Основные аналитические соотношения

Введение и постановка задачи

В результате интенсивного развития информационных технологий современный инженер-энергетик должен уметь работать на ЭВМ, знать основы программирования электротехнических задач на алгоритмических языках, уметь использовать ЭВМ в своей будущей профессиональной деятельности.

Электрические сети предназначены для питания потребителей электрической энергией. Часть электроэнергии при ее передаче по сетям теряется на нагрев проводов линии ∆W_л, обмоток ∆W_т и сердечников ∆W_хх трансформаторов. Очень важно рационально использовать электрическую энергию, а для этого необходимо точно рассчитать потери при ее передаче по электрическим сетям и минимизировать их. Поэтому задача этой курсовой работы является одной из важнейших задач в энергетике.

Для того чтобы реализовать задачу работы, необходимо изучить аналитические соотношения для расчета потерь электроэнергии в сетях, ввести исходные данные, разработать алгоритм и блок-схему программы, написать текст программы и получить результаты расчета.

Основные аналитические соотношения

Электрические схемы предназначены для питания потребителей электрической энергией. Часть электроэнергии при ее передаче по сетям теряется на нагрев проводов линии , обмоток и сердечника трансформаторов.

В схеме простейшей разомкнутой электрической сети суммарные потери электроэнергии складываются из трех составляющих и вычисляются по формуле:

(2.1)

где - суммарные потери электроэнергии на линейных участках схемы, ;

- суммарные потери электроэнергии в трансформаторах схемы, ;

- потери электроэнергии в стали трансформаторов, .

Потери электроэнергии на линейных участках определяются по формуле:

(2.2)

где - поток активной энергии на i-м линейном участке схемы, ;

- коэффициент реактивной мощности, о.е.;

- номинальное напряжение сети, ;

- расчетный период (месяц, квартал, год), ч;

- коэффициент формы графика нагрузки, о.е.;

- активное сопротивление i-го участка линии, Ом.

Величина равна отношению к :

(2.3)

где - поток реактивной электроэнергии на i-м линейном участке схемы, ;

- поток активной электроэнергии на участке, .

Значение , и определяются в процессе расчета потокораспределения в схеме.

Квадрат коэффициента формы вычисляется по формуле:

(2.4)

где - коэффициент заполнения графика, равный относительному числу часов использования максимальной активной нагрузки :

(2.5)

Значение определяется по выражениям:

(2.6)

где – общее число участков сети, подключенных к узлу i;

- активная мощность участка, подключенного к узлу i;

- число часов использования максимальной активной нагрузки участка k;

(2.7)

Активное сопротивление участка равно:

(2.8)

где - удельное активное сопротивление участка, Ом/км (справочные данные);

- длина участка в километрах (указана на схеме сети).

Нагрузочные потери электроэнергии на трансформаторных участках схемы определяются аналогичным образом:

(2.9)

где m – число трансформаторных участков в схеме;

- активное сопротивление трансформатора j, Ом,

(2.10)

- потери мощности короткого замыкания трансформатора j, (справочные данные);

- номинальное напряжение высшей обмотки трансформатора j, (принимается равным номинальному напряжению сети );

- номинальная мощность трансформатора j, (указана на схеме).

Постоянные потери электроэнергии в стали трансформаторов равны:

(2.11)

где (2.12)

- потери холостого хода трансформатора j, (справочные данные).

Все искомые величины , , , и сумма ( + ) должны быть рассчитаны в именованных единицах () и в процентах по отношению к потоку электроэнергии на головном участке линии :

(2.13)

где (2.14)

Кроме потерь необходимо определить потери активной мощности :

(2.15)

(2.16)

(2.17)

(2.18)

в (2.19)

и в процентах по отношению к потоку активной мощности на головном участке схемы

(2.20)

(2.21)

(2.22)

(2.23)

(2.24)

Поток мощности на головном участке линии равен сумме нагрузок всех узлов и суммарных потерь активной мощности в схеме:

(2.25)

Аналогичным образом определяются потери реактивной мощности :

(2.26)

(2.27)

(2.28)

(2.29)

где - ток холостого хода трансформатора j, % (справочные данные), в и в процентах

(2.30)

(2.31)

(2.32)

(2.33)

(2.34)

(2.35)

Значение потока мощности на головном участке линии равно сумме нагрузок всех узлов и суммарных потерь реактивной мощности в схеме.

(2.36)

где - реактивное сопротивление i-го линейного участка схемы, Ом;

удельное реактивное сопротивление, Ом/км (справочные данные), а

(2.37)

где - реактивное сопротивление трансформатора j, Ом;

- модуль полного сопротивления трансформатора j, Ом,

(2.38)

где - напряжение короткого замыкания трансформатора j, % (справочные данные).

Для каждого участка схемы (линейного и трансформаторного) требуется определить потери напряжения , :

(2.39)

где , , и – потоки мощности (, ) и сопротивления (, ) как для линейных (, , , ), так и для трансформаторных (, , , ) участков схемы.

(2.40)

где - заданное напряжение источника питания (первый узел схемы);

- суммарные потери напряжения на пути от источника питания до узла j схемы.

Первый узел служит источником питания для всей схемы сети. Значение принимаем равным (1,03…1,15) .

После данного расчета напряжения за трансформаторами приводятся к стороне низшего напряжения по формуле:

(2.41)

где

Анализ схемы разомкнутой электрических сетей и приведенных выше основных расчетных соотношений показывает, что для их реализации необходимы режимные данные.

К режимным данным относятся:

- напряжение источника питания;

- коэффициент нагрузки трансформатора j, о.е. Он выбирается для каждого трансформатора из ряда: 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 1,0; 1,05; 1,1; 1,15; 1,2; 1,25; 1,3; 1,35; 1,4; 1,5; 1,55; 1,6; 1,65; 1,7;

- коэффициент мощности трансформаторов. Выбирается из табл. П2 в зависимости от заданного типа нагрузки трансформаторного пункта: производственная, коммунально-бытовая, смешанная;

- число часов использования максимальной активной нагрузки трансформатора j, ч. Выбирается из табл. П1 в зависимости от расчетной нагрузки подстанции и типа нагрузки.

На основе введенной исходной информации можно определить основные режимные характеристики трансформаторов:

(2.42)

где - полная нагрузка j-го трансформатора в ;

(2.43)

(2.44)

(2.45)

(2.46)

(2.47)

.

Дата добавления: 2015-08-13