Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Институт энергетики Высшая школа электроэнергетических систем ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ ПО КУРСУ «ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ» «ПРЕДЕЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ» Выполнили студенты гр. 3231302/10801 Вести М.С. Хранин С.С. Проверил Першиков Г.А. Санкт-Петербург 2024 Цель работы: Научиться оценивать влияние на предельные режимы электропередачи таких факторов как наличие местной нагрузки на шинах станции, воздействие автоматических регуляторов возбуждения синхронных генераторов, мощности устройств продольной компенсации (УПК). Схемы электропередачи: Рисунок 1. Принципиальная схема электропередачи без УПК (а); с УПК (б); исходная (в) и эквивалентная (г) схемы замещения Исходные данные (Вариант 10): Ном. Номер варианта Напряжение линии 𝑈ном , кВ 10 750 Натуральная Ном. Мощность Генератора и 𝑟0,ВЛ 𝑥𝑞 𝑥𝑑′ 𝑥тр 𝑥упк 𝑧в мощность трансформатора, линии 𝑃нат , 𝑆ном , МВА Ом 100 км о.е. МВт 4500 1,7 1,01 0,27 0,12 0,36 2200 Длина Мест линии нагр. 𝑙, 𝑃н , км МВт 390 2000 Расчет исходных данных: Номинальное напряжение генератора задается Uг. Ном. = 20 кВ. 2 𝑥(Ом) = 𝑥(о. е. ) ∙ 𝑈ном /𝑆ном В случае АРВ: 𝑥г = 𝑥𝑑′ 𝑥𝑑′′ (Ом) = 0,27 ∙ 202 = 0,024 Ом 4500 Без АРВ: 𝑥г = 𝑥𝑞 𝑥𝑞′ (Ом) = 1,01 ∙ 202 = 0,09 Ом 4500 При применении АРВ СД: 𝑥г = 0, т. е. напряжение на шинах станции считается постоянным и равным номинальному. 𝑥(Ом) = 0 В общем случае: 𝑟лэ = 𝑟0 ∙ 𝑙 = 3,3 Ом 𝑛ц ∙ 100 2 (750 кВ)2 𝑈ном 𝑧в = = = 255,681 Ом 𝑃нат 2200 МВт 𝜆 = 0,06 ∙ 𝑙, эл. градусы. = 0,06 ∙ 390 = 23,4 эл. градусы рад.× 180 = град. 𝜋 𝑥упк = 0,36 𝑧в С УПК: 𝑡𝑔 𝛼упк = 𝑥упк 0,36 = = 0,18 2 ∙ 𝑧в 2 𝛼упк = 10,2 град. Аэ = 𝐵э = cos(𝜆 − 𝛼упк ) = 0,955 cos(𝛼упк ) 𝑠𝑖𝑛(𝜆 − 𝛼упк ) − sin 𝛼упк = 0,052 cos(𝛼упк ) 𝑥лэ = 𝑧в (sin 𝜆 − 𝑏лэ = 𝑥упк 𝜆 ∙ cos 2 ) = 13,283 Ом 𝑧в 2 𝜆 2 = 0,000809955 См = 809,995 мкСм 𝑡𝑔 𝑧в Без УПК: 𝐴э = cos 𝜆 = 0,917 𝐵э = 𝑗𝑧в sin 𝜆 = 𝑗101,54 𝑥лэ = 𝑧в 𝑠𝑖𝑛𝜆 = 101,54 𝑏лэ = 𝑡𝑔 𝜆 2 = 0,000809955 См = 809,995 мкСм 𝑧в Параметры трансформатора: Здесь коэффициент трансформации 𝑘= 𝑈кон. 750 кВ = = 37,5 𝑈нач. 20 кВ 2 𝑈тр 202 𝑥тр = 𝑥тр (о. е. ) ∙ = 0,12 ∙ = 0,0106 Ом 𝑆ном 4500 В случае присутствия местной нагрузки: 𝑐𝑜𝑠 𝜑н = 0,8 𝑃н = 2000 МВт 1 𝑄н = 𝑃н ∙ 𝑡𝑔𝜑н = 2000 ∙ √ 2 − 1 = 1500 МВАР 𝑐𝑜𝑠 (𝜑) 𝑆н = 𝑃н 2000 МВт = = 2500 МВА 𝑐𝑜𝑠 𝜑н 0,8 Опыт 1 Нагрузочно-угловая характеристика электропередачи и ЛЭП А) Местная нагрузка отсутствует 𝑃г , МВт 𝑃л , МВт 𝛿1 , град. 𝛿3 , град. 0 0 -0,05 -0,5 125 125 2,98 1,22 250 250 6 2,48 375 375 9,04 3,75 500 500 12,11 5,03 625 625 15,21 6,33 750 750 18,35 7,63 875 875 21,55 8,96 1000 1000 24,82 10,32 1125 1125 28,17 11,71 1250 1250 31,62 13,13 1375 1375 35,22 14,62 1500 1500 38,97 16,15 1625 1625 42,92 17,77 1750 1750 47,14 19,48 1875 1875 51,72 21,32 2000 2000 56,8 23,34 2125 2125 62,25 25,65 2200 2200 66,75 27,24 2250 2250 69,97 28,48 2300 2300 73,7 29,89 2375 2375 81,63 32,83 2405 2405 90,77 36,07 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Рисунок 2. Нагрузочно-угловая характеристика электропередачи и ЛЭП без нагрузки. Б) Местная нагрузка есть 𝑃г , МВт 𝑃нач , МВт 𝛿1 , град. 𝛿3 , град. 0 2000 -30,74 30,74 115 1885 -25,47 27,77 230 1770 -20,8 25,28 345 1655 -16,49 23,12 460 1540 -12,38 21,14 575 1425 -8,41 19,29 690 1310 -4,52 17,54 805 1195 -0,67 15,87 920 1080 3,17 14,25 1135 865 10,48 11,34 1250 750 14,53 9,82 1365 635 18,76 8,31 1480 520 23,27 6,8 1595 405 28,22 5,28 1710 290 34,05 3,73 1825 175 42,93 2,14 1838 162 45,94 1,99 2500 2000 1500 1000 500 0 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 Рисунок 3. Нагрузочно-угловая характеристика электропередачи и ЛЭП с местной нагрузкой Опыт 2 Нагрузочно-угловая характеристика электропередачи и линии электропередачи А) При учете автоматического регулирования возбуждения пропорционального типа 𝑃г , МВт 𝑃нач , МВт 𝛿1 , град. 𝛿3 , град. 0 2200 -23,12 -23,12 240 1960 -18,79 -20,01 480 1720 -14,62 -17,05 720 1480 -10,58 -14,2 960 1240 -6,62 -11,43 1200 1000 -2,71 -8,72 1440 760 1,16 -6,05 1680 520 5,02 -3,41 1920 280 8,88 -0,77 2160 40 12,78 1,87 2400 -200 16,73 4,54 2640 -440 20,76 7,25 2880 -680 24,9 10,02 3120 -920 29,18 12,88 3360 -1160 33,66 15,86 3600 -1400 38,4 19 3840 -1640 43,5 22,36 4080 -1880 49,13 26,07 4320 -2120 55,62 30,31 4560 -2360 63,76 35,59 4700 -2500 70,35 39,83 4800 -2600 78,81 45,15 4814 -2614 83,14 47,94 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 -1000 -2000 -3000 Рисунок 4. Нагрузочно-угловая характеристика электропередачи и ЛЭП с местной нагрузкой с АРВ пропорционального типа Б) При учете автоматического регулирования возбуждения сильного действия 𝑃г , МВт 𝑃нач , МВт 𝛿1 , град. 𝛿3 , град. 0 2000 -21,28 -21,28 285 1715 -17,74 -18,11 570 1430 -14,26 -15,01 855 1145 -10,83 -11,96 1140 860 -7,43 -8,95 1425 575 -4,07 -5,96 1710 290 -0,73 -3,01 1995 5 2,6 -0,06 2280 -280 5,92 2,89 2565 -565 9,24 5,83 2850 -850 12,58 8,79 3135 -1135 15,94 11,76 3420 -1420 19,32 14,76 3705 -1705 22,74 17,8 3990 -1990 26,21 20,89 4275 -2275 29,74 24,03 4560 -2560 33,34 27,25 4845 -2845 37,02 30,55 5130 -3130 40,82 33,95 5415 -3415 44,76 37,51 5700 -3700 48,86 41,22 5985 -3985 53,17 45,14 6270 -4270 57,75 49,32 6555 -4555 62,7 53,88 6840 -4840 68,17 58,96 7125 -5125 74,46 64,85 7410 -5410 82,29 72,28 7500 -5500 85,43 75,3 7600 -5600 89,69 79,42 7695 -5695 95,81 85,4 10000 8000 6000 4000 2000 0 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -2000 -4000 -6000 -8000 Рисунок 5. Нагрузочно-угловая характеристика электропередачи и ЛЭП с местной нагрузкой с АРВ СД Опыт 3 Нагрузочно-угловая характеристика электропередачи и линии электропередачи при наличии на линии электропередачи устройств продольной компенсации (при наличии местной нагрузки) 𝑃г , МВт 𝑃нач , МВт 𝛿1 , град. 𝛿3 , град. 0 2000 -2,9 -2,9 500 1500 -1,52 -2,18 1000 1000 -0,14 -1,46 1500 500 1,24 -0,75 2000 0 2,62 -0,03 2500 -500 4 0,68 3000 -1000 5,38 1,39 3500 -1500 6,76 2,09 4000 -2000 8,14 2,8 4500 -2500 9,52 3,5 5000 -3000 10,89 4,21 5500 -3500 12,28 4,91 6000 -4000 13,66 5,61 6500 -4500 15,05 6,3 7000 -5000 16,44 7 7500 -5500 17,83 7,7 8000 -6000 19,23 8,39 8500 -6500 20,63 9,09 9000 -7000 22,04 9,78 9500 -7500 23,45 10,47 10000 -8000 24,87 11,17 10500 -8500 26,3 11,86 11000 -9000 27,74 12,55 11500 -9500 29,19 13,24 12000 -10000 30,64 13,93 12500 -10500 32,11 14,62 13000 -11000 33,59 15,32 13500 -11500 35,08 16,01 14000 -12000 36,59 16,7 14500 -12500 38,11 17,39 15000 -13000 39,65 18,08 15500 -13500 41,21 18,78 16000 -14000 42,79 19,47 16500 -14500 44,4 20,17 17000 -15000 46,03 20,86 17500 -15500 47,69 21,56 18000 -16000 49,38 22,26 18500 -16500 51,11 22,96 19000 -17000 52,89 23,66 19500 -17500 54,72 24,36 20000 -18000 56,6 25,06 20500 -18500 58,56 25,77 21000 -19000 60,6 26,47 21500 -19500 62,75 27,18 22000 -20000 65,03 27,89 22500 -20500 67,51 28,61 23000 -21000 70,28 29,32 23500 -21500 73,56 30,04 24000 -22000 78,12 30,76 24205 -22205 83,11 31,06 30000 20000 10000 0 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 -10000 -20000 -30000 Рисунок 6. Нагрузочно-угловая характеристика электропередачи и ЛЭП с местной нагрузкой с АРВ СД и УПК Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы было изучено влияние на предельные режимы электропередачи таких факторов, как воздействие автоматических регуляторов возбуждения синхронных генераторов и мощности устройств продольной компенсации (УПК). Как видно из графиков применение каждого из перечисленных методов привело к увеличению предела передаваемой мощности. При применении автоматического регулятора возбуждения пропорционального действия (АРВ ПТ) предел передаваемой мощности составил 4814 МВт (рисунок 4), а благодаря автоматическому регулятору возбуждения сильного действия (рисунок 5) значение передаваемой мощности возросло до 7695 МВт . В последнем эксперименте к применению АРВ СД было добавлено устройство продольной компенсации реактивной мощности (УПК). Поскольку установка последовательной емкости позволяет снижать индуктивное сопротивление, тем самым снижая потери напряжения в линии значение предельно передаваемой мощности увеличилось и достигло 24205 МВт.