Исследование режимов электропотребления

ОЦЕНКА ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Цель работы

Изучение конструкции лабораторной установки и принципа её работы. Оценка параметров моделируемой системы электроснабжения. Исследование режимов электропотребления и оценка потерь электроэнергии в системе электроснабжения на суточном интервале времени.

Теоретические сведения

Паспортные характеристики моделируемых элементов системы электроснабжения приведены в табл. 1. При расчете режимов работы системы электроснабжения используются сопротивления её элементов, которые рассчитываются по следующим выражениям:

· для линии электропередачи

R = r L, Х = х L;

· для трансформатора

, , . На суточных интервалах времени значения параметров режимов работы СЭСП принято представлять в форме суточных графиков полного тока (I(t)), активной, реактивной и полной мощности (P(t), Q(t), S(t)), осредненных на последовательных интервалах одинаковой длины (30 или 60 минут).

Для решения некоторых практических задач вместо графиков электрической нагрузки используются их числовые характеристики:

· Среднее значение на интервале Т

,

где n – число одинаковых интервалов осреднения (ступенек) на графике I(t); i – номер интервала осреднения на графике I(t); I_i – величина i-й ступеньки графика I(t);

· Среднеквадратическое или эффективное значение нагрузки на интервале Т

;

· Дисперсия нагрузки на интервале Т

;

· Коэффициент максимума нагрузки

;

· Коэффициент формы графика

;

· Коэффициент заполнения

;

· Коэффициент равномерности

.

В частном случае, если I_t=const,

.

Потери активной мощности в трехфазной линии электропередачи при симметричной нагрузке и без учета поперечной составляющей (потери на корону) определяются по выражению

.

Потери активной мощности в трансформаторах оцениваются по их паспортным характеристикам

,

где ΔР_хх, ΔР_кз – потери холостого хода и короткого замыкания; S_НТ – номинальная мощность трансформатора; k_з – коэффициент загрузки трансформатора.

Потери активной электроэнергии в линии электропередачи можно получить путем интегрирования потерь мощности в интервале времени Т

По аналогии потери активной электроэнергии в трансформаторах определятся как

Потери реактивной мощности в линиях электрической сети определяются аналогично потерям активной мощности только с учетом реактивного сопротивления линии

,

где – реактивное сопротивление линии, определяемое по удельному (погонному) сопротивлению и длине.

Потери реактивной мощности в трансформаторе состоят из потерь на намагничивание, которые практически не зависят от нагрузки, и потерь, обусловленных потоками рассеяния, которые находятся в зависимости от нагрузки трансформатора

.

Величины ΔQ_хх, ΔQ_кз определяются по паспортным данным по выражениям

,

,

где I_хх – ток холостого хода трансформатора, %; U_кз – напряжение короткого замыкания трансформатора, %; I_НТ – номинальный ток трансформатора; Х_Т – реактивное сопротивление трансформатора.

Порядок выполнения работы

1.3.1. Изучить конструкцию лабораторной установки. Рассчитать сопротивления линии электропередачи и трансформаторов Т2 и Т4.

1.3.2. Подготовиться к регистрации графиков активных и реактивных нагрузок для этого заготовить табл. 3 в двух экземплярах (для трансформаторов Т2 и Т4).

1.3.3. Включить установку и подготовить её для регистрации текущих параметров режима работы моделируемой СЭСП на суточном интервале времени: включить трансформатор Т4, обобщенную нагрузку S на шинах РУ 10,5 кВ ГПП, синхронный электродвигатель; отключить трансформатор Т3, конденсаторные батареи БК1, БК2, БК3, БК4, а также фильтрокомпенсирующее устройство ФКУ; установить РПН трансформатора Т2 и ПБВ трансформатора Т4 в нулевое положение.

1.3.4. Установить переключатель «Работа-Программирование» в положение «Программирование», а переключатель «Автоматическое-Ручное» в положение «Ручное» и нажимая последовательно кнопку «Программирование» запрограммировать установленное положение лабораторной установки на всех 48 получасовых интервалах времени.

Таблица 3

Регистрация и расчет текущих параметров режима работы СЭСП

на суточном интервале времени для трансформатора Т2(Т4)

Номер полу-часа	Показания счетчиков	Графики нагрузки
Активного	Реактивного	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
Показания	Разность	Показания	Разность
∙ ∙ ∙
Среднее значение Среднеквадратическое отклонение

1.3.5. Перевести переключатель «Работа-Программирование» в положение «Работа», а переключатель «Автоматическое-Ручное» в положение «Автоматическое» и нажимая кнопку «Сброс» установить счетчик интервалов времени в нулевое показание.

1.3.6. Включить компьютер и загрузить программу «ScadaSES», после чего на экране монитора появится изображение мнемосхемы лабораторной установки.

1.3.7. Запустить установку нажатием кнопки «Пуск» и произвести считывание и запись показаний счетчиков активной и реактивной энергии для трансформаторов Т2 и Т4 в моменты перехода счетчика интервалов времени на новые значения. Другим вариантом получения информации для построения графиков нагрузки является считывание разности показаний указанных счетчиков с компьютера после завершения моделируемого (суточного) цикла работы установки.

1.3.8. Рассчитать графики активной, реактивной и полной мощности путем умножения разности показаний счетчиков на соответствующие масштабные коэффициенты, указанные в паспорте лабораторного стенда. Рассчитать графики тока со стороны обмоток напряжением10 кВ трансформаторов Т2 и Т4.

1.3.9. Построить графики нагрузки, вычислить средние значения и среднеквадратические отклонения токовой нагрузки.

1.3.10. Рассчитать потери электроэнергии за сутки в трансформаторах Т2, Т4 и кабельной линии электропередачи (в киловатт-часах и в процентах от передаваемой за сутки энергии). В величине потерь выделить составляющую, обусловленную неравномерностью графиков нагрузки.

1.3.11. Оформить отчет по лабораторной работе.

Контрольные вопросы

1.4.1. Что такое электрическая нагрузка?

1.4.2. Каковы причины изменчивости параметров режимов работы систем электроснабжения во времени?

1.4.3. Как представляется суточный график электрической нагрузки, его числовые характеристики?

1.4.4. Какие потери имеются в трансформаторах и от чего они зависят?

1.4.5. Как рассчитываются сопротивления элементов систем электроснабжения?

1.4.6. Как определяются потери электроэнергии в электрических сетях?

1.4.7. Неравномерность режимов электропотребления осложняет и ухудшает работу систем электроснабжения. Почему?

Лабораторная работа № 2