Некоммерческое акционерное общество

 

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра “Электрические станции, сети и системы ”

 

ДАЛЬНИЕ ПЕРЕДАЧИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ

 ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И СИСТЕМ

 

Методические указания и задания к

расчетно-графическим работам

(для студентов всех  форм обучения специальности

050718 – Электроэнергетика)

 

СОСТАВИТЕЛИ: Н.А. Генбач, Ж.К. Оржанова. Дальние передачи и режимы работы электрических сетей и систем. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ для студентов всех форм обучения специальности 050718 – Электроэнергетика. Алматы:  АИЭС, 2008.-11с. 

 

Дисциплина «Дальние передачи и режимы работы электрических сетей и систем» рассматривает особенности режимов дальних электропередач постоянного и переменного тока. Компактные воздушные линии электропередач СВН. Способы управления режимами. Условия существования режимов, методы расчета установившихся режимов, оптимизация, надежность, долгосрочное и краткосрочное планирование режимов.

Методические указания предназначены для выполнения РГР и содержат: цель и задачи, объем и содержание работы, указания по их выполнению и оформлению.

 

1 Цель и задачи работы

 

Целью расчетно-графических работ является развитие навыков самостоятельного решения задач по основным разделам курса, уметь отвечать на поставленные вопросы, а также развить навыки работы с технической литературой.

Расчетно-графические работы состоят из двух задач для практического решения и вопросов по основному курсу.

Расчетно-графические работы выполняются по вариантам, приведенным ниже.

 

2 Методические указания

        

Для выполнения РГР необходимо освоить теоретический курс согласно учебной программе и перечню литературы. Задания и вопросы, которые необходимо проработать приведены в настоящем методическом указании.

РГР выполняется в виде пояснительной записки объемом 5-10 страниц рукописного текста и сопровождается схемами, графиками, рисунками, таблицами. 

Пояснительная записка должна иметь титульный лист, введение, необходимый текстовой и цифровой информативный материал, список литературы и оглавление.  Выполненная работа должна отвечать требованиям ГОСТов, норм, современным системам обозначения единиц измерений (система СИ) и        стандарта ФС РК 10352-1910-У-е-002-2003. 

 

3 Задание к расчетно-графической работе №1. Основные параметры электропередач и их определение  

 

         В РГР №1 рассматривается определение расчетных параметров схем замещения линий и электропередач в целом. Согласно  таблице 1, по журналу преподавателя выбирается вариант задания.

         Расчет сопротивлений и проводимостей трехфазных линий производится по формулам, известным из курсов ТОЭ, электрических сетей и систем [1, 2, 3, 4]. Сопротивления и проводимости линий, отнесенные к 1 км длины, обозначаются:  – активное сопротивление, Ом/км;  –индуктивное сопротивление, Ом/км;  – емкостная проводимость,;  проводимость,- связанная с потерями на корону и в изоляции .

         Распределение напряжений и токов линии (участка), работающей в нормальном режиме, характеризуется уравнениями

                       

                                                    (1)

 

                    где .                                       (2)

            Величину g0 называют коэффициентом распространения волны,  – коэффициентом затухания,  – коэффициентом фазы. Разделяя уравнение

(2) на действительную и мнимую части, найдем

                                                                                       (3)

В линиях передач высокого напряжения активное сопротивление проводов значительно меньше индуктивного, а отсутствие коронирования в нормальном режиме, достигаемое увеличением диаметра проводов (расщепление), практически сводит значение g0 к нулю. Поэтому для определения и можно пользоваться упрощенными формулами

 

                              ,                                                                      (4)

                         .                                                                      (5 )

         Для воздушных линий величина  лежит в пределах

– в пределах 0,06¸0,065 град/км.

Комплексная величина

 

                                             (6)

 

имеет размерность сопротивления и называется волновым сопротивлением.

         Если пренебречь величинами  и , то         становится   действительной величиной.

 

Пример 1. Воздушная линия электропередачи напряжением 500 кВ имеет одноцепные опоры с горизонтальным расположением проводов, расстояние между которыми D=12 м; сечение фазного провода составляет 1446 мм2,

активное сопротивление  активная проводимость  принимается равной нулю.

         Требуется вычислить коэффициент распространения g0, волновое сопротивление  и натуральную мощность линии в двух случаях:

а) линия выполнена одиночным проводом диаметром 50 мм;

б) выполнена проводами марки 3хАСО-500 в фазе с диаметром каждого из проводов, равным 30,2 мм.

         Провода в фазе расположены по вершинам равностороннего треугольника со стороной .

         Решение 1. При горизонтальном расположении проводов среднее геометрическое расстояние между проводами

                                 

 В этом случае сопротивления и проводимости, отнесенные к 1 км длины линии, будут

                                  

        

Следовательно, искомые величины

 

                         

При неучете активных сопротивлений и проводимости линии натуральная мощность рассчитывается по формуле

 

                                                           (7)

 

2. В случае расщепленных проводов при определении сопротивлений и проводимостей линии следует пользоваться эквивалентным значением внешнего радиуса провода

 

                               

При трех проводах в фазе сопротивления и проводимости будут

                             

Искомые параметры линии при этом составляют

                            

         Таким образом, при расщеплении проводов коэффициент распростр-анения меняется мало, так как уменьшение индуктивного сопротивления сопровождается увеличением емкостной проводимости. Существенно уменьшается при этом волновое сопротивление и возрастает натуральная мощность линии.

 

         Условия задачи для самостоятельного выполнения 

 

Воздушная линия электропередачи напряжением U (здесь и далее, согласно варианту задания) кВ имеет одноцепные опоры с горизонтальным расположением проводов, расстояние между которыми D, сечение фазного провода, активное сопротивление r0; активная проводимость g0 принимается равной нулю.

         Требуется вычислить коэффициент распространения g0, волновое сопротивление Zс, натуральную мощность Рс, активное сопротивление линии rл, индуктивное сопротивление линии хл, емкостную проводимость линии bл в случаях, когда линия выполнена проводами марки  согласно варианту задания.

 

Т а б л и ц а 1 –Данные для выполнения первой РГР

l – км, длина линии

Dср- м,  среднегео-метрическое расстояние м/у проводами линии

Номинальное сечение провода, мм2

Количество проводов в фазе

U – кВ, напряжение

1

350

11

300/39

3

500

2

400

12

300/39

3

500

3

450

12

400/51

3

500

4

500

12

500/64

3

500

5

300

12

240/32

2

330

6

400

12

300/39

2

330

7

500

14

400/51

2

330

8

350

14

500/64

2

330

9

800

14

300/66

3

500

10

900

15

330/43

3

500

11

1000

15

400/51

3

500

12

1100

12

500/64

3

500

13

1200

12

240/56

5

750

14

2200

15

300/66

5

750

15

2000

12

400/51

5

750

16

1500

15

400/93

4

750

17

2400

12

500/64

4

750

18

6000

15

240/39

11

1150

19

4500

24,2

300/48

8

1150

20

3000

24,2

330/43

8

1150

21

350

14

300/39

2

330

22

700

15

400/51

3

500

23

600

10

500/64

4

500

24

650

10

500/64

3

500

25

700

12

300/39

2

500

 

4 Задание к расчетно-графической работе №2. Режимы электропередач. Нахождение распределения напряжений, токов

 

        В расчетно-графической работе №2  изучаются установившиеся режимы электропередач переменного тока; рассматриваются закономерности распределения напряжений, токов и мощностей в линиях, режимные характеристики электропередач, некоторые зависимости, определяющие режимы линий; даются расчеты параметров компенсирующих устройств и выявляются пределы передаваемой мощности и средства их увеличения. Согласно  таблице 2, по журналу преподавателя выбирается вариант задания.

         Пример 2. Линия длиною  выполнена проводами марки 3хАСО-500. Требуется найти напряжение в середине линии при передаче мощности  и определить фазу напряжения и тока в начале линии.

         В обоих случаях напряжения по концам линии равны 500 кВ; линия рассматривается без потерь (); волновое сопротивление линии  натуральная мощность  коэффициент изменения фазы на единицу длины .

 

Решение. Определяются обобщенные постоянные линии

  

Так как четырехполюсник, замещающий линию электропередачи, симметричен, то , следовательно, .

Передаваемая мощность в относительных единицах

 

 

Реактивная мощность в конце линии

или, в именованных единицах,

 

.

 

Так как линия работает без перепада напряжения, то реактивная мощность в начале линии равна реактивной мощности в конце и противопо-ложна по знаку. Следовательно,

.

Таким образом, поскольку по линии передается мощность меньше натуральной (<1), то она генерирует избыточную реактивную мощность, которую необходимо компенсировать на приемном и передающем концах.

Угол φ2 между током I2 и напряжением U2 определится как

 

.

Ток в конце линии

Вектор напряжения  считаем направленным по положительной вещественной оси, т.е.  .

     

          Напряжение в начале линии

Следовательно, модуль напряжения в начале линии равен модулю напряжения в конце, угол между  и  составляет 22,80.

Ток в начале линии

 

         Следовательно, модуль тока в начале линии равен модулю тока в ее конце, а аргумент изменяет знак на противоположный, не меняя своего абсолютного значения.

Определим для половины длины линии обобщенные постоянные

.

Напряжение в середине линии

Передаваемая мощность в относительных единицах

.

Реактивная мощность в конце лини

.

При передаче по линии мощности, больше натуральной (>1), в линию необходимо выдавать реактивную мощность с обоих концов.

В именованных единицах реактивная мощность в конце линии:

,

.

Ток в конце линии

.

          Угол .

Напряжение в середине линии

.

          

           Условия задачи для самостоятельного выполнения

 

Линия длиною  км выполнена проводами марки согласно варианту задания.

1.  Требуется найти напряжения в середине линии при передаче мощности , МВт и определить фазу напряжения и тока в начале линии при условии .

2. Линия с предыдущими параметрами разомкнута на конце; в начале линии подведено = требуется определить .

3. Определить напряжение в средней точке нагруженной мощностью Р при включении в эту точку реактора мощностью .

 

Т а б л и ц а 2 - Данные для выполнения второй  РГР

варианта

Длина линии

l, км

 

Напряжение

,  кВ

Марка провода

Передаваемая мощность

Р МВт;

Мощность

реактора,

, Мвар

1

500

500

3хАСО-400

300

180

2

600

500

3хАСО-500

400

180

3

800

500

3хАСО-400

500

180

4

900

500

3хАСО-300

600

300

5

1000

500

3хАСО-300

500

300

6

1000

500

3хАСО-300

800

300

7

700

500

3хАСО-400

400

180

8

600

500

3хАСО-300

500

300

9

500

500

3хАСО-500

750

180

10

1200

500

3хАСО-500

600

300

11

1000

750

4хАСО-500

1000

300

12

1100

750

4хАСО-600

1200

360

13

1200

750

4хАСО-700

1300

360

14

800

750

4хАСО-500

900

300

15

900

750

4хАСО-600

800

500

16

700

750

4хАСО-700

500

500

17

600

750

4хАСО-500

1000

300

18

500

750

4хАСО-600

1100

300

19

400

750

4хАСО-700

1200

360

20

1100

750

4хАСО-600

950

500

21

700

500

3хАСО-300

550

260

22

600

330

3хАСО-300

420

180

23

550

500

3хАСО-300

500

250

24

650

500

4хАСО-300

950

180

25

700

500

4хАСО-300

1000

180

 

 

Список литературы

 

1.     Новые средства передачи электроэнергии в энергосистемах. Под ред. Г.Н.Александрова. –Л.: Энергия, 1987.

2.     Веников В.А., Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока.– М.: Энергоатомиздат, 1985.

3.     Строев Э.С. Наладка и испытание электрооборудования электростанций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 504 с.

4.     Примеры анализа и расчетов электропередач имеющих автоматическое регулирование и управление. Под ред. Н.Д.Анисимовой, В.А.Веникова, В.В.Ежкова и др. – М.: Высшая школа, 1967г.

 

 

 

Содержание

 

1 Цель и задачи работы

 

2 Методические  указания

 

3 Задание к расчетно-графической работе №1. Основные параметры   

   электропередач и их определение

 

4 Задание к расчетно-графической работе №2. Режимы электропередач.

   Нахождение распределения напряжений, токов

 

Список литературы