей :
поток мощности в обмотке ВН равен потоку мощности в обмотке НН:
     
       .
    Ток  в обмотке НН трансформатора  в  Кт раз больше чем ток в обмотке ВН. 

    Потери мощности обмотках трансформатора:
                 .

       Схема замещения трёхобмоточного трансформатора. Трехобмоточный трансформатор имеет обмотки высокого, среднего и низкого напряжения. Обеспечивает связь электрических сетей  3-х классов напряжения, например,

110/35/10 кВ.  Существуют 3-х обмоточные  трансформаторы с расщеплённой вторичной обмоткой, н-р  110/10/10 кВ.

    Схема замещения трёхобмоточного трансформатора представляется в ви-де трёхлучевой  звезды:
    
    Каждой обмотке соответствует  ветвь семы замещения.
    Сопротивления обмоток:
    Zв = Rв+ jXв;    Zн=Rн+jXн ; Zc=Rс+jXс .
    Коэффициенты трансформации: Кв = 1; Кс = Uв / Uс ; Кн = Uв / Uн . 

       Расчет параметров схемы замещения  трёхобмоточного трансформатора  выполняется на основе справочных  данных. 
 

    Представление нагрузок в узлах сети в схеме замещения
 
            Способы  представления нагрузки в схеме  замещения 
                                    зависят от вида сети и целей  расчета. 
 

       а) задание нагрузки постоянным по модулю и фазе током .
              
     Такой способ задания нагрузок  используется при моделирование  режимов работы распределительных  электрических сетей низкого  и среднего напряже-ния  (до 35кВ). Источниками информации о нагрузке  в таких сетях могут быть:
    сезонные измерения нагрузки;
    телеизмерения нагрузок на головных участках электрических сетей;
    доля от установленной мощности трансформаторных  пунктов (ТП) др.
     При любом способе получения  информации она имеет, как правило  большою погрешность, она неполная  и поступает с запаздыванием. Существу-ют математические способы повышения качества информации.
     При задании нагрузок в узлах  постоянным током режим работы  электри-ческой сети описывается  системой линейных уравнений. 

        б)  задание нагрузки постоянной мощностью. 

  
 
                             
    Используется при моделировании  режимов питающих сетей средних  и высоких классов напряжений  и распределительных сетей средних  классов напряжений (выше 35 кВ).
  В питающих сетях постоянная мощность нагрузки задается при неизвест-ном напряжении в узле. Это означает, что в узле задан нелинейный источник тока, зависящий от напряжения в узле:
                                          ;           = var.
    При моделировании режимов работы электрических сетей  наиболее часто используется именно такой способ задания нагрузки. Он в большей мере соответствует реальным условиям работы нагрузки. 

         в) задание нагрузки постоянной проводимостью.
                                    
                                               
 
 

        Такое задание нагрузки используется  при расчетах электромеханических  переходных процессов. 

          г) задание нагрузки при помощи статических характеристик нагрузки по напряжению.
             
                       
 

     Статические характеристики нагрузки (СХН) по напряжению отражают зависимость величины нагрузки от напряжения в узле.
     Для каждого вида нагрузки (бытовая,  промышленная, сельскохозяйствен-ная   и др.) – существуют свои СХН.  Они могут быть достаточно  сложными. Для упрощения в практических расчетах статические характеристики нагрузки апроксимируются, как правило, полиномами  второй степени:
                       ;
                       , 

   где  a, b, c – коэффициенты полинома. Различны для разных типов нагрузки;
         U – текущее напряжение; Uном – номинальное напряжение;
          Pно, Qно -   значение нагрузки при номинальном напряжении.
  Существуют  типовые характеристики нагрузки для различных групп и типов потребителей.
  При таком способе задания нагрузки наиболее полно отображается её свойства по сравнению с другими способами. Но  это требует большого коли-чества дополнительных вычислений. 

         д) задание нагрузки случайным по величине током.
  Используется  при расчетах электрических систем с большой долей электро-тяговой  нагрузки (например, электротяговая нагрузка – электрифицированный транспорт).
  В этих расчетах учитывается несимметричный и несинусоидальный харак-тер нагрузки. 
 

       Лекция 4.
       4. Представление   генераторов электроэнергии  в схемах замещения 

        Источниками электроэнергии в ЭЭС являются генераторы электричес-ких станций (ЭС), синхронные компенсаторы (СК), батареи статических кон-денсаторов (БСК).
         При расчетах установившихся  режимов электрических сетей,  генераторы представляются источником  тока, подключенным  к шинам генераторного на-пряжения.   
 
            При моделировании  установившихся режимов, источники  электроэнергии указываются в виде шин генераторного напряжения и  характеризуют-ся параметрами: напряжением  на шинах и мощ-ностью, передаваемой в сеть: 

    

         В схемах замещения генераторные  узлы могут задаваться следующим  параметрами:
         а) постоянной мощностью
          PГ = const; QГ = const
        Задание постоянной активной  мощности соответствуют реальным  усло-вииям роботы генератора с учетом действия системы регулирования частоты.
        Задание постоянной реактивной  мощности не соответствует реальным  условиям роботы так как генераторы  не имеют устройств регулирования  реак-тивной мощности.
         Неизвестными величинами при  такои задании являются напряжения  в узлах:
                                 

          б) постоянная активная мощность и постоянный модуль напряжения
                                PГ = const; UГ = const
  Переменные  и неизвестные параметры -  реактивная мощность QГ  и  угол напряжения г в этом узле.
  Если  QГ = var и , то такое сочетание заданных параметров соот-ветствует генераторам электростанций. Если QГ = var и , то такое сочета-ние соответствует синхронному компенсатору (СК).
    СК – источник реактивной мощности (дополнительный), предназначенный  для компенсации реактивных нагрузок  с целью изменения потоков  реактивной мощности в сети. Это  позволяет влиять на уровни напряжения в узлах и на потери активной мощности в элементах сети.
   Два режима роботы СК: 
  а) режим перевозбуждения (генерация реактивной мощности);
  б) режим недовозбуждения (потребление реактивной мощности).
    Узлы, в которых установлены регулируемые   источники реактивной мощ-ности являются балансирующими по реактивной мощности. С их помощью обеспечивается расчетный баланс реактивной мощности в сети.
     За счет регулирования  реактивной  мощности в узле можно обеспечить  фиксацию модуля напряжения в нём. Такие узлы называются узлами с  фиксацией модуля напряжения (узлы ФМ).
     Такие условия задания параметров  в генераторном узле – постоянным  напряжением при переменой реактивной  мощности соответствуют реальным  условиям роботы генератора или  СК с регуляторами  напряжения(АРВ), поддерживающими  UГ = const.  

        в) задание постоянного модуля и угла напряжения
               UГ = const;  .
      Переменные и неизвестные величины  при этом – активная и реактивная  мощность в узле  PГ , QГ  -  var.
      Такие узлы, в которых зафиксирован  вектор напряжения называются опорными по напряжению (узлы ФВ – с фиксацией вектора).
         Относительно напряжения этих  узлов выполняются расчеты напряжения  в остальных узлах сети. Таких  уз-лов может быть в сети несколько, но не меньше одного. 
  
                  
                  Если  задано значение U0 , то можно определить напряжения в остальных узлах сети. 

       Узлы в которых переменны  PГ и  QГ  – это узлы балансирующее по мощности(БП). Их назначение - обеспечить расчетной баланс мощности в сети. Как правило, при расчетах выбирают один и тот же узел в качестве опорного по напряжению и балансирующего. Балансирующих узлов может быть в сети несколько, но не меньше одного.
       Использование балансирующих узлов  обусловлено спецификой нели-нейных уравнений установившегося режима. В начале расчета и в ходе его не возможно задать значения параметров, при которых обеспечивается условие баланса мощности сети (баланс мощности – равенство генерируемой и потребляемой мощности в сети в любой момент времени). Возникает расчет-ный небаланс мощности, который устраняется по мере уточнения значений параметров в ходе итерационного расчета. 

    Итоговая таблица: Способы задания  исходных данных в узлах 

Вид узла Заданные Неизвестные Примечание
Нагрузка Pн , Qн; P(U),Q(Н);
qн , bн
 
 
 
Генерация PГ , QГ PГ ,UГ

 
( )
PГ , QГ
 
Отличается  от нагрузки знаком; 
Балансирующий по Q, узел ФМ;
Балансирующий по мощности, узел ФВ, опорный по U .
 
  Т.о. режим в узле характеризуя четырьмя основными параметрами:
            активная мощность P;
            реактивная мощность Q;
            составляющие напряжения .
  При расчетах, как правило, два из них  заданы, остальные два - неизвестны. 
 

      Коммутационные аппараты
 
   Это устройства, с помощью которых  осуществляется подключение под  нагрузку или отключения элементов  в электрической сети – генераторов, трансформаторов, ЛЭП, потребителей и  др.
   К ним относятся выключатели, разъединители.
   Влияние коммутационных аппаратов на режим роботы электрической сети обусловливается их состоянием: включены или отключены. Это нужно учиты-вать при моделировании режимов. При отключении элементов сети, в част-ности ЛЭП, изменяются величины и направление потоков мощности, что влияет на режим цепи в целом. 

    Пример:  
 
 
 

            
 
 

     При аварии на линии Л1 нужно  включить секционный выключатель.  Этим обеспечивается питание  потребителя П1 от станции Г2.
     При расчетах обычно сопротивление  коммутационных аппаратов прини-мается  равным    . 
 
 

  Пример  составления  схемы  замещения электрической  сети 

    
 

    
 
 
 
 

      Схема замещения электрической  сети составляется на основе  исходной схемы электрических соединений из схем замещения её элементов, которые располагаются в последовательности их соединения в исходной схеме. Далее составляется расчетная схема сети, которая содержит всю исходную инфор-мацию о сети, необходимую для моделирования её режима. 

       Исходная схема  электрических соединений  примера. 
      Описание схемы:
          Схема разомкнута, включает элементы двух классов напряжений - 110кВ и 35кВ. Схема содержит три участка ЛЭП - 1 – 2, 2 – 3 и 3 – 4 и трансформи-рующий участок 4 – 5. Содержит пять узлов из которых три нагру-зочных(2,3,5), узел 1 является опорным по напряжению и балансирующий.
        Участки ЛЭП выполнены сталеалюминиевыми  проводами марок АС -185,  АС -150 и АС – 70, длины линий 70,50 и 60 км.
           Трансформатор мощностью 16000кВА, напряжение обмотки ВН - 110кВ.
         В узлах 2,3 и 5 - нагрузки мощностью 20+j15; 8+j7 и 12+j8 МВА.  

         Схема замещения формируется из схем замещения элементов электри-ческой сети  и располагаются они в той же последовательности , что и эле-менты в схеме:
      
 

 
 
 
 
 

          Участки ЛЭП  1 - 2, 2 – 3 и 3 - 4 представляются  П – образными схема-ми замещения, трансформаторный участок 4 – 5 представляется Г – образной схемой. Так как участки ЛЭП – напряжением 110, то пренебрегаем активной составляющей их поперечной проводимости.
Далее нужно определить параметры элементов схемы замещения, используя справочные данные о марках проводов и типах трансформаторов. 

         На основе схемы замещения  составляется расчетная схема. Она содер-жит всю информацию о конфигурации электрической сети и параметрах схемы замещения, необходимую  для расчета её режима:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Лекция 5

Определение параметров элементов схемы  замещение электрической  сети

 
    Линии электропередач
 
                          R            X
                                                                                  П – образная схема замещения. 

                                                                                  Для  линий напряжением выше
                                                                                  110 кВ    длиной до 300-400 км.     
                                                                                   

                                                                                    
 
 
 

  Продольное  активное сопротивление  R
                      ,
где  l – длина линии (км);
       r0 – погонное активное сопротивление провода (сопротивление единицы длины) при температуре (Ом/км). Его значение берут из справочных таб-лиц.
Для учета  влияния  температуры окружающей среды можно использовать уточненную формулу:
                                      .
Здесь t – текущая температура. 

    Продольное реактивное  сопротивление X
                      (Ом),
где  x0 погонное реактивное сопротивление провода (справочная величина).
Эта величина зависит от конструкции фаз ЛЭП, взаимного расположения фаз относительно друг друга и относительно земли.  А это зависит от конструкции опор ЛЭП. Конструкция опор различна для сетей разных классов напряжения.
Т.о. и  реактивное сопротивление провода  различается при использовании  его в ЛЭП разных классов напряжения. Это учтено в справочных таблицах марок проводов, т.е. задаются разные значения  x0 провода для разных напряжений.
      Зависимость значения  x0 от параметров и конструкции опор ЛЭП отражена в более точной  формуле:
                       
     Здесь  Dср – среднегеометрическое расстояние между фазами (см);
   
                    
   аср – среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы;
            Расцепление фаз выполняется  для борьбы с коронированием: 

      330 кВ
     
     500 кВ
     
     750 кВ  
 

         n – число проводов в фазе;
         r  - радиус провода . 

   Поперечная  активная проводимость ЛЭП  g
   Учитывается при расчетах режимов сетей напряжением 330 кВ и выше с учетом потерь на корону:
              
    g0погонная активная проводимость. Справочная величина.
           Её можно определить, также, по формуле:
             
    где  - потери активной мощности на корону на 1 км (кВт/км).
                       Зависят от погоды. 

    Поперечная  реактивная проводимость b
              (См),
     b0 - погонная реактивная проводимость;
      l – длина участка ЛЭП.
    Существуют  более точные формулы для определения  b0:
                
      Поперечная проводимость (реактивная  составляющая ) зависит от класса напряжение линии, в которой используется провод (аналогично  х0 ). 

      В некоторых справочных таблицах (для сетей 110-330 кВ) вместо b0 ука-зывается величина  q0  - погонная зарядная мощность.
    Полпая  зарядная мощность линии:
                       .   
 
 
 
 
 
 

   Фрагмент  справочной таблицы марок проводов 

    Провода марки АС (сталеалюминиевые  провода) для сетей 35-110кВ.
    Параметры заданы  для 100 кМ  провода. 

Марка провода Сечение провода(алюминий/сталь) мм2
r0, Ом
X0,Ом
110кВ
X0,Ом
АС -70 АС -95
АС -120
АС -150
АС -185
70/11 95/16
120/19
150/24
185/29
42 29,9
24,5
19,4
15,9
42 41,1
40,3
39,8
38,4
- 42,9
42,3
41,6
40,9
- 2,65
2,69
2,74
2,82
 
 
    Пример расчета параметров схемы замещения 

                                                Сеть  110 кВ 
 
 

     Нужно составить схему замещения,  определить параметры её элементов,  составить  расчетную схему.
  
    

   ;
  
    

     Расчетная схема: 

         2.45+j4.23                          1.495+j2.145
А            j0.269*10-4        Б            j0.1324*10-4     С 
 

  2. Двухобмоточные трансформаторы 

  
                                                       Г – образная схема замеще-
                                                              ния. 

                                                                                         Её параметры определя-
                                                                                          ются на основе справоч- 
      gт                                                                                                                              ных  данных.
                                                                                       
 
 
 

  Продольное  активное  сопротивление RТ  :
                                          
   - номинальное напряжение обмотки 
   - номинальная мощность трансформатора,
   - потери короткого замыкания,  . 

  Продольное реактивное сопротивление XT:
                                          
  Upреактивная составляющая падения напряжения в трансформаторе при
           номинальной нагрузке:
                                              ,
  Uк – напряжение короткого замыкания, (справочная величина)
  Uaактивная составляющая падения напряжения в трансформаторе,  ,
         численно равна потерям мощности  короткого замыкания ( ) в :
                                             
                                               Ua% = *100/ST 

           При расчетах сетей 35 кВ и  выше принимаем  . 

Коеффициент трансформации  КТ 
 
 

При наличии  регулирования коеффициента трансформации, его значение определяется по формуле:
                                                , 

Здесь  - шаг регулирования,  n – номер ответвления.  Это справочные ве-личины. 

  Поперечные  элементы:
    активная проводимость gT
                                                   

  - потери холостого хода, МВт ( справочная величина). 

    реактивная проводимость bT
                                                                             

         Ix.x  - ток холостого хода(справочная величина), Iн . 
 

  Фрагмент  справочной таблицы трехфазных двухобмоточных 
    трансформаторов 35 кВ 

Тип трансформа-тора
ST МВА
Преде-лы регу-лиро-вания Каталожные  данные Расчетные данные
Uном ,кВ Uk %
кВт
кВт
Iхх %
RT, Ом
XT, Ом
ВН НН
0,63 35 10,5 6,3
6,5 7,6 2,0 2,0 26 140
10 38,5 10,5 6,3
7,5 65 14,5 0,8 0,87 10,1
 
  Тип трансформатора включает характеристику его конструктивных реше-ний (тип охлаждения, вид переключения ответвлений, особенности исполне-ния и т.д.),  номинальные мощность и  напряжение обмотки ВН (цифровая часть). 
Лекция 6

Пример  расчета параметров схемы замещения двухобмоточного трансфор-матора : 

  
    
    
 

Составить схему замещения и определить параметры её элементов. 

  
                                                               КТ                         B
  
  
                               YT 
 
 

 

  Определяем  параметры схемы замещения трансформатора:
                                
  Из  справочной таблицы 
                                
  Так как  рассчитывается сеть 35кВ, то Up=Uк=6.5
                                  

    При  переключении регулятора на  ответвление -1,  т.е.
                               
   
          Таким образом, напряжение на  низкой стороне трансформатора UН повысилось при неизменном напряжении на высокой стороне. Регулируя KT можно изменять напряжение на вторичной обмотке трансформатора и подключенной к ней электрической сети в зависимости от режима её роботы.

Исходные  данные и результаты моделирования режимов  электроэнергетической  системы на ЭВМ

       Для количественной характеристики  режимов роботы электрической  сети рассматривают ее рабочие режимы. Это условные электрические состояния, определяемые параметрами, к которым относятся значения токов, напряжений, активной и реактивной мощностей при симметричной нагрузке и отсутствии колебаний напряжений.
        Параметры режима зависят от  нагрузки и изменяются с течением  време-ни. При расчетах установившегося  режимов значения параметров  считают не-изменным на рассматриваемом  интервале времени. 

        Исходными данными для моделирования установившегося режима явля-
    ются:
  1)  Схема соединения элементов электрической  сети с указанием положения
       коммутационных аппаратов;
  2)  Длины линий и марки проводов;
                              
3) Справочные  данные проводов ЛЭП (погонные  сопротивления и попереч- 
     ные  проводимости);
    Типы трансформаторов;
    Паспортные данные трансформаторов;
    Значения активной и реактивной нагрузки узлов P и Q в заданном режи-ме;
    Значение активной мощности P и модуля напряжения U в узлах с фикса-цией модуля напряжения (ФМ). Это узлы балансирующие по реактивной мощности;
    Напряжение в опорном по напряжению узле (фиксируется модуль и угол напряжения).

Результаты  моделирования  установившегося режима 

    Модуль  и угол напряжения в узлах с  заданной постоянной мощностью  ;
    Значение  реактивной мощности Q и угла напряжения в узлах с ФМ ; 
    Значения  токов в узлах сети ;
     Значения  токов в ветвях сети ;
    Потоки  мощности в ветвях сети ;
    Потери  мощности в отдельных элементах  и в сети в целом  ;
    Активная  и реактивная мощность в балансирующем  узле
 
      Полученные результаты используются для анализа текущего режима работы электрической сети. 
 
 
 
 
 

      Уравнения установившегося  режима электрической  сети

 
     Установившимся режимом работы электрической сети при постоянных источниках тока и напряжения называется такое её состояние, при котором ток в любой ветви и напряжение в любом узле остаются относительно неизменны-ми в течение сколь угодно длительного времени.
      Рассмотрим узел электрической  сети, в котором соединены несколько  ветвей.  В качестве ветвей  могут быть участки ЛЭП, трансформаторы, батареи статических конденсаторов (БСК), синхронные компенсаторы (СК) и другие элементы электрической сети.
     
 
 
 
 
 

                         
 
 
 
 
 

  1,2,3,…,j – номера узлов, имеющих электрическую связь с рассматриваемым
                     узлом I;
  yi1,yi2,…,yij – продольные проводимости элементов сети
                      ;
  yi0проводимость i - го узла, включающая проводимости (поперечные)
         элементов, установленных  в   i – м узле (БСК, СК, реакторы, и другие
         элементы), половины поперечных проводимостей  линий, подключен-
         ных в i – м узле, поперечные проводимости трансформаторов (если
         они  примыкают к этому узлу  узлом начала схемы замещения).
         Например:
 
 
 

                                      . 
 
 

     - токи в ветвях, примыкающих и к рассматриваемому узлу. В зависимости от направления тока устанавливается знак " + " или " - " , если ток , то противоположный ему ток   
 
 

  Расчетное направление тока или мощности может  не совпадать с реальным.
    В этом случае они будут  отличаться знаками. 

  В соответствии с I - законом Кирхгофа в узле i должен соблюдаться баланс токов, то есть сумма токов в ветвях, присоединенных к узлу (с учетом направ-лений токов ) должна быть равна инъекции тока в узле:
                                                                                                  (1)
     N – количество узлов непосредственно связанных с i
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.