Расчет и моделирование параметров линий электропередачи
Составление модели высоковольтной питающей линии электропередач в программе MatLab/Simulink. Расчёт распределенных параметров, исследование режимов работы на холостом ходу под напряжением 110 кВ. Анализ влияния протяженности линии на электроснабжение.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.02.2024 |
| Размер файла | 191,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Лабораторное занятие
Расчет и моделирование параметров линий электропередачи
Цель работы: изучить интерфейс программы MatLab/Simulink, приобрести навыки управления и редактирования элементов, составить модель высоковольтной питающей линии электропередач и исследовать режимы ее работы на холостом ходу.
Краткие теоретические сведения
Линия с распределенными параметрами представляет собой линию электропередач (ЛЭП), в которой ёмкость и сопротивление проводов однородной линии равномерно распределены по ее длине. Аналитический расчет схем, содержащих элементы с распределенными параметрами, предполагает сложные вычисления. При исследовании режимов работы ЛЭП напряжением 110 кВ и выше должна быть учтена их распределенная емкость, которая при значительной протяженности линии может оказывать значительное влияние на протекание процессов в системе электроснабжения. Поэтому при расчете ЛЭП с таким напряжением применяют упрощенную схему с сосредоточенными параметрами сопротивления и проводимости. Упрощенная П-образная схема замещения ЛЭП в общем виде приведена на рис. 1.1. электроснабжение высоковольтный линия
Рис. 1.1. Схема замещения высоковольтной питающей ЛЭП
На схеме замещения (рис. 1.1) видно, что половина полной ёмкостной проводимости B и активной проводимости G линии находится вначале, а другая половина - в конце схемы. Полные активное R и индуктивное X сопротивления расположены в центре схемы замещения.
Активная проводимость G определяется потерями активной мощности на корону, а также в незначительной степени - активной проводимостью изоляции.
При расчетах, как правило, токами утечки пренебрегают и потери на корону вычисляют по обобщенным характеристикам, с учетом погодных условий, поэтому при выполнении лабораторной работы G принимаем равной нулю. Схема замещения примет вид, как показано на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Схема замещения питающей ЛЭП на холостом ходу без учета активной проводимости
В справочной литературе [6] указываются погонные (или удельные) значения сопротивления и проводимости проводников. Исходя из этого, полные значения находятся произведением удельных значений на длину линии электропередач.
Из схемы (рис. 1.2) следует, что наличие распределенной ёмкости вызывает протекание реактивных токов, даже при отсутствии нагрузки.
В этом случае исследование токов и напряжений ЛЭП во всех элементах схемы именно на холостом ходу представляет наибольший интерес.
В режиме холостого хода реактивный емкостный ток, протекая по активному сопротивлению R линии, вызывает падение напряжения InR, что следует из схемы замещения (рис. 1.2) и векторной диаграммы (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Векторная диаграмма фазы питающей ЛЭП на холостом ходу
Наличие индуктивного сопротивления X создает при протекании тока через него падение напряжения -jInX. Последнее приводит к увеличению напряжения в конце линии в режиме холостого хода.
Если длина линии 100-500 км, то повышение напряжения может составлять 0,5-14 %. Превышение установленного уровня напряжения негативно сказывается на работе электрооборудования, так как это приводит к снижению срока службы изоляции и электротехнического оборудования линии, а в некоторых случаях различные по величине напряжения по разным сторонам ЛЭП даже могут привести к выпадению из синхронной работы параллельно включенных генераторов.
Для исключения этих явлений в схемах протяженных электропередач производят индуктивную компенсацию реактивной мощности.
Следует заметить, что значение реактивного тока линии может достигать 25-30 % от максимальной действующей нагрузки. В таких линиях высокого и сверхвысокого напряжения любые переключения разъединителями запрещены, даже на холостом ходу.
Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется изучить литературу по теме.
Моделирование ЛЭП на холостом ходу
Для моделирования ЛЭП применяются следующие элементы Simulink (см. рис. 1.2).
1. AC Voltage Source - источник переменного напряжения. Данный компонент находится в библиотеке SimPowerSystems в разделе Electrical Sources. Элемент характеризуется следующими основными параметрами: peak amplitude (пиковая амплитуда), phase (начальная фаза), frequency (частота). Параметр sample time можно оставить без изменения.
2. Series RLC Branch - RLC-контур с последовательным соединением элементов. Компонент находится в библиотеке SimPowerSystems в разделе Elements. Элемент характеризуется параметрами resistance (полное сопротивление), inductance (полная индуктивность), capacitance (полная емкость). При необходимости из данного контура можно убрать R (присвоив значение 0), L (присвоив значение 0) или C (присвоив значение inf).
3. Bus Bar - шина, позволяющая изменять количество входных и выходных сигналов. Элемент находится в библиотеке SimPowerSystems в разделе Connectors (Соединители). Параметрами являются число входов (number of inputs) и число выходов (number of outputs).
4. Voltage Measurement, Current Measurement - измерители мгновенных значений напряжения и тока соответственно. Элемент находится в библиотеке SimPowerSystems в разделе Measurements.
5. RMS - преобразователь мгновенного значения сигнала в действующее значение. Расположен в библиотеке SimPowerSystems в подразделе Measurements раздела Extra Library. Настраиваемый параметр frequency (частота).
6. Display - дисплей для отображения численных значений сигнала. Доступен в библиотеке Simulink в разделе Sinks. Основным параметром является format (формат отображения данных).
Поместив в рабочее окно Simulink необходимые элементы из библиотеки и выполнив их последующее соединение и настройку, получим имитационную модель (рис. 1.4).
Продольные сопротивления ЛЭП моделируются с помощью элемента Series RLC Branch, причём параметр capacitance равен inf. Поперечная ёмкостная проводимость представлена RLC-контуром, в котором параметр inductance равен нулю. Следует отметить, что в поперечных ветвях схем замещения должно обязательно присутствовать малое активное сопротивление (например, 10-5 Ом).
Рис. 1.4. Имитационная модель ЛЭП на холостом ходу в Simulink
Порядок выполнения работы
1) Запустите программу MathLab и откройте библиотеку Simulink.
2) Создайте новый файл модели путем выполнения команды: File/New/Model.
3) Откройте в Simulink необходимый набор для моделирования системы электроснабжения (SimPowerSystems), добавьте необходимые элементы из окна Simulink в окно вновь созданной модели для моделирования ЛЭП на холостом ходу (см. подраздел 1.2).
4) В соответствии с вариантом, выданным преподавателем, выберите необходимые параметры из табл. 1.1, рассчитайте полные значения сопротивления и проводимости линии, задайте параметры добавленных в модель элементов и создайте соединение между ними. Для этого соедините между собой входы и выходы блоков, как показано на рис. 1.4.
Таблица 1.1
Исходные данные для моделирования работы ЛЭП
|
Параметр |
Вариант |
||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
Напряжение источника питания Uл, кВ |
110 |
220 |
330 |
500 |
220 |
330 |
110 |
220 |
500 |
330 |
|
|
Протяженность ЛЭП L, км |
100 |
150 |
270 |
380 |
200 |
250 |
120 |
190 |
420 |
300 |
|
|
Удельное активное сопротивление ЛЭП r0, Ом/км |
0,3 |
0,21 |
0,131 |
0,021 |
0,21 |
0,l3l |
0,46 |
0,21 |
0,021 |
0,131 |
|
|
Удельное индуктивное сопротивление ЛЭП x0, Ом/км |
0,4 |
0,344 |
0,434 |
0,29 |
0,344 |
0,434 |
0,44 |
0,344 |
0,29 |
0,434 |
|
|
Удельная проводимость b010-6, См/км |
2,2 |
2,6 |
2,83 |
3,77 |
2,6 |
2,83 |
2,38 |
2,6 |
3,77 |
2,83 |
|
|
Нагрузка ЛЭП P+jQ, МВА |
40+ j15 |
70+ j25 |
200+ j75 |
270+ j100 |
80+ j30 |
220+ j70 |
30+ j10 |
110+ j40 |
300+ j110 |
240+ j90 |
5) Задайте параметры решателя в меню Simulation/Simulation parameters на вкладке Solver.
6) Запустите модель на исполнение путем выполнения команды: Simulation/Start.
7) По окончании выполнения моделирования зафиксируйте показания измерительных приборов (амперметров и вольтметров).
8) Сохраните файл модели под своим индивидуальным именем.
9) Результаты исследования работы ЛЭП занесите в табл. 1.2, постройте векторную диаграмму токов и напряжения для режима холостого хода ЛЭП, сформулируйте выводы о влиянии емкостной проводимости на режим напряжения ЛЭП, а также ответьте на контрольные вопросы и оформите отчет по выполненной лабораторной работе.
Таблица 1.2
Результаты исследования работы ЛЭП на холостом ходу
|
Режим работы ЛЭП |
Действующие значения исследуемых величин |
|||||
|
IBI, А |
IB2, A |
I1, А |
U1, кВ |
U2, кВ |
||
|
Холостой ход |
Контрольные вопросы
1. Что является причиной протекания тока в режиме холостого хода по высоковольтной ЛЭП?
2. Каким образом формируется напряжение в конце линии в режиме холостого хода и чем вызвано различие значений напряжения по концам ЛЭП?
3. Почему в режиме холостого хода высоковольтную ЛЭП нельзя отключать разъединителем?
4. К чему приводит различие значений напряжения по концам ЛЭП?
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Составление схемы замещения электропередачи и определение ее параметров. Определение волнового сопротивления. Определение радиуса расщепления фазы. Отыскание границ области по ограничениям на радиус провода. Расчеты режима работы электропередачи.
курсовая работа [5,1 M], добавлен 31.08.2011Электрический расчет высоковольтной линии, предназначенной для электроснабжения промышленного предприятия. Выбор мощностей трансформаторов повышающей и понижающей подстанции. Определение параметров линии электропередач. Расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [990,3 K], добавлен 14.04.2014Расчет воздушной линии электропередачи. Определение конструктивных и физико-механических характеристик элементов ВЛ. Расчет и выбор марки опоры, ее технические характеристики. Расчёт провода, напряжений, изоляции, грозозащитного троса, стрел провесов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.03.2015Модели нагрузки линии электропередачи. Причины возникновение продольной несимметрии в электрических сетях. Емкость трехфазной линии. Индуктивность двухпроводной линии. Моделирование режимов работы четырехпроводной системы. Протекание тока в земле.
презентация [1,8 M], добавлен 10.07.2015Расчет воздушной линии электропередачи, обеспечение условия прочности провода. Внешние нагрузки на провод. Понятие о критическом пролете, подвеска провода. Опоры воздушных линий электропередачи. Фермы как опоры для высоковольтных линий электропередачи.
дипломная работа [481,8 K], добавлен 27.07.2010Проект линии электропередачи, расчет для неё опоры при заданном ветровом районе по гололёду. Расчёт проводов линии электропередач на прочность. Расчёт ветровой нагрузки, действующей на опору. Подбор безопасных размеров поперечного сечения стержней фермы.
курсовая работа [890,8 K], добавлен 27.07.2010Расчет сечения провода по экономической плотности тока. Механический расчет проводов и тросов воздушных линий электропередачи. Выбор подвесных изоляторов. Проверка линии электропередачи на соответствие требованиям правил устройства электроустановок.
курсовая работа [875,3 K], добавлен 16.09.2017Сопоставление сопротивлений и проводимостей линии электропередачи, расчет ее волновых и критериальных параметров. Определение типов проводов. Работа системы электропередачи в режиме максимальных и минимальных нагрузок, повышение ее пропускной способности.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 16.03.2012Проектирование электропередачи от строящейся ГЭС в энергосистему с промежуточной подстанцией, анализ основных режимов ее работы. Механический расчет провода и троса линии электропередачи 500 кВ, технико-экономические показатели электрической сети.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 05.04.2010Состав воздушных линий электропередач: провода, траверсы, изоляторы, арматура, опоры, разрядники, заземление, волоконно-оптические линии. Классификация линий электропередач по роду тока, назначению и напряжению. Расположение проводов на воздушной линии.
презентация [188,3 K], добавлен 02.09.2013Расчёт механики проводов воздушной линии электропередач, исходного режима работы провода. Подбор изоляторов и длины подвесной гирлянды. Проектирование механического привода. Расчет конической передачи. Определение усилий, действующих в зацеплении.
дипломная работа [836,1 K], добавлен 20.05.2011Представление линии 500 кВ четырехполюсником, нахождение обобщенных постоянных с учетом и без учета потерь в линии. Определение параметров схемы замещения линии. Выбор мощности реактора по условиям выравнивания напряжения в режиме холостого хода линии.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 29.03.2017Составление схемы замещения электрической сети и определение её параметров. Расчёт режимов коротких замыканий. Выбор типа основных и резервных защит сети. Устройство резервирования отказа выключателя. Выбор основных типов измерительных трансформаторов.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 15.02.2016Изолирующая подвеска проводов, расчет напряженности электрического поля под проводами. Определение параметров воздушной линии электропередачи и примыкающих систем, отключений при ударах молнии и обратных перекрытиях. Расчет коммутационных перенапряжений.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 16.11.2010Исследование электрических полей нестандартных многоцепных высоковольтных линий электропередач. Инструкция по ликвидации аварийных режимов работы на подстанции 110/35/10 кВ. Программа расчета электрических полей трехфазной линии на языке Turbo Pascal.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 29.04.2010Энергетический процесс и распределение напряжений в схеме замещения 2-х проводной линии электропередачи при постоянной величине напряжения в начале линии в зависимости от тока, определяемого количеством включенных потребителей электрической энергии.
лабораторная работа [71,4 K], добавлен 22.11.2010Выбор мощности силовых трансформаторов. Расчет сечения линий электропередач, их параметры. Потери мощности и электроэнергии в силовых трансформаторах и линиях электропередач. Проверка выбранного сечения линий электропередачи по потере напряжения.
курсовая работа [741,1 K], добавлен 19.12.2012Исследование асинхронного электродвигателя, включающее режим пуска на холостом ходу и наброс нагрузки, проводимое на имитационной модели, собранной в среде Matlab Simulink. Отличительные особенности динамической и статической характеристик двигателя.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 14.04.2015Шкала напряжений для сетей и приемников. Сооружение линии электропередачи переменного тока. Компенсация параметров длинной линии. Электропередача с заземленной точкой у конца. Общее понятие о подстанциях. Открытые и закрытые распределительные устройства.
лекция [73,9 K], добавлен 14.08.2013Разработка распределительной, питающей системы силового внутреннего электроснабжения телятника на 200 голов. Расчёт заземляющего устройства. Трассировка и расчёт воздушных линий электропередач напряжением 0,38 кВ. Расчёт и выбор линейных фидеров.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 21.10.2015
