Задачи по курсу Электроэнергетические системы

за характерные сутки: среднюю нагрузку Рср, максимальную нагрузку Рmax, коэффициент

заполнения графика kзп. Для годового графика дополнительно определить время использования максимальной нагрузки Тmax.

ЗАДАЧА № 1

МВт

Рmax = 59,16 МВт, Wсут = 1091,68 МВтч.
Параметры графика:

Рmax = 46,89 МВт, Wсут = 644,24 МВтч.
Параметры графика:

Pmax=59,16 МВт.
Определим среднюю мощность за год :



Коэффициент заполнения графика

нагрузок:



Время использования максимальной нагрузки за год:

в систему Б, оснащенную астатической системой вторичного регулирования частоты, по

линии электропередачи передается активная мощность Pл=200 МВт при номинальной частоте.
Мощность нагрузки в системе Б с учетом потерь Pн.ном.Б=1100 МВт. Суммарная располагаемая мощность работающих генераторов системы Б Pг.номБ=950 МВт Коэффициент регулирующего эффекта нагрузки Kн=2.
Определить установившееся значение частоты в системе Б после отключения линии электропередачи.

где

(1)

- приращение мощности в относительных единицах;

- приращение частоты, вызванное нарушением баланса активных мощностей.

Из (1) определим приращение частоты:

где Р=Рл – приращение активной мощности вызванное отключением линии связи.

Определим установившееся значение частоты:

мощностью P1 ном = P2 ном= 70 МВт, оснащенные статическими АРЧВ, работают

на общую нагрузку при номинальной частоте fном = 50 Гц. Оба турбоагрегата загружены полностью.
Коэффициенты статизма АРЧВ и регулирующего эффекта нагрузки соответственно равны: Kс1=0,022; Kс2=0,03 ; Kн=2,4.
Определить, на сколько процентов увеличится частота, если потребляемая мощность уменьшится на P=10 МВт.

в энергосистеме изменится на

и послеаварийного режима электрической сети: потоки мощности в линиях, напряжения

в узлах, потери мощности в сети.

Исходные данные:
Uип= 121 кВ,
РА=7,95 МВт,QА=4,2 Мвар;
РБ=17,6 МВт,QБ=13,85 Мвар;
РВ=30,59 МВт, QВ=16,4 Мвар;
L1=8 км, L2=4 км, L3=6 км;
r0=0,275 Ом/км, x0=0,4 Ом/км.

его на других источниках. К независимым ИП относятся две электростанции

или ПС, а также разные секции сборных шин одной электростанции или ПС, если каждая из этих секций в свою очередь питается от независимого источника. При небольшой мощности ЭП первой категории в качестве второго ИП можно использовать передвижные или стационарные ДЭС либо аккумуляторные батареи.
Из первой категории выделяют особые группы ЭП, требующие исключительно высокой степени надежности питания Для таких групп потребителей, кроме двух основных ИП, предусматривается третий (аварийный) независимый источник, который автоматически включается при исчезновении напряжения на основных ИП.

с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта,

нарушением нормальной деятельности значительного количества городских жителей. Для ЭП второй категории допустим перерыв в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

предприятий (ремонтно-механические, инструменталь-ные), небольшие поселки, мелкие предприятия и т. п.

Резервирование питания таких ЭП не требуется. Для них допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для подачи временного питания, ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но не более одних суток.

ее технико-экономические показатели, оказывают непосредственное влияние на качество электроэнергии. Так,

ЭП, создающие неравномерные по фазам нагрузки, вызывают несимметрию токов и напряжений; нелинейные ЭП, являясь источниками высших гармоник токов и напряжений в электрических сетях, увеличивают отклонения напряжения, потери мощности и энергии в сети, нагрев машин; из-за влияния токов высших гармоник, помимо этого, происходят повреждения конденсаторов.
Особенности работы ЭП должны учитываться при проектировании, анализе режимов, а также эксплуатации сетей, от которых питаются рассматриваемые ЭП. Расмотрим некоторые показатели работы основных типов ЭП.

лампы накаливания и газоразрядные лампы - люминесцентные низкого давления и

ртутные высокого давления с исправленной цветностью.
Лампы накаливания общего назначения выпускаются мощностью 40—1500 Вт, отличаются простотой конструкции, непрерывным спектром света, удобством в эксплуатации. Недостатками ламп накаливания являются низкие значения КПД и срока службы.
Газорязрядные лампы обладают высокой световой отдачей, они значительно экономичнее ламп накаливания, однако для их включения требуется специальная пускорегулирующая аппаратура, что приводит к дополнительным потерям мощности, снижению коэффициента мощности, увеличению стоимости светильников.

общественных зданий. Помимо необходимости в пускорегулирующих аппаратах, к их недостаткам

относятся зависимость срока службы от частоты включений, колебаний напряжения, температуры окружающей среды.
Дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления с исправленной цветностью типа ДРЛ выпускаются мощностью 80— 1000 Вт. Они обладают высокой световой отдачей, занимают сравнительно небольшой объем, высокоэкономичны, параметры их не зависят от температуры окружающей среды, что позволяет использовать их для освещения улиц и площадей в больших городах.

на всех промышленных предприятиях независимо от специфики их производства. К

силовым общепромышленным установкам относятся компрессоры, вентиляторы, насосы, подъемно-транспортные устройства. Основными силовыми ЭП этих установок являются двигатели, большей частью асинхронные.
Двигатели компрессоров, вентиляторов и насосов работают в продолжительном режиме и, как правило, относятся к ЭП первой категории. Они создают симметричную по фазам нагрузку. Мощность их  до 1000 кВт, напряжение  от 0,22 до 10 кВ, коэффициент мощности составляет 0,80,85.

двигатели, работающие с опережающим коэффициентом мощности.
Двигатели подъемно-транспортных устройств работают в

повторно-кратковременном режиме и могут питаться переменным током частотой 50 Гц или постоянным током. Для них характерны частые толчки нагрузки. Нагрузка на стороне переменного тока практически симметрична по фазам, коэффициент мощности 0,30,8. Подъемно-транспортные устройства относятся к первой или второй категории ЭП.

постоянный или трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц в трех-

и однофазный ток пониженной, повышенной или высокой частот. Преобразовательные установки используются в электролизном, гальваническом и прокатном производствах, электротяге, некоторых видах электросварки и др. Относятся к первой или второй категории ЭП.

постоянного тока состоит из сварочного генератора постоянного тока и двигателя

переменного тока с коэффициентом мощности 0,70,8 (при холостом ходе до 0,4). Нагрузка в питающей сети переменного тока по режиму работы — переменная, по фазам распределяется равномерно. Входящие в установку выпрямители создают нелинейность.
Электросварочные установки переменного тока имеют мощность до 1500 кВт, напряжение 220 В (50 Гц), работают в повторно-кратковременном режиме и представляют собой однофазную неравномерную нагрузку в виде сварочных трансформаторов для дуговой сварки и сварочных аппаратов для контактной сварки. Коэффициент мощности 0,30,35 для дуговой сварки и 0,40,7 для контактной. Сварочные установки вызывают в сетях значительные колебания напряжения, являются ЭП второй категории.

большим числом электродвигателей. Например, для слябинга 1150 используется 400 двигателей

общей мощностью 35 тыс. кВт.
Нагрузка прокатных установок по характеру — периодическая, резкопеременная, ударная с набросами реактивной мощности при прокате металла; при включении преобразователей — нелинейная.

расправления металлов, закалки и т. п. По способу превращения электроэнергии

в тепловую различают печи сопротивления, индукционные печи, дуговые печи и печи со смешанным нагревом.
В печах сопротивления нагрев изделия производится от специальных нагревательных элементов или за счет тока, пропускаемого через изделие. Относятся к ЭП второй категории.
В индукционных печах используется тепло, выделяющееся при прохождении индукционного тока; они применяются для плавления цветных металлов и их сплавов, выплавки высококачественной стали, закалки, сквозного нагрева диэлектриков. Относятся к ЭП второй категории.

электрической дугой, горящей между угольными электродами или между электродом и

расплавляемым металлом. Это сталеплавильные печи или печи для выплавки меди и ее сплавов. Относятся к ЭП первой категории.
К печам со смешанным нагревом принадлежат руднотермические печи и печи электрошлакового переплава. Руднотермические печи, в которых материал нагревается теплом, выделяемым при протекании тока по шихте, используются для получения ферросплавов, корунда, выплавки чугуна, свинца, возгонки фосфоора. В печах электрошлакового переплава, применяемых для получения высококачественных сталей и специальных сплавов, нагрев осуществляется за счет тепла, выделяющегося в шлаке при прохождении по нему тока. Шлак расплавляется теплом электрической дуги.
Руднотермические печи относятся к ЭП второй категории, печи электрошлакового переплава — к ЭП первой категории.

стиральные машины и т. п.) с асинхронными двигателями, работающими при

коэффициенте мощности 0,60,7 и относительно непродолжительное время в течение года;
бытовые аппараты (холодильники, кондиционеры, трансформаторы, стабилизаторы напряжения и т. п.). В холодильниках применяются асинхронные двигатели с коэффициентом мощности 0,56. Работа холодильников характеризуется регулярным включением и отключением и суммарной продолжительностью включенного состояния примерно 1200 ч/год. Кондиционеры воздуха для жилых зданий оборудуются асинхронными двигателями с коэффициентом мощности 0,70,85 и в жаркие дни работают с большой продолжительностью (почти круглосуточно);

маты, водонагревательные колонки и переносные электроплиты, утюги и т. п.).

Нагревательные приборы потребляют практически только активную мощность, работают при напряжении 127 и 220 В, продолжительность их работы зависит от многих условий, включая структуру тарифа на электроэнергию;
ЭП культурно-бытового назначения (телевизоры, радиоприемники, магнитофоны, электропроигрыватели и т. п.). Основное влияние на нагрузку сети оказывают телевизоры и радиоприемники. Коэффициент мощности телевизоров при нормальной работе равен 0,9—0,92. Однако при включениии их через стабилизаторы коэффициент мощности комплекта телевизор — стабилизатор существенно ухудшается.
В целом состав бытовых ЭП оказывает не только количественное, но и качественное влияние на нагрузку сети, поскольку современные бытовые ЭП потребляют значительную реактивную мощность.

в жилых зданиях относятся лифты, пожарные насосы, насосы водоснабжения и

других сантехнических установок. Нагрузка этих силовых ЭП составляет более 10 % общей нагрузки здания высотой до пяти этажей и увеличивается при большей: этажности зданий. Коэффициент мощности в среднем составляет 0,7. Силовая нагрузка культурно-бытовых, просветительных и коммунальных учреждений соизмерима с осветительно-бытовой нагрузкой жилых зданий. Ее коэффициент мощности находится в пределах 0,50,9.

и других факторов. Процесс электропотребления во времени отражается графиками нагрузок.
Графиком

электрической нагрузки называется графическое изображение зависимости электро-потребления от времени, на котором по оси абсцисс откладывают время, а по оси ординат — нагрузки в единицах мощности, тока или в процентах относительно максимума нагрузки .
Различают суточные, сезонные, годовые графики активной и реактивной нагрузок и годовые графики нагрузок по продолжительности.

графики для наиболее характерных зимних и летних суток. В зависимости

от географической широты количество летних и зимних суток различно. Для Украины можно принять действие зимнего графика 213 сут, летнего  152 сут. На рис.1,а построены два характерных суточных графика (зимний и летний). Для построения годового графика по продолжительности (рис.1,б) по оси ординат откладывают значение нагрузок, начиная с Рmах, а по оси абсцисс  продолжительность действия этой нагрузки в году. Например, P1=Pmax действует в течение Т1= t1213 (t1  время действия в суточном зимнем графике; 213  число таких графиков в году). Нагрузка Р2 действует в течение T2=t2213 и т.д.

активной нагрузки, численно равна энергии, произведенной или потребленной за рассматриваемый

период:


где Pi – мощность i–й ступени;
Ti – продолжительность ступени.
Средняя нагрузка за рассматриваемый период (сутки, год):


где W  произведенная или потребленная электроэнергия за этот период;
Т  длительность рассматриваемого периода.

единице kзп. Характерна для графика также продолжительность использования максимальной нагрузки:



Эта

величина показывает, сколько часов за рассматриваемый период Т (обычно год) потребитель должен был бы работать с неизменной максимальной нагрузкой, чтобы выработать (потребить) количество электроэнергии W, что и при реальном графике нагрузки.