- •«Самарский государственный технический университет»
- •Лекция №1
- •Тема 1.1. Основные типы электростанций.
- •Основные типы электростанций. Краткая характеристика режимов работы
- •Режимы работы электрических станций в энергосистеме.
- •Резервы мощности в энергосистеме
- •Лекция №2
- •Тема 1.2. Принципы построения схем электрических соединений электрических станций и подстанций. Основное электрооборудование станций и подстанций
- •Схемы соединений электрических станций и подстанций
- •Основные требования к главным схемам станций и подстанций.
- •Классификация подстанций
- •Лекция №3
- •Тема 1.2. Принципы построения схем электрических соединений электрических станций и подстанций (продолжение). Схемы со сборными шинами.
- •Схемы без сборных шин
- •Лекция №4
- •Тема 2.1. Расчет симметричных токов короткого замыкания
- •Механизм возникновения и протекания тока к.З. В системе неограниченно большой мощности.
- •Лекция №5
- •Тема 2.2. Расчет несимметричных ткз.
- •Лекция № 6
- •Тема 2.3. Методы ограничения токов короткого замыкания.
- •Лекция № 7
- •Тема 2.3. Методы ограничения токов короткого замыкания (продолжение).
- •Лекция №8
- •Тема 3.1. Краткая характеристика аппаратов ру и подстанций и методика их выбора
- •Лекция № 9
- •Тема 3.2. Трансформаторы и автотрансформаторы.
- •Измерительные трансформаторы напряжения
- •Лекция №10
- •Тема 3.3. Собственные нужды электростанций и подстанций.
- •Лекция №11.
- •Тема 3.4. Системы управления и измерения. Источники оперативного тока на электростанциях и подстанциях.
- •Лекция №12
- •Тема 4.1. Конструктивное устройство ру и подстанций.
- •Лекция №13
- •Тема 4.2. Вопросы эксплуатации. Оперативные переключения в распределительных устройствах.
- •Лекция №14
- •Тема 5.1. Распределение нагрузок между генераторами электростанций.
- •Лекция №15
- •Тема 5.2. Вопросы устойчивости работы энергосистем.
- •Лекция №16
- •Тема 6.1. Режимы работы нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и выше.
- •Лекция №17
- •Тема 6.2. Электрические сети напряжением 110 кВ и выше. Схемы замещения лэп и трансформаторов.
- •Лекция №18
- •Тема 6.3. Методика расчета питающих (разомкнутых) сетей.
- •Лекция №19
- •Тема 6.4. Методика электрического расчета замкнутых цепей.
- •Перенос нагрузок в другие узлы сети
- •Расчет сложнозамкнутых сетей
- •Матричный способ расчета
- •Лекция №20
- •Тема 6.5. Потери мощности и электроэнергии в электрических сетях, пути их снижения.
- •Лекция №21
- •Тема 7.1. Заземляющие устройства в электрических сетях. Методика их расчета.
- •Лекция №22
- •Тема 7.2. Молниезащита.
- •Лекция №23
- •Тема 7.3. Защита от перенапряжений.
- •Основные положения по выбору параметров опн
- •Лекция №24 Заключение.
Лекция №17
Тема 6.2. Электрические сети напряжением 110 кВ и выше. Схемы замещения лэп и трансформаторов.
Напомним, что эл. сеть это есть совокупность линий электропередач и подстанций, служащих для передачи и распределения эл. энергии. О подстанциях речь шла вIчасти курса, поэтому здесь более подробно остановимся на линиях электропередач и, прежде всего, на их классификации – см. след. схему (рис. 1).
Рис. 1
Можно было бы и дальше детализировать классификацию ЛЭП: по напряжению, по материалу и конструкции опор воздушных ЛЭП, по способам прокладки кабелей и т.д. Однако главным, принципиальным отличием ЛЭП, конечно же, является их назначение. Питающие – это системообразующие линии напряжением 110220750 кВ, работающие в замкнутом режиме, т.е. с несколькими источниками питания.
Распределительные же ЛЭП как следует из их названия служат для распределения эл. энергии от эл. станций или от крупных районных подстанций к потребителю. В целях ограничения токов К.З. они, как правило, работают в разомкнутом режиме.
В конструктивном отношении все ЛЭП делятся на воздушные и кабельные, причем область применения кабелей практически ограничена напряжением 110 кВ.
Какая бы ни была ЛЭП – кабельная или воздушная – она обладает емкостью и сопротивлением, активным и индуктивным, равномерно распределенным по её длине. Это усложняет эл. расчет линий.
Для удобства расчетов её представляют с сосредоточенными параметрами, в виде «П» или «Т» - образных схем замещения (см. рис. 2).
Рис. 2
Чаще используется первая из них, «П» - образная, т.к. при длине до 100 км дает погрешность не 2 %.
Здесь R– активное (не омическое) сопротивление, т.е. сопротивление переменному току с учетом ЭДС самоиндукции и поверхностного эффекта. Определяется опытным путем исходя из потерь мощности в ЛЭП
, откуда .
У цветных металлов .
С другой стороны активное сопротивление может быть определено по известной формуле:
.
Напомним также, что оно ещё зависит от температуры:
.
Индуктивное сопротивление, в отличие от активного, не зависит ни от сечения проводов, ни от температуры. Оно определяется по формуле:
(для одного провода).
Обычно в инженерных расчетах его принимают равным 0,4 Ом/км для воздушных ЛЭП и 0,08 Ом/км для кабельных.
Соотношение активного и индуктивного сопротивления в зависимости от их сечения иллюстрируется кривой, приведенной на рис. 3.
Рис. 3
Из этой зависимости следует, что при больших сечениях проводов активным сопротивлением можно пренебречь, при малых, особенно при расчетах кабельных ЛЭП, этого делать нельзя.
Наконец, рассмотрим емкость ЛЭП и емкостную проводимость.
Емкость одной фазы определяется по известной формуле:
,
а 3-ехфазной ЛЭП
,
а - это величина, обратная, т.е.
.
Т.к. при эл. расчетах ЛЭП в неё включают и понизительный трансформатор, то здесь уместно рассмотреть и схемы замещения трансформаторов.
Чаще всего применяется «Г» - образная схема (рис. 4).
Рис. 4
При такой схеме все потери Х.Х переносят в стальной сердечник и потери в нем можно определить из опыта Х.Х:
, откуда .
Ток Х.Х. у трансформаторов составляет от 0,7 до 3 % от , и он зависит от. Поэтому реактивную слагающуюопределяют по формуле:
.
Активное сопротивление трансформатора определяют из опыта К.З.:
откуда .
Тогда, при известном значении определяют сначала полное сопротивление:
, а потом и .
Значения ,,, а такженаходят в справочниках.
Зная параметры ЛЭП: ,и, а также трансформаторов,,иможно определить потери мощности в них.
В ЛЭП различают активные потери и реактивные. Первые отражают нагрев проводов, а вторые отражают наличие магнитных полей, что вызывает дополнительные потери активной мощности, т.к. на передачу реактивной мощности затрачивается определенное количество активной мощности. Кроме того потери мощности вызывают дополнительные потери напряжения в ЛЭП.
В 3-ехфазных ЛЭП имеем:
,
и далее
.
- вызываются протеканием активной мощности в сопротивлении ,
- протеканием реактивной мощности в сопротивлении .
Это иллюстрируется на схеме, приведенной на рис. 5.
Рис. 5
Баланс мощностей запишется так:
.
Если ЛЭП состоит из нескольких участков, то:
.
По аналогии можно записать, что
,
а полные потери в ЛЭП:
.
Потери мощности в трансформаторах, также как и в ЛЭП, состоят из потерь активной мощности и реактивной.
В каталогах на силовые трансформаторы указываются 4 параметра: потери в меди , потери в стали, ток Х.Х. в % и. Зная эти величины, нетрудно определить потери, т.е.и, а также, в соответствии с «Г» - образной схемой замещения, и, состоящей из потерь в обмотках трансформатора () и потерь в стали ().
.
Потери активной мощности:
,
где ,
а .
определяются током Х.Х. трансформатора:
,
а вторая слагающая последнего выражения может быть представлена так:
это это
Потери реактивной мощности в трансформаторах запишутся так:
.
Выше уже было отмечено, что
.
Для электрического расчета сети удобно полные потери в трансформаторе представить составляющими из потерь в обмотках () и потери в стали (), т.е.
и
.
Здесь - расчетная мощность;
(из справочника);
(из справочника).