Практические рекомендации по выполнению работы и использованию программного обеспечения

Пусть в качестве исходных данных задано:

- номинальное напряжение передачи U_ном = 500 кВ;

- марка провода 3´АС–330/43;

- длина передачи l = 400 км;

- мощность нагрузки S_н = P_н + jQ_н = P_н + jP_н×tgj = 600 + j600×0,35 = 600 + j210 МВА;

- момент времени t = 0,009 с.

Важно! Обратите внимание: в программе Lepsnv1.exe и, соответственно, в табл. 6 и следующих расчетах для обозначения погонных параметров схемы замещения используются обозначения, отличные от принятых в разделе 2.4.1. (вместо R₀ использовано r₀, – х₀ и – b₀).

Определим по табл.6 погонные параметры для заданной марки провода: r₀ = 0,029 Ом/км, х₀ = 0,308 Ом/км, b₀ = 3,6×10^-6 См/км.

Таблица 6
Марка провода	r0, Ом/км	х0, Ом/км	b0×10-6, См/км
3´АС–300/66	0,033	0,310	3,970
3´АС–330/43	0,029	0,308	3,600
3´АС–400/51	0,024	0,306	3,623
3´АС–500/64	0,020	0,304	3,645
5´АС–240/56	0,024	0,308	3,760
5´АС–300/66	0,020	0,288	4,110
5´АС–400/51	0,015	0,286	4,130
4´АС–400/93	0,019	0,289	4,130
4´АС–500/64	0,015	0,303	3,900
8´АС–300/48	0,012	0,266	4,433
8´АС–330/43	0,011	0,270	4,380

Осуществим расчет волновых параметров для линии без потерь.

Коэффициент изменения фазы a₀:

рад/км.

Фазовая скорость волны u:

км/с.

Длина волны L:

км.

Волновая длина линии l:

рад.

Волновое сопротивление передачи без учета потерь z_В:

Ом.

Натуральная мощность линии P_нат:

МВт.

Введем исходные данные моделирования для рассматриваемого примера в программе Lepsnv1.exe (рис. 77–а). Вызвав меню редактирования параметров моделирования щелчком правой кнопки мыши по полю построения графиков, отключим учет активного сопротивления линии, т.е. зададим режим моделирования линии без потерь (рис. 77–б).

Рис. 77

а)

б)

После задания параметров моделирования расчет действующего значения величины напряжения U₁ на отправном конце линии осуществляется автоматически после нажатия кнопки Расчет в нижней части окна Исходные данные (см. рис. 77–а) и выводится в окне Схема. Там же выводятся действующее значение напряжения U₂ на приемном конце линии и мощность нагрузки. Как видно из результатов расчета (рис. 78), для обеспечения U_ном = U₂ = 500 кВ на приемном конце линии U₁ = должно составлять 526,5 кВ.

Рис. 78

Для расчета зависимостей от координаты х параметров режима следует активизировать соответствующие опции в меню редактирования параметров моделирования (рис. 79). Полученные в результате расчета графики U(x), I(x), P(x) и Q(x) следует скопировать в отчет. Щелчок по кнопке ОК приводит к закрытию окна меню редактирования параметров моделирования, сохранению внесенных изменений и запуску расчета. Кнопка Очистить служит для сброса всех переключателей и, соответственно, прекращению расчета.

Рис. 79

Сравним результаты автоматического программного расчета волновых параметров линии с результатами, полученными при выполнении п.1 хода работы. Окно результатов автоматического расчета открывается выбором пункта текстового меню программы Расчет/Результаты расчета. Как видно, результаты автоматического расчета (рис. 80) совпадают, с учетом округления, с полученными ранее волновыми параметрами линии.

Рис. 80

Важно! Расчеты по п.4 хода выполнения работы для линии с потерями, т.е. с учетом активного сопротивления и проводимости линии, выполняются так же, как и для линии без потерь, с единственным отличием: при их выполнении в меню редактирования параметров моделирования должна быть активизирована опция Учитывать активные элементы.

Сведем результаты расчетов волновых параметров линии и величины U₁, выполненных при выполнении п.1-4 хода работы, в итоговую таблицу (табл.7).

Таблица 7
Параметр	Коэффициент затухания b0, 1/км	Коэффициент изменения фазы a0, рад/км	Фазовая скорость волны u, км/с	Длина волны L, км	Волновая длина линии l, рад	Волновое сопротивление, Ом	U1, кВ
Расчет режима без потерь		1,053×10-3	2,983×105		0,421	292,5	–
Модель линии без потерь		1,053×10-3			0,421	292,5	526,5
Модель линии с потерями	5,286×105	1,054×10-3			0,422	292,90- -j12,83

Для расчета активной мощности нагрузки натурального режима для линии без потерь (п.5 хода работы) необходимо в меню редактирования параметров моделирования активизировать опцию Натуральный режим и отключить опцию Учитывать активные элементы (рис. 81–а). Опция Натуральный режим служит для проведения расчета при согласованной нагрузке, когда сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению линии. После активации этой опции мощность нагрузки в окне Исходные данные будет автоматически пересчитана и выведена в полях ввода активной и реактивной мощности нагрузки (рис. 81–б). Как видно, результат расчета с использованием модели линии без потерь соответствует значению натуральной мощности линии, рассчитанной при выполнении п.1 хода работы: P_нат = 854,7 МВт.

Рис. 81

а)

б)

Если переключатель Натуральный режим был активирован, а затем отключен, то в полях ввода Р_н и Q_н в окне Исходные данные будут восстановлены прежние значения мощностей.

Для выполнения расчета активной мощности нагрузки натурального режима для линии с потерями по п.6 хода выполнения работы необходимо в дополнение к опции Натуральный режим активировать опцию Учитывать активные элементы. Расчет величины напряжения U₁ для натурального режима осуществляется автоматически после нажатия кнопки Расчет в нижней части окна Исходные данные и выводится в окне Схема (рис. 82). Как видно, для натурального режима линии с учетом потерь величина U₁ составляет 510,7 кВ, что меньше соответствующей величины U₁ = 539 кВ (см. табл. 7), полученной для мощности изначально заданного режима (P_н = 600 МВт < ). Зависимости параметров натурального режима от координаты х для линии с потерями строятся так же, как было рассмотрено ранее (см. рис. 79 и абзац перед рисунком). Полученные в результате расчета графики U(x), I(x), P(x) и Q(x) следует скопировать в отчет.

Рис. 82

Для дальнейшего выполнения п.6 хода работы следует выбрать дополнительное значение мощности нагрузки для исследования. Начальное заданное значение мощности нагрузки в рассматриваемом примере P_н = 600 МВт, т.е. меньше натуральной мощности линии P_нат = 854,7 МВт, следовательно для исследования необходимо выбрать величину больше натуральной мощности. Выберем P_н = 1000 МВт и рассчитаем полную мощность нагрузки для этого случая:

S_н = P_н + jQ_н = P_н + jP_н×tgj = 1000 + j1000×0,35 = 1000 + j350 МВА.

Расчеты U₁ и зависимостей параметров режима от координаты х для выбранного значения P_н линии с потерями выполняются так же, как в уже рассмотренных режимах.

При выполнении п.7 хода работы для расчета и визуального наблюдения результирующих бегущих волн тока и напряжения зададим необходимое значение длины линии в соответствующем поле окна Исходные данные и выберем режимы моделирования как показано на рис. 83–а. После выбора расчет начинает выполняться циклически, и в поле построения графика отображаются бегущие волны u_рез и i_рез.

Рис. 83

а)

б)

Для расчета бегущих волн тока и напряжения в заданный момент времени выберем в меню редактирования параметров моделирования опцию Зафиксировать время, зададим в появившемся поле ввода заданную величину t = 0,009 с (см. рис. 83–б) и нажмем ОК. Графики u_рез(t, х) и i_рез(t, х) для t = 0,009 с следует скопировать в отчет.

Заметим, что выбор соответствующих опций в меню редактирования параметров моделирования позволяет, при необходимости, наблюдать в динамике и статике падающие и отраженные волны напряжения (тока) [5, 22, 23].

Варианты индивидуальных заданий

№	Номинальное напряжение Uном, кВ	Марка провода	Длина линии l, км	Нагрузка Pн, МВт	Коэффициент реактивной мощности tgj	Момент времени t, с
1.		8´АС–330/43			0,380	0,059
2.		5´АС–240/56			0,258	0,015
3.		8´АС–300/48			0,310	0,044
4.		4´АС–400/93			0,257	0,070
5.		4´АС–500/64			0,285	0,075
6.		4´АС–500/64			0,340	0,031
7.		5´АС–400/51			0,254	0,010
8.		8´АС–330/43			0,260	0,053
9.		3´АС–300/66			0,322	0,010
10.		4´АС–500/64			0,310	0,060
11.		3´АС–400/51			0,298	0,030
12.		8´АС–300/48			0,325	0,032
13.		5´АС–300/66			0,265	0,040
14.		8´АС–330/43			0,282	0,029
15.		3´АС–300/43			0,268	0,300
16.		5´АС–240/56			0,332	0,013
17.		4´АС–400/93			0,269	0,051
18.		5´АС–300/66			0,291	0,012
19.		4´АС–400/93			0,320	0,038
20.		3´АС–400/51			0,258	0,046
21.		5´АС–240/56			0,257	0,062
22.		5´АС–300/66			0,309	0,048
23.		3´АС–400/51			0,341	0,031
24.		3´АС–300/66			0,260	0,026
25.		5´АС–400/51			0,402	0,050
26.		5´АС–400/51			0,303	0,061
27.		8´АС–300/48			0,350	0,065
28.		3´АС–300/43			0,284	0,035

Задания на защиту работы

Целью защиты лабораторной работы является проверка самостоятельности ее выполнения и понимания полученных результатов. В процессе защиты работы студент должен по заданию преподавателя продемонстрировать умения:

- выполнять любой расчет хода выполнения работы для измененных исходных данных моделирования;

- понимать разницу моделирования линии электропередач с учетом и без учета потерь;

- понимать особенности режима передачи натуральной мощности, в том числе и с точки зрения бегущих волн тока и напряжения;

- понимать особенности режимов передачи по линии мощности, отличной по величине от натуральной, в том числе и с точки зрения баланса генерации и потребления реактивной мощности;

- понимать, в каких случаях необходимо при моделировании линии электропередачи переходить от схемы с сосредоточенными параметрами к схеме замещения с распределенными параметрами;

- понимать, в каком случае наблюдается режим стоячих волн и особенности соответствующего режима;

- уметь продемонстрировать режим стоячих волн для линии электропередачи без потерь в программном обеспечении моделирования.