3.2 Вариант кольцевой сети

Расчетная схема варианта 11 кольцевой сети приведена на рис. 3.3. Эта схема получена условным «разрезанием» источника питания на два (РПП1 и РПП2) и разворачиванием кольца; при этом кольцевая сеть превращена в магистральную линию с двухсторонним питанием.

Рис. 3.3 - Расчетная схема варианта 11

Расчет потокораспределения начинаем с первого головного участка РПП1-1 по формуле [1]

_гол = (Σ _il_i )/L_Σ, (3.7)

где _гол = Ρ_гол + jQ_гол - поток мощности на головном участке;

_i = Ρ_i+jQ_i - i-я нагрузка; L_i - расстояние от места подключения i - й нагрузки до источника, противоположного рассматриваемому головному участку; L_Σ - общая длина кольцевой линии. При расчете потоки активной и реактивной мощности рассчитываем отдельно:

Ρ_РПП1-1=(14,8·20+18,4·58+23,1·72+24,5·126+10,8·146+22,2·199)/225=53,81 МВт;_РПП1-1=(5,96·20+7,53·58+9,63·72+9,91·126+4,43·146+9,46·199)/225=22,34 Мвар.

_1-4 = _РПП1-1 - ₁ = (53,81+j22,34) - (22,2+j9,46) = 31,61+j12,88 МВ·А.

Потоки мощности на остальных участках находим аналогично. Результаты расчетов сведены в табл. 3.5.

Для проверки найдем по формуле (3.7) потоки мощности на головном участке РПП2-5:

Ρ_РПП2-5=(22,2·26+10,8·79+24,5·99+23,1·153+18,4·167+14,8·205)/225= 59,99 МВт;

Q_РПП2-5=(9,46·26+4,43·79+9,91·99+9,63·153+7,53·167+5,96·205)/225=24,58 Мвар.

Найденные потоки мощности по выражению (3.7) совпадают с соответствующими значениями, определенными по первому закону Кирхгофа (см. табл.3.5).

Таблица 3.5 - Расчет потокоопределения и выбор напряжения варианта 11

Участок	L, км	Р, МВт	Q, Мвар	S, МВ·А	U', кВ	Uном, кВ
РПП1-1	26	53,81	22,34	58,28	123,38	220
1-4	53	31,61	12,88	34,13	106,29	220
4-2	20	20,81	8,45	22,46	83,01	220
2-3	54	3,69	1,46	3,97	38,16	220
3-6	14	26,79	11,09	28,99	88,03	220
6-5	38	45,19	18,62	48,88	120,84	220
РПП2-5	20	59,99	24,58	64,83	122,47	220

При расчете потокораспределения для участка 2-3 имели:

_2-3 = _4-2 - ₂ = (20,81 +j8,45) - (24,5 + j9,91) = - (3,69+j1,46) МВ·А.

Знак « - » показывает, что мощность 2 - 3 имеет противоположное направление и течет от узла 3 к узлу 2, что и показано на рис. 3.3. Как видно из рис. 3.3, потребитель в узле 2 получает питание с двух сторон как активной, так и реактивной мощностью. Поэтому узел 2 является точкой потокораздела как для активных (зачерненный треугольник), так и для реактивных (светлый треугольник) мощностей [2].

Целесообразную величину напряжения находим по формуле (3.1) для участков сети (одноцепных линий) и заносим в табл. 3.5. Принимаем для всей кольцевой сети U_ном = 220 кВ. В нормальном режиме она функционирует как две радиальные линии РПП1-2 и РПП2-2, «разделенные» точкой 2 потокораздела. При этом участок 3-2 является малозагруженным. С учетом этого, наиболее протяженной является линия РПП1-2 длиной 99 км и с передаваемой мощностью более 50 МВт на одну цепь. Эти параметры линии электропередачи входят в целесообразную область применения номинального напряжения 220 кВ [7].

Выбор сечений проводов кольцевой сети 220 кВ осуществим по экономическим интервалам для одноцепных линий аналогично п. 3.1.3.

Построим номограмму границ экономических интервалов для одноцепной ВЛ 220 кВ на железобетонных опорах в III районе по гололеду. Стоимости сооружения 1 км ВЛ (с учетом k_уд = 45) и погонные сопротивления для применяемых сечений даны в табл. 3.6.

Граничные токи между сечениями проводов для параметра _нб = 12·10^-3 (кВт/руб.)^1/2, определенные по формуле (3.3), даны в табл. 3.7.

Таблица 3.6 Стоимости, тыс.руб./км, и погонные сопротивления, Ом/км

Тип линии Uном = 220 кВ		Стоимость Коi с проводами
		АС240/32	АС300/39	АС400/51
Одноцепная на жел.-бетон. опорах		778,5	819,0		900,0
Погонные сопротивления	roi	0,121	0,098		0,075
	xoi	0,435	0,429		0,420

Таблица 3.7 - Граничные токи между сечениями, А

Пары сечений	240/300	300/400	240/400
Одноцепная ВЛ 220 кВ	503,6	712,1	616,7

На рис. 3.4 приведена номограмма экономических интервалов, построенная по граничным точкам (в плоскости с осями координат и I_грi/i+1), ординаты которых даны в табл. 3.7.

Находим ток на участке РПП1-1:

I_РПП1-1= 58,26·10³/( ·220) = 153,1 А.

По номограмме (рис. 3.4) находим, что при = 4,0·10^-3 ток 153,1 А попадает в экономический интервал сечения 240 мм². На основании этого выбираем провод марки АС240/32.

Одноцепная 220 кВ

Рис. 3.4 - Номограмма экономических интервалов

Аналогично выбираем сечения на других участках. Результаты их выбора, расчета параметров сети и некоторых параметров нормального режима сведены в табл. 3.8.

Таблица 3.8 - Выбранные сечения и некоторые параметры линий кольцевой сети

Участок	S, МВ·А	I, А	F, мм2	ro, Ом/км	R, Ом	хо, Ом/км	Х, Ом	ΔΡ, МВт	ΔU, %
РПП1-1	58,26	153,1	240	0,121	3,15	0,435	11,31	0,22	0,87
1-4	34,13	89,7	240	0,121	6,41	0,435	23,06	0,15	1,03
4-2	22,46	59,0	240	0,121	2,42	0,435	8,70	0,03	0,26
2-3	3,97	10,4	240	0,121	6,53	0,435	23,49	0,002	0,12
3-6	28,99	76,2	240	0,121	1,69	0,435	6,09	0,03	0,23
6-5	48,88	128,4	240	0,121	4,60	0,435	16,53	0,23	1,07
РПП2-5	64,83	170,3	300	0,098	1,96	0,429	8,58	0,17	0,68

Суммированием данных двух последних столбцов табл. 3.8 находим:

общие потери мощности ΔΡ_Σ = 0,83 МВт;

потеря напряжения от источника питания до точки потокораздела ΔU_Σ = 2,16 %.

Наиболее тяжелый послеаварийный режим возникает в результате отказа наиболее загруженного участка РПП2-5. При этом кольцевая сеть превращается в магистральную линию с питанием с одной стороны. Расчетная схема этого режима дана на рис. 3.4. На ней нанесены потоки мощности по участкам, определенные по первому закону Кирхгофа.

Рис. 3.4 - Расчетная схема варианта 11. Послеаварийный режим

Расчет потери напряжения в послеаварийном режиме выполнен в табл. 3.7.

Таблица 3.7 - Расчет потери напряжения в послеаварийном режиме

ΔUРПП1-1	ΔU1-4, %	ΔU4-2, %	ΔU2-3, %	ΔU3-6, %	ΔU6-5, %	ΔUΣ, %
1,84	3,00	1,00	1,88	0,29	0,34	8,35

В соответствии с [2, табл. 6.43] пределы регулирования напряжения трансформаторов 220 кВ с устройствами РПН составляют ±8 1,5=±12,00%, а положительный регулировочный диапазон, равный 12%, превышает наибольшую потерю напряжения в послеаварийном режиме ΔU_п/ав = 8,35%.

Следовательно, вариант 11 кольцевой сети соответствует техническим требованиям, т.к. и максимальный ток послеаварийного режима

I_{п/ав нб}=I_РПП1-1 = /( ·220) = 0,3234 кА =323,4 А

меньше длительно допустимого тока, равного 605 А для провода АС240/32, а по условиям потерь на корону на ВЛ 220 кВ минимальное сечение сталеалюминиевого провода равно 240 мм² [2, табл. 6.87].