Пример_ТР_ПРЭЭ (1). 5. Образец выполнения контрольных работ Исходные данные

• Название: 5. Образец выполнения контрольных работ Исходные данные
• Дата: 09.01.2022
• Размер: 1.1 Mb.
• Имя файла: Пример_ТР_ПРЭЭ (1).doc
• Тип: Документы; #326771

содержание

5. Образец выполнения контрольных работ

Исходные данные:

Исходные данные по ветвям схемы

Ветви	А-1	А-2	1-2	2-3
Длина, км	33	43	28	23
Марка провода	АС 300/39	АС 400/51	АС 240/32	АС 150/24

Исходные данные по узлам схемы

Узел (ПС)	1	2 (10 кВ)	2 (110 кВ)	3
Марка трансформатора	ТРДЦН-63000/220	АТДЦТН-1250000/220/110		ТРДН-40000/110
Рнб, МВт	80	65	20	50
cos нб	0,93	0,90	0,94	0,92

U_А = 246 кВ, Т_нб = 4300 час/год.

1. Расчет погонных параметров линий

Приведем схему замещения воздушной линии 110–220 кВ (рис. 1).

Рис.1. Схема замещения воздушной линии 110–220 кВ

Приведем пример расчета для линии 12. По справочным данным для провода марки АС240/32 определяем удельное активное сопротивление: и диаметр провода d_пр = 21,6 мм.

Удельное индуктивное сопротивление:



Удельная емкостная проводимость:

.

Удельная зарядная мощность линии:

.

Для остальных линий расчет выполняется аналогично, результаты расчетов сведены в табл. 1.

2. Расчет параметров схем замещения линий

Приведем пример расчета для линии А1.

Полное активное сопротивление линии:

.

Полное индуктивное сопротивление линии:

.

Половина зарядной мощности линии:



Для остальных линий расчет выполняется аналогично, результаты расчетов сведены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры схемы замещения линий электропередачи

ЛЭП (ветвь)	Uном, кВ	nц	L, км	Марка провода	Погонные параметры				Расчетные данные
					R0, Ом/км	X0, Ом/км	B0, мкСм/км	QC0,квар/км	Rл, Ом	Xл, Ом	QСл/2, Мвар
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
А1	220	1	33	АС 300/39	0,096	0,424	2,684	0,130	3,168	13,984	2,144
А2	220	1	43	АС 400/51	0,073	0,415	2,742	0,133	3,139	17,854	2,853
12	220	1	28	АС 240/32	0,118	0,430	2,641	0,128	3,304	12,050	1,79
23	110	2	23	АС 150/24	0,204	0,416	2,739	0,033	2,346	4,779	0,762

3. Расчет параметров схем замещения трансформаторов
и автотрансформаторов

Приведем схему замещения двухобмоточного трансформатора (рис. 2).

Рис. 2. Схема замещения двухобмоточного трансформатора

Приведем пример расчета для трансформаторов марки ТРДН-40000/110, установленных на подстанции 3. Для вычисления расчетных параметров схемы замещения трансформаторов используем паспортные данные трансформатора:

S_тном = 40 МВА;

U_вн = 115 кВ; U_нн = 10,5 кВ;

ΔP_к = 172 кВт;

U_к% = 10,5%;

ΔP_х = 36 кВт;

I_х% = 0,65%.

Активное сопротивление двух параллельно работающих трансформаторов:

.

Реактивное сопротивление двух параллельно работающих трансформаторов:

.

Потери активной мощности холостого хода двух параллельно работающих трансформаторов:

.

Потери реактивной мощности холостого хода двух параллельно работающих трансформаторов:

.

Для остальных трансформаторов расчет выполняется аналогично, результаты расчетов сведены в табл. 2.
Таблица 2

Параметры схемы замещения трансформаторов

ПС (узел)	Каталожные данные							Расчетные данные
	Sном, МВА	UВН, кВ	UНН, кВ	Uк, %	ΔРк, кВт	ΔРх, кВт	Iх, %	Rт, Ом	Xт, Ом	ΔРх, МВт	ΔQх, Мвар
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	63	230	11	12	300	82	0,8	1,999	50,381	0,164	1,008
3	40	115	10,5	10,5	172	36	0,65	0,711	17,358	0,072	0,52

Приведем схему замещения автотрансформатора (рис. 3).

Выпишем паспортные данные автотрансформатора АТДЦТН-125000/220/110:

S_тном = 125 МВА;

U_вн = 230 кВ; U_сн = 121 кВ; U_нн = 11 кВ;

ΔP_{к в-с} = 305 кВт;

U_{к в-н%} = 45 %; U_{к в-с%} = 11 %; U_{к с-н%} = 28 %;

ΔP_х = 65 кВт;

I_х% = 0,5 %.

Рис. 3. Схема замещения автотрансформатора

Мощность обмотки НН равна 50% от номинальной.

Активное сопротивление обмоток двух параллельно работающих автотрансформаторов:



В силу того, что мощность обмотки НН составляет 0,5 от номинальной:

,

Реактивное сопротивление обмоток двух параллельно работающих автотрансформаторов:





,

,

,

,

.

Потери активной мощности холостого хода двух параллельно работающих трансформаторов:

.

Потери реактивной мощности холостого хода двух параллельно работающих трансформаторов:

.

Таблица 3

Параметры схемы замещения автотрансформаторов

ПС (узел)	Sном, МВА	Каталожные данные									Расчетные данные
		UВН, кВ	UСН, кВ	UНН, кВ	ΔРк, кВт ВН-СН	ΔРх, кВт	Iх, %	Uк, % ВН-СН	Uк, % ВН-НН	Uк, % СН-НН	Rт2в, Ом	Rт2с, Ом	Rт2н, Ом	Хт2в, Ом	Хт2с, Ом	Хт2н, Ом	ΔPх2, МВт	ΔQх2, Мвар
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
2	125	230	121	11	305	65	0,5	11	45	28	0,258	0,258	0,516	29,624	0	65,596	0,13	1,25

4. Составление схемы замещения сети

Схема замещения сети с указанием расчетных параметров ветвей (линий и трансформаторов) и параметров нагрузок (Р_н + j∙Q_н) представлена на рис. 4.

5. Определение расчетных нагрузок в узлах схемы

Приведем пример расчета для линии подстанции 3. Определим реактивную мощность нагрузки:

.

Определим потери мощности в обмотках трансформатора:



Приведенная нагрузка:



Расчетная нагрузка:



Для подстанции 1 расчет выполняется аналогично, результаты расчетов сведены в табл. 4.
Таблица 4

Приведенные и расчетные нагрузки подстанций
в нормальном режиме

Узел	Рн, МВт	Рт, МВт	Рх, МВт	Рр, МВт	Qн, Мвар	ΔQт, Мвар	ΔQх, Мвар	ΔQс/2, Мвар	Qр, Мвар
1	80	0,306	0,164	80,47	31,618	7,703	1,008	3,934	36,395
3	50	0,174	0,072	50,246	21,3	4,237	0,52	0,762	25,295

6. Составление расчетной схемы сети для расчетов режимов

Расчетная схема сети для нормального режима с указанием расчетных нагрузок (Р_р + j·Q_р) представлена на рис. 5. На расчетной схема обозначим потоки мощности, протекающие по линиям электропередачи и обмоткам автотрансформаторов, и напряжения в узлах схемы.

	Рис. 4. Схема замещения сети
	Рис. 5. Расчетная схема сети

7. Расчет потокораспределения в ветвях
и напряжений в узлах сети

Расчет сети 110 кВ.

1-ый этап: .

Мощность в конце линии 23:

.

Потери мощности в сопротивлении линии 23:



Мощность в начале линии 23:



Расчет автотрансформатора.

1 этап: .

Обмотка среднего напряжения.

Определим реактивную мощность Q_{2(110 кВ)}:

.

Мощность в конце обмотки среднего напряжения:



Потери мощности в обмотке среднего напряжения:



Мощность в начале обмотки среднего напряжения:



Обмотка низкого напряжения.

Мощность в конце обмотки низкого напряжения:

.

.

Потери мощности в обмотке низкого напряжения:



Мощность в начале обмотки низкого напряжения:



Обмотка высокого напряжения.

Мощность в конце обмотки высокого напряжения:



Потери мощности в обмотке высокого напряжения:



Мощность в начале обмотки высокого напряжения:



Приведенная нагрузка подстанции 2:



Расчетная нагрузка подстанции 2:



Расчет кольцевой сети 220 кВ.

1-ый этап:

Разомкнем кольцевую сеть A-1-2-A по шинам источника питания A и представим исходную кольцевую сеть как сеть с двумя источниками питания A и A (рис. 6).

Произвольно зададимся положительными направлениями мощностей в линиях сети (см. рис. 6).

Рис. 6. Схема кольцевой сети разомкнутой по шинам источника питания

Рассчитаем предварительное потокораспределение в сети (без учета потерь мощности).

Потоки мощности на головных участках сети:











Проверка вычислений мощностей на головных участках сети:





Баланс мощности выполняется.

Поток мощности на оставшемся участке 12:



Полученные потоки мощности положительны, следовательно, предварительно выбранные направления мощностей верны. Следовательно, точка потокораздела – точка 2.

Разрезаем кольцевую сеть на две радиально-магистральные по точке потокораздела (рис. 7).

Рис. 7. Расчетная схема кольцевой сети разомкнутой по точке потокораздела

1-ый этап: .

Мощность в конце линии 12:

.

Потери мощности в сопротивлении линии 12:



Мощность в начале линии 12:



Мощность в конце линии А1:



Потери мощности в сопротивлении линии А1:



Мощность в начале линии А1:



Мощность в конце линии А2:

.

Потери мощности в сопротивлении линии А2:



Мощность в начале линии А2:



Мощность источника питания:



2-ой этап. Определим напряжение .

Продольная составляющая падения напряжения в сопротивлении линии А1:



Поперечная составляющая падения напряжения в сопротивлении линии А1:



Напряжение в точке 1:



Продольная составляющая падения напряжения в сопротивлении линии 12:



Поперечная составляющая падения напряжения в сопротивлении линии 12:



Напряжение в точке 2":



Продольная составляющая падения напряжения в сопротивлении линии А2:



Поперечная составляющая падения напряжения в сопротивлении линии А2:



Напряжение в точке 2':



Напряжение в точке 2:

.
Расчет автотрансформатора.

2 этап.

Продольная составляющая падения напряжения в обмотке высокого напряжения:



Поперечная составляющая падения напряжения в обмотке высокого напряжения:



Напряжения в средней точке автотрансформатора:



Продольная составляющая падения напряжения в обмотке среднего напряжения:



Поперечная составляющая падения напряжения в обмотке среднего напряжения:



Значение напряжение на шинах среднего напряжения, приведенное к шинам высокого напряжения:



Продольная составляющая падения напряжения в обмотке низкого напряжения:



Поперечная составляющая падения напряжения в обмотке низкого напряжения:



Значение напряжение на шинах низкого напряжения, приведенное к шинам высокого напряжения:



Для дальнейшего расчета режима сети среднего напряжения необходимо сначала отрегулировать напряжения на шинах СН. Зададимся желаемым напряжением на шинах среднего напряжения (110 кВ):

.

Регулирование на стороне СН:

Определим ответвление регулируемой части обмотки, обеспечивающее желаемое напряжение на шинах сред­него напряжения:



Вычисленное значение округляется до ближайшего целого числа с учетом максимального числа ответвлений: .

Действительное напря­жение на шинах среднего напряжения автотрансформатора:



Расчет сети 110 кВ.

2 этап.

Продольная составляющая падения напряжения в сопротивлении линии 23:



Напряжение в точке 3:

.

Напряжение на шинах низкого напряжения подстанций 1 и 3, приведенное к стороне высокого напряжения

Продольная составляющая падения напряжения в обмотках трансформаторов на подстанции 1:



Поперечная составляющая падения напряжения в обмотках трансформаторов на подстанции 1:



Значение напряжение на шинах низкого напряжения подстанции 1, приведенное к шинам высокого напряжения:



Продольная составляющая падения напряжения в обмотках трансформаторов на подстанции 3:



Значение напряжение на шинах низкого напряжения подстанции 3, приведенное к шинам высокого напряжения:

.
8. Выбор коэффициентов трансформации и проверку
достаточности диапазонов регулирующих устройств
на всех подстанциях
Зададимся желаемым напряжением на шинах низкого напряжения (10 кВ) в соответствии с законом встречного регулирования:

• 
  в режиме наибольших нагрузок:
  

.

Регулирование напряжения на стороне НН подстанции 2:

Добавочная ЭДС линейного регулятора, обеспечивающая желаемое напряжение на шинах низкого напряжения:

.

Ответвление регулируемой части обмотки, обеспечивающее желаемую ЭДС:

.

Вычисленное значение округляется до ближайшего целого числа с учетом максимального числа ответвлений:

.

После этого определяется действительное напря­жение на шинах низкого напряжения автотрансформатора:

.

Регулирование напряжения на стороне НН подстанции 1:



.



Регулирование напряжения на стороне НН подстанции 3:



.



В нормальном режиме удается отрегулировать напряжение на шинах 10 кВ до желаемого уровня, следовательно, диапазон регулирования РПН трансформаторов достаточен.

9. Расчет потерь активной мощности
и электроэнергии в сети

Нагрузочные потери в воздушных линиях:

ΔP_л.нагр = ΔP_А1 + ΔP_А2 + ΔP₁₂ + ΔP₂₃ =

=1,015 + 0,983 + 0,09 + 0,614 = 2,702 МВт.

Потери на корону в воздушных линиях:









ΔP_л.кор = ΔP_корА1 + ΔP_корА2 + ΔP_кор12 + ΔP_кор23 =

= 0,028 + 0,027 + 0,029 + 0,0029 = 0,087 МВт.

Нагрузочные потери в трансформаторах:

ΔP_{тр.нагр} = ΔP_т1 + ΔP_2в + ΔP_2с + ΔP_2н + ΔP_т3 =

= 0,306 + 0,126 + 0,033 + 0,056 + 0,174 = 0,695 МВт.

Нагрузочные потери в сети:

ΔP_нагр = ΔP_л.нагр + ΔP_{тр.нагр} = 2,702 + 0,695 = 3,397 МВт.

Потери холостого хода в трансформаторах:

ΔP_тр.х = ΔP_х1 + ΔP_х2 + ΔP_х3 = 0,164 + 0,13 + 0,072 = 0,366 МВт.

Условно-постоянные потери в сети:

ΔP_{усл-пост} = ΔP_л.кор + ΔP_тр.х = 0,087 + 0,366 = 0,453 МВт.

Суммарные потери в сети:

ΔP_Σ = ΔP_нагр + ΔP_{усл-пост} = 3,397 + 0,453 = 3,850 МВт.

Потери в линиях:

ΔP_л = ΔP_л.нагр + ΔP_л.кор = 2,702 + 0,087 = 2,789 МВт.

Потери в трансформаторах:

ΔP_тр = ΔP_{тр.нагр} + ΔP_тр.х = 0,695 + 0,366 = 1,061 МВт.

Суммарные потери в сети в % от суммарной мощности нагрузки сети:



находятся в допустимых пределах, т.к. не превышают 4–5%.

Суммарные нагрузочные потери в рассматриваемой сети в % от суммарных потерь:

.

Суммарные условно-постоянные потери в рассматриваемой сети в % от суммарных потерь:

.

Таким образом, большую часть в суммарных потерях составляют нагрузочные потери.

Суммарные потери в линиях в % от суммарных потерь:

.

Суммарные потери в трансформаторах в % от суммарных потерь:

.

Таким образом, большую часть в суммарных потерях составляют потери в линиях.

Нагрузочные годовые потери электроэнергии в сети:

ΔЭ_нагр = ΔP_нагр · τ = 3,397 · 2840 = 9647,5 МВт·ч/год.

Время потерь:

.

Условно-постоянные годовые потери электроэнергии в сети:

ΔЭ_{усл-пост} = ΔP_{усл-пост}· T_год = 0,453 · 8760 = 3968,3 МВт·ч/год.

Суммарные годовые потери электроэнергии в сети:

ΔЭ_Σ = ΔЭ_нагр + ΔЭ_{усл-пост} =

= 9647,5 + 3968,3 = 13615,8 МВт·ч/год.

Годовые потери электроэнергии в линиях:

ΔЭ_л = ΔP_л.нагр · τ + ΔP_л.кор · T_год =

= 2,702 · 2840 + 0,087· 8760 = 8435,8 МВт·ч/год.

Годовые потери электроэнергии в трансформаторах:

ΔЭ_тр = ΔP_{тр.нагр} · τ + ΔP_тр.х · T_год =
= 0,695 · 2840 + 0,366 · 8760 = 5180 МВт·ч/год.

Суммарные годовые потери электроэнергии в рассматриваемой сети в % от суммарной отпущенной электроэнергии нагрузке:

.

Суммарная отпущенная электроэнергия нагрузке:



Соблюдается соотношение: .

Суммарные годовые нагрузочные потери электроэнергии в рассматриваемой сети в % от суммарных потерь:

.

Суммарные годовые условно-постоянные потери электроэнергии в рассматриваемой сети в % от суммарных потерь:

.

Суммарные годовые потери электроэнергии в линиях в % от суммарных потерь:

.

Суммарные годовые потери электроэнергии в трансформаторах в % от суммарных потерь:

.