Расчет параметров трансформаторов ТП и участков распределительной сети

Введение

Одной из важнейших задач оперативного управления на уровне электрических сетей является задача обеспечения качества напряжения у потребителей, которое регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 13109-97. В свою очередь качество напряжения непосредственно связано с рациональным использованием имеющихся в сетях средств регулирования напряжения.

В работе изложены принципы выбора режимов регулирования напряжения в центрах питания распределительных сетей и рациональных ответвлений трансформаторов трансформаторных подстанций 6-10 кВ. Подход реализован без учёта и с учётом статических характеристик нагрузки. Данные задачи выполняются как вручную, так и с помощью ПЭВМ по программе «МИФ1». Так же проводится анализ соответствия ручных расчетов и расчетов на ПЭВМ, делается вывод о влиянии статических характеристик нагрузки на режимные параметры распределительной сети.

Составление функций статических характеристик активной и реактивной мощности по каждой ТП.

По заданному составу потребителей ТП находятся статические нагрузки:

где: P_л.л.,P_л.н., P_н.п., P_т., P_а.д. – активные мощности люминесцентных ламп, ламп накаливания, нагревательных приборов, телевизоров, асинхронных двигателей соответственно;

Q_л.л.,Q_л.н., Q_н.п., Q_т., Q_а.д. – активные мощности люминесцентных ламп, ламп накаливания, нагревательных приборов, телевизоров, асинхронных двигателей ;

Для составления суммарных характеристик воспользуемся статическими характеристиками отдельных электроприёмников на стр.12 [1]. Для удобства записи разделим уравнения на P_ном .

Для ламп накаливания:

Для люминесцентных ламп:

где: n^’_л.л., n^”_л.л., - соответственно доли активной и реактивной мощности люминесцентных ламп в нагрузке ТП ;

Для нагревательных приборов:

Для телевизоров:

Для асинхронных двигателей:

где: m=1 – коэффициент загрузки двигателя ;

ΔP_ном*=0,12– потери активной мощности в двигателе при номинальном напряжении, отн.ед ;

Находятся суммарные характеристики из формул (12) и (13):

По полученным зависимостям строим графики P/P_ном= (δU) и Q/Q_ном= (δU), где δUберется по формуле:

Выбирается диапазон отклонений напряжения δU=(0,9÷1,1)U_ном.

Рисунок 2.1. Статические характеристики нагрузки

Определение зоны нечувствительности автоматического регулятора напряжения трансформатора в центре питания

Точность регулирования напряжения определяется зоной нечувствительности, характеризующейся некоторой полосой изменения напряжения на шинах ЦП, при которой не происходит срабатывания регулирующей аппаратуры:

где: δU_ст– ступень регулирования трансформатора ;

n– коэффициент чувствительности, вводимый для того, чтобы исключить многочисленные бесцельные срабатывания регулирующей аппаратуры. Принимаем n=1,3.

Заключение

В курсовой работе был проведён расчёт распределительной сети и выбор её параметров. Расчёт производился вручную, а также в программе расчёта распределительных сетей МИФ1. Значения напряжений и потерь напряжения практически совпали с посчитанными вручную. Это связано с тем, что ручной расчет режима проводился с несколькими упрощениями, которые в значительной степени влияют на результаты расчетов.

В результате проведенных вычислений, для поддержания заданной уровня напряжения у потребителей были выбраны на всех трансформаторах ТП ответвления, обеспечивающие отклонения напряжения в допустимых пределах.

Также в программе был подсчитан режим с учётом статических характеристик нагрузки и получены соответствующие результаты. Отклонение напряжения в режиме с учётом статических характеристик получились меньше. Это связано с регулирующим эффектом статических характеристик нагрузки по напряжению.

Список используемой литературы

1. Федин В.Т., Фурсанов М.И. Выбор режимов регулирования напряжения в распределительной электрической сети. Учебно-методическое пособие к курсовому проекту . – Мн.: -БНТУ, 2002.-44 с.

Введение

Одной из важнейших задач оперативного управления на уровне электрических сетей является задача обеспечения качества напряжения у потребителей, которое регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 13109-97. В свою очередь качество напряжения непосредственно связано с рациональным использованием имеющихся в сетях средств регулирования напряжения.

В работе изложены принципы выбора режимов регулирования напряжения в центрах питания распределительных сетей и рациональных ответвлений трансформаторов трансформаторных подстанций 6-10 кВ. Подход реализован без учёта и с учётом статических характеристик нагрузки. Данные задачи выполняются как вручную, так и с помощью ПЭВМ по программе «МИФ1». Так же проводится анализ соответствия ручных расчетов и расчетов на ПЭВМ, делается вывод о влиянии статических характеристик нагрузки на режимные параметры распределительной сети.

Расчет параметров трансформаторов ТП и участков распределительной сети

На рисунке 1.1 изображена исходная схема распределительной электрической сети напряжением U_ном =10 кВ, питающаяся от одного центра питания (ЦП) с трансформатором с РПН.

Рис 1.1. Исходная схема сети

Исходные данные:

Таблица 1.1

Доля мощности в суммарной нагрузке ТП

Активной	Реактивной
nл.н.	nл.л.	nн.п.	nт	nа.д.	nл.н.	nл.л.	nн.п.	nт.	nа.д.
0,4	0,1	0,2	0,2	0,1		0,2		0,3	0,5

Таблица 1.2

Исходные данные

Uном, кВ	k1	cosϕ	m	n	δUст,%	ΔUнн.б.	ΔUнн.у.
	0,7	0,92	0,15	1,3	1,5

Таблица 1.3

Данные по участкам

№ участка	Тип	Длина l, км	Сечение F, мм2	Номинальная мощность Sном, кВ·А
0-1	ВЛ	0.84		-
1-2	ВЛ	3.7		-
2-3	ВЛ	0.16		-
2-4	ВЛ	1.81		-
4-5	ВЛ	0.35		-
4-6	ВЛ	0.73		-
6-7	ВЛ	0.52		-
7-8	ВЛ	0.12		-
7-9	ВЛ	0.33		-
9-10	ВЛ	0.1		-
9-11	ВЛ	0.2		-
11-12	ВЛ	0.646		-
11-15	ВЛ	0.3		-
12-13	ВЛ	0.29		-
13-14	ВЛ	0.559		-
15-16	ВЛ	0.65		-
15-20	ВЛ	0.2		-
16-17	ВЛ	0.6		-
16-18	ВЛ	0.35		-
18-19	ВЛ	0.1		-
20-21	ВЛ	0.7		-
21-22	ВЛ	0.2		-
22-23	ВЛ	0.2		-
23-24	ВЛ	0.1		-
23-25	ВЛ	1.1		-
3-31	ТР	-	-
5-51	ТР	-	-
6-61	ТР	-	-
8-81	ТР	-	-
10-101	ТР	-	-
12-121	ТР	-	-
13-131	ТР	-	-
14-141	ТР	-	-
17-171	ТР	-	-
19-191	ТР	-	-
22-221	ТР	-	-
24-241	ТР	-	-
25-251	ТР	-	-

Таблица 1.4

Каталожные данные по линиям и трансформаторам

Линии
Марка	r0, Ом/км	x0, Ом/км
АС-50	0,603	0,355
АС-35	0,79	0,366
Трансформаторы
Тип	ΔPк, кВт	Uк, %
ТМ-25	0.69	4.7
ТМ-40		4.7
ТМ-60	1.28	5.5
ТМ-100	2.27	4.7
ТМ-250	4.2	4.7

Расчет параметров трансформаторов ТП и участков распределительной сети:

Для расчета параметров линий воспользуемся формулами (4.1) стр120 [2] и (4.3) стр121 [2]. Так, для участка 2-3 имеем:

(1)

(2)

где: l- длина линии, км;

r₀-удельное активное сопротивление линии, Ом/км;

x₀-удельное реактивное сопротивление линии, Ом/км;

R- активное сопротивление линии, Ом;

X- реактивное сопротивление линии, Ом.

Результаты расчета сведем в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Расчет сопротивлений линий

№ участка	Длинаl, км	r0, Ом/км	x0, Ом/км	R, Ом	X, Ом
0-1	0.84	0.79	0.366	0.6636	0.30744
1-2	3.7	0.79	0.366	2.923	1.3542
2-3	0.16	0.79	0.366	0.1264	0.05856
2-4	1.81	0.79	0.366	1.4299	0.66246
4-5	0.35	0.79	0.366	0.2765	0.1281
4-6	0.73	0.79	0.366	0.5767	0.26718
6-7	0.52	0.79	0.366	0.4108	0.19032
7-8	0.12	0.79	0.366	0.0948	0.04392
7-9	0.33	0.79	0.366	0.2607	0.12078
9-10	0.1	0.79	0.366	0.079	0.0366
9-11	0.2	0.79	0.366	0.158	0.0732
11-12	0.646	0.79	0.366	0.51034	0.236436
11-15	0.3	0.79	0.366	0.237	0.1098
12-13	0.29	0.79	0.366	0.2291	0.10614
13-14	0.559	0.79	0.366	0.44161	0.204594
15-16	0.65	0.79	0.366	0.5135	0.2379
15-20	0.2	0.79	0.366	0.158	0.0732
16-17	0.6	0.6	0.355	0.36	0.213
16-18	0.35	0.79	0.366	0.2765	0.1281
18-19	0.1	0.79	0.366	0.079	0.0366
20-21	0.7	0.6	0.355	0.42	0.2485
21-22	0.2	0.6	0.355	0.12	0.071
22-23	0.2	0.6	0.355	0.12	0.071
23-24	0.1	0.6	0.355	0.06	0.0355
23-25	1.1	0.6	0.355	0.66	0.3905

Для расчета сопротивлений трансформаторов воспользуемся формулами(1) стр. 9 [1]. Так, например, для трансформатора 250 кВ·А имеем:

(4)

(5)

где: ΔP_к – потери активной мощности короткого замыкания, кВт;

U_ном- номинальное напряжение обмотки высшего напряжения, кВ;

U_к – напряжение короткого замыкания, % ;

R- активное сопротивление трансформатора, Ом;

X- реактивное сопротивление трансформатора, Ом.

Результаты расчета сведем в таблицу 1.6.

Таблица1.6

Расчет сопротивлений трансформаторов

№ участка	Sном, кВ·А	Uном, кВ	ΔPк, кВт	Uк, %	R, Ом	X, Ом
3-31				4.7	62.5	117.5
5-51				4.7	62.5	117.5
6-61			2.27	4.7	22.7
8-81			2.27	4.7	22.7
10-101			0.69	4.7	110.4
12-121			4.2	4.7	6.72	18.8
13-131			2.27	4.7	22.7
14-141			1.28	5.5	35.55	91.66
17-171			2.27	4.7	22.7
19-191			2.27	4.7	22.7
22-221			4.2	4.7	6.72	18.8
24-241			2.27	4.7	22.7
25-251			2.27	4.7	22.7

Определим суммарный ток ЦП со стороны 10 кВ в режиме наибольших нагрузок по формуле (1) стр.9 [1]:

где: S_i^ном- номинальная мощность i-го трансформатора, кВт;

U_ном- номинальное напряжение сети, кВ;

k₁- коэффициент доли нагрузки от номинальной мощности трансформаторов ;

n- количество трансформаторов в сети ;

Далее по найденному току I_ЦП.нб. и заданному cosϕ производится расчет тока, активной и реактивной мощности каждой ТП пропорционально мощностям их трансформаторов в режиме наибольших и наименьших нагрузок.

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

где: I_i.нб.- ток i-ой подстанции в режиме наибольших нагрузок, А;

I_i.нм.- ток i-ой подстанции в режиме наименьших нагрузок, А;

m- отношение наименьшей нагрузки к наибольшей ;

P_i.нб.- активная мощность i-ой подстанции в режиме наибольших нагрузок, кВт;

Q_i.нб.- реактивная мощность i-ой подстанции в режиме наибольших нагрузок, квар;

P_i.нм.- активная мощность i-ой подстанции в режиме наименьших нагрузок, кВт;

Q_i.нм- реактивная мощность i-ой подстанции в режиме наименьших нагрузок, квар;

сosϕ - коэффициент мощности.

Пример расчета для узла 121:

Результаты расчетов для всех узлов сведены в таблицу 1.7

Таблица 1.7

Параметры узлов сети

Узел	Sном , кВт	Ii.нб, А	Ii.нм. , А	Pi.нб, кВт	Qi.нб , квар	Pi.нм ,кВт	Qi.нм, квар
3-31		1.616	0.242	25.76	10.973	3.864	1.646
5-51		1.616	0.242	25.76	10.973	3.864	1.646
6-61		4.041	0.606	64.40	27.433	9.660	4.115
8-81		4.041	0.606	64.40	27.433	9.660	4.115
10-101		1.010	0.152	16.10	6.858	2.415	1.028
12-121		10.10	1.516		68.584	24.15	10.287
13-131		4.041	0.606	64.40	27.433	9.660	4.115
14-141		2.424	0.364	38.64	16.460	5.796	2.469
17-171		4.041	0.606	64.40	27.433	9.66	4.115
19-191		4.041	0.606	64.40	27.433	9.66	4.115
22-221		10.103	1.516		68.584	24.15	10.287
24-241		4.041	0.606	64.40	27.433	9.66	4.115
25-251		4.041	0.606	64.40	27.433	9.66	4.115

Рассчитанные сопротивления и нагрузки наносим на схему рис. 1.

Рисунок 1.2. Схема сети с параметрами участков и потоками мощности в режиме наибольших нагрузок