Содержание
10.61. Какой объем V воды можно вскипятить, затратив электрическую энергию W = З гВт*ч? Начальная температура воды t0 = 10°С.
10.62. Какую мощность Р потребляет нагреватель электрического чайника, если объем V = 1 л воды закипает через время τ = 5 мин? Каково сопротивление R нагревателя, если напряжение в сети U = 120 В? Начальная температура воды t0 = 13,5°С.
10.63. На плитке мощностью W = 0,5 кВт стоит чайник, в который налит объем V = 1 л воды при t0 = 16 °С. Вода в чайнике закипела через время t = 20 мин после включения плитки. Какое количество теплоты Q потеряно при этом на нагревание самого чайника, на излучение и т. д.?
10.64. Нагреватель электрической кастрюли имеет две одинаковые секции с сопротивлением R = 20 Ом каждая. Через какое время τ закипит объем V = 2,2 л воды, если: а) включена одна секция; б) обе секции включены последовательно; в) обе секции включены параллельно? Начальная температура воды t0 = 16°С, напряжение в сети U = 110 В, к.п.д. нагревателя η = 85%.
10.65. Нагреватель электрического чайника имеет две секции. При включении одной из них вода в чайнике закипит через время τ1 = 15 мин, при включении другой через время τ2 = 30 мин. Через какое время τ закипит вода в чайнике, если включить обе секции: а) последовательно; б) параллельно?
10.66. Нагреватель электрического чайника сопротивлением R1 включен в цепь, как показано на рисунке. Э.д.с. батареи ε = 120 В, сопротивление R2 = 10 Ом. Амперметр показывает ток I = 2 А. Через какое время τ закипит объем V = 0,5 л воды? Начальная температура воды t0 = 4°C. К.п.д. нагревателя η = 76%.
10.67. Калориметр имеет спираль сопротивлением R1, которая включена в цепь, как показано на рисунке. Э.д.с. батареи ε = 110В, к.п.д. спирали η = 80%. В калориметр налита масса m = 500 г керосина. Амперметр показывает ток I = 2 А, вольтметр показывает напряжение U = 10,8 В. Каково сопротивление R1 спирали? Найти удельную теплоемкость с керосина, если за время τ = 5 мин пропускания тока керосин нагрелся на ∆t = 5 °С. Каково сопротивление R2? Сопротивление вольтметра считать бесконечно большим.
10.68. Объем V = 4,5 л воды можно вскипятить, затратив электрическую энергию W = 0,5 кВт*ч. Начальная температура воды t0 = 23°С. Найти к.п.д. η нагревателя.
10.69. Для отопления комнаты пользуются электрической печью, включенной в сеть напряжением U = 120 В. Комната теряет в единицу времени количество теплоты QT = 87,08 МДж/сут. Требуется поддерживать температуру комнаты постоянной. Найти: а) сопротивление R печи; б) длину l нихромовой проволоки диаметром d = l мм, необходимой для обмотки такой печи; в) мощность Р печи.
10.70. Температура водяного термостата объемом V =1 л поддерживается постоянной при помощи нагревателя мощностью Р = 2 Вт. На нагревание воды тратится 80% этой мощности. На сколько понизится температура воды в термостате за время τ = 10 мин, если нагреватель выключить?
Выдержка из текста работы
При расчётах считать, что секционный выключатель СВ на стороне 110 кВ подстанции включен, на стороне 10 кВ — выключен. Расчётное время считать равным одному часу, т.е. 1 тыс. кВт·ч = 1 МВт. Напряжение питающих узлов 1 и 2 принять равным 114 кВ. Узлы установки ИКЭЭ обозначены на рисунке номерами.
Измерительные комплексы электроэнергии
|
ИКЭЭ |
дTT, % |
дTН, % |
дкл, % |
дос, % |
Показание, кВт·ч |
|
|
Wh1 |
0.25 |
0.5 |
0.15 |
0.5 |
12 548,00 |
|
|
Wh2 |
0.36 |
0.5 |
0.25 |
0.5 |
7 958,00 |
|
|
Wh3 |
0.28 |
0.5 |
0.18 |
0.5 |
11 548,00 |
|
|
Wh4 |
0.38 |
0.8 |
0.26 |
0.5 |
8 028,00 |
|
|
Wh5 |
0.58 |
0.5 |
0.32 |
1.0 |
4 587,00 |
|
|
Wh7 |
0.5 |
0.5 |
0.25 |
0.5 |
2 498,00 |
|
|
Wh9 |
0.52 |
0.5 |
0.26 |
2.0 |
4 587,00 |
|
|
Wh6 |
0.65 |
0.8 |
0.28 |
1.0 |
2 869,00 |
|
|
Wh8 |
0.65 |
0.8 |
0.28 |
1.0 |
2 600,00 |
|
|
Wh10 |
0.81 |
0.8 |
0.41 |
2.0 |
2 458,00 |
Состав оборудования:
электрическая энергия нагрузка сеть
ВЛ-110 кВ-1: АС-240/32, l=32 км;
ВЛ-110 кВ-2: АС-150/24, l=31 км;
Т1 — ТДН-16000/110;
Т2 — ТДН-10000/110;
cosф=0,9.
Схема замещения и параметры электрической сети
ЛЭП№1 АС-240/32
L=32 км, r=0,12 Ом/км, x=0,405 Ом/км, b=2,81 мкСм/км, n=1, U=110 кВ
gmin=0,001 мкСм/км, gmax=0,077 мкСм/км
g=(gmin+ gmax)/2=(0,001+0,077)/2=0,039 мкСм/км
P0=g*1102=0,039*1102=0,4719 кВт/км
R1=r*L/n=0,12*32/1=3,84 Ом
X1=x*L/n=0,405*32/1=12,96 Ом
G1=g*L*n=0,039*32*1=1,248 мкСм
B1=b*L*n=2,81*32*1=89,92 мкСм
ЛЭП№2 АС-150/24
L=31 км, r=0,198 Ом/км, x=0,420 Ом/км, b=2,7 мкСм/км, n=1, U=110 кВ
gmin=0,001 мкСм/км, gmax=0,077 мкСм/км
g=(gmin+ gmax)/2=(0,001+0,077)/2=0,039 мкСм/км
P0=g*1102=0,039*1102=0,4719 кВт/км
R2=r*L/n=0,198*31/1=6,138 Ом
X2=x*L/n=0,420*31/1=13,02 Ом
G2=g*L*n=0,039*31*1=1,209 мкСм
B2=b*L*n=2,7*31*1=83,7 мкСм
Т1 ТРДН-16000/110
S1=16 МВА, Uт1=110 кВ
RT1=4,38 Ом, XT1=86,7 Ом, GT1=1,437 мкСм, BT1=8,469 мкСм
P1xx= GT1* Uт12=1,437 *1102=17,387 кВт
Т2 ТДН-10000/110
S2=10 МВА, Uт2=110 кВ
RT2=7,95 Ом, XT2=139 Ом, GT2=1.059 мкСм, BT2=5,293 мкСм
P2xx= GT1* Uт22=1.059 *1102=12,813 кВт
Рисунок 2 — Схема замещения электрической сети.
Технические потери электроэнергии и их структура
1. Расчет потерь холостого хода в трансформаторах:
кВтч
2. Расчет потерь на корону в ЛЭП:
кВтч
3. Расчет постоянных потерь электроэнергии, обусловленных потерями на перемагничивание сердечников силовых трансформаторов и потерями на корону в линиях электропередачи:
кВтч
4. Нагрузочные активные потери энергии:
Pвл1=12,548 МВтч; Qвл1= Pвл1*tgф=12,548 *0.48=6,023 МВАр;
Pвл2=7,958 МВтч; Qвл2= Pвл2*tgф=7,958 *0.48=3,819 МВАр;
P1Т=11,548 МВтч; Q1Т= P1Т*tgф=11,548 *0.48=5,543 МВАр;
P2Т=8,028 МВтч; Q2Т= P2Т*tgф=8,028 *0.48=3,853 МВАр;
кВтч
кВтч
кВтч
кВтч
кВтч
5. Технические потери ЭЭ:
кВтч
Таблица 2 — Технические потери в элементах сети
|
№ |
Элемент сети |
Потери постоянные |
Потери переменные |
|
|
1. |
Воздушная линия 1 |
15,101 |
61,48 |
|
|
2. |
Воздушная линия 2 |
14,629 |
39,523 |
|
|
3. |
Трансформатор 1 |
17,387 |
114,84 |
|
|
4. |
Трансформатор 2 |
12,813 |
34,69 |
Расчет класса точности всех ИКЭЭ
Расчет показателей развёрнутого баланса ЭЭ
1. Поступление ЭЭ в сеть:
кВтч
2. Отпуск электроэнергии из сети:
кВтч
3. Сальдо электроэнергии по сети:
кВтч
4. Полезный отпуск электроэнергии:
кВтч
5. Отчетные потери электроэнергии:
кВтч
6. Технические потери электроэнергии:
кВтч
7. Коммерческие потери электроэнергии:
кВтч
Расчёт фактического и допустимого небалансов
1. По линиям — трансформаторам
а) Расчет допустимого небаланса
Wh1+Wh2=12548+7958=20506 МВтч
Wh3+Wh4=11548+8028=19576 МВтч
Допустимый небаланс в кВтч:
WНБдоп=(Wh1+ Wh2)*НБдоп=20506*(±0,00934)=± 191,526кВтч
б) Расчет фактического небаланса
|НБфакт|> НБдоп
Данное обстоятельство говорит, что учёт электроэнергии не является достоверным.
2. По секциям шин (3, 5, 7, 9)
а) Расчет допустимого небаланса
Wh5 + Wh7 + Wh9=4587+2498+4587=11672 МВтч
Допустимый небаланс в кВтч:
WНБдоп=(Wh3)*НБдоп=11548*(±0,01397)=±161,325 кВтч
б) Расчет фактического небаланса
|НБфакт|< НБдоп
Данное обстоятельство говорит об удовлетворительной работе системы учёта электроэнергии.
3. По секциям шин (4, 6, 8, 10)
а) Расчет допустимого небаланса
Wh6+Wh8+ Wh10=2869+2600+2458=7927 МВтч
Допустимый небаланс в кВтч:
WНБдоп=(W4)*НБдоп=8028*(±0,01608)=±129,09 кВтч
б) Расчет фактического небаланса
|НБфакт|< НБдоп
Данное обстоятельство говорит об удовлетворительной работе системы учёта электроэнергии.
4. По всей электрической сети (1 — 10)
а) Расчет допустимого небаланса
Wh1+Wh2=12548+7958=20506 МВтч
Whо=Wh5+Wh6+Wh7+Wh8+Wh9+Wh10=4587+2869+2498+2600+4587+2458=19599 МВтч
Допустимый небаланс в кВтч:
WНБдоп=(Wh1+ Wh2)*НБдоп=20506*(±0.01134)=±232,538 кВтч
б) Расчет фактического небаланса
|НБфакт|> НБдоп
Данное обстоятельство говорит, что учёт электроэнергии не является достоверным.
Нормативные потери электроэнергии
кВтч
кВтч
?Wнорм > ?Wотч
Таблица 3 — Отчётный развёрнутый баланс электроэнергии объекта
|
№ |
Параметр |
Показатель |
Значение, кВт·ч |
Значение, % |
|
|
1. |
Поступление электроэнергии в сеть |
20506 |
|||
|
2. |
Отпущено электроэнергии из сети |
0 |
|||
|
3. |
Сальдо электроэнергии по сети |
20506 |
|||
|
4. |
Полезный отпуск электроэнергии |
19599 |
|||
|
5. |
Отчётные потери электроэнергии |
907 |
4,423% |
||
|
6. |
Технические потери электроэнергии |
280,754 |
1,369% |
||
|
7. |
Коммерческие потери электроэнергии |
626,246 |
3,053% |
||
|
8. |
Допустимый небаланс |
±232,538 |
±1,133% |
||
|
9. |
Нормативные потери |
513,292 |
2,503% |
Рисунок 3 — Схема с результатами расчетов
Таблица 4 — Фактические и допустимые небалансы по энергосистеме
|
Элемент |
НБдоп |
|Нбфакт| |
НБдоп>|НБфакт| |
|
|
Линии — тр-ры |
±0,934% |
3,1% |
— |
|
|
1 секция шин |
±1,397% |
-1,1% |
+ |
|
|
2 секция шин |
±1,608% |
1,25% |
+ |
|
|
Вся электрическая сеть |
±1,134% |
3% |
— |
Выводы
1. Критерии достоверности учета ЭЭ:
а) ? 907 > 513,292 — Критерий не соблюдается
б)? 626,246 > 232,538 — Критерий не соблюдается
в)? 626,246 > 280,754 — Критерий не соблюдается
Учет электроэнергии не является достоверным.
2. При выполнении задания были рассчитаны фактический и допустимый небалансы во всех узлах данной сети. Это позволило определить узел, в котором фактический небаланс превышал допустимый.
3. Учитывая тот факт, что фактический небаланс является положительной величиной, можно утверждать, что один или несколько счетчиков работают неправильно и/или имеются потери, связанные с без учетным потреблением электроэнергии. Поскольку учет ЭЭ на секциях шин 1 и 2 является достоверным, то необходимо проверить работу счетчиков, учитывающих поступление электрической энергии в сеть (1 и 2).
Размещено на
