Iдоп=1.11*530=588,3

Полученное меньшее значение делится на ток проходящий в данной ЛЭП.

Рис. 5.11.– Ток, проходящий в данной ЛЭП.

Критичность отношения фактичекского тока к току отношения отображается интенсивностью цвета, Чем ярче цвет, тем критичнее отношение. Если Цвет не отображается, например, как в ветви 4-6 то отношение является нормальным.

Аналогичным образом осуществляется расчёт токовой загрузки трансформаторов, отличием является то, что в ветви протекают 2 тока (ток высшего и низшего напряжения).

Какой ток будет рассчитан, задается при помощи графы «место» (ВН или НН).

Рабочая область выглядит следующим образом:

Для выполнения расчётов в данном рабочем поле необходимо добавить несколько колонок:

Рис.5.13– Выбор колонок

Рис.5.14.– Показать колонку

Конечная рабочая область выглядит следующим образом:

Рис. 5.15.– Расчёт

При помощи ПВК RastrWin3 были посчитаны токовые загрузки трансформаторов и ЛЭП, при помощи задания токов оборудования, а так же допустимого тока от температуры с использованием задания функции.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ПРИ ВСТРЕЧНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы: получение практических навыков по расчету режимов электрических сетей при встречном регулировании напряжения в программном комплексе RastrWin.

Для схемы электрической сети, приведённой на рисунке 1.1 сделать следующее (для двух значений нагрузки max, min):

1. Составить схему замещения.

3. Составить модель для расчётов установившихся режимов в ПВК RastrWin (с заданием параметров узлов и ветвей).

4. Выполнить расчёт нормального режима.

5. Оформить графическую схему потокораспределения расчёта установившегося режима в ПВК RastrWin.

7. Построить график потерь напряжения.

8. Сделать вывод о целесообразности применение метода встречного регулирования.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для составления схемы замещения схемы указанной на рисунке 1.1:

Таблица 1

Таблица 2

Номинальные параметры трансформаторов п/ст

Силовой трансформатор ТМН-6300/35
Ном.мощн. кВ*А	Пределы регулирования	U ВН ном кВ	U НН ном кВ	u КЛ%	Р КЛ, кВт	Р ХХ, кВт	I ХХ, %	R T Ом	X T Ом	кВАР
				7,7		7,4	0,35	1,2	14,9

Рисунок 6.1 – Расчётная схема сети

Метод встречного регулирования напряжения

Регулирование напряжения – это изменение уровня напряжения в характерных точках сети с помощью специальных технических средств.

Задача регулирования напряжения - обеспечение нормальных технических условий и экономичности совместной работы электросетей и производственных механизмов. В сети каждой ступени трансформации напряжения, оно должно быть в соответствующих пределах.

Существует несколько методов регулирования напряжения:

Централизованное

· Стабилизация напряжения

· Двухступенчатое регулирование

· Встречное регулирование

Местное у потребителя

· групповое

· индивидуальное

В данной работе рассматривается метод встречного регулирования напряжения. Суть метода заключается в изменении напряжения в зависимости от изменения графика нагрузки электроприемника.

Согласно метода встречного регулирование напряжение на шинах низшего напряжения районных подстанций в период максимальной нагрузки должно поддерживаться на 5 % выше

номинального напряжения питаемой сети. Эта цифра приведена в ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Опыт эксплуатации

показывает, что следует повышать напряжение на 10 %, если при этом отклонение напряжения у ближайших потребителей не

превосходит допустимого значения. В период минимальной нагрузки (Р мин ≤ Р макс) напряжение на шинах 6-10 кВ ПС понижается

до номинального напряжения.

Рассмотрим этот метод на примере следующей схемы участка электрической сети (рис. A).

1,05 U НОМ

U НОМ

0,95 U НОМ

В режиме максимальной нагрузки в центре питания поддерживается напряжение U 1 НБ. На шинах высшего напряжения ПС напряжение ниже из-за потерь напряжения в ЛЭП 1 . Обозначим это напряжение U 2 В. Напряжение на шинах низшего напряжения этой подстанции приведенное к напряжению высшей обмотки ниже напряжения U 2 В на величину потери напряжения в трансформаторе.

Если бы на ПС не было регулирования напряжения (К т =1), то фактическое напряжение на шинах низшего напряжения ПС в относительных единицах было бы равно напряжению . Это и есть, напряжение на шинах электроприемника А.

Его величина удовлетворяет нормам ПУЭ. Напряжение на шинах электроприемника Б (U Б без рег.) меньше напряжения на шинах электроприемника. А на величину потери напряжения в ЛЭП 2 . Его величина не соответствует требованиям ПУЭ. При регулировании напряжения () напряжение на шинах низшего напряжения ПС поддерживается на 5 % выше номинального напряжения сети.

Поднять напряжение на 10 % выше номинального значения напряжения сети нельзя, потому что в этом случае напряжение на шинах потребителя А не соответствовало бы нормам ПУЭ. При регулировании напряжения величина напряжения на шинах электроприемника Б входит в зону допустимых значений.

В режиме минимальных нагрузок напряжение в центре питания выше, потери напряжения в элементах сети меньше. Поэтому без регулирования напряжения и напряжение на потребителе А, и напряжение на потребителе Б выше рекомендованных ПУЭ. Изменением коэффициента трансформации обеспечивается допустимая величина отклонения напряжения на шинах обоих потребителей.

Для регулирования напряжения трансформаторами подстанций предусмотрена возможность изменять коэффициент трансформации в пределах 10 – 20 %. В данной работе используется регулирование напряжения под нагрузкой (РПН).Устройство РПН, как правило, устанавливают на обмотке высшего напряжения.

ХОД РАБОТЫ

«Создание установившегося режима»

1. Для приведенной схемы электрической сети составить схему замещения (учитывая активные и индуктивные сопротивления элементов).

3. Составить модель расчётов установившихся режимов для максимальных и минимальных нагрузок в ПВК RastrWin (с заданием параметров узлов и ветвей).

Запустить Rastrwin и создать новый файл (Файлы Новый Режим Ок).

Затем заполним данные для узлов (Открыть Узлы). Зададим номера узлов, номинальные напряжения (в кВ) и наименования.

Рисунок 6.2. – Параметры узлов для максимальных нагрузок

Рисунок 6.3. – Параметры узлов для минимальных нагрузок

Зададим данные для ветвей (Открыть Ветви).

Для этого укажем номера начала и конца ветви (удобно использовать выпадающий список с узлами). Задаем сопротивления и коэффициенты трансформации (данные из пункта 2).

Рисунок 6.4. – Параметры ветвей для максимальных нагрузок

Рисунок 6.5. – Параметры ветвей для минимальных нагрузок

4. Выполнить расчёт установившегося режима.

Параметры схемы для текущей задачи заданы. Приступаем к расчету установившегося режима. Для этого требуется нажать клавишу F5.

При правильно заданных параметрах режим сходится и в таблице протокола выводятся следующие данные:

Рисунок 6.6. – Расчет установившегося режима для максимальныхнагрузок

Рисунок 6.7. – Расчет установившегося режима для минимальных нагрузок

Ит – номер итерации;

Мах.неб. – значение и номер узла для максимального небаланса мощности (P или Q);

>V – максимальная величина и номер узла для превышения напряжения по от-ношению к номинальному – (𝑉𝑉ном⁄)max;

Угол – значение и номер линии для максимального разворота угла (в градусах).

5. Оформить графическую схему потокораспределения расчёта установившегося режима.

В ПВК RastrWin 3 создадим графическую схему. Создадим новый файл графика (Файлы Новый Графика Ок).

Воспроизведем графическую схему для разных значений нагрузки с помощью «Ввод».

Падение напряжения на сборных шинах находится в недопустимых пределах, значит нужно использовать один из методов регулирования.

Расчет режима при встречном регулировании

6. Напряжения на шинах низкого напряжения отрегулировать согласно закону встречного регулирования.

Использование РПН позволяет контролировать напряжение в заданных пределах. Для введения его в схему воспользуемся функцией анцапфы. Для этого выполним действия (Открыть Оптимизация Анцапфы).

В таблице «Анцапфы» необходимо задать следующие параметры:

· Nbd – номер типа регулирования трансформатора в базе данных;

· Названия– его название (необязательно);

· ЕИ – единицы измерения шага отпаек (% или кВ). Если это поле не заполнено, предполагаются %, если в это поле занести любой символ, отличный от % и пробела, будут предполагаться кВ;

· +/– – порядок нумерации анцапф:

· «+» – анцапфы нумеруются, начиная от максимальной положительной добавки, «–» – от максимальной отрицательной (по умолчанию задается «+»);

· Тип– тип регулирования. В растре при моделировании трехобмоточных и авто трансформаторов можно установить 3 устройства регулирования РПН, ПБВ, ВДТ.

· Место-Регулирующие устройства могут устанавливаться на стороны ВН и СН, а так же в нейтраль АТ. От него зависит по каким формулам будет рассчитываться коэффициент трансформации и допустимые токи обмоток.

· Кнейтр – число анцапф в нейтральном положении (с нулевой добавкой), по умолчанию 1;

· V(нр) – напряжение нерегулируемой ступени;

· V(рег) – напряжение регулируемой ступени;

· Nanc – число анцапф с шагом, заданным в следующей колонке;

· Шаг – величина шага (% или кВ в зависимости от поля ЕИ).Порядок следования пар Nанц – Шаг – от наибольшего минуса к наибольшему плюсу.

Пример заполнения таблицы Анцапфы для устройства РПН установленных в трансформаторах T2-T7 на стороне ВН и РПН на трансформаторе Т1. Для РПН2 использовались каталожные данные. РПН на стороне ВН (35/6кВ): +/- 12, 1,2%. (Рисунок 6.5).

Рисунок 6.8. –таблицаАнцапфы

Для того что бы связать РПН с трансформатором перейдем на вкладку ветви (Столбец БД_анц Выпадающая меню Выбор нужного РПН).Для максимальных нагрузок (Рисунок 6.9).

Рисунок 6.9. – Введение регулирования в режиме максимальных нагрузок

Рисунок 6.10. – Введение регулирования в режиме минимальных нагрузок

После введения встречного регулирования делаем пересчет режима (Режим F5), параметры схемы так же изменились. Встречное регулирование в данной работе осуществляем изменением номера отпайки РПН таким образом что бы напряжения на узле находилось в допустимых пределах (Столбец N_анц Ввод нужной отпайки РПН). На практике команда на задание отпайки выдается автоматом логики, а исполняется приводом РПН.

7. Построение графика напряжения.

По полученным данным в узлах строим график напряжения. Для этого напряжение в узле сравнивается с номинальным и в процентном соотношении откладывается отдельно для каждой ступени.

Ниже приведен пример для участка цепи:

ВН «Свободный» НН «Южная» (узлы 1-2-3-8).

Процентное отклонение напряжения в узле считается по формуле приведенной ниже, и откладываются на графике:

,

где - напряжение ступени в процентах;

U ном - номинальное значение напряжение берётся из стандартного ряда напряжений;

U ф - фактическое напряжение в узле.

∆Е считается, как разница между без регулирования и с регулированием. ∆Е на второй ступени считается, как сумма отрегулированного напряжения на первом и второмтрансформаторе. Последняя величина и откладывается на графике.

Рисунок 6.11. – График потерь напряжения в режиме максимальных нагрузок

Из данного графика видно, что регулирование в режиме минимальных нагрузок не требуется, однако для улучшения качества поставляемой электроэнергии было применено.

В режиме максимальных нагрузок, потребление энергии значительно увеличилось, а значит, увеличились и потери, что видно из графика, приведенного ниже. Регулирование для данного случая необходимо.

Рисунок 6.12. – График потерь напряжения в режиме минимальных нагрузок

8. Сделать вывод о целесообразности применения метода встречного регулирования.

Рисунок 6.13. – Графическая схема (max нагрузка)

Рисунок 6.14.– Графическая схема (min нагрузка)

Рисунок 6.15.– Графическая схема с регулированием (max нагрузка)

Рисунок 6.16.– Графическая схема с регулированием (min нагрузка)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ВЛИЯНИЕ УШР НА УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ СЕТИ

Цель работы: выявить влияния УШР на установившийся режим сети в ПВК RastrWin3.

1. Составить схему замещения заданной сети.

2. Произвести выбор элементов сети.

4. Смоделировать заданную сеть в RastrWin 3 для расчёта установившегося режима.

5. В ПВК RastrWin 3 создать графическую схему с результатами расчёта.

8. Смоделировать заданную сеть в RastrWin 3 для расчёта установившегося режима.

9. В ПВК RastrWin 3 создать графическую схему с результатами расчёта.

Применение управляемых шунтирующих реакторов позволяет управлять режимами работы сетей таким образом, чтобы снизить потери, повысить пропускную способность линий электропередачи. За счет этого повышается надежность работы системы, значительно экономится электроэнергия при ее передаче.

Управляемые шунтирующие реакторы (УШР) – электромагнитные реакторы, индуктивность которых может плавно регулироваться с помощью системы автоматического управления, что позволяет осуществлять стабилизацию напряжения на воздушных линиях с большой зарядной мощностью. В комбинации с батареями конденсаторов, включаемых параллельно, УШР являются аналогами статических тиристорных компенсаторов (СТК), позволяя поддерживать напряжение на линиях как в режиме малых, так и больших нагрузок.

Применяются три вида УШР:

· УШР, управляемые подмагничиванием постоянным током с помощью специальной обмотки управления. Являются разработкой ОАО «ЭЛУР» (Россия). Электромагнитная часть выпускается ОАО «ЗТЗ» (Украина).

· УШР, управляемые подмагничиванием постоянным током через расщепленнуюнейтраль сетевой обмотки.Разработаны ОАО «ХК Электрозавод». Он предназначен для компенсации избыточной зарядной мощности и стабилизации напряжения в сети. Потери в новом реакторе за счет инновационных решений более чем на 30% ниже, чем у УШР, которые до сих пор поставлялись на энергообъекты ПАО «ФСК ЕЭС».

· УШР трансформаторного типа, состоящие их двухобмоточного трансформатора, с напряжением короткого замыкания равным 100%, и тиристорной группы, включенной во вторичную обмотку. По принципу действия этот вид УШР является быстродействующим и наиболее подходит для объектов требующих быстрой реакции на сетевые возмущения.

На рисунке 1 показаны схемы построения реакторов с подмагничиванием постоянным током.

Рис. 7.1. - Схемы построения реакторов с подмагничиванием постоянным током

Рассмотрим сеть. На рисунке 7.2. представлена схема электрической сети.

Рис.7.2. – Схема электрической сети

Составим схему замещения заданной сети. Наиболее часто встречающиеся расчетные схемы элементовэлектроэнергетической системы и выражения для расчетов сопротивлений их схем замещений приведены в приложении 1.На рисунке 3 представлена схема замещения электрической сети.

Рис.7.3 – Схема замещения электрической сети

Паспортные данные оборудования из справочников (таблицы 2 - 4):

Таблица 2

Данные для трансформатора типа АТДЦТН-250000/500/220

Таблица 4

Данные для трансформатора типа ТДЦ-125000/220-У1

Тип трансформатора	S ном, МВ А	U ном, кВ	Схема и группа соединения обмоток	U к, %
ВН	НН
ТДЦ-125000/220-У1			10,5	Yh/D-11

Рассчитаем параметры трансформатора АТДЦТН-250000/500/220 У1:

Рассчитаем параметры трансформатора ТДЦ-125000/220-У1:

Рассчитаем параметры линии AС-500/64:

Рассчитаем параметры линии AС-240/32:

Смоделируем заданную сеть в RastrWin 3.

Для подробного рассмотрения встречного регулирования напряжения используем схему замещения, показанную на рис.2,а, где трансформатор представлен как два элемента – сопротивление трансформатора и идеальный трансформатор. На рис.2,а, приняты следующие обозначения:

Напряжение на шинах ВН районной пс U 2в =U 1 -U 12

Напряжения на шинах ВН и НН отличаются на величину потерь напряжения в трансформаторе U т, и, кроме того, в идеальном тр-ре напряжение понижается в соответствии с коэффициентом трансформации, что необходимо учитывать при выборе регулировочного ответвления.

На рис 2,б представлены графики изменения напряжения для двух режимов: наименьших и наибольших нагрузок. При этом по оси ординат отложены значения отклонений напряжения в % номинального. Процентные отклонения имеются в виду для всех V и U на поле этого рисунка.

Из рис.2,б (штриховые линии) видно, что если n Т =1, то в режиме наименьших нагрузок напряжения у потребителей будут выше, а в режиме наибольших нагрузок – ниже допустимого значения (т.е. отклонения U больше допустимых). При этом приемники электроэнергии, присоединенные к сети НН (например, в точках А и В), будут работать в недоступных условиях. Меняя коэффициент тр-ра районной пс n Т, изменяем U 2н, т.е. регулируем напряжение (сплошная линия на рис.2,б).

В режиме наименьших нагрузок уменьшают напряжение U 2н до величины, как можно более близкой к U ном. В этом режиме выбирают такое наибольшее стандартное значение n Т. чтобы выполнялось следующее условие: U 2н.нм U ном.

В режиме наибольших нагрузок увеличивают напряжение U 2н до величины, наиболее близкой к 1,05 – 1,1U ном. В этом режиме выбирают такое наибольшее стандартное значение n Т, чтобы выполнялось следующее условие:

U 2н.нб (1,051,1)U ном.

Таким образом, напряжение на зажимах потребителей, как удаленных от центра питания – в точке В, так и близлежащих – в точке А, вводится в допустимые пределы. При таком регулировании в режимах наибольших и наименьших нагрузок напряжение соответственно повышается и понижается. Поэтому такое регулирование называют встречным.

Баланс активной мощности и его связь с частотой

Особенности электроэнергетических систем состоит в практически мгновенной передачи энергии от источников к потребителям и невозможности накапливания выработанной электроэнергии в заметных количествах. Эти свойства определяют одновременность процесса выработки и потребления энергии.

В каждый момент времени в установившемся режиме системы ее электрические станции должны вырабатывать мощность, равную мощности потребителей, и покрывать потери в сети – должен соблюдаться баланс вырабатываемой и потребляемой мощности: Р Г =Р П =Р Н +Р.

где Р Г – генерируемая активная мощность станции (за вычетом мощности, расходуемой на собственные нужды);

 П – суммарное потребление активной мощности;

 Н – суммарная активная мощность нагрузки потребителей;

 - суммарные потери активной мощности.

При неизменном составе нагрузок системы потребляемая или мощность связана с частотой переменного тока. При нарушении исходного баланса частота принимает новое значение. Снижение генерируемой активной мощности приводит к уменьшению частоты, ее возрастание обусловливает рост частоты. Иными словами, при  Г  П частота понижается, при  Г  П частота растет. Это станет понятным, если представить систему, состоящую из одного генератора и двигателя, вращающихся с одинаковой частотой. Как только мощность генератора начнет убывать, частота понизиться. Справедливо и обратное, аналогично и в электрической системе, например при  Г  П турбины начинают разгоняться и вращаться быстрее, f растет.

Причинами нарушения баланса мощности могут быть:

а) аварийное отключение генератора;

б) неожиданный (неплановый, не предусмотренный расчетами) рост потребления мощности, например увеличение потребления мощности электронагревателями в результате сильного снижения температуры;

в) аварийное отключение линий лил трансформаторов связи.

Для пояснения последней причины рассмотрим систему из двух частей, соединенных линией связи. При связанной работе обеих частей соблюдается баланс мощности:  Г1 + Г2  П1 + П2

Однако в первой части системы генерация больше потребления:  Г1  П1 , а во второй, наоборот,  Г2  П 2 . Если линия связи аварийно выйдет из строя, обе части системы будут работать изолированно и баланс Р в каждой из них нарушится. В первой частота возрастет, во второй понизиться.

Частота в системе оценивается по показателю отклонения частоты (ГОСТ 13109 – 99).

Отклонение частоты f – это отличие ее фактического значения f от номинального f ном в данный момент времени, выраженное в герцах или процентах:

f=f-f ном; f%=

Отклонение частоты допускается:

номинальное – в пределах 0,2Гц и предельное – в пределах 0,4Гц.

Приведенные нормы отклонений частоты относятся к номинальному режиму работы энергосистемы и не распространяется на послеаварийный режимы.

В послеаварийных режимах работы электрической сети допускается отклонение частоты от плюс 0,5 Гц до минус 1 Гц общей продолжительностью за год не более 90 ч.

К поддержанию частоты в электрических системах предъявляются повышенные требования, т.к. следствием больших отклонений могут является выход из строя оборудования станций, понижение производительности двигателей, нарушение технологического процесса и брак продукции.

Превышение  Г над  П, приводящее к росту частоты, можно ликвидировать, уменьшая мощность генераторов или отключая часть из них, тем самым обеспечивая регулирование частоты в энергетической системе . Понижение частоты из-за превышения  П над  Г требует мобилизации резерва мощности или автоматической частотной разгрузки (АЧР).в противном случае понижение частоты может привести не только к браку продукции у потребителей, но и к повреждению оборудования станций и развалу системы.

Во всех режимах должен быть определенный резерв мощности, реализуемый при соответствующем росте нагрузок. Резерв может быть горячим (генераторы загружаются до мощности меньше номинальной и очень быстро набирают нагрузку при внезапном нарушении баланса Р) и холодным, для ввода которого нужен длительный промежуток времени.

Суммарный необходимый резерв мощности энергосистемы складывается из следующих видов резерва: нагрузочного, ремонтного, аварийного и народнохозяйственного. Нагрузочный резерв служит для покрытия случайных колебаний и непредвиденного увеличения нагрузки сверх учтенной в балансе регулярного максимума нагрузки. Ремонтный резерв должен обеспечивать возможность проведения необходимого планово – предупредительного (текущего и капитального) ремонта оборудования эл.станции. Аварийный резерв предназначен для замены агрегатов, выбывших из работы в результате аварии. Народнохозяйственный резерв служит для покрытия возможного превышения электропотребления против планируемого уровня.

Кроме резерва мощности на электрических станциях системы необходимо резерв по энергии. На ТЭС должен быть обеспечен соответствующий запас топлива, а на ГЭС – запас воды. Если резерв станций исчерпан, а частота в системе не достигла номинального значения, то в действие вступают устройства АЧР, которые предназначены для быстрого восстановления баланса мощности при ее дефиците путем отключения части менее ответственных потребителей. Все потребители электрической энергии по надежности их электроснабжения делятся на три основные категории. В первую очередь АЧР отключает перерывы электроснабжения на время., необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента сети, но не более одних суток. В последнюю очередь отключаются наиболее ответственные потребители.

АЧР – дискретная система регулирования, отключающая потребителей степенями (или очередями). При снижении частоты на величину f срабатывает реле частоты, входящее в состав устройства АЧР, и отключает часть потребителей с мощностью .

Система АЧР состоит из комплектов автоматики, установленных на энергетических объектах. В каждом комплекте реле частоты имеет свою уставку по частоте, при которой оно срабатывает и отключает часть линии, питающих потребителей; АЧР отключает потребителей так, чтобы частота не снизилась ниже предельно допустимой по условиям работы технологического оборудования электрических станций величины 46Гц.