3. Выбор схемы, номинального напряжения и основного электрооборудования линий и подстанций сети

3.1 Выбор схемы сети по протяженности и длине трассы

Возможные варианты схем предоставлены ниже.

Результаты вычислений длин линий и трасс введем в таблицу 1.

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

Таблица 1

Суммарные длины линий и трасс.

Номер варианта	1	2	3	4	5
длина трассы, км	177	211	189	235	245
длина линии, км	354	337	378	235	328

Произведем проверку следующих вариантов: №1, 3 и 4.

3.2 Проверка отобранных вариантов по допустимым потерям напряжения

На втором этапе каждый из отобранных вариантов проверяется по допустимым потерям напряжения: U_нб   U_доп.

Проверка производится в двух режимах работы сети – максимальном и аварийном.

Допустимые потери  U_доп принимаются равными 13-15% от U_н сети в максимальном режиме и 17-20% – в аварийном.

Мощности в узлах сети:

= (33+j 11,43) МВА, S_н1= 34,92МВА,

= (29+j 10,05) МВА, S_н2= 30,69 МВА,

= (35+j 12,12) МВА, S_н3= 37,04 МВА,

= (20+j 6,94) МВА, S_н4= 21,17 МВА,

= (17+j 5,882) МВА, S_н5= 17,99 МВА.

Проверка варианта 1

Режим максимальных нагрузок.

Распределение мощности:

Полные мощности, протекающие в линиях:

= ; S_5-4= 21,17 МВА,

= ; S_2-5= 39,16 МВА,

= ; S_3-2= 69,85 МВА,

= ; S_1-3= 106,89 МВА,

= ; S_р-1= 141,81 МВА,

Принимаем, что номинальное напряжение в проектируемом районе U_ном=110 кВ на участках 5-4, 2-5, 3-2, и U_ном=220 кВ на участках 1-3, РЭС-1.

Находим ток в линиях в режиме максимальных нагрузок:

,

где S_ij – полная мощность, протекающая в линии i-j,

n – количество параллельных цепей в линии i-j,

U_ном – номинальное напряжение на участке i-j.

А,

А,

А,

А,

А,

Расчётное сечение провода воздушной линии определяется по закону экономической плотности тока j_эк:

где I_max - максимальный рабочий ток; А; n – число цепей в воздушной линии.

Выбирается ближайшее к расчётному стандартное сечение провода F_станд. Выбранное сечение необходимо проверить по условию потерь на корону и по максимально допустимой нагрузке в аварийном режиме. В случае нарушения ограничений сечения проводов увеличиваются. При выборе сечений проводов окончательно уточняется напряжение отдельных участков сети.

По заданию, продолжительность использования наибольшей нагрузки Тнб=5750 ч/год.

Следовательно, j_эк=1 А/мм² (Идельчик. Электрические сети и системы. стр. 266).

Условие потерь на корону при U_ном=110 кВ имеем F_min=70 мм²,

при U_ном=220 кВ имеем F_min=240 мм².

Сечения проводов:

55,6мм², выбираем провод АС-70,

мм², выбираем провод АС-95,

мм², выбираем провод АС-185,

мм², выбираем провод АС-240,

мм², выбираем провод АС-240,

Выбранные сечения проводов необходимо поверить по допустимому току в аварийном режиме.

Ток в линиях в аварийном режиме при обрыве одного провода.

Ток в линиях в аварийном режиме:

А, провод АС-70 I_доп= 265 А,

А, провод АС-95 I_доп= 330 А,

А, провод АС-185 I_доп= 540 А,

А, провод АС-240 I_доп= 610 А,

А, провод АС-240 I_доп= 610 А,

Выбранные провода прошли проверку по допустимому току в аварийном режиме.

Для нахождения потери напряжения суммируются относительные потери напряжения по участкам сети одной ступени напряжения, так как в узлах понижения или повышения напряжения имеются средства регулирования напряжения; в случае разветвлённой сети одного номинального напряжения потери напряжения определяются от источника питания до каждой концевой подстанции, наибольшая U_нб сравнивается с U_доп: в замкнутой сети или в сети с двухсторонним питанием наибольшие потери напряжения определяются от источника питания до точки раздела мощности; среди аварийных режимов требуется выбирать такой, при котором потери напряжения увеличиваются на наибольшую величину. В разветвлённой сети с двухцепными линиями такой послеаварийный режим обусловлен обрывом одной цепи в линии с наибольшим значением потерь напряжения.

Падение напряжения в нормальном режиме.

Участок 5-4.

Провод АС-70, l=37 км, R₀=0,428 Ом/км, Х₀=0,444 Ом/км.

R_Л= R₀l=0,42818,5=7,918 Ом, Х_Л= Х₀l=0,44418,5=8,214 Ом.

Р= МВт, Q= Мвар.

1,96 кВ.

0,293 МВт.

Участок 2-5.

Провод АС-95, l=46 км, R₀=0,301 Ом/км, Х₀=0,434 Ом/км.

R_Л= R₀l=0,30123=6,923 Ом, Х_Л= Х₀l=0,43423=9,982 Ом.

Р=37МВт, Q=12,822Мвар.

3,5 кВ.

0,877 МВт.

Участок 3-2.

Провод АС-185, l=22 км, R₀=0,159 Ом/км, Х₀=0,413 Ом/км.

R_Л= R₀l=0,15911=1,749 Ом, Х_Л= Х₀l=0,41311=4,543 Ом.

Р=66МВт, Q=22,872 Мвар.

1,99 кВ.

1,705 МВт.

Участок 1-3.

Провод АС-240, l=29 км, R₀=0,118 Ом/км, Х₀=0,435 Ом/км.

R_Л= R₀l=0,11814,5=1,71 Ом, Х_Л= Х₀l=0,43514,5=6,307 Ом.

Р=101МВт, Q=34,992 Мвар.

1,85 кВ.

0,404 МВт;

Участок 1-р.

Провод АС-240, l=43 км, R₀=0,118 Ом/км, Х₀=0,435 Ом/км.

R_Л= R₀l=0,11821,5=2,536 Ом, Х_Л= Х₀l=0,43521,5=9,353 Ом.

Р=134МВт, Q=46,422 Мвар.

3,354кВ.

1,06 МВт;

U_3-1-р=1,85+3,354=5,204 кВ,

U_3-1-р% 2,365 %,

U_4-5-2-3=1,96+3,5+1,99=7,45 кВ,

U_4-5-2-3% 6,77 %.

U_нб=U_4-5-2-3%=6,77% < U_доп=15 %.