Применение программы rastrwin для расчётов
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Выполнение лабораторных работ по дисциплине «Проектирование электрических сетей» призвано способствовать углублению и закреплению знаний об основных приёмах проектирования электрических сетей, полученных студентами при теоретическом изучении дисциплины.
Работы выполняются с применением математических моделей электрических сетей и программного комплекса RastrWin для ПЭВМ.
При выполнении лабораторных работ студенты обязаны соблюдать требования техники безопасности, обеспечить сохранность оборудования.
После выполнения очередного пункта задания необходимо предоставлять преподавателю его результаты.
Отчёт по каждой работе должен оформляться каждым студентом в соответствии со стандартами ДГТУ и содержать наименование, цель работы, задание, исходные данные в виде таблиц и схем, результаты по каждому пункту задания, анализ результатов моделирования, выводы.
Варианты задания
Вариант работы задаётся преподавателем (табл. В.1). Принципиальная схема исследуемой электрической сети показана на рис. В.1. Эта схема используются при выполнении всех лабораторных работ. На принципиальной схеме (рис. В.1) пунктиром показаны запроектированные ЛЭП и подстанции (ПС), сплошными линиями – существующие к началу проектного периода элементы сети. Номинальные мощности трансформаторов новых ПС определяются студентами в зависимости от максимальной нагрузки ПС (табл. В.1). Число часов использования максимальной нагрузки сети Tmax приведено в табл. В.1.
Рис. В.1. Принципиальная схема проектируемой электрической сети
Базисно-балансирующим узлом (БУ) в схеме замещения сети является узел номер 201 – шины электростанции ЭС. Напряжение в БУ принято равным 1,1 
, т.е. 242 кВ.
Таблица В.1. – Варианты максимальных нагрузок проектируемых подстанций
| Номер варианта | Tmax, ч | ПС-1 | ПС-2 | ПС-3 | |||
| Pmax, МВт | Qmax, Мвар | Pmax, МВт | Qmax, Мвар | Pmax, МВт | Qmax, Мвар | ||
Мощность каждого трансформатора проектируемых подстанций выбирается по данным табл. В.1:
, (В.1)
где 
– мощность одного трансформатора;
– максимальная нагрузка подстанции, МВ·А, которая определяется по формуле
. (В.2)
Величина округляется до ближайшей большей номинальной мощности. Параметры трансформаторов приведены в приложении.
Нагрузки на шинах существующих подстанций являются одинаковыми во всех вариантах работ (табл. В.2).
Таблица В.2. – Максимальные нагрузки существующих подстанций
| Мощности нагрузок | ПС-А, шины 10 кВ | ПС-Б, шины 35 кВ | ПС-Б, шины 10 кВ | ПС-В, шины 10 кВ | ПС-Г шины 10 кВ |
| Pmax, МВт | |||||
| Qmax, Мвар |
Лабораторная работа № 1
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ RASTRWIN ДЛЯ РАСЧЁТОВ
Разработка компьютерной модели электрической
Разработка компьютерной модели электрической
Сети для расчётов ремонтных режимов
При проектировании
Цель работы: Освоить приёмы формирования моделей электрической сети для расчётов ремонтных режимов программой RastrWin.
Задание
1. Загрузить из файла модель электрической сети, разработанную в работе № 2 для расчёта нормального режима программой RastrWin.
2. Откорректировать модель нормального режима сети. Заполнить табл. 4.1, 4.2 недостающими параметрами узлов и ветвей схемы замещения сети.
3. Ввести параметры узлов и ветвей в таблицы программы RastrWin и сохранить их в файл данных в формате ЦДУ. Имя файла данных выбрать самостоятельно.
4. Выполнить контроль исходных данных об узлах и ветвях программой RastrWin и при необходимости откорректировать данные.
Методические указания
Требования надёжности электроснабжения потребителей при проектировании электрической сети обеспечиваются исходя из принципа «N-1». Согласно этому принципу должен быть обеспечен допустимый режим по уровням напряжения на шинах подстанций и загрузке элементов сети при отключении для ремонта любого одного элемента сети. Рассматриваются отключения одного из двух трансформаторов (автотрансформаторов) подстанций, одной из цепей двухцепных ЛЭП или одноцепной ЛЭП, входящей в какой-либо контур.
В модели сети нормального режима (работа № 2) параллельно включённые элементы сети представлены эквивалентными параметрами соответствующих схем замещения. Необходимо расширить эту модель, так чтобы в ней были отражены каждая цепь ЛЭП и каждый трансформатор подстанции. Необходимо использовать схемы замещения трансформаторов (автотрансформаторов), в которых вместо потерь мощности холостого хода используются проводимости (Gт, Вт). На рис. 4.1. новые элементы выделены цветом.
Откорректируйте таблицы «Узлы» и «Ветви» программы RastrWin. В таблице «Узлы» необходимо для узлов, соответствующих стороне ВН трансформаторов, в столбцах «Pн» и «Qн» удалить потери мощности холостого хода трансформаторов. Для схем замещения автотрансформаторов ПС-А, ПС-Г и трёхобмоточных трансформаторов ПС-Б введите дополнительные узлы 2050, 2060, 1180 в средних точках трёхлучевых звёзд (рис.4.1). Необходимые изменения выделены в табл. 4.1.
Таблица 4.1. – Параметры узлов для расчётов ремонтных режимов
| Тип | Номер | Название | Uном, кВ | Pн, МВт | Qн, Мвар | Vзд, кВ | Qmax, Мвар |
| База | ЭС | ||||||
| Нагр | ПС-А ВН | ||||||
| Нагр | ПС-А О 1 | ||||||
| Нагр | ПС-А О 2 | ||||||
| Нагр | ПС-В ВН | ||||||
| Нагр | ПС-Г ВН | ||||||
| Нагр | ПС-Г О 1 | ||||||
| Нагр | ПС-Г О 2 | ||||||
| Нагр | ПС-А СН | ||||||
| Нагр | ПС-Г СН | ||||||
| Нагр | ПС-Б ВН | ||||||
| Нагр | ПС-Б 0 1 | ||||||
| Нагр | ПС-Б 0 2 | ||||||
| Нагр | ПС-Б НН | ||||||
| Нагр | ПС-А НН | ||||||
| Нагр | ПС-В НН | ||||||
| Нагр | ПС-Г НН | ||||||
| Нагр | ПС-Б СН | ||||||
| Нагр | ПС-1 ВН | ||||||
| Нагр | ПС-1 НН | ? | ? | ||||
| Нагр | ПС-2 ВН | ||||||
| Нагр | ПС-2 НН | ? | ? | ||||
| Нагр | ПС-3 ВН | ||||||
| Нагр | ПС-3 НН | ? | ? |
Рис.4.1. Схема замещения сети для расчёта ремонтных режимов
В таблице «Ветви» необходимо для каждой двухцепной линии и параллельно включённых трансформаторов (см. рис. В.1) эквивалентные параметры ветвей модели сети нормального режима (табл.2.2) заменить параметрами каждой цепи ЛЭП или трансформатора в отдельности. Для этого в таблицу «Ветви» программы RastrWin вставляются дополнительные строки, в которые записываются номера узлов начала и конца, номер параллельной ветви (N пар) сопротивления и проводимости каждой ветви в отдельности (табл. 4.2).
Таблица 4.2. – Параметры ветвей полной расчётной схемы
| Тип | N нач | N кон | N пар | R, Ом | X, Ом | G, мкСм | B, мкСм | Kт/r |
| ЛЭП | 6,2 | 27,0 | -166,5 | |||||
| ЛЭП | 6,2 | 27,0 | -166,5 | |||||
| ЛЭП | 4,4 | 24,4 | -156,5 | |||||
| ЛЭП | 4,4 | 24,4 | -156,5 | |||||
| ЛЭП | 7,4 | 32,2 | -198 | |||||
| ЛЭП | 4,2 | 24,0 | -154 | |||||
| ЛЭП | 4,2 | 24,0 | -154 | |||||
| ЛЭП | 8,8 | 22,4 | -150 | |||||
| ЛЭП | 8,8 | 22,4 | -150 | |||||
| ЛЭП | 8,1 | 20,7 | -138 | |||||
| Тр-р | 0,5 | 48,6 | 1,6 | 11,8 | 1,0 | |||
| Тр-р | 0,5 | 0,526 | ||||||
| Тр-р | 1,0 | 82,5 | 0,048 | |||||
| Тр-р | 0,5 | 48,6 | 1,6 | 11,8 | 1,0 | |||
| Тр-р | 0,5 | 0,526 | ||||||
| Тр-р | 1,0 | 82,5 | 0,048 | |||||
| Тр-р | 3,9 | 100,7 | 1,6 | 9,5 | 0,048 | |||
| Тр-р | 3,9 | 100,7 | 1,6 | 9,5 | 0,048 | |||
| Тр-р | 0,5 | 48,6 | 1,6 | 11,8 | 1,0 | |||
| Тр-р | 0,5 | 0,526 | ||||||
| Тр-р | 1,0 | 82,5 | 0,048 | |||||
| Тр-р | 0,5 | 48,6 | 1,6 | 11,8 | 1,0 | |||
| Тр-р | 0,5 | 0,526 | ||||||
| Тр-р | 1,0 | 82,5 | 0,048 | |||||
| Тр-р | 0,8 | 35,5 | 3,3 | 18,1 | 1,0 | |||
| Тр-р | 0,8 | 0,335 | ||||||
| Тр-р | 0,8 | 22,3 | 0,091 | |||||
| Тр-р | 0,8 | 35,5 | 3,3 | 18,1 | 1,0 | |||
| Тр-р | 0,8 | 0,335 | ||||||
| Тр-р | 0,8 | 22,3 | 0,091 | |||||
| ЛЭП | 2,51 | 10,34 | -74 | |||||
| ЛЭП | 1,73 | 7,13 | -51 | |||||
| ЛЭП | 12,5 | 13,0 | -74,5 | |||||
| ЛЭП | 12,5 | 13,0 | -74,5 | |||||
| ЛЭП | 8,07 | 13,83 | -86 | |||||
| Тр-р | ? | ? | ? | ? | ? | |||
| Тр-р | ? | ? | ? | ? | ? | |||
| Тр-р | ? | ? | ? | ? | ? | |||
| Тр-р | ? | ? | ? | ? | ? | |||
| Тр-р | ? | ? | ? | ? | ? | |||
| Тр-р | ? | ? | ? | ? | ? |
При переходе от эквивалентных параметров ветвей двухцепных ЛЭП и параллельно включённых трансформаторов (табл. 2.2) к параметрам отдельных ветвей (табл. 4.2) сопротивления R, X увеличиваются в два раза, проводимость В уменьшается в два раза. Используя правую клавишу мышки, вставьте перед столбцом «В» таблицы «Ветви» программы RastrWin дополнительный столбец «Проводимость на землю мкСм |G|». В столбцы «G» и «B» внесите проводимости ветви намагничивания схем замещения трансформаторов, которые определяются по формулам:
.
Для контроля правильности корректировки модели сети выполните расчёт режима для полной схемы. Результаты этого расчёта должны совпасть с результатом, полученным в работе № 3. Сохраните модель сети в файл в формате ЦДУ.
Контрольные вопросы
1. Как вводятся дополнительные данные об узлах и ветвях в программе RastrWin?
2. Как выполнить проверку исходных данных в программе RastrWin?
3. Как сохранить и загрузить данные из файла?
Лабораторная работа № 5
Приложение. Технические параметры оборудования
Таблица П.1. – Расчетные данные ВЛ 35 – 330 кВ со сталеалюминиевыми проводами (на 1 км)
| Номинальное сечение провода, мм2 | Количество проводов в фазе | Доп. Ток, А | r0, Ом при +20 °С | 35 кВ | 110 кВ | 220 кВ | 330 кВ | ||||
| x0, Ом | b0, мкСм | x0, Ом | b0, мкСм | x0, Ом | b0, мкСм | x0, Ом | b0, мкСм | ||||
| 70/11 | 0,429 | 0,432 | 2,625 | 0,444 | 2,547 | ||||||
| 95/16 | 0,306 | 0,421 | 2,694 | 0,434 | 2,611 | ||||||
| 120/19 | 0,249 | 0,414 | 2,744 | 0,427 | 2,651 | ||||||
| 150/24 | 0,198 | 0,406 | 2,796 | 0,420 | 2,699 | ||||||
| 185/29 | 0,162 | 0,400 | 2,839 | 0,414 | 2,739 | ||||||
| 240/32 | 0,121 | 0,392 | 2,904 | 0,405 | 2,800 | 0,435 | 2,600 | – | – | ||
| 240/39 | 0,062 | – | – | 0,331 | 3,380 | ||||||
| 300/39 | 0,097 | 0,385 | 2,956 | 0,399 | 2,848 | 0,429 | 2,640 | ||||
| 300/39 | 0,049 | – | – | 0,328 | 3,410 | ||||||
| 400/51 | 0,075 | 0,420 | 2,700 | – | – | ||||||
| 400/51 | 0,037 | – | – | 0,323 | 3,460 | ||||||
| 500/64 | 0,060 | 0,413 | 2,740 | – | – | ||||||
| 500/64 | 0,030 | – | – | 0,320 | 3,500 |
Таблица П.2. – Трансформаторы трёхфазные двухобмоточные напряжением 110 кВ
| Тип | Номинальная мощность, МВ·А | Пределы регулирования, % | Каталожные данные | Расчетные данные | |||||||
| Uном обмоток, кВ | uк, % | ΔPк, кВт | ΔPх, кВт | Iх, % | Rт, Ом | Xт, Ом | Qх, квар | ||||
| ВН | НН | ||||||||||
| ТМН-2500/110 | 2,5 | +10´1,5 %, –8´1,5 % | 6,6; 11,0 | 10,5 | 5,5 | 1,50 | 42,6 | 508,2 | |||
| ТМН-6300/110 | 6,3 | ±9´1,78 % | 6,6; 11,0 | 10,5 | 10,0 | 1,00 | 16,0 | 220,4 | |||
| ТДН-10000/110 | ±9´1,78 % | 6,6; 11,0 | 10,5 | 14,0 | 0,90 | 7,9 | 138,9 | ||||
| ТДН-16000/110 | ±9´1,78 % | 6,6; 11,0 | 10,5 | 21,0 | 0,85 | 4,4 | 86,8 | ||||
| ТРДН-25000/110 | ±9´1,78 % | 6,3; 10,5 | 10,5 | 25,0 | 0,75 | 2,5 | 55,6 | ||||
| ТРДН-32000/110 | ±9´1,78 % | 6,3; 10,5 | 10,5 | 32,0 | 0,75 | 1,9 | 43,4 | ||||
| ТРДН-40000/110 | ±9´1,78 % | 6,3; 10,5 | 10,5 | 42,0 | 0,70 | 1,3 | 34,7 | ||||
| ТРДЦН-63000/110 | ±9´1,78 % | 6,3; 10,5 | 10,5 | 59,0 | 0,65 | 0,8 | 22,0 | ||||
| ТРДЦН-80000/110 | ±9´1,78 % | 6,3; 10,5 | 10,5 | 70,0 | 0,60 | 0,6 | 17,4 | ||||
| ТРДЦН-125000/110 | ±9´1,78 % | 10,5 | 10,5 | 0,55 | 0,3 | 11,1 |
Примечания:1. Трансформаторы ТМН-2500 и 6300 имеют РПН на стороне НН, у остальных трансформаторов РПН
включено в нейтраль ВН.
2. Трансформаторы с переключением без возбуждения имеют ПБВ на стороне ВН.
Таблица П.3. – Трансформаторы трёхфазные трёхобмоточные напряжением 110 кВ
| Тип | Номинальная мощность, МВ·А | Uном обмоток, кВ | Пределы регулирования на стороне ВН (СН) | Uк, % | ΔРк, кВт | ΔРх, кВт | Iх, % | ||||
| ВН | СН | НН | В-С | В-Н | С-Н | ||||||
| ТМТН-6300/110 | 6,3 | 38,5 | 6,6; 11 | ±9x1,78% | 10,5 | 1,2 | |||||
| ТДТН-10000/110 | 38,5 | 6,6; 11 | ±9x1,78% | 10,5 | 1,1 | ||||||
| ТДТН-16000/110 | 38,5 | 6,6; 11 | ±9x1,78% | 10,5 | 1,0 | ||||||
| ТДТН-25000/110 | 38,5 | 6,6; 11 | +9x1,78% | 10,5 | 6,5 | 0,7 | |||||
| ТДТН-40000/110 | 38,5 | 6,6; 11 | ±9x1,78% | 10,5 | 0,6 | ||||||
| ТДТН-63000/110 | 38,5 | 6,6; 11 | ±9x1,78% | 10,5 | 6,5 | 0,7 | |||||
| ТДЦТН-80000/110 | 38,5 | 6,6; 11 | ±9x1,78% | 18,5 | 0,6 |
Таблица П.4. – Трансформаторы и автотрансформаторы трёхфазные напряжением 220 кВ
| Тип | Номинальная мощность, МВ·А | Uном обмоток, кВ | Пределы регулирования на стороне ВН (СН) | Uк, % | ΔРк, кВт | ΔРх, кВт | Iх, % | ||||
| ВН | СН | НН | В-С | В-Н | С-Н | ||||||
| ТРДН-40000/220 | 11/11 | ±8x1,5% | 0,9 | ||||||||
| ТРДЦН-63000/220 | - | 11/11 | ±8x1,5% | - | - | 0,8 | |||||
| TPДЦН-100000/220 | - | 11/11 | ±8x1,5% | - | - | 0,7 | |||||
| TPДЦН-160000/220 | - | 11/11 | ±8x1,5% | - | - | 0,6 | |||||
| ТДТН-25000/220 | 38,5 | ±12x1% | 12,5 | 6,5 | 1,2 | ||||||
| ТДТН -40000/220 | 38,5 | ±12x1% | 12,5 | 9,5 | 1,1 | ||||||
| АТДЦТН-63000/220/110 | ±6x2% | 35,7 | 21,9 | 0,5 | |||||||
| АТДЦТН-125000/220/110 | ±6x2% | 0,5 | |||||||||
| АТДЦТН-200000/220/110 | ±6x2% | 0,5 | |||||||||
| АТДЦТН-250000/220/110 | 10,5 | ±6x2% | 11,5 | 33,4 | 20,8 | 0,5 |
Примечания: 1. Для автотрансформаторов соотношение мощностей обмоток ВН/СН/НН составляет 100/100/50%.
2. Регулирование напряжения для трансформаторов в нейтрали ВН, для АТ на стороне СН
Таблица П.5. – Параметры потока отказов элементов электрической сети
| Элемент сети |  , 1/год при напряжении, кВ | |||||
| Воздушные линии1: одноцепные | 0,6 | 0,6 | 1,3 | 1,7 | 3,9 | 2,0 |
| двухцепные (отказ одной цепи) | - | - | 3,8 | 2,0 | 3,9 | 1,6 |
| двухцепные (отказ двух цепей) | - | - | 0,4 | 0,4 | 0,9 | 0,4 |
| Трансформаторы и автотрансформаторы | 0,053 | 0,053 | 0,04 | 0,03 | 0,015 | 0,01 |
| Выключатели2: воздушные | 0,2 | 0,12 | 0,04 | 0,03 | 0,03 | 0,01 |
| масляные баковые | - | - | - | 0,05 | 0,02 | 0,01 |
| маломасляные | - | - | - | - | 0.06 | 0,03 |
| Сборные шины3 | 0,01 | 0,013 | 0,013 | 0,013 | 0,016 | 0,02 |
| Отделители и короткозамыкатели | - | - | - | 0,02 | 0,01 | 0,1 |
Примечания: 1 на 100 км. 2 на один выключатель. 3 на присоединение.
Таблица П.6. – Среднее время восстановления элементов электрической сети
| Элемент сети |  10-3, лет при напряжении, кВ | |||||
| Воздушные линии: одноцепные | 2,7 | 2,2 | 1,5 | 1,6 | 1,5 | 1,8 |
| двухцепные (отказ одной цепи) | - | - | 1,3 | 1,2 | 1,0 | 1,2 |
| двухцепные (отказ двух цепей) | - | - | 0,6 | 1,9 | 1,5 | 1,6 |
| Трансформаторы и автотрансформаторы | ||||||
| Выключатели | 1,7 | |||||
| Сборные шины | 0,7 | 0,6 | 0.6 | 0,6 | 0,6 | 0,8 |
| Отделители и короткозамыкатели | - | - | - | 0.6 | 0,8 | 0,7 |
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Выполнение лабораторных работ по дисциплине «Проектирование электрических сетей» призвано способствовать углублению и закреплению знаний об основных приёмах проектирования электрических сетей, полученных студентами при теоретическом изучении дисциплины.
Работы выполняются с применением математических моделей электрических сетей и программного комплекса RastrWin для ПЭВМ.
При выполнении лабораторных работ студенты обязаны соблюдать требования техники безопасности, обеспечить сохранность оборудования.
После выполнения очередного пункта задания необходимо предоставлять преподавателю его результаты.
Отчёт по каждой работе должен оформляться каждым студентом в соответствии со стандартами ДГТУ и содержать наименование, цель работы, задание, исходные данные в виде таблиц и схем, результаты по каждому пункту задания, анализ результатов моделирования, выводы.
Варианты задания
Вариант работы задаётся преподавателем (табл. В.1). Принципиальная схема исследуемой электрической сети показана на рис. В.1. Эта схема используются при выполнении всех лабораторных работ. На принципиальной схеме (рис. В.1) пунктиром показаны запроектированные ЛЭП и подстанции (ПС), сплошными линиями – существующие к началу проектного периода элементы сети. Номинальные мощности трансформаторов новых ПС определяются студентами в зависимости от максимальной нагрузки ПС (табл. В.1). Число часов использования максимальной нагрузки сети Tmax приведено в табл. В.1.
Рис. В.1. Принципиальная схема проектируемой электрической сети
Базисно-балансирующим узлом (БУ) в схеме замещения сети является узел номер 201 – шины электростанции ЭС. Напряжение в БУ принято равным 1,1 , т.е. 242 кВ.
Таблица В.1. – Варианты максимальных нагрузок проектируемых подстанций
| Номер варианта | Tmax, ч | ПС-1 | ПС-2 | ПС-3 | |||
| Pmax, МВт | Qmax, Мвар | Pmax, МВт | Qmax, Мвар | Pmax, МВт | Qmax, Мвар | ||
Мощность каждого трансформатора проектируемых подстанций выбирается по данным табл. В.1:
, (В.1)
где – мощность одного трансформатора;
– максимальная нагрузка подстанции, МВ·А, которая определяется по формуле
. (В.2)
Величина округляется до ближайшей большей номинальной мощности. Параметры трансформаторов приведены в приложении.
Нагрузки на шинах существующих подстанций являются одинаковыми во всех вариантах работ (табл. В.2).
Таблица В.2. – Максимальные нагрузки существующих подстанций
| Мощности нагрузок | ПС-А, шины 10 кВ | ПС-Б, шины 35 кВ | ПС-Б, шины 10 кВ | ПС-В, шины 10 кВ | ПС-Г шины 10 кВ |
| Pmax, МВт | |||||
| Qmax, Мвар |
Лабораторная работа № 1
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ RASTRWIN ДЛЯ РАСЧЁТОВ