Расчет линии по мощности презентация

Содержание

Расчет линии по мощности Линия «без потерь» Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии Классификация задач расчета линии по мощности нагрузки Задача № 1 (по данным конца) Задача № 2 (по

Слайд 1Лекционные материалы
Дисциплина «Электроэнергетические системы и сети»
Разработаны доцентом кафедры «Электроэнергетические системы» ВятГУ

Вычегжаниным А.В.

Слайд 2Расчет линии по мощности
Линия «без потерь»
Активная и реактивная мощности, передаваемые по

линии
Классификация задач расчета линии по мощности нагрузки
Задача № 1 (по данным конца)
Задача № 2 (по данным начала)
Задача № 3 (метод последовательных приближений)
Понятие расчетных нагрузок подстанций (узлов).
Задача № 3 (метод систематизированного подбора)

Слайд 3Линия «без потерь»
Как следует из положений, приведенных ранее, потребитель, получающий питание

по рассчитываемой сети, может быть задан значением потребляемой им мощности.
Для вывода зависимостей и анализа основных соотношений между параметрами линии и параметрами ее режима целесообразно рассмотреть векторную диаграмму токов и напряжений для «идеализированной» линии («линии без потерь»), т.е. для линии, у которой активное сопротивление равно нулю (r=0) и проводимости также равны нулю (y=0).

Слайд 4Построение векторной диаграммы для линии «без потерь», т.е. rл=0 и Yл=0. Расчетная

схема:

Схема замещения:

Рассмотрение данной векторной диаграммы позволяет проиллюстрировать понятие пропускной способности линии.

Слайд 5I2а и I2р – активная и реактивная составляющие тока линии Iл

относительно напряжения U2.

I1а и I1р – активная и реактивная составляющие
тока линии I относительно напряжения U1.

Слайд 6Активная мощность, отдаваемая нагрузке может быть определена по формуле:
Из векторной диаграммы

следует

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Следовательно:

Тогда

Слайд 7Реактивная мощность, отдаваемая нагрузке может быть определена по формуле:
Из векторной диаграммы

следует

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Следовательно:

Тогда

Слайд 8Активная мощность начала линии может быть определена по формуле:
Из векторной диаграммы

следует

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Следовательно:

Тогда

Слайд 9Реактивная мощность начала линии может быть определена по формуле:
Из векторной диаграммы

следует

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Следовательно:

Тогда

Слайд 10Из полученных выражений следует, что
Передача активной мощности через индуктивное или комплексное

сопротивление возможна лишь при наличии сдвига между векторами напряжения в начале и в конце линии.

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Слайд 11Очевидно, что при наличии активного сопротивления проводов и протекании по линии

тока, активная мощность начала линии P1 будет больше активной мощности конца P2 на величину потерь, которые идут на нагрев.

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Слайд 12Из векторной диаграммы видно, что I1р > I2р.
Первому случаю отвечает реактивная

мощность:

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

а второму:

Поэтому можно заключить, что Q1 > Q2.

Следовательно, можно говорить о потере реактивной мощности при передаче энергии от ее начала к ее концу, т.е.

Слайд 13Однако следует помнить, что под влиянием зарядной мощности линии реактивная мощность

в конце схемы замещения линии Q2 уменьшается, т.к. имеют место отрицательные потери реактивной мощности из-за емкостного характера проводимости конца линии.
Т.е. Q2

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Следовательно, протекающая по линии реактивная мощность Q2, меньше, чем реактивная мощность отдаваемая нагрузке QНАГР. То же самое происходит и в начале линии QИСТ.

Слайд 14Поэтому ветви емкостной проводимости, определяющие в схеме замещения линии протекание зарядной

мощности можно рассматривать как генератор реактивной мощности. В этом смысле принято говорить, что в линии как генерируется реактивная мощность (QC), так и теряется (ΔQ).

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Слайд 15В связи со сказанным выше, в схемах замещения линий электропередачи следует

различать полную мощность до сопротивления линии и после него.
S1 и S2 соответственно.

Активная и реактивная мощности, передаваемые по линии

Слайд 16Классификация задач расчета линии по мощности нагрузки
все задачи расчета линии по

мощности в зависимости от сочетания начальных условий (исходных данных) можно разделить на три основные группы, называемые условно:
задача №1 – расчет по данным, приведенным к концу линии;
задача №2 - расчет по данным, приведенным к началу линии;
задача №3 – расчет при известном напряжении начала и мощности в конце линии.

Слайд 17Задача № 1 (по данным конца)
Задано:
U2; S2=P2+jQ2;
r0; x0; g0;

b0; l.


Необходимо определить :
U1; S1; угол между векторами напряжения в начале и в конце линии δ.

Слайд 18Задача № 1 (по данным конца)
Принимая для линии П-образную схему замещения,

можно записать, что


, а

,

где S2 - нагрузка в конце линии;
Δ S2 - потери мощности в проводимости YЛ/2, включенной в конце линии.

Слайд 19Задача № 1 (по данным конца)
Потери в проводимости конца линии, в

свою очередь, определяться так:


По своей сути потери реактивной мощности в емкостной проводимости ΔQ2 являются зарядной мощностью половины длины линии QC/2.

Слайд 20Задача № 1 (по данным конца)
Поэтому можно записать:


Слайд 21Задача № 1 (по данным конца)
Мощность в начале линии S’ отличается

от мощности в конце линии на величину потерь мощности в активном rЛ и реактивном xЛ сопротивлениях линии:



Слайд 22Задача № 1 (по данным конца)
Для определения мощности S1 необходимо к

мощности S’ прибавить мощность, потребляемую в проводимости YЛ/2, включенной в начале линии (ΔS1).




Однако для определения указанной величины необходимо знать напряжение U1 в начале линии, т.к. под воздействием именно этого напряжения в проводимости начала линии протекает мощность ΔS1.

Слайд 23Задача № 1 (по данным конца)
Зависимость между фазными напряжениями точек 1

и 2 выразиться уравнением:






где ΔU2 – падение напряжения в сопротивлении линии zЛ на участке 1-2.

Тогда можно записать:


Слайд 24Задача № 1 (по данным конца)
Модуль вектора напряжения U1 можно определить

из треугольника напряжений:






Слайд 25Задача № 1 (по данным конца)
Угол между векторами напряжения в начале

U1 и в конце U2 линии определяется по формуле:






Слайд 26Задача № 1 (по данным конца)
Тогда мощность S1 определяется :








Задача решена!

Слайд 27Задача № 2 (по данным начала)
Задано:
U1; S1=P1+jQ1;
r0; x0; g0;

b0; l.


Необходимо определить :
U2; S2 ; угол между векторами напряжения в начале и в конце линии δ.

Слайд 28Задача № 2 (по данным начала)
Мощность в начале линии S’ определяется

по правилу Кирхгофа, примененному для узла 1, и составит:


Слайд 29Задача № 2 (по данным начала)
Мощность в начале линии S’ отличается

от мощности в конце линии S’’ на величину потерь мощности в активном rЛ и реактивном xЛ сопротивлениях линии, поэтому можно записать:



Слайд 30Задача № 2 (по данным начала)
Напряжение в точке 2 определится как

разность между напряжением в точке 1 и падением напряжения в сопротивлениях линии:




Слайд 31Задача № 2 (по данным начала)
Модуль вектора напряжения U2 можно определить

из треугольника напряжений по формуле:




Слайд 32Задача № 2 (по данным начала)
Угол между векторами напряжения в начале

U1 и в конце U2 линии определяется по формуле:




Слайд 33Задача № 2 (по данным начала)
По величине напряжения U2 и параметрам

проводимости линии YЛ/2, отнесенным к точке 2 можно определить величину потерь мощности в проводимости конца линии и мощность, потребляемую нагрузкой:





Задача решена!




Слайд 34Задача № 3
Задано:
U1; S2=P2+jQ2;
r0; x0; g0; b0; l.
т.е. заданы

параметры режима, приведенные к различным точкам линии.


Необходимо определить :
U2; S1; угол между векторами напряжения в начале и в конце линии δ.

Слайд 35Задача № 3
В данном случае расчеты не могут быть проведены «впрямую»,

т.к. параметры режима, приведенные к различным точкам линии.


Поэтому необходимо применять специальные методики, одной из которых является
метод последовательных приближений.

Слайд 36Задача № 3 (метод последовательных приближений)
Каждое приближение состоит из двух этапов.
На

первом этапе задаются определенными параметрами (например, напряжением) и производят расчеты линии по мощности, следуя из конца сети в начало.

Слайд 37Задача № 3 (метод последовательных приближений)
Каждое приближение состоит из двух этапов.
На

втором этапе следуют из начала сети в ее конец, т.е. к потребителю, рассчитывая напряжения во всех точках сети.

Слайд 38Задача № 3 (метод последовательных приближений)
Так в качестве первого этапа принимается условие,

согласно которому напряжение во всех узловых точках равны номинальному значению UНОМ.



При этом условии находиться распределение мощностей в сети. Зарядные мощности и потери мощности в сопротивлениях линии определяется по номинальному напряжению UНОМ .



Слайд 39Задача № 3 (метод последовательных приближений)
По сути на первом этапе расчетов решается

задача №1 (по данным конца) в отношении мощностей.


В результате расчетов на первом этапе находят мощность в начале линии S’ и мощность, потребляемую от источника S1.

Слайд 40Задача № 3 (метод последовательных приближений)
На втором этапе расчетов определяются напряжения в

узлах схемы.
Исходными служат найденные на первом этапе мощности S’, S1 и заданное в условиях задачи напряжение U1.





Слайд 41Задача № 3 (метод последовательных приближений)
Угол между векторами напряжения в начале U1

и в конце U2 линии определяется по формуле:






По сути на втором этапе решается задача №2
(по данным начала) в отношении напряжений.



Слайд 42Задача № 3 (метод последовательных приближений)
Для расчетов, выполняемых «вручную» оказывается вполне достаточно

одного приближения, т.е. довольствуются результатами расчетов двух этапов.








В случае использования указанного алгоритма в программных продуктах таких приближений может быть довольно много. Их количество определяется несколькими факторами, в том числе и сходимостью процесса итерации.

Слайд 43Понятие расчетных нагрузок подстанций (узлов).
Для проведения расчетов задачи №3 при большой

разветвленности сети в схему целесообразно вместо действительных нагрузок вводить расчетные нагрузки подстанций (узлов).





расчетная схема сети.

схема замещения.

Слайд 44Понятие расчетных нагрузок подстанций (узлов).
исходная схема замещения.



Слайд 45Понятие расчетных нагрузок подстанций (узлов).
Расчетная нагрузка для подстанции №2 определяется:

Слайд 46Понятие расчетных нагрузок подстанций (узлов).
Расчетная нагрузка для подстанции №3 определяется:

Слайд 47Понятие расчетных нагрузок подстанций (узлов).
Расчетная нагрузка для подстанции №4 определяется:

Слайд 48Понятие расчетных нагрузок подстанций (узлов).

Слайд 49Понятие расчетных нагрузок подстанций (узлов).
Таким образом, расчетная нагрузка подстанции включает помимо

мощности нагрузки, потери в стали и обмотках трансформаторов подстанции, реактивную мощность, генерируемую половиной емкости линий, соединенной с данной подстанцией.









Использование расчетных нагрузок существенно упрощает расчет, но введение расчетной нагрузки приводит к определенной погрешности в расчетах.
Это связано с тем, что при определении потерь мощности в элементах сети ΔS и величины QC линий используется номинальное напряжение UНОМ, вместо неизвестных напряжений в узловых точках. Однако эта погрешность находится в диапазоне допустимых значений для ручного расчета.

Слайд 50Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
Существуют задачи, в которых необходим более строгий

учет нелинейности характеристик элементов электрической сети. Одним из таких элементов может является нагрузка, задаваемая с помощью статических характеристик.

Слайд 51Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
Известными являются параметры линий, а также напряжение

UА. Нагрузки заданы мощностями с помощью статических характеристик:


Необходимо определить SA , а также напряжения U1 и U2.

Слайд 52Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
В данном случае, расчеты не могут быть

проведены «впрямую», поэтому необходимо применять специальные методики, например, метод последовательных приближений.

Однако такие расчеты окажутся громоздкими, а возможно, решение не будет найдено вообще.

Слайд 53Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
Данное обстоятельство объясняется необходимостью учета изменения мощностей

при изменении напряжения на зажимах потребителей.

При ручном счете более целесообразно решать задачу методом систематизированного подбора.

Слайд 54Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
Суть метода систематизированного подбора, заключается в следующем:


1. Задаются произвольно значением напряжения в точке 2 U2(1).

Слайд 55Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
2. По статической характеристике
определяют мощность нагрузки:

S2Н(1)=P2Н(1)+jQ2Н(1).

Слайд 56Задача № 3 (метод систематизированного подбора)

Далее расчет ведут по алгоритму задачи №1,

т.е. следуют из конца сети в начало.

Слайд 57Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
3. По напряжению U2(1) определяют мощность, обусловленную

половиной емкостной проводимости линии 2, отнесенной к ее концу:

Слайд 58Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
4. По этим данным определяют мощность в

конце участка 1-2.

Слайд 59Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
5. Тогда напряжение в точке 1 U1(1)

определится по формуле:

Слайд 60Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
6. Потери мощности на участке 1-2 и

мощность в начале линии 2 определяются по выражениям:

Слайд 61Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
6. Потери мощности на участке 1-2 и

мощность в начале линии 2 определяются по выражениям:

Слайд 62Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
7. Зарядные мощности начала участка 1-2 и

конца участка А-1 обусловлены напряжением U1(1). Поэтому их величины составят:

Слайд 63Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
8. По статической характеристике
определяют мощность нагрузки:

S1Н(1)=P1Н(1)+jQ1Н(1).

Слайд 64Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
Тогда:

Слайд 65Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
9. Аналогичные расчеты проводят для участка А-1.


Слайд 66Задача № 3 (метод систематизированного подбора)

Слайд 67Задача № 3 (метод систематизированного подбора)

Слайд 68Задача № 3 (метод систематизированного подбора)

10. В результате определяют величину напряжения в

точке А (UА(1)). Как правило, UА(1) ≠ UА. Поэтому расчеты проводят вновь для нового значения U2(2).





Слайд 69Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
Обычно достаточно задаться тремя значениями напряжения для

построения зависимостей

Точность результатов расчета таким методом определяется количеством полученных в ходе расчетов точек.

Слайд 70Задача № 3 (метод систематизированного подбора)
По найденным значениям напряжений U2иск и U1иск

проводят расчеты вновь, то есть определяют потоки мощности и потери мощности на участках сети.

Слайд 71Источники дополнительных сведений
Идельчик В.И. Электрические системы и сети. - М.: Энергоатомиздат,

1989. - 588 с.
Электрические системы. Т. 2. Электрические сети/ Под ред. В.А. Веникова. - М.: Высшая школа, 1971. - 440 с.
Герасименко А. А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. – изд.2-е. – Ростов н/Д : Феникс, 2008. – 715, [2] с. – (Высшее образование)
Боровиков В.А. и др. Электрические сети энергетических систем. Изд. 3-е, переработанное. Л., «Энергия», 1977.
Черепанова Г.А., Вычегжанин А.В. Установившиеся режимы электрических сетей в примерах и задачах. - Киров: изд. ВятГУ, 2009 - 114 с.

Слайд 72Спасибо за внимание!

Похожие презентации

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов 317
Искусственные спутники Земли ( 9 класс) 590
Үйкеліс күші 762
Микроструктура материалов 541
Измерения. Виды и методы измерений 580
Применение аккумуляторов 968

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика