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

2.1 Выбор схемы сети по длине трассы

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

На начальной стадии проектирования отбор проектов ведется по суммарной длине линий и трасс. Потребители 1 категории электроснабжения имеются на всех подстанциях, поэтому передача энергии ведется либо по двухцепной линии, либо по замкнутой(кольцевой) цепи.

Сравнительная таблица длины линий и трасс.

Номер варианта	1	2	3	4
Длина трассы, км	137	181	170	194
Длина линии, км	274	234	229	224

Из рассмотренных вариантов по показателям надежности, капиталовложений и по потерям электроэнергии выбраны варианты № 1, 2 и 4.

Вариант №3 не проходит отбор, так как при крупной аварии на линии РЭС-2 подстанции 2, 1, 4 и 5 останутся без электроэнергии. (в сравнении с вариантом №2)

2.2 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 послеаварийном.

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

Мощности в узлах сети:

37,5 МВА;

25 МВА;

50 МВА;

10 МВА;

10 МВА.

Проверка варианта №1

Полные мощности, протекающие в линиях:

МВА,

МВА,

МВА,

МВА,

МВА,

Выбранное напряжение – 110 кВ. На данном этапе проектирования

принимается, что потери реактивной мощности в линиях компенсируются зарядной мощностью линий.

Режим максимальных нагрузок.

Определим токи в линии 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.

Находим токи в линиях:

А;

А;

А;

А;

А;

Рассчитаем сечение провода воздушной линии, определяемое по закону экономической плотности тока j_эк: где

I_max - максимальный рабочий ток, А,

n – количество цепей.

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

По заданию продолжительность использования наибольшей нагрузки Т_нб=4700 ч/год.

Из таблицы 6.6 (Идельчик В.И. – Электрические системы и сети) при Т_нб = 4700 час/год для Забайкалья и Дальнего востока

j_эк = 1,1 А/мм².

Сечения проводов:

196 мм², выбираем провод АС-185/29;

23 мм², выбираем провод АС-70/11;

23 мм², выбираем провод АС-70/11;

89 мм², выбираем провод АС-95/16;

119 мм², выбираем провод АС-120/19;

Послеаварийный режим.

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

Определяем токи в линиях в послеаварийном режиме:

А;

А;

А;

А;

А;

Из послеаварийного режима выбираем максимальные токи в линиях:

I_{авар рэс-3}=262 А, провод АС-120/19, I_доп=375 А;

I_{авар 2-4}=52 А, провод АС-70/11, I_доп=265 А;

I_{авар 2-5}=52 А, провод АС-70/11, I_доп=265 А;

I_{авар 2-1}=196 А, провод АС-95/16, I_доп=330 А;

I_{авар РЭС-2}=433 А, провод АС-185/29, I_доп=520 А;

Выбранные провода прошли проверку по допустимому току в послеаварийном режиме.

Потери напряжения в максимальном режиме

При определении наибольших потерь напряжения ∆ в сети следует руководствоваться следующими положениями: 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 ∆ сравнивается с ∆ ; в замкнутой сети или в сети с двухсторонним питанием наибольшие потери напряжения определяются от источника питания до точки раздела мощности; среди послеаварийных 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. В кольцевой сети послеаварийный режим обусловлен, как правило, отключением одного из головных участков.

Полные мощности, протекающие в линиях:

МВА,

МВА,

МВА,

МВА,

МВА.

Линия РЭС-2: провод АС-185/29, l=30 км, r₀=0,159 Ом/км, x₀=0,413 Ом/км.

Сопротивления линии:

R_Л= ∙ r₀∙l=0,15930/2 =2,385 Ом, Х_Л= ∙x₀∙l=0,41330/2 =6,195 Ом.

Потери напряжения составят:

3,629 кВ;

Потери активной мощности в линии:

0,49 МВт.

Линия РЭС-3: провод АС-120/19 l= 29 км, r₀= 0,244 Ом/км, x₀=0,427 Ом/км.

R_Л= r₀∙l=0,24429/2=3,538 Ом, Х_Л= ∙x₀∙l=0,42729/2=6,191 Ом.

2,97 кВ;

0,73 МВт.

Линия 2-5: провод АС-70/11 l=29 км, r₀=0,422 Ом/км, x₀=0,444 Ом/км.

R_Л= ∙r₀∙l=0,42229/2=6,119 Ом, Х_Л= ∙x₀∙l=0,44429/2=6,138 Ом.

0,55кВ;

0.05 МВт.

Линия 2-4: провод АС-70/11 l=26 км, r₀=0,422 Ом/км, x₀=0,444 Ом/км.

R_Л= ∙r₀∙l=0,42226/2=5,486 Ом, Х_Л= ∙x₀∙l=0,44426/2=5,772 Ом.

0,49 кВ;

0.04 МВт.

Линия 2-1: провод АС-95/16, l=23 км, r₀=0,301 Ом/км, x₀=0,434 Ом/км.

R_Л= ∙r₀∙l=0,30123/2=3,46 Ом, Х_Л= ∙x₀∙l=0,43423/2=4,991 Ом.

1,96 кВ;

0,4 МВт.

Найдем суммарные потери мощности и напряжения в максимальном режиме:

= + =1,96+3,62=5,59 кВ,

= =2,97 кВ,

= =3,62 кВ,

= + =3,62+0,49=4,12 кВ,

= + =3,62+0,55=4,18 кВ,

Наибольшие потери напряжения на всем пути передачи мощности в режиме максимальных нагрузок не должны превышать 15%.

U_нб110= 15% от 110 кВ=16,2 кВ.

По допустимым потерям напряжения проходит.

Потери напряжения в послеаварийном режиме

В разветвлённой сети с двухцепными линиями послеаварийный режим обусловлен отключением одной цепи в линии с наибольшим значением потерь напряжения.

Отключение одной цепи в линии РЭС-2 передачи РЭС-1:

Линия РЭС-2 провод АС-185/29, l=30 км, r₀=0,159 Ом/км, x₀=0,413 Ом/км.

Сопротивления линии:

R_Л= ∙ r₀∙l=0,15930 =4,77 Ом, Х_Л= ∙x₀∙l=0,41330 =12,39 Ом.

Потери напряжения составят:

7,259 кВ;

Потери на всем пути передачи мощности

= + =7,259+1,96=9,22 кВ.

Наибольшие потери напряжения на всем пути передачи мощности в послеаварийном режиме не должны превышать 20%.

U_{нб110 ав}= 20% от 110 кВ=22 кВ.

Данная схема сети проходит по допустимым потерям напряжения в максимальном и послеаварийном режимах.