Подготовка исходных данных для расчета

Методические указания

К вычислительной практике

Новочеркасск

ЮРГТУ (НПИ)

УДК 621.311.1.016 (076.5)

Рецензент – канд. техн. наук, доц. А.А. Сенчуков,

Составители: Ованесов И.Ю., Панферова И.В.

Расчет установившегося режима электрической сети с использованием программного комплекса RastrWin: методические указания к вычислительной практике / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2011. - 21 с.

В настоящих указаниях приведена инструкция по пользованию программным комплексом RastrWin, описано определение параметров схемы замещения с иллюстрацией на конкретном примере. В приложениях приведены паспортные данные линий и трансформаторов.

Предназначены для студентов специальности 140205.

© Южно-Российский государственный

технический университет, 2011

© Ованесов И.Ю., Панферова И.В., 2011

Методические указания к пользованию программой RASTR

Общие положения

Целью расчетов установившихся режимов электрической сети является получение параметров режимов (модули напряжений в узлах сети, фазы напряжений, потоки мощности по ветвям, токи, протекающие по сети, а также потерь мощности во всех элементах сети).

По значениям указанных параметров оценивается: допустимость режима, качество электроэнергии у потребителей, экономичность режима. Это в свою очередь даёт возможность оценить работоспособность сети.

Для решения этой задачи в энергетике применяются различные программные комплексы. Наиболее распространенным является программный комплекс RastrWin. Программный комплекс RastrWin предназначен для решения задач по расчету, анализу и оптимизации режимов электрических сетей и систем. RastrWin используется более чем в 150 организациях на территории России, Казахстана, Киргизии, Беларуси, Молдовы, Монголии, Югославии. В России основными пользователями являются: Системный Оператор Единой Энергетической Системы (СО ЦДУ ЕЭС) и его филиалы, Федеральная Сетевая Компания (ФСК) и ее подразделения, территориальные АО-Энерго, проектные и научно-исследовательские институты (Энергосетьпроект, ВНИИЭ, НИИПТ и т.д.).

Подготовка исходных данных для расчета

Перед проведением расчетов по программе нужно подготовить исходные данные по схеме, нагрузкам и генераторам электрической сети в форме, понятной RastrWin . Для этого необходимо:

· нарисовать схему с указанием всех узлов и ветвей;

· пронумеровать все узлы электрической сети, включая все промежуточные узлы. Например, электрическая станция может быть представлена двумя узлами – шины генераторного напряжения и шины за трансформатором. Узел в исходных данных программы соответствует электрическим шинам. Номер узла должен быть уникальным числом в диапазоне от 1 до 32000, сквозная нумерация необязательна. Для простоты ориентации в схеме, узлам, относящимся к одному объекту, целесообразно давать похожие номера (7, 17, 107, 1007 и т.д.). Выбранные номера узлов следует нанести на схему сети. Нумерация узлов схемы замещения, для удобства, производится начиная от базисно-баллансирующего узла;

· для каждого узла определить его номинальное напряжение и нанести на схему;

· для каждого узла нагрузки определить активную и реактивную мощности потребления. Если исходные данные заданы активной мощностью и cos φ, – рассчитать реактивную мощность;

• при наличии в узле шунтов на землю – батареи статических конденсаторов (БСК) или шунтирующих реакторов (ШР) – определить их проводимость (в мкСм) и нанести на схему;
• для линий электропередачи (ЛЭП) определить продольное сопротивление и проводимость на землю (проводимость задается в микросименсах и емкостный характер отражается знаком минус);
• для трансформаторов определить сопротивление R + jX, приведенное к стороне высокого напряжения, проводимость шунта на землю G + jB и коэффициент трансформации, равный отношению низшего номинального напряжения к высшему (таким образом, коэффициент трансформации будет меньше единицы);
• автотрансформаторы и трехобмоточные трансформаторы представить по схеме звезда с промежуточным узлом и тремя ветвями, две из которых имеют коэффициенты трансформации;
• определить номер балансирующего узла и его модуль напряжения.

1.2.1. Составление схемы замещения и расчет её параметров.

Полная схема замещения сети составляется путём объединения схем замещения отдельных элементов в соответствии с реальными их схемами соединения.

Определение параметров схемы замещения линий

На рис. 1. представлены разновидности П–образных схем замещения линий

Рис. 1. Разные виды схемы замещения линий

Активное сопротивление линий R, Ом состоящей из n цепей, определяется по формуле

,

где R_o – активное сопротивление 1 км погонной длины воздушной линии, Ом/км;

l – длина линии, км;

n – число цепей.

Реактивное сопротивление Х, Ом определяется по формуле

,

где Х_o – реактивное сопротивление 1 км погонной длины воздушной линии, Ом/км.

Емкостная проводимость линии b, мкСм

,

где b_o – емкостная проводимость 1 км погонной длины воздушной линии, мкСм/км.

Зарядная мощность Q_зар, Мвар определяется по формуле

,

где U_ном – номинальное напряжение линий, кВ.

Определение параметров схем замещения трансформаторов

Двухобмоточные трансформаторы

На рис. 2. приведены разновидности схем замещения двухобмоточных трансформаторов

Рис. 2. Разновидности схемы замещения двухобмоточных трансформаторов

Активное сопротивление линий R_т, Ом, определяется по формуле

,

где ΔР_кз – потери короткого замыкания, кВт;

U_Вном - высшее номинальное напряжение трансформатора, кВ;

n – число трансформаторов установленных на подстанции;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Реактивное сопротивление Х_Т, Ом

,

где u_к% - напряжение короткого замыкания.

Величина потерь реактивной мощности в стали ΔQ_xx, Мвар определяется по току холостого хода

,

где I_xx % - ток холостого хода в % от I_ном.

Величина потерь активной мощности холостого хода ΔP_xx берётся из паспортных данных трансформатора, МВт.

Активная проводимость g_T, мкСм,

.

Реактивная проводимость b_T, мкСм, определяется из равенства

.

Трехобмоточные трансформаторы

На рис. 3. приведены разновидности схем замещения трехобмоточных трансформаторов

Рис. 3. Разновидности схем замещения трехобмоточных и автотрансформаторов

Активные сопротивления определяются по формулам

при a m;

; ; ,

где - соотношение мощностей обмоток среднего и высшего напряжений;

- соотношение мощностей обмоток низшего и высшего напряжений.

Реактивное сопротивление обмоток

;

;

.

Потери мощности в стали и проводимости определяются так же, как для двухобмоточных трансформаторов.

Автотрансформаторы

Для автотрансформаторов применяются такие же схемы замещения, как для трёхобмоточных.

Параметры определяются так же. Следует иметь лишь в виду, что для автотрансформаторов соотношения мощностей обмоток низкого и высокого напряжения равно 0,5 (m=0,5).

Схемы замещения автотрансформаторов, у которых обмотка низкого напряжения не используется, такие же, как у 2-обмоточных трансформаторов (рис.2).При расчете сопротивлений обмоток автотрансформаторов в этом случае в формулах, приведенных для двухобмоточных трансформаторов, принимается :

; .

Трансформаторы с расщепленной обмоткой.

Такие трансформаторы имеют, как правило, две одинаковые обмотки низкого напряжения и могут работать в двух режимах:

- обе обмотки работают на одну нагрузку;

-каждая обмотка работает на свою нагрузку.

В первом случае трансформаторы с расщепленными обмотками имеют схемы замещения, как у 2-обмоточных трансформаторов, и расчет их параметров выполняется по формулам, приведенным для двухобмоточных трансформаторов.

Для второго случая схемы замещения трансформатора с расщепленной обмоткой изображены на рисунках 4 а,б.

Рис.4. Разновидности схем замещения трансформаторов с расщепленной обмоткой.

Активное сопротивление обмоток определяется по формулам

Реактивное сопротивление

,

Потери холостого хода и проводимости определяются, как для двухобмоточного трансформатора.

После составления схемы замещения, расчета ее параметров и нумерации узлов, необходимо подготовить таблицы которые будут вводиться в Rastr.

Таблица 1

Параметры узлов и ветвей расчетной схемы сети

Узлы	Мощность узлов нагрузки	Ветви	Сопротивления ветвей	Проводимость ветвей	Коэффициент трансформа- ции Кт
Рнаг, МВт	Qнаг, Мвар	R, Ом	Х, Ом	G, мкСм	В, мкСм

Таблица 2.

Параметры узлов расчетной схемы сети

№ узлов	Uном, кВ	Рнаг, МВт	Qнаг, Мвар	Рген, МВт	Qген, Мвар	Qmin, Мвар	Qmax, Мвар	Umin, кВ	Umax, кВ

Здесь: N– номер узла [1-32000];

U_ном – номинальное напряжение или модуль напряжения (для базисного узла равен U_ЭС);

Р_наг, Q_наг –мощность нагрузки;

Р_ген, Q_ген –мощность генерации;

Q_min, Q_max – пределы генерации реактивной мощности в узле, где фиксируется модуль напряжения;

U_min, U_max - диапазоны изменения напряжения.

Таблица 3.

Параметры ветвей расчетной схемы сети

Ветвь	Сопротивление	Проводимость	Коэффициент трансформации Кт
№нач	№кон	R, Ом	Х, Ом	G, мкСм	В, мкСм

Здесь: N_нач, N_кон – номера узлов, ограничивающих ветвь;

R, Х – активное и реактивное сопротивление ветви;

G, В – проводимости ветви; для ЛЭП - полная проводимость шунтов П-образной схемы (B<0), для трансформатора проводимость шунта Г-образной схемы (B>0);

Кт\в – вещественная составляющая коэффициента трансформации, определяемая как отношение напряжения в конце ветви к напряжению начала ветви.