Материал: Расчет электрической системы на основе схемы замещения

Ом; Ом;

 МВА;

Составим схемы замещения для автотрансформаторов:

Рисунок 3.5. - Упрощённая эквивалентная схема замещения автотрансформатора АТДЦТН 125000/220/110

Рисунок 3.6. - Упрощённая эквивалентная схема замещения автотрансформатора АТДЦТН 63000/220/110

4. Приведённые мощности подстанций

Количество узлов в расчётной схеме сети можно существенно уменьшить, если на подстанциях заданную нагрузку привести к шинам высшего напряжения. Такое представление нагрузки требует учёта характеристик трансформаторного оборудования.

На понижающих подстанциях 35-330 кВ устанавливаются трёхфазные двухобмоточные трансформаторы с регулированием коэффициента трансформации без отключения трансформатора от сети (РПН). Для ограничения токов короткого замыкания обмотка низшего напряжения таких трансформаторов может быть разделена на 2 идентичных, каждая рассчитана на 50% от номинальной мощности трансформатора.

Расчет приведенной мощности на понижающей подстанции.

Изображение двухобмоточного трансформатора с расщеплённой обмоткой низшего напряжения при наличии РПН в электрической схеме сети представлено на рис. 4.1, а; его полная схема замещения на рис. 4.1, б. Две ветви схемы замещения, учитывающие потери мощности в обмотках, имеют одинаковые сопротивления: , шунт проводимостей учитывает потери в магнитопроводе.

Рисунок 4.1. - Двухобмоточный трансформатор с расщеплённой обмоткой НН и с РПН в электрической схеме сети (а), его полная схема замещения (б).

При проведении опыта КЗ обмотки низшего напряжения соединяются параллельно. При коротком замыкании на выводах этих обмоток и подключении к источнику выводов обмотки ВН замеряются  и , обеспечивающее номинальный ток в обмотках.

Далее, используя формулы, рассчитывают

 и , (4.1)

а т.к. обмотки НН соединены параллельно, то сопротивление каждой определяется:

 (4.2)

Рассматриваемая подстанция в дальнейших расчётах может быть представлена мощностью, приведённой к шинам ВН, причём величина этой мощности определяется с использованием упрощенной схемы замещения трансформатора (рис. 4.2).

Если на подстанции подключено несколько трансформаторов (n), в схеме замещения (см. рис. 4.2) учитываются эквивалентные параметры: сопротивления уменьшаются в n раз, потери мощности в намагничивающей ветви увеличиваются во столько же раз.

Такой пересчёт необходимо провести для всех пар обмоток и далее, рассматривая обмотку Н1, как обмотку СН, Н2 как НН, рассчитывать параметры схем замещения.

Рисунок 4.2. - Упрощенная схема замещения трансформатора с расщеплённой обмоткой НН

Мощность подстанции, приведённая к шинам ВН, увеличивается по сравнению с заданной нагрузкой на величину потерь мощности в трансформаторах:

. (4.3)

Формулы, определяющие потери мощности, зависят от принятой схемы замещения.

Для схемы замещения (рис. 4.2) суммарные потери в n параллельно работающих трансформаторах составляют:

 (4.4)

 (4.5)

где  и  - суммарные нагрузки на первую и вторую обмотки НН для параллельно работающих трансформаторов, применительно к 4-й подстанции.

 (4.6)

Таблица 4.1. - Паспортные данные трансформаторов

Расчет схемы замещения трансформаторов ТРДЦН-63.

Произведем расчет параметров трансформатора ТРДЦН-63.

Определяем суммарное активное и реактивное сопротивления двух обмоток по формуле (4.1):

Сопротивление каждой обмотки определяем по формуле (4.2):

Так как на подстанции установлено два трансформатора, то определяем эквивалентные параметры:

Определяем  и  по формуле (4.6)

Определяем суммарные потери двух параллельно работающих трансформаторов по формулам (4.4) и (4.5):

Рассчитаем приведенную мощность подстанции по формуле (4.3):

Рисунок 4.3. - Упрощенная схема замещения трансформатора ТРДЦН-63.

Расчёт приведённой мощности на электростанции

Принципиальная схема трёхобмоточного трансформатора представлена на рис. 4.3, а полная схема замещения совпадает со схемой замещения автотрансформатора (см. рис.3.2).

Состав каталожных данных отличается от приведённого в п. 3 тем, что потери мощности короткого замыкания  и относительные значения напряжения короткого замыкания  между парами обмоток отнесены к номинальной мощности трансформатора  (пересчёт не требуется).

Рисунок 4.4. - Изображение трёхобмоточного трансформатора в электрических схемах

Обычно для современных трансформаторов при равных номинальных мощностях обмоток (100%/100%/100%,) задаётся одно значение потерь короткого замыкания - . Учитывая, что при наличии магнитной связи между обмотками, отношение активных сопротивлений обмоток обратно пропорционально их мощностям, получим для определения активных сопротивлений следующие формулы:

 (4.7)

 (4.8)

Расчет схемы замещения трансформаторов ТДТН-80.

Произведем расчеты параметров трансформатора ТДТН-80.

Определяем активные сопротивления по формулам (4.7) и (4.8):

Находим индуктивное сопротивление каждой обмотки:

Эквивалентные параметры упрощенной схемы замещения.

Так как на подстанции установлено два трансформатора, то определяем эквивалентные параметры по формулам (3.11):

Суммарные потери в работающих трансформаторах.

Рассматриваемая в проекте электростанция (ТЭЦ) выдаёт электроэнергию на трёх уровнях напряжений: генераторном, 35кВ, и в энергосистему по линии 110кВ. Все указанные напряжения меньше 220кВ, поэтому в расчётах электростанция может быть представлена приведённой мощностью на шинах ВН. Если за положительное принять направление мощности, генерируемой на станции, то распределение потоков мощности по обмоткам в эквивалентной упрощенной схеме замещения трансформаторов, установленных на ТЭЦ, соответствует представленному на рис. 4.5.

Потери мощности в обмотках не зависят от направления потоков мощности и для схемы замещения (рис. 4.4) суммарные потери в n работающих трансформаторах по приближённым формулам составят:

 (4.9)

 (4.10)

где - суммарные нагрузки на обмотках высшего, среднего и низшего напряжений для n трансформаторов.

Указанные нагрузки применительно к подстанции 5 составляют:

 (4.11)

Рисунок 4.5. - Упрощенная эквивалентная схема замещения трёхобмоточного трансформатора.

Приведённая мощность подстанции, определяется:

 (4.12)

Если полученная в результате расчёта  положительна (), то ТЭЦ по линии 110кВ выдаёт мощность в сеть (является вторым по отношению к балансирующему узлу (Б) источником мощности). Если  отрицательна (),то мощности, генерируемой станцией, недостаточно для электроснабжения потребителей, подключенных к этой станции. В этом случае недостающая мощность поступает из системы (из Б) и подстанция рассматривается как нагрузка.

Проведённые для линий передач и подстанций расчёты позволяют составить упрощенную схему замещения электрической сети.

Определяем нагрузки применительно к подстанции 5 по формулам (4.11):

Определяем суммарные потери двух работающих трансформаторов по формулам (4.9) и (4.10):

Приведенная мощность подстанции.

Определяем приведённую мощность подстанции по формуле (4.12):

Так как полученная в результате расчёта положительна, то ТЭЦ по линии 110 кВ выдаёт мощность в сеть (является вторым по отношению к балансирующему узлу (Б) источником мощности).

Рисунок 4.6.- Упрощённая эквивалентная схема замещения трёхобмоточного трансформатора ТДТН-80.

5. Упрощенная схема замещения электрической сети

В однолинейную схему замещения электрической сети линии передачи вводятся П-образными схемами; автотрансформаторы и трёхобмоточные трансформаторы - трёхлучевыми схемами с подключением намагничивающей ветви со стороны питающей обмотки; двухобмоточные трансформаторы учитываются Г-образными схемами, а двухобмоточные трансформаторы с расщеплёнными обмотками - как трёхобмоточные или содержат в схеме замещения два луча и намагничивающую ветвь со стороны питающей обмотки.

Составляя схему замещения для рассматриваемой в дипломной работе электрической сети, необходимо учесть:

1 Тупиковые подстанции задаются приведёнными значениями мощности;

2 Электрическая сеть имеет участки с разными напряжениями. Связь осуществляется через автотрансформаторы. Для расчёта режима сети желательно все элементы схемы замещения привести к одному базисному напряжению, приняв за него  автотрансформатора. В упрощенной схеме указывают приведённые значения сопротивлений линий Л5 и Л6:

1)  Линия Л5

2)  Линия Л6

За  принимается напряжение 230 кВ, а , т.е. переключатель ответвлений установлен на нулевой отпайке.

3 Со стороны низшего напряжения автотрансформатора подстанции 1 нагрузки нет, поэтому в расчётной схеме не учитывают сопротивления , а участки схемы замещения, определяющие параметры обмоток высшего и среднего напряжений соединяются последовательно.

4 На схеме (рисунок 5.1.) все параметры должны быть представлены числовыми значениями.