ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 Алматы энергетика және байланыс институты 

 

 

АЙНЫМАЛЫ ЖӘНЕ ТҰРАҚТЫ ТОКПЕН ЭНЕРГИЯНЫ ЖЕТКІЗУ

050718-Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін есептеу-графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар 

 

 

Алматы 2009

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Ж. К. Оржанова., Н. А. Генбач.  Айнымалы және тұрақты токпен энергияны жеткізу. 050718-Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін есептеу-графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар.Алматы: АЭжБИ, 2009 – 16 бет. 

«Айнымалы және тұрақты токпен энергияны жеткізу» пәні айнымалы және тұрақты тоқтағы алыс электр тасымалдағыштардың режимдерінің ерекшеліктерін қарастырады. АЖК-дің компакті (кішігірім) әуе желілері. Режимдерді басқару тәсілдері. Режимдердің өмір сүру шарттары, тұрақталған режимдерді есептеу тәсілдері, оптимизация, сенімділік, ұзақ уақытты және қысқа уақытты режимдерді жоспарлау.

Әдістемелік нұсқау ЕГЖ орындауға арналған және мақсат пен тапсырмалардан, көлем және жұмыс мазмұнынан, олардың орындалуы мен рәсімдеден тұрады.

 

Есептеу-графикалық жұмыстың (ЕГЖ) мақсаты - студенттерді курстың негізгі бөлімдері бойынша тапсырмаларды өз бетімен шешге, қойылған сұрақтарға жауап беруге және техникалық әдебиетпен жұмыс істеуге дағдыландыру.

 

2       Жалпы нұсқау

 

ЕГЖ-ні орындау үшін оқу программасына және әдебиеттер тізіміне сәйкес теориялық курсты игеру керек. Талқыланатын тапсырмалар мен сұрақтар осы әдістемелік нұсқауда көрсетілген.

ЕГЖ көлемі 5-10 бет қолмен жазылған түсіндірмелі хат түрінде орындалады және сұлбалармен, графиктермен, суреттермен, кестелермен келтіріледі.

Түсіндірмелі хат титульдік беттен, кіріспе, керекті текстік және сандық ақпараттық материалдан, әдебиеттер тізімінен және мазмұннан тұру керек. Орындалған жұмыс ГОСТ-қа, нормаларға, қазіргі заманға сәйкес өлшем бірліктерге және ФС РК 10352-1910-У-е-002-2003 стандарт талаптарына сәйкес болу керек. Студенттермен үш есептеу-графикалық жұмыс орындалады.

 

3                   №1 ЕГЖ-ға тапсырма. Электр тасымалдаудың негізгі параметрлері және олардың анықтамалары

 

№1 ЕГЖ-да желінің орынбасу сұлбаларының есептелген параметрлері және толық электр тасымалдаудың анықтамалары қарастырылады. 1 - кестеге сәйкес мұғалімнің журналы бойынша тапсырманың нұсқасы таңдалады.

 

         1 К е с т е  – Бірінші ЕГЖ орындауына  берілген мәндері

                 

№

Желі

ұзындығы,

l – км

Желі сымының орта геометриялық

аралығы, Dср- м

Сымдың номиналды

қимасы , мм2

Фазадағы сым саны

Кернеу

U – кВ

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

 

1  кестенің жалғасы

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

 

Өз бетімен орындауға арналған тапсырмалар шарттары

 

Ара қашықтығы D, сымдары көлденең орналасқан бір тізбекті тіреуіштері бар, фазалық сымның қимасы, r0 – активті кедергісі, активті өткізгіштігі g0 нөлге тең деп алынған U кВ кернеулі (мұнда және бұдан былай нұсқаға сәйкес тапсырма) электр тасымалдағыш әуе желісі.

Нұсқа тапсырмасына сәйкес сым маркасымен орындалған желі кезінде таратылу коэффициенті γ0, Zc толқындық  кедергіні, Рс натурал қуатты, rл – желінің активті кедергісін, желінің индуктивті кедергісін хл, желінің сыйымдылықты  өткізгіштігін bл, есептеу талап етіледі.

 

4       Бірінші  ЕГЖ-ны есептеу әдістемесі

 

Бірінші ЕГЖ-да әрбір студент берілген әдістемелік есептеуде келтірілген формулалар бойынша үш фазалы желілер өткізгіштерін және кедергілерін есептеуді орындау қажет. Ұзындығы 1 км-ге алынған желінің кедергісі мен өткізгіштігі былай белгіленеді:

 – активтік кедергі, Ом/км;  – индуктивтік кедергі, Ом/км;

 – сыймдылықты өткізгіштік, ;

–тәж бен оқшауламадағы шығындармен байланысты өткізгіштік .

Нормалы режимде жұмыс істейтін тартылған кернеу мен желідегі  тоқ былай өрнектеледі.

 

                                                                                   (1)

     мұнда .                                           (2)

 

     Мұнда g0  – толқынның таратылу коэффициенті;  – сөну коэффициенті;  – фаза коэффициенті.

 (2) өрнекті нақты  және жалған бөліктерге  бөле отырып, мынаны табамыз:

 

                                                                                    (3)

 

Жоғары кернеулі тасымалдағыш желілерде сымдардың активті кедергісі индуктивті кедергімен салыстырғанда көп мөлшерге аз, ал нормалдық режимдегі  сым диаметрін үлкейту (жарықтандыру) арқылы жететін тәждің болмауы, g0 шамасының мәнін нөлге дейін алып келеді. Сондықтан β0 – және α0 мәнін анықтау үшін оңайлатылған  формуланы қолдануға болады.

 

                                                                                                                (4)

                                                                                                      (5)

 

Әуе желілері үшін β0  шамасы  аралығында жатыр; α0 – 0,06¸0,065 град/км аралығында.

 

Комплексті шама

 

                                                                                      (6)

 

бір қалыпты  кедергіге ие және толқындық  кедергі деп аталады.

Егер r0 және g0 шамаларын ескермесек, онда   нақты шама болады.

Көлденең орналасқандағы сымдардың сымдар арасындағы орташа геометриялық қашықтық

 

 

Бұл жағдайда 1 км-ге шаққандағы кедергі мен өткізгіштің мәні мынаған тең

                             

Желінің активті кедергісі мен өткізгіштігін есептемегенде натурал (нақты) қуаты мына формуламен есептеледі

 

                                                           (7)

 

2. Тармақталған сымдар кезінде желінің кедергісі мен өткізгіштігін анықтаған кезде сымның сыртқы радиуысының эквивалентті шамасын қолдану керек

Сонымен, тармақталған сым кезінде таратылу коэффициенті аз өзгереді, себебі индуктивті кедергінің азаюы сыйымдылықты өткізгіштіктің өсуімен ілесіп жүреді. Бұл жағдайда толқындық кедергінің күрт кемуімен және желінің натуралдық қуатының күрт өсуі болады.

 

     5  №2 есептеу-графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

№2 ЕГЖ-дайнымалы тоқтағы электр тасымалдаудың тұрақталған режимдері зерттеледі, желідегі кернеулер, тоқтар және қуаттардың таратылу заңдылығы, электр тасымалдаудың режимдік мінездемелері, желінің режимдерін анықтайтын кейбір тәуелділіктер қарастырылады, компенсациялаушы құрылғылардың есептелу параметрлері беріледі және берілетін қуаттың  шектері және оларды үлкейту мүмкіншіліктері анықталады.

 

     6 №2  ЕГЖ-ға тапсырма. Электр тасымалдаудың режимдері. Кернеу, тоқтардың параметрлерін анықтау

 

     2-кестеге сәйкес мұғалімнің журналы бойынша тапсырма нұсқасы орындалады.

 

 

 

2 К е с т е – Екінші ЕГЖ орындауына  берілген мәндері

№

Желі

ұзындығы,

l – км

Кернеу

U – кВ

Сым маркасы

Беріліс қуаты,

Реактор қуаты , 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

 

Өз бетімен орындауға арналған тапсырмалар шарттары

 

1 км ұзындықты желі нұсқа тапсырмасына сәйкес маркалы сыммен орындалған және берілетін қуатты (тапсырмасына сәйкес) анықтау керек.

1. Р, МВт қуат тасымалданған кездегі желі ортасындағы кернеуді табу керек және U1=U2 шарты кезіндегі желінің басындағы тоқ және кернеу фазаларын анықтау керек.

2. Алдыңғы параметрлерімен орындалған желі соңында ажыратылған желі басына U1 кернеуі келтірілген U2 – ні анықтау керек.

3. Ортаңғы нүктеде Q­p қуатты реактор қосылған кездегі Р қуатпен жүктелген кернеуді анықтау керек.

 

     7 Екінші ЕГЖ-ты орындауға әдістеме

 

Желінің жалпы тұрақтылары былай  анықталады

 

  

 

Электр тасымалдауыш желінің орнын басатын төртұштық симметрия болғандықтан А=D.

Шартты бірліктегі тасымалданатын қуат

.

Желі соңындағы реактивті қуат

.

Немесе аталған бірлікте

Желі кернеуі тұрақты болғандықтан, онда желі басындағы реактивті қуаты желі соңындағы реактивті қуатқа тең, бірақ таңбасы бойынша қарама-қарсы.

Сондықтан

Бұдан, желі бойынша натурал қуаттан аз қуат (<1) өткендіктен, ол артық реактивті өндіреді, оны қабылдайтын және жеткізуші ұштарында компенсациялау керек.

І2 тоқ және U2 кернеу арасындағы φ2 бұрышы былай анықталады:

.

Желі соңындағы тоқ

U2 кернеу векторын оң нақты ось бойынша бағытталған деп есептейміз, (U1=U2).

желі басындағы кернеу.

Бұдан, желі басындағы кернеу модулі желі соңындағы кернеудің модуліне тең, U1 және U2 арасындағы бұрыш 22,80 құрайды.

Желі басындағы тоқ

.

Бұдан, желі басындағы тоқ модулі оның соңындағы тоқ модуліне тең, ал аргумент өзінің абсолютті шамасын ауыстырмай, таңбасын қарама-қарсыға өзгертеді.

Желі ұзындығының жартысы үшін жалпылама тұрақтыларды анықтаймыз

.

 

Желі ортасындағы кернеу

.

 

Салыстырмалы бірліктегі берілетін қуат

.

 

Желі бойынша натурал қуаттан көп (Р*2>1) қуат тасымалданған кезде желіге екі ұшынан реактивті қуат беру керек.

 

8 №3 есептеу-графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

№3 есептеу-графикалық жұмыста айнымалы тоқ электр берілістердегі орнықты режимдер оқылады. Желілердегі қуат ағынының таралу заңдылықтары, электр берілістегі режимдік сипаттамалар, желі режимдерін анықтайтын кейбір тәуелділіктер, электр беріліс басындағы және соңындағы қуат коэффициентін есептеу және компенсациялық құрылғылар параметрлерін есептеу беріледі.

 

9  №3  ЕГЖ-ға тапсырма. Электр тасымалдаудың режимдері. Кернеу, тоқтардың параметрлерін анықтау

 

Әрбір студент төменде келтірілген мазмұнға сәйкес бір тапсырманы орындау қажет.

Бұл ЕГЖ орындауына берілген мәндері қатаң, жеке. Әрбір студент өзінің тапсырма нұсқасын берілген пәнді оқу жылына тәуелді үш белгі бойынша анықтайды: сынақ кітапшасының соңғы саны және соңғы санының алдыңғысы бойынша  және тегінің бірінші әріп бойынша. Тапсырма үшін бас- тапқы берілгендер нұсқасы пәнді оқу жылына есепке ала отырып, 3, 4, 5 кестеге сәйкес таңдалады.

 

3 К е с т е – Берілгендердің бірінші тобы

Оқу

жылы

Шифрдың соңғы саны

  0

  1

  2

  3

  4

  5

 6

  7

  8

  9

2009/2010

  Х

 I

  II

 III

  IV

 V

VI

VII

VIII

IХ

2010/2011

VIII

VII

VI

  V

 IV

 III

  II

   I

   IХ

Х

2011/2012

 III

 IV

 V

  VI

  VI

 VIII

 IХ

   Х

   I

  II

 

4 К е с т е  – Берілгендердің екінші тобы

Оқу

жылы

А,Д,И

В,Г,Я

Б,Е,Э

Ж,З,Л

К,Н,Ю

М,Р,Ф

П,Т,Щ

О,Р,У

С,Ч

Х,Ц,Ш

 

2009/2010

  V

 VII

VIII

   Х

  I

  II

  V

III

 IV

IХ

2010/2011

VIII

VII

VI

  V

 IV

 III

  II

   I

   IХ

Х

2011/2012

  Х

 I

  II

  III

  VI

  V

 IХ

  IХ

 VIII

 VII

 

5        К е с т е  – Тапсырма үшін берілгендер

Нұсқа

ЭБЖ ұзындығы

 L, км

Сым маркасы

Генератордың номиналды қуаты, МВт

Р1, МВт

 

Берілгендердің бірінші тобы  (шифрдың соңғы саны бойынша таңдалады)

Берілгендердің екінші тобы  (тегінің бірінші әріп бойынша таңдалады)

1

2

3

4

5

I

250

3*АСО-400

100

450

II

500

3*АСО-500

108

550

III

700

3*АСО-500

115

850

IV

300

3*АСО-400

90

300

V

800

3*АСО-500

115

700

VI

550

3*АСО-500

128

800

VII

1000

3*АСО-600

150

600

VIII

900

3*АСО-500

150

800

IX

600

3*АСО-500

100

350

X

1200

3*АСО-600

150

700

 

Өз бетімен орындауға арналған тапсырмалар шарттары

 

ГЭС, қабылдаушы  жүйемен  кернеуі 500 кВ, ұзындығы 500 км электр тасымалдағыш  желі арқылы қосылған. ГЭС-та әрқайсысының қуаты РН=115 МВт, номинал кернеуі  UH=13,8 кВ алты гидрогенераторлар орналасқан; генераторлар желіге екі топпен қосылған. Үш генератордан тұратын әрбір топ, төменгі кернеуі үшке тармақталған Т1 трансформатормен блокат жұмыс  істейді. 1.б суретте электр берілістің орын басу сұлбасы келтірілген, ал 1.а суретте бір топ келтірілген.

 

 

1 Сурет – Электр берілістің орын басу сұлбасы

 

10 Үшінші ЕГЖ-ты орындауға әдістеме

 

1. Р’=650 МВт кезінде  берілген шамаға сәйкес желі соңындағы кернеуді ұстап тұру үшін желі басындағы Q­‘ қуатын анықтайық. Ол үшін мына теңдеуді қолданамыз

 

 екі мәнінен  есеп шартын қанағаттандыратын (U2=500кВ) бірінші мәнін қабылдаймыз.

Сонымен, қуат ағыны

 

және

 

2. Толық қуат ағынын есептейік

Мұндағы  - желі өткізгіштігіндегі қуат шығыны. Мұнда МВт; МВАр.

Бұдан

 МВА.

Желі басына қатысты тәжге кететін қуат шығыны (1.б суретті қараңыз)

Онда

МВА.

 

 

3. Генераторлардың параметр режимдерін анықтайық: cosφГ , PГ, UГ.

500 кВ қатысты генератор шинасындағы кернеу

 

 

мұндағы хТ1 және RT1 екі параллель қосылған жоғарылатқыш  трансформаторлардың реактивті және активті кедергілері:

 

 

Онда генератор шинасындағы кернеу

 

  Генератордың нақты кернеуі

Мұндағы k – трансформатордың трансформация коэффициенті.

Жоғарылатқыш трансформаторлардың қуат шығынын анықтайық:

 

СЭС шинасындағы толық қуат

Станцияның бір генераторына келетін қуат

мұнда - СЭС генераторлар саны

4. Желі соңындағы толық қуат ағынын анықтайық. Ол желідегі шығынды анықтайық

Желі соңына қатысты тәжге кететін қуат шығыны

Желі соңы орналастырылған өткізгіштер шығыны U1=U2=500 кВ болғандықтан

Қабылдаушы қосалқы станция шинасына келетін қуат ағыны

 

  5. Электр тасымалдағыш желінің соңына орнатылған синхронды компенсаторлардың қуатын анықтайық. Ол үшін төмендеткіш автотрансформаторлардағы қуат шығынын және кернеуі 220 кВ шиналардағы жүйенің берілген қуат жүктемесінің коэффициенті (0,85) кезінде реактивті қуатты анықтау керек.

Автотрансформатор өткізгішіндегі қуат шығынын анықтайық

Автотрансформатор орамдарындағы қуат шығынын есептеу үшін олардың кедергілерін тауып аламыз. Инженерлік есептеулерді қанағаттандыратындай дәлдікпен мынаны аламыз

Автотрансформаторлар үшін номинал қуатқа қатысты , ал автотрансформатордың типтік қуатына қысқа тұйықталу шығындары  ,  көрсетілген. Онда соңғысын пайда коэффициентін ескере отырып, автотрансформатордың номинал қуатына келтіру керек

Бір фазалы автотрансформатордың екінші топ орамаларының активті және реактивті кедергілерін анықтайық

 деп алып, мынаны аламыз

Автотрансформатордың орын басу сұлбасының реактивті кедергісі былай анықталады

Автотрансформатор орамасындағы қуат шығынын анықтайық.

Жоғарғы кернеу орамасы арқылы ағатын қуат ағыны

Жоғарғы кернеу орамасындағы қуат шығыны

Жоғарғы кернеу орамасының соңындағы толық қуат ағыны

Автортрансформатор орынбасу сұлбасының нөлдік нүктесіндегі кернеуді табайық

Төменгі кернеу орамасынан автотрансформаторлардың орынбасу сұлбасының нөлдік нүктесіне келетін реактивті қуат QH=380 Мвар тең деп есептейік және жуықтап, төменгі кернеу орамасындағы қуат шығынын есептейік

Мұнда активті қуат ағынының шығыны ескерілмеген, өйткені ол аз.

Енді орта кернеу орамасының басындағы қуат ағынын табуға болады.

Орта кернеу орамасындағы қуат шығыны

Ортаңғы автотрансформатор шинасындағы ағын

Қуат жүктемесінің коэффициентін анықтайық

Алынған қуат коэффициенті берілгенмен сәйкес келеді, демек қабылданған реактивті қуат шамасы QH=380 Мвар тапсырманың қойылған талаптарын қанағаттандырады. Онда синхронды компенсаторлармен берілетін қуат

 

 Әдебиеттер тізімі

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 и 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, 1967 г.

5.     Передача и распределение электрической энергии: Учебное пособие/ А.А. Герасименко, В.Т.Федин В.Т. – Ростов- н/Д.: Феникс Красноярск: Издательские проекты, 2006.-720 с.

 

Мазмұны 

1 Жұмыстың мақсаты мен тапсырмасы

3

2 Әдістемелік нұсқау

3

3 №1 ЕГЖ-ға тапсырма. Электр тасымалдаудың негізгі параметрлері және олардың анықтамалары

3

4        Бірінші  ЕГЖ-ны есептеу әдістемесі

 

4

5        №2 есептеу-графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

6

6  №2 ЕГЖ-ға тапсырма. Электр тасымалдаудың режимдері. Кернеу, тоқтардың параметрлерін анықтау

6

7 Екінші ЕГЖ-ты орындауға әдістеме

7

8 №3 есептеу-графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

9

9  №3  ЕГЖ-ға тапсырма. Электр тасымалдаудың режимдері. Кернеу, тоқтардың параметрлерін анықтау

9

10 Үшінші ЕГЖ-ты орындауға әдістеме

11

Әдебиеттер тізімі

16