Реферат методы задания нагрузок в узлах электрических сетей

Обновлено: 05.07.2024

2 Одной из первых и основополагающих частей проекта электроснабжения объекта является определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях электрических сетей. От характера нагрузки и ее уровня зависят требования, предъявляемые к электрической сети, технические характеристики элементов электрических сетей сечения и марки проводников, мощности и типы трансформаторов, электрических аппаратов и другого электротехнического оборудования.

3 Потребители электроэнергии различны по своему характеру: промышленные предприятия, жилые дома, коммунально-бытовые учреждения, электротранспорт, с/х потребители и т.д. Самый распространенный вид потребителей АД. Они различаются по мощности, всегда потребляют реактивную мощность.

4 Синхронные двигатели (СД) генерируют реактивную мощность. Коммунально-бытовая нагрузка - освещение, нагревательные приборы и т.д. Потребление электрической энергии на бытовые нужды растёт. Всё это приводит к увеличению потребления реактивной мощности. Растёт удельный вес специальных видов нагрузки выпрямительной и инверторной, нагрузки электрохимии и электрометаллургии.

5 Характерный примерный состав комплексной нагрузки, %: мелкие АД - 34 % крупные АД - 14 % освещение - 25 % инвенторы, выпрямители, нагревательные приборы - 10 % СД - 10 % потери в сетях - 7-9%

6 Графики нагрузки Характеристикой нагрузки является величина потребляемой активной (P) и реактивной мощности (Q). Мощность зависит от числа и режима работы разных электроприёмников. В течение суток мощность может изменяться в широких пределах. Эта характеристика даётся графиками нагрузки, которые представляют собой плавные, ломаные или ступенчатые кривые, построенные в прямоугольных осях координат (по оси ординат откладываются мощности нагрузки, а по оси абсцисс- время, в течение которого рассматривается её изменение).

7 Суточный график График нагрузки, характеризующий изменение мощности, потребляемой за одни сутки, называется суточным графиком. P Pmax Pmin t 24ч

8 Суточные графики одного потребителя в различные времена года отличаются друг от друга. Поэтому для представления о потреблении мощности пользуются суточными графиками для трёх характерных периодов работы потребителей: зимнего, летнего и весенне-осеннего. Для большинства районов России зимний график характеризуется максимальным значением наибольшей мощности Р нб, а летний минимальным значением наименьшей мощности Р нм. Суточные графики для отмеченных периодов и их число суток в году, позволяют получить годовые нагрузки.

9 P Годовой график Эти графики представляют собой диаграммы постепенно убывающих значений мощности, каждому из которых соответствует время, в течение которого данная мощность в продолжение года требуется потребителю ч t

10 Другим важным графиком считается годовой график максимумов нагрузки. P% я ф м а м и и а с о н д Для такого графика характерен спад в летние месяцы из-за осветительной нагрузки и возрастание к концу года из-за присоединения новых потребителей. t

11 При известной мощности нагрузки Р н получаемая потребителем энергия за малый промежуток времени определяется следующим образом: W= P Н t (1) или при переходе к пределам: dw=pн dt (2) Энергия, получаемая за время t при изменяющейся во времени мощности определяется при интегрировании уравнения (2): t W н = P н (t) dt (3) 0 Это выражение характеризует площадь, ограниченную осями координат и графиком нагрузки. Для удобства расчётов используют ступенчатый вид графика.

12 Графики нагрузок удобно характеризовать временем использования наибольшей (максимальной) нагрузки Т нб (Т max ). Этим показателем определяется время, в течение которого потребитель, работая с наибольшей нагрузкой, получил бы из сети то же количество энергии, что и при работе по действительному графику. P Рнб(Рmax) Тнб(Тmax) 8760ч t

13 На рис. приведен график, поясняющий определение времени Т нб. Энергия, полученная за год, определяется площадью, ограниченной этим графиком и равной при 8760 часах в году W= Pн(t)xdt (4) 0 Та же площадь, при неизменной нагрузке, равной наибольшей мощности м.б. вычислена: W=P НБ Т НБ (5) т.е. время использования наибольшей нагрузки определяется отношением площади, ограниченной действительным графиком нагрузки, к ординате, отвечающей наибольшей мощности нагрузки.

14 Tнб= (6) Т нб, час - время использования наибольшей нагрузки это время, течение которого при передаче по сети наибольшей нагрузки будет передана та же энергия, что и при реальном графике T нб важнейший показатель, который характеризует как потребителя, так и электрическую сеть в целом. При выборе сечений проводов учитывают экономическую тока плотность тока в соответствии с временем использования максимальной нагрузки.

15 Время Т нб может вычисляться применительно как к годовому, так и к суточному графику. Продолжительность использования наибольших активных нагрузок в течение года в зависимости от числа и продолжительности смен: Продолжительность смены, ч Годовое число часов работы при числе смен, ч одна две три для коммунально-бытовой нагрузки Т нб = ч.

16 Потребители потребляют кроме активной мощности (P) ещё и реактивную мощность (Q). Поэтому необходимо знание графиков реактивной мощности. Они могут быть получены аналогично графикам активной мощности. При проектировании требующаяся реактивная мощность учитывается приближённо, используется коэффициент мощности ( Cos н ), значение которого либо принимается неизменным, либо задаётся применительно к периодам наибольшей и наименьшей активной мощности нагрузки (при этом Cos н может принимать разные числовые значения).

Название работы: Моделирование (представление) эл нагрузок при расчете рабочих режимов эл.передач и эл.сетей

Предметная область: Энергетика

Описание: Активные элементы схем замещения электрических сетей и систем нагрузки и генераторы представляются в виде линейных или нелинейных источников. Способы задания нагрузок при расчетах режимов: а постоянный по модулю и фазе ток; б постоянная по модулю мощность; вгпостоянные проводимость или сопротивление; дстатические характеристики нагрузки по напряжению; еслучайный ток Нагрузка задается постоянным по модулю и фазе током рис.Такая форма представления нагрузки принимается при всех расчетах распределительных сетей низкого напряжения.

Дата добавления: 2014-12-30

Размер файла: 114.5 KB

Работу скачали: 39 чел.

24. моделирование (представление) эл нагрузок при расчете р а бочих режимов эл.передач и эл.сетей.

Параметры пассивных элементов электрической сети - линий и трансформаторов - в расчетах принимаются постоянными, эти элементы рассматриваются как линейные. Активные элементы схем замещения электрических сетей и систем - нагрузки и генерат о ры - представляются в виде линейных или нелинейных источников. В висимости от способа задания нагрузок и генераторов уравнения установившегося режима линейны и нелинейны. Способы представления нагрузок и генераторов при расчетах режимов зависят от вида сети и целей ра с чета.

Рис. 2.17. Способы задания нагрузок при расчетах р е жимов:

а - постоянный по модулю и фазе ток; б - постоя н ная по модулю мощность; в , г - постоянные проводимость или сопроти в ление; д - статические характер и стики нагрузки по напряж е н и ю; е - случайный ток

Нагрузка задается пост о янным по модулю и фазе током (рис. 2.17, а )

(2.46). Такая форма представления нагрузки принимается при всех расчетах распределительных с е тей низкого напряжения кВ. Как правило, так же задается нагрузка в городских, сельских и промышленных сетях с напряжен и ем кВ. В распределительных сетях источниками пит а ния являются шины низкого напряжения районных подстанций. Как правило, предполагается, что напряжен и е источника питания извес т но. При задании нагрузки в виде постоянного тока (2.46) установившийся режим описывается систмой линейных алгебраических уравнений, подробно рассматрива е мой в теоретических основах электротехники. Особенность этих уравнений в том, что, как правило, отсутствуют ЭДС в ве т вях, а в нагрузочных узлах заданы источники тока. Задание тока в виде (2.46) при расчетах питающих сетей приводит к очень большим погрешностям, что является недопуст и мым.

Нагрузка задается постоянной по величине мощностью

(2.47). при расчетах установившихся режимов питающих и иногда распределительных сетей выс о кого напряжения (см. рис. 2.17, б ). В питающих сетях задается при неизвестном напряжении в узле. Это значит, что в узле задан нелинейный источник тока, мощность котор о го зависит от напряжения узла: (2.48) При использовании (2.47) и (2.48) уравнения установившегося режима питающей сет и нелине й ны.Задание постоянной мощности нагрузки соответствует многолетней практике эксплуатаци и электрических сетей и систем. Одна из причин задания в том, что экономические расчеты осуществляются за полученную электроэнергию. Соответственно расчеты текущего (для данного момента времени) режима проводятся в ощностях, а не в токах.Этот способ задания нагрузки является достато ч но точным для электрических систем, полностью обеспеченных устройствами регулирования напряжения. В этих системах на электроприемниках поддерживается постоянное напряжение вследствие широкого использования трансформаторов и автотрансформаторов с регулир о ванием на пряжения под нагрузкой, а также путем оснащения нерегулируемых трансформаторов на существующих подстанциях линейными регулировочными трансформаторами. Кроме того, широко и спользуются средства местного регулирования напряжения (управляемые батареи конденсаторов, синхронные двигатели и т.д.). В этих условиях при изменениях режима напряж е ние на нагрузке практически не меняется, и полная мощность нагрузки остается постоянной.В действительности у потребителей не обе с печивается поддержание постоянного по модулю напряжения. В этом случае зад а ние постоянной мощности нагрузки потребителей приводит к ошибкам при расчетах установившихся режимов питающих сетей в сра в нении с учет ом Эта ошибка тем больше, чем больше отличаются напряжения потребителей от номинального.При расчетах распределительных сетей низкого напряжения в случае задания предполагают также, что напряжения во всех узлах равны номинальному. Это значит, что в узле задан линейный источник тока, не зависящий от напряжения у з ла: (2.49) При выполнении условий (2.47) и (2.49) уравнения установившегося режима в распределительных сетях л и нейны.Расчет потоков мощностей в линиях ведется по мощностям нагрузок, но уравнения остаются линейными. Фактически задание постоянной мощности нагрузки в предположении, что напряжение в узле равно ном и нальному, эквивалентно (2.46).

Нагрузка представляется постоянной проводим о стью

или постоянным сопротивлением (рис. 2.17, в, г ): или (2.50) Такой способ эквивалентен заданию статических характеристик нагрузки в виде квадратичных зависим о стей от напряжения и (2.51) Уравнения установившегося режима при условиях (2.50) или (2.51) нелинейны. Задание п о стянной проводи мости нагрузки используется при расчете электромеханических переходных проце с сов.

Статические характеристики нагр у зок по напряжению (рис. 2.17, д ) более полно отражают свойства нагрузки, чем в случае задания постоянного тока, мощности или проводимости, но их использование приводит к усл о жнению расчет ов . Во многих сл у чаях эти характеристики не известны и возможно применение лишь типовых. Учет статических характеристик по напряжению оказывает сущес т венное влияние на результаты расчета послеаварийных установившихся режимов, когда напряжение сильно отличается от номинального.Статические характ е ристики нагрузки по частоте должны учитываться при расчетах послеаварийных установившихся р е жимов,в которых имеет место дефицит мощности и частота отличается от номинальной. Такие расчеты установившихся реж и мов учитывают изменение частоты и применяются для анализа действия устройств регулирования частоты и противоаварийной автоматики.На рис. 2.18 приведены статические х а рактеристики по напряжению для различных способов задания нагрузки. Прямая 1, параллельная оси напряжений, ; квадратичная параб о ла .; кривые 3, 4 - типовые статические характеристики. При задании постоянной проводимости нагрузки график оказывается ближе к типовой статической характеристике, чем к характер и стике 2 при , а - наоборот. При применении регулирования напряжения, обеспечивающего , полная мощность нагрузки постоя н на, что соответствует прямой 1.

Нагрузка представляется случайным током при расчетах электрических систем с большей долей электротяговой нагрузки. Эле к трифицированный транспорт - это специальный вид нагрузки, у которой во времени (по мере движения электровоза) меняются величина и место подключения. Такая н а грузка представляется в виде , где q - случайная величина (рис. 2.17, е ). Расчеты, учитывающие случайный характер нагруз к и, применяются для специальн о го анализа режимов электрических систем и в особенности для систем электроснабжения железных дорог. В этих расчетах может учитываться несимметричный или несинусо и дальный характер нагрузки.

Параметры пассивных элементов электрической сети - линий и трансформаторов - в расчетах принимаются постоянными, эти элементы рассматриваются как линейные [2].

Активные элементы схем замещения электрических сетей и систем - нагрузки и генераторы - представляются в виде линейных или нелинейных источников. В зависимости от способа задания нагрузок и генераторов уравнения установившегося режима линейны или нелинейны. Способы представления нагрузок и генераторов при расчетах режимов зависят от вида сети и целей расчета [2].

Нагрузка задается постоянным по модулю и фазе током (рис.3.9,а)

. (3.3)

Т акая форма представления нагрузки принимается при всех расчетах распределительных сетей низкого напряжения кВ. Как правило, так же задается нагрузка в городских, сельских и промышленных сетях с напряжением кВ. В распределительных сетях источниками питания являются шины низкого напряжения районных подстанций. Как правило, предполагается, что напряжение источника питания известно. При задании нагрузки в виде постоянного тока (3.3) установившийся режим описывается системой линейных алгебраических уравнений, подробно рассматриваемой в теоретических основах электротехники. Особенность этих уравнений в том, что, как правило, отсутствуют э. д. с. в ветвях, а в нагрузочных узлах заданы источники тока.

Задание тока в виде (3.3) при расчетах питающих сетей приводит к очень большим погрешностям, что является недопустимым.

Нагрузка задается постоянной по величине мощностью , или

(3.4)

при расчетах установившихся режимов питающих и иногда распределительных сетей высокого напряжения (рис.3.9,б).

В питающих сетях задается при неизвестном напряжении в узле. Это значит, что в узле задан нелинейный источник тока, мощность которого зависит от напряжения узла:

. (3.5)

При использовании (3.4) и (3.5) уравнения установившегося режима питающей сети нелинейны. Задание постоянной мощности нагрузки соответствует многолетней практике эксплуатации электрических сетей и систем. Одна из причин задания в том, что экономические расчеты осуществляются за полученную электроэнергию. Соответственно расчеты текущего (для данного момента времени) режима проводятся в мощностях, а не в токах.

Этот способ задания нагрузки является достаточно точным для электрических систем, полностью обеспеченных устройствами регулирования напряжения.

В действительности у потребителей не обеспечивается поддержание постоянного по модулю напряжения. В этом случае задание постоянной мощности нагрузки потребителей приводит к ошибкам при расчетах установившихся режимов питающих сетей в сравнении с учетом , .

Эта ошибка тем больше, чем больше отличаются напряжения потребителей от номинального.

При расчетах распределительных сетей низкого напряжения в случае задания предполагают также, что напряжения во всех узлах равны номинальному. Это значит, что в узле задан линейный источник тока, не зависящий от напряжения узла:

. (3.6)

Нагрузка представляется постоянной проводимостью или постоянным сопротивлением (рис.3.9,в,г):

или (3.7)

Такой способ эквивалентен заданию статических характеристик нагрузки в виде квадратичных зависимостей от напряжения

и . (3.8)

Уравнения установившегося режима при условиях (3.7) или (3.8) нелинейны. Задание постоянной проводимости нагрузки используется при расчете электромеханических переходных процессов.

Статические характеристики нагрузок по напряжению (рис.3.9,д). Во многих случаях эти характеристики не известны и возможно применение лишь типовых. Учет статических характеристик по напряжению оказывает существенное влияние на результаты расчета послеаварийных установившихся режимов, когда напряжение сильно отличается от номинального.

Статические характеристики нагрузки по частоте должны учитываться при расчетах послеаварийных установившихся режимов, в которых имеет место дефицит мощности и частота отличается от номинальной.

Н а рис.3.10 приведены статические характеристики до напряжению для различных способов задания нагрузки. Прямая 1, параллельная оси напряжений, - ; квадратичная парабола 2 - ; кривые 3, 4 - типовые статические характеристики. При задании постоянной проводимости нагрузки график Он оказывается ближе к типовой статической характеристике, чем к характеристике 2 при , а - наоборот. При применении регулирования напряжения, обеспечивающего , полная мощность нагрузки постоянна, что соответствует прямой 1.

Нагрузка представляется случайным током при расчетах электрических систем с большей долей электротяговой нагрузки. Электрифицированный транспорт - это специальный вид нагрузки, у которой во времени (по мере движения электровоза) меняются величина и место подключения. Такая нагрузка представляется в виде , где q - случайная величина (рис.3.9,е). Расчеты, учитывающие случайный характер нагрузки, применяются для специального анализа режимов электрических систем и в особенности для систем электроснабжения железных дорог. В этих расчетах может учитываться несимметричный или несинусоидальный характер нагрузки.

Небаланс мощности меньше 1%. Это свидетельствует о том, что заданная точность итерационного процесса достигнута. Точность расчета не удовлетворяет заданной, поэтому проводим расчет следующей итерации. На основе вычисленных напряжений, производим расчет остальных параметров режима сети. Уравнения узловых напряжений в матричной форме при задании нагрузок в мощностях: Узловые напряжения и падения… Читать ещё >

применение матричных методов для анализа установившихся режимов электрических систем

Расчет режима электрической сети по нелинейным узловым уравнениям при задании нагрузок в мощностях с использованием итерационных методов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Расчет режима электрической сети методом простой итерации (уравнения узловых напряжений в форме баланса токов и обращенная форма уравнений узловых напряжений).

Уравнения узловых напряжений в матричной форме при задании нагрузок в мощностях:

где — матрица узловых проводимостей без учета балансирующего узла, — столбец падений напряжений в узлах, относительно балансирующего, — столбец задающих токов (содержащих свой знак).

См, Система нелинейных уравнений:

где — напряжение в i-ом узле при k-ом приближении.

Зададимся начальным приближением:

Точность расчета не удовлетворяет заданной, поэтому проводим расчет следующей итерации.

Принимая во внимание однотипность формул итерационного процесса, будем отображать только рассчитанные значения, а не сами вычисления последующих итераций.