Параметры элементов электрических сетей

Задача 1.1

Для одного из заданных вариантов 1 – 9 (табл. 1.1) и одного из вариантов 1 – 10 (табл. 1.2) исполнения электропередачи вычертить:

1) принципиальную схему электропередачи, содержащую заданное количество линий и понижающих трансформаторов;

2) расчетную схему замещения

Таблица 1.1

Параметры линий электропередачи

Номер варианта	Номинальное напряжением, кВ	Марка провода АС	Шаг расщепления фазы	Среднегеометрическое расстояние между фазами, м	Коэффициент мощности	Длина линии, км	Наибольшая передаваемая мощность, МВт
		70/11 95/16 120/19 150/24 185/29 240/32	     	4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0	0,86 0,82 0,91 0,84 0,85 0,92
		240/32 300/39 400/51	  	6,5 6,8 7,0	0,78 0,81 0,90
		2х240/32 2х300/39 2х400/51		8,6 8,8 9,0	  
		3х300/66 3х400/51 3х500/64		11,0 11,8 12,0	  

	Таблица 1.2
	Количественная характеристика элементов электропередачи
	Номер варианта Количество параллельных элементов линий трансформаторов 3 - 6 7 - 10

Задача 1.2

По данным табл. 1.1 определить параметры схемы замещения линий электропередачи, учитывая количество цепей, указанное в табл.1.2.

1. Определить следующие погонные (на 1 км линии) и полные параметры ее схемы замещения.

2. Сопоставить найденные погонные параметры линии с каталожными данными

3. Определить отношение реактивного сопротивления линии к активному.

4. Найденные полные параметры нанести на схему замещения линии электропередачи и расчетную схему замещения с учетом имеющихся параллельных цепей.

5. По каталожным данным определить волновое сопротивление линии, коэффициент затухания волны, коэффициент фазы волны, натуральную мощность. Найти отношение заданной мощности к натуральной.

Задача 1.3

Для одного из вариантов 10 – 19 (см. табл. 1.1) исполнения линии электропередачи с расщепленными фазами определить погонные (на 1 км линии) следующие параметры: активное и реактивное сопротивления; активную и реактивную проводимость (по каталожным данным); зарядную мощность; волновое сопротивление и натуральную мощность; отношение зарядной мощности к натуральной.

Задача 1.4

По заданной в табл. 1.1 наибольшей передаваемой мощности подобрать по справочным данным тип и мощность понижающих трансформаторов (автотрансформаторов). Если на подстанции предусмотрено два трансформатора (см. табл. 1.2), то мощность каждого из них принять равной 60 – 70% наибольшей передаваемой мощности.

Вычисление полной передаваемой мощности произвести при cosj = 0,9. Выписать паспортные данные выбранных трансформаторов.

Задача 1.5

По паспортным данным трансформаторов, выбранных в задаче 1.4, определить параметры схемы замещения и расчетной схемы: активные сопротивления обмоток, Ом; реактивные сопротивления обмоток, Ом; активные проводимости, См; реактивные проводимости, См; реактивные мощности намагничивания, Мвар; активные мощности холостого хода, МВт.

Найденные параметры в табличной форме сопоставить с каталожными данными ([1, c. 184 – 186]; [3, c. 286 – 292]; [8, c. 238 – 247]) и согласовать с преподавателем.

Найденные параметры нанести на схемы (с учетом имеющихся параллельных трансформаторов)

Контрольные вопросы к главе 1

1. Какой схемой замещения представляется линия электропередачи, двухобмоточный трансформатор, трехобмоточный трансформатор?

2. Чем отличается схема замещения воздушной и кабельной линии, воздушной линии 110 кВ и выше от воздушной линии 35 кВ, 20 кВ, 10 кВ, 6 кВ, 0,38 кВ?

3. Как изменится активное сопротивление линии при повышении температуры окружающей среды?

4. Какое реактивное (индуктивное) сопротивление линии предпочтительнее – большее или меньшее, и почему?

5. Какими конструктивными параметрами линии можно влиять на величину ее реактивного сопротивления?

6. Для какого из указанных ниже проводов воздушной линии при одинаковых расстояниях между проводами фаз реактивное сопротивление – меньше и для какого – больше, и почему: АС – 185/43 и АС – 185/29; АС – 240/33 и АС – 240/56?

7. Каким способом можно уменьшить потери мощности на корону в воздушной линии электропередачи ?

8. При какой погоде потери мощности на корону больше, и почему: хорошая погода, снег, дождь, изморозь? Выстройте эти четыре вида погоды в ряд в порядке убывания потерь мощности.

9. Какое влияние на работу линии электропередачи оказывает ее реактивная проводимость (зарядная мощность)?

10. Какими конструктивными параметрами воздушной линии можно влиять на величину ее реактивной проводимости?

11. Какое соотношение между активным и реактивным сопротивлениями в воздушной и кабельной линиях?

12. С какой целью применяют расщепление фаз на воздушных линиях?

13. Какие каталожные данные даются для двухобмоточных трансформаторов без РПН и с РПН?

14. Чем отличаются каталожные данные для двух- и трехобмоточных трансформаторов?

Потери мощности и электроэнергии в электрических сетях

Задача 4.1

Задан вариант линии электропередачи (табл. 4.1 и 4.2) и годовые графики активной и полной нагрузки по продолжительности (табл. 4.3). Вычертить годовой график нагрузки по продолжительности и определить величину нагрузочных потерь электрической энергии следующими методами:

1) методом графического интегрирования (по заданному графику нагрузки);

2) методом среднеквадратичной мощности (тока);

3) методом времени наибольших потерь;

4) методом средних нагрузок.

Среднеквадратичную мощность и время наибольших потерь вычислить двумя способами:

1) на основе годового графика нагрузки по продолжительности;

2) приближенным способом, через понятие времени использования наибольшей нагрузки на основе известной зависимости между временем потерь наибольшей и среднеквадратичной мощностей.

Вычислить различия в потерях энергии (в процентах) по различным методам, приняв за эталонный метод графического интегрирования.

Результаты расчетов свести в таблицу 4.4.

	Таблица 4.1
	Параметры линий электропередачи
	Номер варианта Номинальное напряжение, кВ Марка провода АС Длина линии, км Наибольшая передаваемая мощность, МВт 70/11 95/16 95/16 120/19 120/19 150/24 70/11 95/16 95/16 120/19 120/19 150/24 185/29 240/32 240/32 240/32 300/39 400/51 500/64 500/64

	Таблица 4.2
	Количество цепей линий электропередачи
	Номер варианта Количество цепей 2 - 6 7 - 10

	Таблица 4.3
	Характеристика годового графика нагрузки по продолжительности
	Номера ступеней графика нагрузки Величина нагрузки в долях от наибольшей передаваемой активной мощности 1,0 0,8 0,6 0,4 Длительность ступеней, час Коэффициент мощности 0,9 0,85 0,82 0,79

	Таблица 4.4
	Результаты расчетов потерь электроэнергии в линии
	Метод Потери энергии, МВт.ч Потери энергии в процентах от передаваемой энергии Погрешность расчета, % Графического интегрирования       Среднеквадратичной мощности Способ 1       Способ 2       Времени наибольших потерь Способ 1       Способ 2       Средних нагрузок

Задача 4.2

1. Для заданного варианта трансформатора (трансформаторов) (табл. 4.5 и 4.6) и годового графика нагрузки по продолжительности (табл. 4.3) определить годовые потери электроэнергии холостого хода и нагрузочные потери. Расчеты нагрузочных потерь энергии выполнить:

а) методом графического интегрирования (по заданному графику нагрузки);

б) методом времени наибольших потерь по заданному годовому графику нагрузки по продолжительности;

в) методом средних нагрузок.

2. Вычислить потери энергии холостого хода и нагрузочные в процентах от суммарных потерь. Результаты расчетов свести в таблицу 4.7.

3. Для режимов наибольших и наименьших нагрузок определить потери реактивной мощности холостого хода и нагрузочные потери мощности.

	Таблица 4.5
	Данные по трансформаторам
	Номер варианта Тип трансформатора Номинальная мощность, МВ . А Наибольшая передаваемая мощность, МВт ТМ – 100/10 ТМ – 250/10 ТМ – 400/10 0,1 0,25 0,4 0,08 0,2 0,35 ТМН – 1000/35 ТМН – 2500/35 ТМН – 4000/35 ТМН – 4000/35 ТДН – 10000/35 1,0 2,5 4,0 4,0 10,0 0,8 2,0 3,8 2,3 9,0 ТМН – 63000/110 ТДН – 10000/110 ТДН – 16000/110 ТДН – 16000/110 ТРДН – 25000/110 ТРДН – 40000/110 ТДТН – 40000/110 6,3 10,0 16,0 16,0 25,0 40,0 40,0 5,7 9,2 15,0 12,0 23,0 36,0 37,0 ТРДН – 40000/220 ТРДЦН – 63000/220 ТДТН – 25000/220 ТДТН – 40000/220 ТДТН – 40000/220 40,0 63,0 25,0 40,0 40,0 35,0 60,0 22,0 38,0 34,0

	Таблица 4.6
	Количество трансформаторов на подстанции
	Номер варианта Количество трансформаторов 3 - 10

	Таблица 4.7
	Результаты расчетов потерь электроэнергии в трансформаторах
	Метод Потери электроэнергии, МВт.ч Потери электроэнергии, в процентах от суммарных потерь Холостого хода Нагрузочные Суммарные Холостого хода Нагрузочные Графического интегрирования   Времени наибольших потерь   Средних нагрузок

4. Определить потери реактивной мощности холостого хода DQ_x в процентах относительно потерь активной мощности холостого хода DР_x.

5. Аналогичные расчеты выполнить для нагрузочных (DQ_н, DР_н) и суммарных (DQ_∑, DР_∑) потерь реактивной мощности. Результаты представить в виде таблицы 4.8.

	Таблица 4.8
	Результаты расчетов потерь реактивной мощности в трансформаторах
	Потери реактивной мощности Режим Наибольших нагрузок Наименьших нагрузок Холостого хода, Мвар Нагрузочные, Мвар Суммарные, Мвар     Холостого хода, DQx/DРx, % Нагрузочные, DQн/DРн, % Суммарные, DQ∑/DР∑, %

Контрольные вопросы к главе 4

1. Что понимается под временем использования наибольшей полной, активной и реактивной мощности?

2. Что понимается под временем потерь наибольшей полной, активной и реактивной мощности?

3. Как определить среднеквадратичные ток и мощность?

4. Какова физическая природа потерь активной и реактивной мощности в линиях и трансформаторах?

5. Как определить КПД лини электропередачи?

6. Будут ли иметь место потери реактивной мощности в линии при передаче по ней только активной мощности? Почему?

7. Будут ли иметь место потери активной мощности при передаче по ней только реактивной мощности? Почему?

8. Будут ли в линии электропередачи потери активной мощности, если она включена с одной стороны, а с другой стороны – разомкнута? Почему?

9. Каково может быть наибольшее значение времени использования наибольшей нагрузки и наибольшее значение времени потерь?

10. От чего зависит соотношение нагрузочных потерь активной и реактивной мощности в линиях электропередачи?

11. Как изменятся потери активной мощности при неизменной нагрузке потребителя, если к питающему ее трансформатору подключить параллельно дополнительно второй трансформатор с такими же параметрами?

Дополнительные задачи для решения по данному разделу приведены в [1], c. 51 – 52, а контрольные вопросы – на с. 52. Там же на с. 47 – 51 приведены примеры решения задач.