Регулирование частоты в энергетической системе

Задача 9.1

Определить крутизну частотной статической характеристики системы (совместно потребителей и электростанций), в которую входят n турбогенераторов тепловых электростанций, каждый мощностью Р_n с крутизной частотной характеристики k_г.n и m гидрогенераторов мощностью Р_m каждый с крутизной характеристики k_г.m. Одна половина турбогенераторов и половина гидрогенераторов загружены до номинальной мощности, а другая половина – до 0,6 номинальной. Крутизна частотной статической характеристики нагрузки k_н = 2,5.

Значения n, P_n, k_г.n, m, P_m и k_г.m принять из табл. 9.1 и 9.2 дл заданного преподавателем варианта.

При решении задачи использовать формулы и пример расчета из [13], c. 54 – 55.

	Таблица 9.1
	Исходные данные о числе и мощности генераторов
	Номер варианта 1 - 2 3 -4 5 - 7 8 - 10 11 - 13 14 - 16 17 - 18 19 - 20 n, шт. Pn, МВт m, шт. Pm, МВт

	Таблица 9.2
	Исходные данные о крутизне статических характеристик генераторов
	Номер варианта kг.n kг.m

Задача 9.2

Для условий задачи 9.1 определить, каково будет снижение частоты в системе в процессе первичного регулирования частоты, если в исходном режиме при номинальной частоте нагрузка потребителей Р_н составляла 0,8 от суммарной мощности Р_с всех генераторов, включенных в систему, и она увеличилась на 0,1Р_с.

При решении задачи использовать формулы и пример расчета из [13], с. 57.

Контрольные вопросы к главе 9

1. Каковы нормируемые показатели качества частоты?

2. Какие параметры связывают статические характеристики нагрузки, генераторов, системы?

3. Какая крутизна частотных статических характеристик задается для генераторов ТЭС и ГЭС?

4. Почему первичное регулирование частоты не обеспечивает восстановление частоты до номинальной?

5. В чем заключается вторичное регулирование частоты?

6. Какие станции наиболее приспособлены для регулирования частоты? Почему?

7. Работа каких потребителей не зависит от частоты?

8. Как изменяются скорость вращения асинхронных двигателей и потребляемая ими активная и реактивная мощность при изменении частоты?

9. Как отражается снижение частоты на работе питательных насосов тепловых электростанций?

10. Какое влияние оказывает частота на напряжение в контрольных точках сети?

В НАЧАЛО

Регулирование напряжения в электроэнергетической системе

Задача 10.1

На подстанции установлен трехобмоточный трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой на стороне высшего напряжения и с ПБВ на стороне среднего напряжения, имеющий номинальные напряжения и диапазоны регулирования 115 ±(9 ´ 1,78)% /38,5 ±(2 ´ 2,5)% / 11 кВ. По результатам электрических расчетов сети при наибольших и наименьших нагрузках получены напряжения соответственно на шинах 10 и 35 кВ подстанции, приведенные к высшему напряжению (табл. 10.1 и 10.2).

Желаемые напряжения принять: на шинах 10 кВ в режиме наибольших нагрузок U_ж.нб = 1,05U_ном = 10,5 кВ, в режиме наименьших нагрузок U_ж.нм = 1,0U_ном = 10 кВ. На шинах 35 кВ в обоих режимах U_ж = 36,5 кВ.

Для заданного преподавателем варианта (см. табл. 10.1 и 10.2) выбрать ответвления трансформаторов на обмотках 110 и 35 кВ и оценить достаточность диапазонов регулирования трансформатора для обеспечения желаемых напряжений в режимах наибольших и наименьших нагрузок.

Расчет выполнить в следующем порядке:

1. Для обмоток высшего и среднего напряжений трансформатора подстанции рассчитать напряжения ответвлений, соответствующие каждой ступени регулирования, и составить таблицы в виде табл. 10.3.

2. Для двух режимов определить расчетные и выбрать стандартные ответвления обмотки высшего напряжения трансформатора из условия обеспечения желаемого напряжения на шинах 10 кВ.

3. Определить действительные напряжения в двух режимах на шинах 10 кВ.

4. Используя выбранные ответвления обмотки высшего напряжения для режимов наибольших и наименьших нагрузок, определить расчетное и выбрать стандартное ответвление обмотки среднего напряжения, исходя из желаемого напряжения на шинах 35 кВ.

5. Определить действительные напряжения в двух режимах на шинах 35 кВ.

6. Определить отклонения действительных напряжений от желаемых на шинах 10 и 35 кВ в двух режимах.

7. Сделать анализ и выводы о достаточности диапазонов регулирования трансформаторов.

Результаты расчетов представить в виде табл. 10.4.

	Таблица 10.1
	Напряжения, приведенные к высшему напряжению, в режиме наибольших нагрузок
	Номер варианта 1 - 2 3 - 4 5 - 7 8 - 10 11 - 13 14 - 16 17 - 18 19 - 20 Напряжение на шинах: 10 кВ - , кВ 35 кВ - , кВ

	Таблица 10.2
	Напряжения, приведенные к высшему напряжению, в режиме наименьших нагрузок
	Номер варианта Напряжение на шинах: 10 кВ - , кВ 35 кВ - , кВ

	Таблица 10.3
	Параметры регулирования трансформатора
	Номер ответвления Добавка напряжения, % Напряжение ответвления, %

	Таблица 10.4
	Результаты выбора ответвлений трансформатора
	Шины Приведенное напряжение, кВ Расчетное напряжение ответвления, кВ Стандартное ответвление Действительное напряжение, кВ Отклонение действительного напряжения от желаемого, % кВ % Режим наибольших нагрузок 10 кВ 35 кВ             Режим наименьших нагрузок 10 кВ 35 кВ

Задача 10. 2

Задана электрическая сеть с номинальным напряжением 10 кВ и с фиксированным коэффициентом трансформации 10/0,4 кВ трансформатора ТМ-1000/10 (рис. 10.1). Исходные параметры принять для заданного преподавателем варианта из табл. 10.5 и 10.6. Сопротивления линии и трансформатора приведены в приложениях. Требуется определить мощность батареи конденсаторов, которую необходимо установить на шинах 0,38 кВ подстанции для повышения напряжения в этой точке сети на 5%. Напряжение в точке питания равно U₁ = 10,5 кВ. Расчеты выполнить без учета статических характеристик и с учетом статической характеристики Q = f(U), приняв ее в виде

.

Определить изменение потерь активной мощности в результате установки батареи конденсаторов.

	Рис. 10.1. Схема сети

	Таблица 10.5
	Исходные данные о параметрах сети
	Номер варианта 1 - 2 3 - 4 5 - 6 7 - 8 9 - 11 12 - 14 15 - 17 18 - 20 Марка провода линии А50 А70 А95 А35 А25 А50 А70 А95 Длина, км

	Таблица 10.6
	Исходные данные о нагрузке
	Номер варианта 7 – 8 9 – 10 Р + jQ, МВ·А 0,8+j0,6 0,7+j0,5 0,6+j0,6 0,7+j0,4 0,8+j0,5 0,7+j0,5 0,8+j0,7 0,6+j0,5

Контрольные вопросы к главе 10

1. В чем заключается принцип встречного регулирования напряжения?

2. В чем особенности выбора ответвлений двухобмоточных трансформаторов без РПН, с РПН, трехобмоточных трансформаторов?

3. Какие известны типы компенсирующих устройств?

4. Как влияет установка компенсирующих устройств на потери мощности, потери напряжения?

5. Какими путями можно устранить в сети избыток реактивной мощности?

6. Какие компенсирующие устройства могут работать как в режиме выдачи, так и в режиме потребления реактивной мощности?

7. В чем заключаются особенности конструкции устройства регулирования напряжения с РПН по сравнению с устройством без РПН?

8. Какое влияние оказывают режимы напряжений на потери активной мощности в элементах электрической сети?

9. Почему устройства РПН устанавливают преимущественно на стороне высшего напряжения трансформатора?

10. Каковы причины отклонения напряжения от номинального значения?

Дополнительные задачи для решения по данному разделу приведены в [1], c. 156 – 157, а контрольные вопросы – на с. 158. Там же на с. 142-156 приведены примеры решения задач.

В НАЧАЛО