Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 058235 из НИУ МЭИ

ФГБОУ ВО

"НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "МЭИ"

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

РАСЧЁТНОЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине "Электропередачи сверхвысокого напряжения"

Студент: Клеев Ю.В.

Группа: Э?07-13

Преподаватель: Мурачёв А.С.

Москва, 2017

Схема и параметры электропередачи

Для одноцепной электропередачи, схема и исходные данные которой приведены ниже, рассчитать основные режимные характеристики, параметры схемы замещения, оценить пропускную способность и выполнить другие расчёты, содержание которых указано далее.

Схема электропередачи0№ 3

Номинальное напряжение0330 кВ

Длина электропередачи0300 км

Наибольшая передаваемая мощность в зимний период0415 МВт

Наименьшая мощность, передаваемая летом, от наибольшей зимней070%

Количество и марка проводов в фазе02?(АС 300/39)

Шаг расщепления032 см

Расстояние между фазами 09,0 м

Коэффициент гладкости проводов00,88

Относительная среднегодовая плотность воздуха01,04

Среднемесячная температура января05?С

Среднемесячная температура июля025?С

Время использования максимальной нагрузки электропередачи06000 часов

Коэффициент мощности на шинах приёмной системы в режимах наибольшей нагрузки электропередачи00,9

Избыточная реактивная мощность, принимаемая системой, не более050 Мвар

Рис. 1. Схема электропередачи

Содержание расчётного задания

Рассчитать погонные, волновые параметры и натуральную мощность линии

Среднегеометрическое расстояние между проводами фаз А, В и С:

Радиус расщепления:

Радиус эквивалентного провода:

для провода АС 300/39: ([1] табл. 3.5);

Удельное активное сопротивление:

для одиночного провода АС 300/39: ([1] табл. 3.5).

Удельное индуктивное сопротивление:

Удельная емкостная проводимость:

Волновое сопротивление идеализированной линии (принимаем ):

Коэффициент изменения фазы:

Волновая длина линии:

Натуральная мощность линии:

Для режима наибольшей передаваемой мощности при K=1, принимая линию идеализированной, рассчитать и построить эпюры распределения напряжения, тока, реактивной мощности по длине линии, рассчитать средний квадратичный ток. Аналогичные эпюры построить при наличии перепада напряжений по концам линии

Рассмотрим режим наибольшей передаваемой мощности при K=1, принимая , где .

Натуральная мощность в данном режиме:

Наибольшая передаваемая мощность в зимний период:

Реактивная мощность в конце линии:

Реактивная мощность в начале линии при K=1: .

Уравнения длинной линии для промежуточной точки, расположенной на расстоянии lx от конца линии:

Выражения для определения напряжения, тока и реактивной мощности вдоль линии в относительных единицах:

Напряжение, ток и реактивная мощность в середине линии (lx = 150 км):

Остальные результаты расчёта сведены в табл. 1.

Таблица 1. Режим наибольшей передаваемой мощности при K=1 lx, км 0 75 150 225 300 ?0,0145 ?0,007 0 0,007 0,0145

Среднеквадратичный ток:

Удельное активное сопротивление одиночного провода при заданной среднемесячной январской температуре:

Оценочное значение потерь активной мощности:

Рис. 2. Распределение напряжения вдоль линии для режима передачи наибольшей мощности при K=1

Рис. 3. Распределение тока вдоль линии для режима передачи наибольшей мощности при K=1

Рис. 4. Распределение реактивной мощности вдоль линии для режима передачи наибольшей мощности при K=1

Рассмотрим режим наибольшей передаваемой мощности при K=1,075, принимая и .

Наибольшая передаваемая мощность в зимний период:

Реактивная мощность в конце линии:

Реактивная мощность в начале линии:

Напряжение, ток и реактивная мощность в середине линии (lx = 150 км):

Остальные результаты расчёта сведены в табл. 2.

Таблица 2. Режим наибольшей передаваемой мощности при K=1,075 lx, км 0 75 150 225 300 0,18 0,22 0,25 0,27 0,29

Среднеквадратичный ток:

Оценочное значение потерь активной мощности:

Рис. 5. Распределение напряжения вдоль линии для режима передачи наибольшей мощности при K=1,075

Рис. 6. Распределение тока вдоль линии для режима передачи наибольшей мощности при K=1,075

Рис. 7. Распределение реактивной мощности вдоль линии для режима передачи наибольшей мощности при K=1,075

Провести аналогичные расчёты для режима наименьшей передаваемой мощности, приняв

Рассмотрим режим наименьшей передаваемой мощности при K=1, принимая.

Натуральная мощность в данном режиме:

Наименьшая передаваемая мощность в летний период:

Реактивная мощность в конце линии:

Реактивная мощность в начале линии при K=1: .

Расчёт аналогичен представленному в п. 2.2, результаты сведены в табл. 3.

Напряжение, ток и реактивная мощность в середине линии (lx = 150 км):

Таблица 3. Режим наименьшей передаваемой мощности при K=1 lx, км 0 75 150 225 300 0,047 0,024 0 ?0,024 ?0,047 Среднеквадратичный ток:

Удельное активное сопротивление одиночного провода при заданной среднемесячной июльской температуре:

Оценочное значение потерь активной мощности:

Рис. 8. Распределение напряжения вдоль линии для режима передачи наименьшей мощности

Рис. 9. Распределение тока вдоль линии для режима передачи наименьшей мощности

Рис. 10. Распределение реактивной мощности вдоль линии для режима передачи наименьшей мощности

Для рассмотренных режимов построить векторные диаграммы токов и напряжений по концам идеализированной линии

Векторная диаграмма для режима передачи наибольшей мощности при K=1

Угол фазового сдвига вектора тока I2 относительно вектора напряжения U2:

Угол фазового сдвига вектора тока I1 относительно вектора напряжения U1:

Рис. 11. Векторная диаграмма токов и напряжений для режима передачи наибольшей мощности при K=1

Векторная диаграмма для режима передачи наибольшей мощности при K=1,075

Угол фазового сдвига вектора тока I2 относительно вектора напряжения U2:

Угол фазового сдвига вектора тока I1 относительно вектора напряжения U1:

Рис. 12. Векторная диаграмма токов и напряжений для режима передачи наибольшей мощности при K=1,075

Векторная диаграмма для режима передачи наименьшей мощности при K=1

Угол фазового сдвига вектора тока I2 относительно вектора напряжения U2:

Угол фазового сдвига вектора тока I1 относительно вектора напряжения U1:

Рис. 13. Векторная диаграмма токов и напряжений для режима передачи наименьшей мощности при K=1

По результатам расчётов п. 2.2 и п. 2.3 найти наибольшее значение напряжения в линии и рассчитать значение максимальной напряжённости электрического поля на проводах средней фазы. Найти значение допустимой напряжённости поля по условиям радиопомех. Сопоставить полученные значения с начальной напряжённостью общей короны и сделать заключение о допустимости режима

Значения максимальной напряжённости ограничиваются допустимыми значениями, исключающими возникновение общего коронирования проводов и интенсивных радиопомех.

Выберем максимальное значение напряжения в режимах передачи наибольшей и наименьшей мощности:

в режиме НБ:

в режиме НМ:

Таким образом, так как 1,075Uном > 1,0038Uном ,то

Рабочая ёмкость средней фазы:

Амплитудное значение средней напряжённости проводов средней фазы:

Максимальная напряжённость электрического поля на поверхности провода:

где

Начальная напряжённость общего коронирования провода с гладкой поверхностью:

Наибольшая допустимая напряжённость по условию отсутствия общего коронирования провода:

Наибольшая допустимая напряжённость по условию ограничения радиопомех:

Таким образом,

Проанализировав результаты расчёта, можно сказать о том, что конструкция фазы 2?(АС 300/39) может быть применена ввиду отсутствия превышения максимальной напряжённости средней фазы по условиям исключения возникновения общего коронирования и радиопомех.

Исправления к п. 2.4.

Рис. 13. Векторная диаграмма токов и напряжений для режима передачи наибольшей мощности при K=1 Рис. 14. Векторная диаграмма токов и напряжений для режима передачи наибольшей мощности при K=1,04

Рис. 15. Векторная диаграмма токов и напряжений для режима передачи наименьшей мощности при K=1

Выбрать число и номинальную мощность трансформаторов и автотрансформаторов для установки их на концевых подстанциях

Для выбора автотрансформаторов применяется следующая формула:

где kав = 1,2 - допустимый коэффициент перегрузки автотрансформаторов.

Выберем автотрансформатор (далее - АТ) для установки в начале электропередачи.

Максимальная мощность, поступающая в линию:

Необходимая мощность АТ:

Мощность однофазного АТ:

Максимальная номинальная мощность однофазных трансформаторов 500 кВ составляет 267 МВ·А, следовательно, на передающей ПС необходимо установить три группы АТ.

Необходимая мощность с учётом установки трёх групп АТ:

Мощность однофазного АТ:

Таким образом, на передающей ПС устанавливаем три группы из трёх однофазных АТ 3?(3?АОДЦТН-167000-500/UСН) [2].

Аналогичным образом выберем АТ для установки на принимающем конце электропередачи.

Таким образом, как и на передающей, на принимающей ПС устанавливаем три группы из трёх однофазных АТ 3?(3?АОДЦТН-167000-500/UСН).

Таблица 4. Каталожные и расчётные данные АТ [2]

Тип Sном, МВ·А Каталожные данные Расчётные данные (на три фазы) АОДЦТН-167000-500/UСН 167 Uном, обмоток, кВ RАТ, Ом XАТ, Ом ?Qх, Мвар ВН СН НН ВН СН НН ВН СН НН 500/v3 230/v3 11 0,58 0,39 2,9 61,1 0 113,5 2,00

Для зимнего и летнего периодов определить параметры П-образной схемы замещения линии

Рис. 16. П-образная схема замещения электропередачи

Параметры П-образной схемы замещения для зимнего периода:

Параметры П-образной схемы замещения для летнего периода:

Рассчитать параметры режима наибольшей передаваемой мощности для двух значений перепада напряжений, указанных в п. 2.2, и найти требуемую мощность компенсирующих устройств, дополнительно устанавливаемых на приёмной подстанции

Рис. 17. Схема замещения электропередачи

Произведём расчёт режима наибольшей передаваемой мощности для K=1 при U1 = U2 = 520 кВ.

Из п. 2.7.:

Реактивная мощность, передаваемая из системы 1:

Реактивная мощность, поступающая в систему 2:

Напряжение в нулевой точке АТ передающей ПС:

Поскольку АТ приёмной ПС оснащены устройствами РПН, рассчитанный выше уровень напряжения с их помощью может быть поддержан. Данный тип АТ оснащён устройствами РПН с диапазоном регулирования ±8?1,4%, что соответствует диапазону [444; 556] кВ.

Напряжение в нулевой точке АТ приёмной ПС:

Данный уровень напряжения может быть поддержан.

Требуемая генерация реактивной мощности:

Произведём выбор синхронных компенсаторов (далее - СК). Известно, что обмотка НН может пропустить через себя мощность, равную 120 Мвар. Ввиду того, что на ПС установлены три группы по три однофазных АТ, суммарная мощность, выдаваемая СК, будет равна:

Т.к. СК имеют ряд номинальных мощностей 50, 100 и 160 МВ·А, выбираем по [2] КСВБ?50?11 номинальной мощностью 100 МВ·А.

Суммарная мощность, выдаваемая СК:

Реальная реактивная мощность, приходящая со стороны НН:

Корни квадратного уравнения:

Выбираем значение, равное .

установка дополнительных компенсирующих устройств не требуется.

Произведём расчёт режима наибольшей передаваемой мощности для K=1,04 при U1 = 520 кВ, U2 = 500 кВ.

Из п. 2.7.:

Реактивная мощность, передаваемая из системы 1:

Реактивная мощность, поступающая в систему 2:

Напряжение в нулевой точке АТ передающей ПС:

Данный уровень напряжения может быть поддержан.

Напряжение в нулевой точке АТ приёмной ПС:

Данный уровень напряжения может быть поддержан.

Требуемая генерация реактивной мощности:

Произведём выбор синхронных компенсаторов (далее - СК), аналогичный представленному ранее.

Суммарная мощность, выдаваемая СК:

Реальная реактивная мощность, приходящая со стороны НН:

Корни квадратного уравнения:

Выбираем значение, равное .

установка дополнительных компенсирующих устройств не требуется.

Повторить расчёты, указанные в п. 2.8., для режима наименьшей передаваемой мощности, приняв U1 = U2 = Uном

U1 = U2 = Uном = 500 кВ.

Из п. 2.7.:

Реактивная мощность, поступающая из системы 1:

Согласно исходным данным, избыточная реактивная мощность, принимаемая системой 1, составляет 265 Мвар.

Реактивная мощность, поступающая в систему 2:

Напряжение в нулевой точке АТ передающей ПС:

Данный уровень напряжения может быть поддержан.

Напряжение в нулевой точке АТ приёмной ПС:

Данный уровень напряжения может быть поддержан.

Требуемая генерация реактивной мощности:

Произведём выбор синхронных компенсаторов (далее - СК), аналогичный представленному ранее.

Суммарная мощность, выдаваемая СК:

Реальная реактивная мощность, приходящая со стороны НН:

Корни квадратного уравнения:

Выбираем значение, равное .

установка дополнительных компенсирующих устройств не требуется.

Рассмотреть режим одностороннего включения линии при отключении выключателя с приёмного конца. При необходимости предусмотреть мероприятия по нормализации режима, используя реакторы и регулирование напряжения на отправном конце электропередачи. Построить эпюры напряжения, тока и реактивной мощности

необходимо произвести компенсацию реактивной мощности, стекающей в приёмный конец.

В начале линии установим три шунтирующих реактора (+ 1 резервный) типа РОМБС?110000/500 У1 [3] номинальной мощностью 110 Мвар и номинальным напряжением 525 кВ.

отсутствует необходимость в установке дополнительных шунтирующих реакторов.

По полученным значениям строим эпюры напряжения, тока и реактивной мощности.

Таблица 5. Значения для эпюр напряжения, тока и реактивной мощности

L, км 0 105 210 315 420 ?_x, рад 0 0,1109 0,2218 0,3326 0,4435 U_x, кВ 550 546,62 536,53 519,85 496,79 I_x, кА 0 0,131 0,261 0,387 0,509 Q_x, Мвар 0 -124,19 -242,30 -348,54 -437,71

Рис. 18. Распределение напряжения вдоль линии для режима одностороннего включения

Рис. 19. Распределение тока вдоль линии для режима одностороннего включения

Рис. 20. Распределение реактивной мощности вдоль линии для режима одностороннего включения

Найти параметры эквивалентного четырёхполюсника, а также собственную и взаимную проводимость всей электропередачи с учётом концевых устройств для зимнего периода. Оценить пропускную способность электропередачи, определив коэффициент запаса по статической апериодической устойчивости для режима наибольшей передаваемой мощности

Рис. 21. Схема замещения электропередачи

Параметры Т-образной схемы замещения:

Параметры четырёхполюсника, включающего сопротивления Т-образной схемы замещения:

Параметры эквивалентного четырёхполюсника:

Проверка:

Собственные и взаимные проводимости:

Из п. 2.8. при k=1:

Предельная по апериодической статической устойчивости мощность для схемы с учётом АТ:

Коэффициент запаса по апериодической статической устойчивости:

Список использованной литературы

Справочник по проектированию электроэнергетических систем / под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. - М.: Изд-во Энергоатомиздат, 1985. - 347 с.

Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2012. - 376 с.

2

Показать полностью…
747 Кб, 12 марта 2017 в 1:28 - Россия, Москва, НИУ МЭИ, 2017 г., docx
Рекомендуемые документы в приложении