(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для... данной работы с корректными величинами ...

(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Электрические сети энергетических систем. Контрольная работа.
Вариант 2
1. Опишите особенности и задачи расчета районных электрических сетей.
В процессе проектирования районных электрических сетей производят следующие
расчеты:
(2) Технико-экономический расчет должен обеспечить такой подбор номинального
напряжения сети, сечения проводов и кабелей, способы регулирования напряжения, при
котором проектируемая сеть была бы наиболее экономичной с хозяйственной точки
зрения, т.е. требовала бы наименьших первоначальных затрат при наименьших
эксплуатационных расходах.
(2) Расчет на нагревание проводов и кабелей позволяет определить величину тока,
допустимую для данного сечения провода или кабеля при заданных условиях охлаждения
Этот расчет необходим, чтобы предупредить опасный перегрев токоведущих жил
проводов и кабелей и их изоляции.
(3) Расчет на потерю напряжения в линиях сети имеет задачей обеспечить потребителей
электроэнергией надлежащего качества по напряжению.
(4) Расчет на механическую прочность позволяет выбрать рациональную конструкцию
проводов, тросов, опор, изоляторов и др. Элементов воздушных линий.
В местных сетях, имеющих небольшую протяженность и небольшие номинальные
напряжения, токи проводимостей малы по сравнению с токами нагрузок. В районных
сетях, имеющих большую протяженность и более высокие напряжения, токи
проводимостей достигают величин, соизмеримых с величинами токов нагрузки. Таким
образом, электрический расчет линий электропередачи районных сетей должен
проводиться не только по сопротивлениям R и Х, но и с учетом проводимостей G и В. При
расчетах пользуются Упрощенными подходами, рассматривая линию электропередачи не
с равномерно распределенными, а с сосредоточенными сопротивлениями и
проводимостями.
Активная проводимость линий обусловлена потерями активной мощности в режиме
холостого хода линии (2) от токов утечки через изоляцию и (2) от электрической короны
на проводах.
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Любую пару проводов воздушной или кабельной линии передачи, а также каждый провод
линии и землю можно рассматривать как конденсатор с соответствующей частичной
емкостью. Под действием приложенного к линии переменного напряжения в емкости
линии
возникает
переменное
электрическое
поле
и
происходит
перемещение
электрических зарядов, т.е. возникает реактивный переменный ток. Этот ток называется
емкостным или зарядовым током линии. В практических расчетах при определении
емкостного тока вместо действительного напряжения принимают среднее рабочее или
номинальное напряжение линии.
Для расчета районных линий электропередачи принимают П-образную схему замещения.
Здесь R и X – активное и индуктивное сопротивления всей линии, В – реактивная
емкостная проводимость линии, IB2 и IB2 – емкостные зарядные токи начала и конца
линии, соответствующие проводимостям по концам линии. U 2 , I 2 и cos  – заданное
напряжение, ток нагрузки и коэффициент мощности в конце линии.
2. Опишите регулирование напряжения в сетях изменением реактивной мощности в них.
Эффективно регулировать напряжение путем изменения реактивной мощности в сети
можно с помощью синхронных компенсаторов (СК) или батарей конденсаторов при
включении их параллельно нагрузке.
Синхронный компенсатор устанавливают на приемной подстанции и присоединяют к
шинам НН подстанции или к обмотке НН автотрансформатора. Такой комперсатор
представляет собой синхронный электродвигатель и при перевозбуждении является
емкостной нагрузкой для сети или, что все равно, генератором реактивной индуктивной
мощности, а при недовозбуждении становится потребителем реактивной мощностию
Таким образом, изменяя возбуждение синхронного компенсатора, можно непосредственно
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
влиять на величину реактивной мощности, протекающей по сети, и следовательно, на
напряжение у потребителя.
На рисунке изображена линия электропередачи с нагрузкой на конце и с синхронным
компенсатором СК. Считаем, что электропередачу можно представить одним звеном с
сопротивлением R  jX . Тогда напряжение в конце ее при передаче мощности P  jQ
PR

QX
PX

QR

U


j
2
1
будет U
. Как видно из векторной диаграммы, при передаче
U
U
1
1
по линии максимальной реактивной мощности jQ напряжение на приемном конце будет
минимальным (точка е). При генерировании реактивной мощности синхронным
компенсатором на месте ее потребления и соответствующем уменьшении передаваемой
реактивной мощности по линии напряжение на конце передачи будет увеличиваться. Если
генерируемая на месте мощность будет больше потребляемой и ее избыток будет
поступать в линию, то напряжение в конце электропередачи окажется еще больше (точка
е).
В тех случаях, когда расчетная мощность компенсирующей установки меньше
минимальной мощности СК или когда не требуется ее работа в режиме потребления
реактивной мощности, устанавливают управляемые батареи конденсаторов (УБК),
разделенные на ряд секций. Наибольшая мощность секций определяется допустимой
величиной отклонения напряжения на вторичных шинах приемной подстанции. УБК
обладают большой экономичностью, чем СК, и поэтому получают распространение.
Для местного регулирования напряжения на крупных промышленных предприятиях,
особенно в тех случаях, когда их электроснабжение производится по линиям с большим
реактивным сопротивлением, эффективно используются синхронные электродвигатели
мощностью 2222 – 22222 кВА. При обычном коэффициенте загрузки двигателя ( 0.7 Pн )
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
располагаемая реактивная мощность их при напряжении на зажимах (0.91.0)Uн
составляет от 2.3 до 1.5U н .
3. Задачи № 2, 2 и 3.
Задача № 2
Выбрать трансформаторы для 2-х трансформаторной подстанции с низким напряжением
22.5 кВ. Изобразить схему замещения ПС, нанести на нее рассчитанные параметры.
Определить потери мощности и энергии в трансформаторах ПС, определить приведенную
нагрузку к шинам ВН.
Данные для расчета
U
220
кВ
ном
(Номинальное напряжение сети)
Р
МВт
н 20
(Нагрузка на шинах НН)
Р
12
МВт
с
(Нагрузка на шинах СН)
cos
 0.9
Тmax
5200
ч
Твкл8200
ч
Решение
Выбираем трехобмоточные трансформаторы ТДТН-25222/222 (25 МВА, напряжением
232/38.5/22 кВ).
Sн 25
МВ
А
Uн 230
кВ
uк12 12
.5% (ВН-СН)
uк13 20
.0%(ВН-НН)
uк23 6.5% (СН-НН)

P
кВт
0 50

P
135
кВт
к
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
I0* 1.2%
2
2
U
230
ном
R


P

135

11
.
43
Ом
тр
к3
25000
10
S
ном
Активные и реактивные сопротивления схемы замещения трансформатора:
R

R

R

0
.
5
R

5
.
713
Ом
тр
тр
тр
тр
1
2
3
u

0
.
5
(
u

u

u
)

0
.
5
(
12
.
5

20
.
0

6
.
5
)

13
%
к
к
1
1

2к
1

3к
2

3
u

0
.
5
(
u

u

u
)

0
.
5
(
20
.
0

6
.
5

12
.
5
)


0
.
005
%
к
к
2
1

3к
2

3к
1

2
u

0
.
5
(
u

u

u
)

0
.
5
(
20
.
0

6
.
5

12
.
5
)

7
%
к
к
3
1

3к
2

3к
1

2
Соответствующие реактивные сопротивления:
2
2
u
U
13

230
к
1 н
X



275
.
08
Ом
тр
1
100
S

25
н 100
2
2
u
U
0
.
005

230
к
2н
X





10
.
58
Ом
тр
2
100
S
100

25
н
2
2
u
U
7

230
к
3 н
X



148
.
12
Ом
тр
3
100
S

25
н 100
I
.
2

25
0
* 1

Q

S


0
.
30
МВАР
 н
100
100
Для двух параллельно включенных трансформаторов (Эквивалентный трансформатор):
Активные и реактивные сопротивления:
R

R
/2

2
.
86
Ом
1
тр
1
R

R
/2

2
.
86
Ом
2
тр
2
R

R
/2

2
.
86
Ом
3
тр
3
X

X
/
2

137
.
54
Ом
1
тр
1
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
X

X
/
2


5
.
29
Ом
2
тр
2
X

X
/
2

74
.
06
Ом
3
тр
3
Потери мощности в проводимостях:
2
(

P

j

Q
)

0
.
1

j
0
.
60
0

Мощность, потребляемая с шин 35 кВ:
2
1

0
.
9
 
S
12

j
12

12

j
5
.
81
(
35
кВ
)
0
.
9
Потери мощности в сопротивлениях обмотки 35 кВ:
22
22
10

5
.
81
10

5
.
81
 

S

2
.
86

j

(

5
.
29
)

0
.
01

j
0
.
02
тр
(
35
кВ
)
2
2
230
230
Мощность, поступающая в обмотку 35 кВ (мощность начала звена):

S

12

0
.
01

j
(
5
.
81

0
.
02
)

12
.
01

j
5
.
79
тр
(
35
кВ
)
Мощность, потребляемая с шин 22 кВ:
2
1

0
.
9
 
S

j
20 
20

j
9
.
69
(
11
кВ
) 20
0
.
9
Потери мощности в сопротивлениях обмотки 22 кВ:
2 2
2 2
20

9
.
69
20

9
.
69
 

S

2
.
86

j

74
.
06

0
.
03

j
0
.
69
тр
(
11
кВ
)
2
2
230
230
Мощность, поступающая в обмотку 22 кВ:

S

20

0
.
03

j
(
9
.
69

0
.
69
)

20
.
03

j
10
.
38
тр
(
11
кВ
)
Мощность конца звена обмотки 222 В трансформатора:
12
.
01

20
.
03

j
(
5
.
79

10
.
38
)

32
.
04

j
16
.
18
Потери мощности в сопротивлениях обмотки 232 кВ:
2 2
2 2
32
.
04

16
.
18
32
.
04

16
.
18
 

S

2
.
86

j

137
.
54

0
.
07

j
3
.
35
тр
(
230
кВ
)
2
2
230
230
Мощность, поступающая в обмотку 232 кВ (мощность начала звена):

S
32
.
11

j
19
.
52
тр
(
230
кВ
)
Потери мощности в проводимостях:
0.1 j0.60
Мощность, поступающая в трансформатор:
32
.21
j20
.12
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Задача № 2
Для решения задачи воспользуйтесь результатами решения задачи № 2 и составьте схему
замещения электрической сети.
Определите мощность, потребляемую с шин источника питания в нормальном и
аварийном режимах (отключение одной цепи 2-х цепной ЛЭП).
Данные для расчета
U
220
кВ
ном
Р
150
МВт
1
P2  0
cos
0.89
L1 100
км
L2 60км
Dср  7 м
Решение
Полагаем, что потери в трансформаторах подстанции малы и нагрузку подстанции можно
рассматривать как нагрузку линий передачи:


2
1

cos
P

jP

P

jQ

150

j
76
.
85
1 1
cos
Суммарный ток, потребляемый линиями:
Для определения экономических сечений находим суммарный ток потребляемый
линиями:
2 2
2
2
P

Q
150

76
.
85
I



442
.
3
A
3
U
3

220
н
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Находим экономическую плотность тока (табл. 4-3).
2
j1
.0А
/мм
.
Сечение проводов (считаем провода линий одинаковыми):
0
.
5
I0
.
5

442
.
3
2
F
 

221
.
2
мм
j
1
.
0
Принимаем провод АС242/32:
r
0
.118
Ом
/км
0
х
0
.422
Ом
/км
0

6
b

2
.
688

10
C
м
/км
0
R

r
L

0
.
118

100

11
.
80
Ом
1
0
1
R

r
L

0
.
118

60

7
.
08
Ом
2
0
2
X

x
L

0
.
422

100

42
.
16
Ом
1
0
1
X

x
L

0
.
422

60

25
.
30
Ом
2
0
2

6

6
B

b
L

2
.
688

10

100

268
.
8

10
C
м
1
0
1

6

6
B

b
L

2
.
688

10

60

161
.
3

10
C
м
2
0
2
Параметры схемы замещения двух параллельных линий:
R
R
.
80

7
.
08
1
2 11
R



4
.
425
Ом
R

R
.
80

7
.
08
1
211
X
X
.
16

25
.
30
1
2 42
X



15
.
81
Ом
X

X
.
16

5
.
30
1
242

6

6

6
B

B

B

268
.
8

10

161
.
3

10

430
.
1

10
C
м
1
2
2
2

6
Q

U
B

220

430
.
1

10

20
.
82
МВАР
B
н
Схема замещения системы линия – трансформаторы подстанции.
Мощность конца звена линии за вычетом половины зарядной мощности линии:
150

j
(
76
.
85

10
.
41
)

150

j
66
.
44
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Потери мощности в сопротивлениях линии:
2 2
2 2
150

66
.
44
150

66
.
44


S
2
4
.
425

j

15
.
81

2
.
46

j
8
.
79
л
2
220
220
Мощность начала звена линии:
150

2
.
46

j
(
66
.
44

8
.
79
)

152
.
46

j
75
.
23
Мощность, потребляемая с шин ИП:
152
.
46

j
(
75
.
23

10
.
82
)

152
.
46

j
64
.
82
Коэффициент мощности в начале линии:

150
.
46
cos


0
.
920
2
2
152
.
46

64
.
82
Коэффициент полезного действия электропередачи:
 150

0
.98
152
.46
Аварийный режим (работает только одна линия L2)
R
R
11
.8Ом
1
X

X
42
.16
Ом
1

6
B

B

268
.
8

10
C
м
1
2
2

6
Q

U
B

220

268
.
8

10

13
.
01
МВАР
B
н
Мощность конца звена линии за вычетом половины зарядной мощности линии:
150

j
(
76
.
85

6
.
50
)

150

j
70
.
34
Потери мощности в сопротивлениях линии:
2 2
2 2
150

70
.
34
150

70
.
34


S
2
11
.
8

j

42
.
16

6
.
69

j
23
.
91
л
2
220
220
Мощность начала звена линии:
150

6
.
69

j
(
70
.
34

23
.
91
)

156
.
69

j
94
.
25
Мощность, потребляемая с шин ИП:
156
.
69

j
(
94
.
25

6
.
50
)

152
.
46

j
87
.
75
Коэффициент мощности в начале линии:

156
.
69
cos


0
.
87
2
2
156
.
69

87
.
75
Коэффициент полезного действия электропередачи:
 150

0
.96
156
.69
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
Задача № 3
Определить напряжение на всех шинах подстанции в нормальном и аварийном режимах.
Напряжение на шинах ИП взять из таблицы. Напряжение на шинах НН должно
поддерживаться в период максимальных нагрузок и в послеаварийном режиме не ниже
max
АВ

1
.
05
U

1
.
05
U
жел
ном
сети
жел
ном
сети
225% номинального, то есть U
,U
.
При решении задачи пользуйтесь данными, полученными при решении задач № 2 и 2.
Данные для расчета
Напряжение на ИП в нормальном режиме
232 кВ
Напряжение на ИП в аварийном режиме
235 кВ
Решение
Используем результаты задачи № 2 и 2.
(а) Нормальный режим
Мощность, поступающая в обмотки трансформаторов подстанции (из задачи № 2):
32
.21
j20
.12
Для линий, рассмотренных в задаче № 2 найдем мощность в начале линии (аналогично
задаче № 2):
32
.30
j9
.08
Напряжение на шинах 222 кВ приемной подстанции:
32
.
30

4
.
425

9
.
08

15
.
81
32
.
30

15
.
81

9
.
08

4
.
425

U

230


j

228
.
75

j
2
.
04
220
кВ
230
230
Модуль напряжения:
2
2
U

228
.
75

2
.
04

228
.
76
кВ
220
кВ
Напряжение в фиктивной нулевой точке звезды схемы замещения трансформаторов:
32
.
11

2
.
86

19
.
52

137
.
54
32
.
11

137
.
54

19
.
52

2
.
86

U

228
.
76


j

21
.
69

j
18
.
96
0
230
230
2
2
U

216
.
69

18
.
96

217
.
52
кВ
0
Напряжение на шинах 22.5 кВ, приведенное к стороне ВН:
20
.
03

2
.
86

10
.
38

74
.
06
20
.
03

74
.
06

10
.
38

2
.
86

U

217
.
43


j

21
.
84

j
6
.
3
10
.
5
кВ
230
230
(...В представленной на сайте версии работы изменены числовые данные. Для получения
данной работы с корректными величинами или заказа подобной новой работы,
обратитесь на www.diplomant-spb.ru ...)
U
214
кВ
10
.5
кВ
Напряжение на шинах 35 кВ, приведенное к стороне ВН:
12
.
01

2
.
86

5
.
79

(

5
.
29
)
12
.
01

(

5
.
29
)

5
.
79

2
.
86

U

217
.
52


j

21
.
50

j
0
.
3
35
кВ
230
230
U

217
.50
кВ
35
кВ
(б) Аварийный режим
Мощность в начале линии (аналогично задаче № 2):
32
.48
j13
.97
Напряжение на шинах 222 кВ приемной подстанции:
32
.
46

11
.
80

13
.
97

42
.
16
32
.
46

42
.
16

13
.
97

11
.
80

U

235


j

23
.
77

j
5
.
24
220
кВ
230
230
Модуль напряжения:
U

230
.83
кВ
220
кВ
Напряжение в фиктивной нулевой точке звезды схемы замещения трансформаторов:
32
.
11

2
.
86

19
.
52

137
.
54
32
.
11

137
.
54

19
.
52

2
.
86

U

230
.
83


j

21
.
76

j
18
.
96
0
230
230
2
2
U

216
.
69

18
.
96

219
.
58
кВ
0
Напряжение на шинах 22.5 кВ, приведенное к стороне ВН:
20
.
03

2
.
86

10
.
38

74
.
06
20
.
03

74
.
06

10
.
38

2
.
86

U

219
.
58


j

21
.
97

j
6
.
3
10
.
5
кВ
230
230
U

216
.06
кВ
10
.5
кВ
Напряжение на шинах 35 кВ, приведенное к стороне ВН:
12
.
01

2
.
86

5
.
79

(

5
.
29
)
12
.
01

(

5
.
29
)

5
.
79

2
.
86

U

219
.
58


j

21
.
56

j
0
.
3
35
кВ
230
230
U

219
.56
кВ
35
кВ