Выбор и обоснование номинальных напряжений питающих и распределительных электрических сетей

Ориентировочно оптимальное номинальное напряжение ВЛ может быть определено по эмпирической формуле:

,

где L – длина ВЛ, км;

Р – передаваемая активная мощность, МВт.

Выбираем напряжение воздушной линии электропередач, соединяющей подстанции ПСА и ПС2.

L =36 км;

кВ;

Принимаем стандартное номинальное напряжение 220 кВ.

Выбираем напряжение воздушной линии электропередач, соединяющей подстанции ПС2 и ПС4.

L =48 км;

кВ;

Принимаем стандартное номинальное напряжение 110 кВ.

Выбираем напряжение воздушной линии электропередач, соединяющей подстанции ПС2 и ПС1.

L =36 км;

кВ;

Принимаем номинальное напряжение 110 кВ.

Выбираем напряжение воздушной линии электропередач, соединяющей подстанции ПС1 и ПС3.

L=30 км;

кВ;

Принимаем номинальное напряжение 110 кВ.

Для нахождения напряжения в кольцевом участке используем максимальную длину линии в кольце и среднюю мощность неучтенных подстанций.

L=72 км;

кВ;

принимаем номинальное напряжение в кольцевом участке 110 кВ.

Выбираем напряжение воздушной линии электропередач, соединяющей подстанции ПС2 и ПС1.

L=36 км;

кВ;

Принимаем номинальное напряжение 110 кВ.

1.4 Выбор типа, числа и номинальной мощности трансформаторов питающих подстанций и определение расчётных нагрузок электрической сети

Выбор трансформаторов, устанавливаемых на подстанциях района нагрузок, определяется с учетом их перегрузочной способности в послеаварийном режиме при выходе из строя одного из двух трансформаторов. Рассчитываются коэффициенты предварительной загрузки и коэффициенты загрузки в послеаварийном режиме. Выводы о допустимости работы одного трансформатора в послеаварийном режиме делаются на основании норм аварийных допустимых перегрузок трансформаторов. В качестве расчетной температуры во время перегрузки принимается зимняя эквивалентная температура охлаждающей среды (υ _охл=0ºС), т.к. наибольшая перегрузка трансформаторов наблюдается в зимний период. Продолжительность максимума зимнего суточного графика h = 8 ч.

В случае, когда на подстанции предусматривается установка двух трансформаторов, номинальная мощность каждого из них определяется приближенно исходя из соотношения:

,

где - мощность потребителей подстанции в 5-м году эксплуатации.

Выбранные трансформаторы необходимо проверить по аварийным и систематическим перегрузкам.

Выбираем трансформаторы подстанции ПС1.

МВА.

МВА.

Выбираем два трансформатора типа ТРДН–25000/110 с S _н = 25 МВ∙А каждый [1, таблица 6.9].

Проверяем по условию аварийных перегрузок:

;

;

, [6, таблица П.2.4].

Следовательно, такие перегрузки допустимы для выбранного трансформатора.

Выбираем трансформаторы подстанции ПС2:

МВА;

МВА.

Выбираем два трансформатора типа АТДЦТН–125000/220/110 с S _н = 125 МВ∙А каждый [1, таблица 6.14].

Проверяем по условию аварийных перегрузок:

;

;

Для трансформаторов выше 100 МВ∙А .

Следовательно, такие перегрузки допустимы для выбранного трансформатора.

Выбираем трансформаторы подстанции ПС3.

МВА;

МВА.

Выбираем два трансформатора типа ТДН–16000/110 с S _н = 16 МВ∙А каждый [1, таблица 6.9].

Проверяем по условию аварийных перегрузок:

;

;

, [6, таблица П.2.4].

Следовательно, такие перегрузки допустимы для выбранного трансформатора.

Выбираем трансформаторы подстанции ПС4.

МВА;

МВА;

Выбираем два трансформатора типа ТРДН–40000/110 с S _н = 40 МВ∙А каждый [1, таблица 6.9].

Проверяем по условию аварийных перегрузок:

;

;

, [6, таблица П.2.4].

Следовательно, такие перегрузки допустимы для выбранного трансформатора.

Таблица 1.2 – Параметры трансформаторов

ПС	Тип тр-ра	, МВА	, кВт	, квар	, Ом	, Ом
№	, МВА
	23.3	ТРДН – 25000/110				2.54	___	__	55.9	_	___
	140.17	АТДЦТН – 125000/220/110				0.5	0.5	1.0	48.6		82.5
	14.83	ТДН – 16000/110				4.38	___	__	86.7	_	___
	39.32	ТРДН – 40000/110				1.4	___	__	34.7	_	___

С учётом типов выбранных трансформаторов составим принципиальные схемы сетей (рисунок П.1.1, рисунок П.1.2).

1.5 Расчёт установившегося режима, определение сечений и марок проводов для радиальной схемы сети

Расчет ведем по параметрам конца схемы (рисунок П.1.3).

Сечение провода определяем по экономической плотности тока:

,

где - экономическая плотность тока;

n – число линий электропередач;

- расчётный ток нагрузки, определяемый по формуле:

,

где - расчётная нагрузка (с учётом потерь), кВА;

- номинальное напряжение линии, кВ.

Расчет участка ВЛ 2-4 и ПС4.

Выполняем расчет потерь мощности в трансформаторах ПС4 по параметрам конца участка:

.

Потери мощности в трансформаторе:

.

Мощность перед трансформатором:

;

;

.

Определяем ток, протекающий по ВЛ 2-4:

А.

Методом экономической плотности тока определяем сечение ВЛ 2-4:

,

где А/ , т.к. ч [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 120/19.

Определяем ток в линии в послеаварийном режиме и сравниваем с допустимым:

А;

A.

Минимальное сечение по условию отсутствия потерь на «корону» зависит от класса напряжений рассчитываемой ВЛ и составляет 70 для напряжения 110кВ.

.

Минимальное сечение по условию механической прочности для рассматриваемой ВЛ составляет 120 [3, пункт 2.5.39].

.

Таблица 1.5 – Параметры линии между ПС2 – ПС4

Линия	Сечение провода,	Длина линии, км	Расчётные данные
, Ом/км	, Ом/км	, 1/км	, Ом	, Ом	, Мвар
2-4	120/19		0,249	0,427	2,658	11.95	20.5	1.54

Мощность в конце линии:

.

Потери мощности в линии:

Мощность в начале линии:

.

Мощность, входящая в линию:

.

Расчет участка ВЛ 1-3 и ПС3.

Выполняем расчет потерь мощности в трансформаторах ПС2 по параметрам конца участка:

МВА.

Потери мощности в трансформаторе:

МВА.

Мощность перед трансформатором:

МВА;

МВА;

МВА.

Определяем ток, протекающий по ВЛ 1-3:

А.

Методом экономической плотности тока определяем сечение ВЛ 1-3:

,

где А/ , т.к. ч [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 120/19.

Определяем ток в линии в послеаварийном режиме и сравниваем с допустимым:

А;

A.

Минимальное сечение по условию отсутствия потерь на «корону» зависит от класса напряжений рассчитываемой ВЛ и составляет 70 для напряжения 110кВ.

.

Минимальное сечение по условию механической прочности для рассматриваемой ВЛ составляет 120 [3, пункт 2.5.39].

.

Таблица 1.3 – Параметры линии между ПС1 – ПС3

Линия	Сечение провода,	Длина линии, км	Расчётные данные
, Ом/км	, Ом/км	, 1/км	, Ом	, Ом	, Мвар
1-3	120/19		0.249	0.427	2.658	7.47	12.81	0.96

Мощность в конце линии:

Потери мощности в линии:

Мощность в начале линии:

Мощность, входящая в линию:

.

Расчет участка ВЛ 2-1 и ПС1.

Выполняем расчет потерь мощности в трансформаторах ПС1 по параметрам конца участка:

.

Потери мощности в трансформаторе:

.

Мощность перед трансформатором:

;

;

;

.

Определяем ток, протекающий по ВЛ 2-1:

А.

Методом экономической плотности тока определяем сечение ВЛ 2-1:

,

где А/ , т.к. ч [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 120/19.

Определяем ток в линии в послеаварийном режиме и сравниваем с допустимым:

А;

A.

Минимальное сечение по условию отсутствия потерь на «корону» зависит от класса напряжений рассчитываемой ВЛ и составляет 70 для напряжения 110кВ.

.

Минимальное сечение по условию механической прочности для рассматриваемой ВЛ составляет 120 [3, пункт 2.5.39].

.

Таблица 1.4 – Параметры линии между ПС2 – ПС1

Линия	Сечение провода,	Длина линии, км	Расчётные данные
, Ом/км	, Ом/км	, 1/км	, Ом	, Ом	, Мвар
2-1	120/19		0.249	0.427	2.658	8.96	15.4	1.16

Мощность в конце линии:

.

Потери мощности в линии:

Мощность в начале линии:

.

Мощность, входящая в линию:

.

Расчет участка ВЛ А-2 и ПС2.

Суммарная мощность присоединений к шинам СН ПС2:

.

Выполняем расчет потерь мощности в трансформаторах ПС2 НН по параметрам конца участка:

;

Потери мощности в обмотке НН трансформатора:

.

Мощность в обмотке НН трансформатора:

.

Потери мощности в обмотке СН трансформатора:

Мощность в обмотке СН трансформатора:

.

Выполняем расчет потерь мощности в трансформаторах ПС2 ВН по параметрам конца участка:

.

Потери мощности в обмотке ВН трансформатора:

Мощность в обмотке ВН трансформатора:

.

Мощность перед трансформатором:

;

.

Определяем ток, протекающий по ВЛ А-2:

А.

Методом экономической плотности тока определяем сечение ВЛ А-2:

,

где А/ , т.к. ч [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 240/32.

Определяем ток в линии в послеаварийном режиме и сравниваем с допустимым:

А;

A.

Минимальное сечение по условию отсутствия потерь на «корону» зависит от класса напряжений рассчитываемой ВЛ и составляет 240 для напряжения 220кВ.

.

Минимальное сечение по условию механической прочности для рассматриваемой ВЛ составляет 120 [3, пункт 2.5.39].

.

Таблица 1.6 – Параметры линии между ПСА – ПС2

Линия	Сечение провода,	Длина линии, км	Расчётные данные
, Ом/км	, Ом/км	, 1/км	, Ом	, Ом	, Мвар
А-2	240/32		0.12	0.435	2.60	4.32	15.66	4.53

Мощность в конце линии:

.

Потери мощности в линии:

Мощность в начале линии:

.

Мощность, входящая в линию:

.

Расчет баланса активной мощности:

.

Расчет баланса реактивной мощности:

.

1.6 Расчёт установившегося режима, определение сечений и марок проводов для радиальной схемы сети с кольцевым участком

Расчет ведем по параметрам конца схемы (рисунок П.1.4).

Расчет участка ВЛ 2-1 и ПС1.

Выполняем расчет потерь мощности в трансформаторах ПС4 по параметрам конца участка:

.

Потери мощности в трансформаторе:

.

Мощность перед трансформатором:

;

;

.

Определяем ток, протекающий по ВЛ 2-1:

А.

Методом экономической плотности тока определяем сечение ВЛ 2-1:

,

где А/ , т.к. ч [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 120/19.

Определяем ток в линии в послеаварийном режиме и сравниваем с допустимым:

А;

A.

Минимальное сечение по условию отсутствия потерь на «корону» зависит от класса напряжений рассчитываемой ВЛ и составляет 70 для напряжения 110кВ.

.

Минимальное сечение по условию механической прочности для рассматриваемой ВЛ составляет 120 [3, пункт 2.5.39].

.

Таблица 1.5 – Параметры линии между ПС2 – ПС1

Линия	Сечение провода,	Длина линии, км	Расчётные данные
, Ом/км	, Ом/км	, 1/км	, Ом	, Ом	, Мвар
2-1	120/19		0.249	0.427	2.658	8.964	15.372	1.158

Мощность в конце линии:

.

Потери мощности в линии:

Мощность в начале линии:

.

Мощность, входящая в линию:

.

Приближенный расчет потокораспределения кольцевого участка (ПС2 – ПС4 – ПС3):

Условно разрежем схему по источнику питания (шины 110 кВ ПС3), представим кольцевой участок как линию с двухсторонним питанием и рассмотрим участок 2-4-3-2’:

Рисунок 1.2 – Схема кольцевого участка

Мощности, поступающие на ПС3 и ПС4, возьмем из расчета радиальной схемы сети:

;

.

Рассчитываем потоки мощности в кольцевом участке:

;

.

Определяем токи по участкам и методом экономической плотности тока находим сечения ВЛ 2–4, ВЛ 4–3, ВЛ 2–3.

А;

,

где А/ , [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 240/32.

А;

,

где А/ , [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 70/11.

А;

,

где А/ , [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 185/29.

Проверяем выбранные провода по допустимому току в послеаварийном режиме.

1) Рассмотрим обрыв линии 2-4

Рисунок 1.3 – Обрыв линии 3-4

А;

А;

А;

А.

2) Рассмотрим обрыв линии 3-2’

Рисунок 1.4 – Обрыв линии 2-3’

А;

А;

А;

А.

3) Рассмотрим обрыв линии 4-3

Рисунок 1.5 – Обрыв линии 4-2

А;

А;

А;

А.

Таблица 1.8 – Параметры линий в кольцевом участке

Линия	Сечение провода,	Длина линии, км	Расчётные данные
, Ом/км	, Ом/км	, 1/км	, Ом	, Ом	, Мвар
2-4	240/32		0.12	0.405	2.81	5.76	19.44	1.63
4-3	70/11		0.428	0.444	2.55	17.98	18.65	1.29
3-2’	185/29		0.162	0.413	2.75	11.7	29.74	2.39

Уточненный расчет потокораздела для кольцевой схемы:

Рисунок 1.6 – Схема замещения кольцевого участка сети

Уточняем нагрузку в узлах:

Рисунок 1.7 – Преобразованная схема замещения кольцевого участка

Проводим уточненный расчет потокоразделения:

Мощность, передаваемая по линии между ПС3 – ПС4:

.

Разомкнем схему по точке потокораздела. Расчет потерь мощности ведется по параметрам конца каждого участка.

Рисунок 1.8 – Схема замещения кольцевого участка, условно-разрезанного по точке потокораздела

Участок 2 – 4:

Потери в линии:

Мощность в начале линии:

;

.

Участок 4 - 3:

Потери в линии:

Мощность в начале линии:

;

.

Участок 3 - 2':

Потери в линии:

Мощность в начале линии:

;

.

Суммарная мощность в кольцевом участке:

.

Расчет участка ВЛ А-2 и ПС2.

Суммарная мощность присоединений к шинам СН ПС2:

.

Выполняем расчет потерь мощности в трансформаторах ПС2 НН по параметрам конца участка:

;

Потери мощности в обмотке НН трансформатора:

.

Мощность в обмотке НН трансформатора:

;

Потери мощности в обмотке СН трансформатора:

.

Мощность в обмотке СН трансформатора:

.

Выполняем расчет потерь мощности в трансформаторах ПС2 ВН по параметрам конца участка:

.

Потери мощности в обмотке ВН трансформатора:

Мощность в обмотке ВН трансформатора:

.

Мощность перед трансформатором:

;

.

Определяем ток, протекающий по ВЛ А-2:

А.

Методом экономической плотности тока определяем сечение ВЛ А-2:

,

где А/ , т.к. ч [2, таблица 3.12].

Принимаем ближайшее стандартное сечение провода марки АС- 240/32.

Определяем ток в линии в послеаварийном режиме и сравниваем с допустимым:

А

A

Минимальное сечение по условию отсутствия потерь на «корону» зависит от класса напряжений рассчитываемой ВЛ и составляет 240 для напряжения 220кВ.

.

Минимальное сечение по условию механической прочности для рассматриваемой ВЛ составляет 120 [3, пункт 2.5.39].

.

Таблица 1.9 – Параметры линии между ПСА – ПС2

Линия	Сечение провода,	Длина линии, км	Расчётные данные
, Ом/км	, Ом/км	, 1/км	, Ом	, Ом	, Мвар
А-2	240/32		0.12	0.435	2.60	4.32	15.66	4.53

Мощность в конце линии:

.

Потери мощности в линии:

Мощность в начале линии:

.

Мощность, входящая в линию:

.

Расчет баланса активной мощности:

.

Расчет баланса реактивной мощности:

.

Дата добавления: 2015-10-13