Расчет тока генератора в момент включения и проверка допустимости синхронизации. Расчет заземляющего устройства подстанции с высшим напряжением 110кВ

Выполнить расчёт установившегося режима замкнутой электрической сети.

Схема цепи.

Дано:

Uном=150кВ=1,5*10⁵В

U_A=153кВ=1,53*10⁵В

P₁=27МВт=2,7*10⁷Вт

P₂=16МВт=1,6*10⁷Вт

P₃=10МВт=10⁷Вт

Q₁=12МВАр=1,2*10⁷Вар

Q₂=6МВАр=6*10⁶Вар

Q₃=6МВАр=6*10⁶Вар

S_Т1НОМ=40МВА=4*10⁷ВА

S_Т2НОМ=25МВА=2,5*10⁷ВА

S_Т3НОМ=16МВА=1,6*10⁷ВА

L_A1=25км

L₁₂=25км

L₂₃=35км

L_A3=20км

F=150мм²

r₀=0,2 Ом/км

x₀=0,435 Ом/км

b₀=2.61*10^-6См/км

Принимаем следующие трансформаторы:

T₁ – ТРНД – 40 000/150

Sтном=4*10⁷ВА

Uвн=158кВ =1,58*10⁵В

Uнн=10,5кВ =1,05*10⁴В

ΔPx=40кВт=4*10⁴Вт

ΔPк=160кВт=1,6*10⁵Вт

u_k=10,5%

Ixx=0,7%

Т2,Т3 – ТДН – 16 00/150

Sтном=1,6*10⁷ВА

Uвн=158кВ =1,58*10⁵В

Uнн=11кВ =1,1*10⁴В

ΔPx=40кВт=4*10⁴Вт

ΔPк=88кВт=8,8*10⁴Вт

u_k=11%

Ixx=0,8%

Uном – номинальное напряжение цепи.

U_А – напряжение в центре питания

Р_i,Q_i – расчётные нагрузки на вторичной стороне трансформатора.

S_Ti,HOM – номинальные мощности трансформаторов

А – сечение проводов линий.

Решение:

а) определяем параметры линий и трансформаторов и составляем схему замещения.

Параметры схем замещения рассчитываем по погонным параметрам сталеалюминевых проводов:

R_A1=R₁₂=r₀*L_A1=0,2*25=5 (Ом)

X_A1= X₁₂=x₀* L_A1=0,435*25=10,88 (Ом)

B_A1= B₁₂=b₀* L_A1=2,61*10^-6*25=6,23*10^-5 (Ом)

Q_CA1= Q_C12=U²_НОМB_A1=(1,5*10⁵)²*6,23*10^-5=1,4*10⁶(ВАр)

R₂₃=r₀*L₂₃=0,2*35=7 (Ом)

X₂₃=x₀*L₂₃=0,435*35=15,23 (Ом)

B₂₃=b₀* L₂₃=2,61*10^-6*35=9,14*10^-5(См)

Q_C23=U²ном *B₂₃=(1,5*10⁵)²*9,14*10^-5=2,06*10⁶ (ВАр)

R_3А’= r₀*L_3А’=0,2*20=4 (Ом)

X_3А’= x₀* L_3А’=0,435*20=8,7(Ом)

B_3А’= b₀* L_3А’=2,61*10^-6*20=5,22*10^-5 (Ом)

Q_C3А’= U²_НОМB_3А’=(1,5*10⁵)²*5,22*10^-5=7,83*10⁵(ВАр)

Параметры замещения трансформаторов рассчитываются по паспортным данным:

R_T1= ΔP_k(Ом)

X_T1==65,53 (Ом)

ΔQ_X1=I_XX%( ВАр)

R_T2= R_T3= ΔP_k(Ом)

X_T2= X_T3= =171,63 (Ом)

ΔQ_X2= ΔQ_X3= I_XX%( ВАр)

Схема замещения кольцевой цепи.

б) приведение нагрузок узлов к первичному напряжению.

Для узла 1:

P_1B=P₁+ ΔP_T1=2,7*10⁷+1,27*10⁵=2,71*10⁷ (Вт)

ΔP_T1= ΔP_X1+ ΔP_k14*10⁴+1.6*10⁵=1,27*10⁵ (Вт)

S₁==2,95*10⁷ (ВА)

Q_1B=Q₁+ΔQ_T1-=1,2*10⁷+2,45*10⁶-1,4*10⁶=1,3*10⁷ (ВАр)

ΔQ_T1= ΔQ_X1+=2,5*10⁵+=2,45*10⁶ (ВАр)

Q_СA1=U²_HOM*B_A1=(1,5*10⁵)²*6,23*10^-5=1,4*10⁶(Вар)

Q_С12=U²_HOM*B₁₂=(1,5*10⁵)²*6,23*10^-5=1,4*10⁶(Вар)

Для узла 2:

P_2B=P₂+ ΔP_T2=1,6*10⁷+1,2*10⁵=1,61*10⁷ (Вт)

ΔP_T2= ΔP_X2+ ΔP_k21,9*10⁴+8,8*10⁴=1,2*10⁵ (Вт)

S₂==1,71*10⁷ (ВА)

Q_2B=Q₂+ΔQ_T2-=6*10⁶+1,3*10⁶-=5,6*10⁶ (ВАр)

ΔQ_T2= ΔQ_X2+=1,12*10⁵+=1,3*10⁶ (ВАр)

Q_С12=U²_HOM*B₁₂=(1,5*10⁵)²*6,23*10^-5=1,4*10⁶(Вар)

Q_С23=U²_HOM*B₂₃=(1,5*10⁵)²*9,14*10^-5=2*10⁶(Вар)

Для узла 3

P_3B=P₃+ ΔP_T3=10⁷+1,2*10⁵=1,01*10⁷ (Вт)

ΔP_Т3= ΔP_X3+ ΔP_k31,9*10⁴+8,8*10⁴=1,2*10⁵ (Вт)

S₂==1,36*10⁷ (ВА)

Q_3B=Q₃+ΔQ_T3-=6*10⁶+1,21*10⁶-=5,63*10⁶ (ВАр)

ΔQ_T3= ΔQ_X3+=1,12*10⁵+=1,21*10⁶ (ВАр)

Q_С23=U²_HOM*B₂₃=(1,5*10⁵)²*9,14*10^-5=2*10⁶(Вар)

Q_С3А’=U²_HOM*B_3A’=(1,5*10⁵)²*5,22*10^-5=1,17*10⁶(Вар)

Схема замещения кольцевой цепи после приведения нагрузок к высшему напряжению.

в) Расчёт предварительного потокораспределения в замкнутой цепи. Определение узла потокораздела.

P_A1==

==3,1*10⁷ (Вт)

Q_A1==

==4,04*10⁷(ВАр)

P_3А’==

==2,23*10⁷ (Вт)

Q_3A’==

==1,03*10⁷ (ВАр)

Р₁₂=Р_А1-Р_1В=3,1*10⁷-2,71*10⁷=3,9*10⁶ (Вт)

Q₁₂=Q_A1-Q_1B=4,04*10⁷-1,3*10⁷=2,74*10⁷ (ВАр)

Р₃₂=Р_А’3-Р_3В=2,23*10⁷-1,01*10⁷=1,22*10⁷ (Вт)

Q₃₂=Q_A’3-Q_3B=1,03*10⁷-5,63*10⁶=4,67*10⁶ (ВАр)

г) уточненный расчёт потокораспределения и напряжений на первичной стороне трансформаторов.

Разомкнутая электрическая сеть.

Потери мощности в линии 12:

ΔP₁₂==1,69*10⁵ (Вт)

ΔQ₁₂==3,68*10⁵ (ВАр)

Мощность в начале линии 12:

Р^Н₁₂=Р₁₂+ ΔP₁₂=3,9*10⁶+1,69*10⁵=4,07*10⁶ (Вт)

Q^H₁₂=Q₁₂+ ΔQ₁₂=2,74*10⁷+3,68*105=2,78*10⁷ (ВАр)

Мощность в конце линии 12:

Р^К_А1= Р^Н₁₂+Р_1В=4,07*10⁶+2,71*10⁷=3,11*10⁷ (Вт)

Q^K_A1= Q^H₁₂+Q_1B=2,78*10⁷+1,3*10⁷=4,08*10⁷ (ВАр)

Потери мощности в линии А1:

ΔP_А1==5,76*10⁵ (Вт)

ΔQ_А1==1,25*10⁶ (ВАр)

Мощность в начале линии А1:

Р^Н_А1=Р_А1+ ΔP_А1=3,1*10⁶+5,76*10⁵=3,16*10⁷ (Вт)

Q^H_А1=Q_А1+ ΔQ_А1=1,25*10⁶+4,04*10⁷=4,16*10⁷ (ВАр)

Мощность потребляемая схемой от источника питания:

Р_А=Р^Н_А1=3,16*10⁷ (Вт)

Q_A=Q^H_A1-=4,16*10⁶-1,4*10⁶=2,97*10⁶ (ВАр)

Потеря напряжения в линии А1:

ΔU_A1===4,103 (В)

Напряжение в узле 1:

U₁=U_A-ΔU_A1=1,53*10⁵-4*10³=1,49*10⁵ (В)

Потеря напряжения в линии 12:

ΔU₁₂===2,19*10,3 (В)

Напряжение в узле 2:

U₂=U₁-ΔU₁₂=1,49*10⁵-2,19*10³=1,47*10⁵ (В)

д) расчёт напряжений на вторичной обмотке трансформаторов:

Потеря напряжения в трансформаторе T₁:

ΔU_Т1==      =5,73*10³ (В)

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора, приведенное к высшему напряжению:

U’₁= U₁-ΔU_Т1=1,49*10⁵-5,73*10³=1,44*10⁵ (В)

Коэффициент трансформации трансформатора Т₁

K_T1===15,05

Действительное напряжение на вторичной обмотке трансформатора T₁:

U”₁===9,57*10³ (В)

Потеря напряжения в трансформаторе T₂:

ΔU_Т2===7,96*10³ (В)

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора, приведенное к высшему напряжению:

U’₂= U₂-ΔU_Т2=1,44*10⁵-7,96*10³=1,37*10⁵ (В)

Коэффициент трансформации трансформатора Т₂:

K_T2===14,36

Действительное напряжение на вторичной обмотке трансформатора T₂:

U”₂===9,54*10³ (В)

Контрольная работа №2

На основании исходных данных выполнить следующее:

1) определить электрические нагрузки 380/220В главного корпуса завода, отнесённые к шинам вторичного напряжения цеховых трансформаторных подстанций;

2) выбрать единичную (номинальную) мощность цеховых трансформаторов;

3) определить максимальное, минимальное и оптимальное количество цеховых трансформаторов;

4) определить суммарную мощность конденсаторных установок до 1000В , необходимую для снижения числа трансформаторов до оптимального;

5) определить расчётную нагрузку главного корпуса, отнесенную к шинам распределительного пункта 10 кВ, питающего цеховые трансформаторы главного корпуса;

Коэффициент загрузки трансформаторов нормальном режиме β=0,9.

Расчёт электрических нагрузок выполнить с помощью коэффициентов использования (Ки) и расчётной мощности (Кр).

Дано:

F=34 000 м²

Р_{уд осв}=13 Вт/м²

tgφ_осв=0,33

К_{с осв}=0,9

Решение:

Р_{НОМ ОСВ}=Р_{УД ОСВ}F=34 000*13=442000 (Вт)

Р_{РАСЧ ОСВ}= Р_{НОМ ОСВ}* К_{с осв}=442000*0,9=397800 (Вт)

Q_{РАСЧ ОСВ}= Р_{РАСЧ ОСВ}* tgφ_осв=397800*0,33=131274 (кВАр)

Решение:

Расчёт производим в табличной форме

а) определяем суммарные расчётные нагрузки силовых электроприёмников до установки КУ.

б) Определяем расчётные нагрузки освещения.

в) определяем суммарные нагрузки всего корпуса до установки КУ.