3. Расчет основных режимов работы сети
Задачей выполнения данного раздела проекта является определение действительного потокораспределения и напряжений на шинах подстанций в основном нормальном режиме работы сети и при отключениях линий и трансформаторов.
Для четкого представления учитываемых параметров линий и трансформаторов и последовательности расчетов составляется схема замещения всей сети, на которой указываются значения параметров сети и режима. Параметры режима наносятся на схему замещения после расчета режима.
Расчеты потокораспределения в сети выполняются по комплексным сопротивлениям сети с учетом потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях линий и трансформаторов и генерации реактивной мощности в линиях.
При нагрузках, заданных на шинах вторичного напряжения подстанций, и напряжении, известном на шинах источника питания сети, расчет производится итеративно: потери мощности и потокораспределение – по номинальному напряжению сети, а потери напряжения и уровни напряжения – по потокораспределению с учетом потерь мощности и по заданному для данного режима напряжению на шинах источника питания сети.
Выбор основных расчетных режимов сети определяется необходимостью выявить наибольшие возможные потоки мощности во всех элементах проектируемой сети и определить возможные высшие и низшие рабочие напряжения на приемных подстанциях. В сети с одним источником питания рассматрим нормальный режим наибольших нагрузок, а также наиболее тяжелый режим при аварийном отключении линий или трансформаторов (в период наибольших нагрузок подстанций).
При высших уровнях рабочего напряжения возрастают потери активной мощности и энергии при коронировании проводов и линейной арматуры, а также значительно возрастает генерация мощности линиями, что в периоды малых нагрузок может привести к нежелательным последствиям.
Вариант 1
3.1 Режим максимальных нагрузок
На подстанции 2 установлено два трансформатора :
Sном=25 МВА, UВН =115 кВ, UНН =10,5 кВ,
Рхх=27 кВт, Рк=120 кВт, uкВН-НН=10,5%, Iх=0,7%.
Рст2=54 кВт, Qст2 =350 квар,
Рм2=
86,8
кВт,
Qм2=
=
1898,8
квар,
=Рст2+Рм2+Qст2+Qм2=54+86,8 +j350+j1898,8 =140,8+j 2248,8кВА.
На подстанции 3 установлено два трансформатора :
Sном=40 МВА, UВН=115 кВ, UНН=10,5 кВ,
Рхх=36 кВт, Рк=172 кВт, uкВН-НН=10,5%, Iх=0,65%.
Рст3=72 кВт, Qст3=520 квар;
Рм3=
106,63
кВт,
Qм3=
=
2603,75
квар,
=Рст3+Рм3+Qст3+Qм3=72+106,63+j520+j2603,75=178,63+j3123,7 кВА.
На подстанции 4 установлено два трансформатора :
Sном=16 МВА, UВН=115 кВ, UНН=11 кВ,
Рхх=19 кВт, Рк=85 кВт, uкВН-НН=10,5%,
Iх=0,7%.
Рст4=38 кВт, Qст4=224 квар,
Рм4=
82,34
кВт,
Qм4=
=
1627,3
квар,
=Рст4+Рм4+Qст4+Qм4=38+82,34 +j224+j1627,3 =120,3+j1851,3 кВА.
На подстанции 5 установлено два трансформатора :
Sном=10 МВА, UВН=115 кВ, UНН=11 кВ,
Рхх=14 кВт, Рк=60 кВт, uкВН-НН=10,5%, Iх=0,7%.
Рст5=28 кВт, Qст5=140 квар;
Рм5=
37,23
кВт,
Qм5=
=
651,5
квар,
=Рст5+Рм5+Qст5+Qм5=28+37,23 +j140+j651,5 =65,23+j791,52 кВА.
Переходим к расчёту параметров установившегося режима «методом в два этапа».
1 Этап заключается в определении потоков и потерь мощности в элементах сети последовательно по элементам от концов сети (нагрузок) к началу сети (к станции), (в МВА).
Мощность в конце линии:
20+j
9,8+0,12+j1,63–
2,1
=20,12+j10,38 МВА.
Потери мощности в линии:
0,3+j0,32
МВА.
Мощность в начале линии:
20,12+j10,38
+0,3+j0,32 =20,42+j10,7
МВА;
=20,42+j10,7 +10+j 4,9+0,064+j0,76 – (2,1+1,77)=
=30,484+j14,425 МВА;
=0,4+j0,57 МВА;
30,484+j14,425
+0,4+j0,57 =30,884+j15
МВА;
40+j
19,6+0,18+j3,1 –
2,25
=40,18+j21,575 МВА.
Потери мощности в линии:
0,73+j1,28
МВА.
Мощность в начале линии:
40,18+j21,575
+0,73+j1,28 =40,91+j22,86
МВА;
=40,91+j22,86+27+j 13,23+0,14+j 2,25 – (2,25+2,33)=
=68,05+j36,05 МВА;
=1,36+j3,54 МВА;
68,05+j36,05
+1,36+j3,54 =69,41+j39,59
МВА;
30,884+j15+69,41+j39,59–
(1,77+2,33)=
=100,29+j52,54 МВА;
100,29+j52,54
+0,04 =100,33+j52,54 МВА;
Qм1с
= (
)=0
квар,
100,33+j52,54+33+j16,17+j1,38+0,002=133,33+j70,1
МВА;
Qм1н
= (
)=(
)=1,38
Мвар,
133,33+j70,1+0,07+j13,62
+0,25+j2=133,65+j85,72
МВА;
Qм1В
= (
)=(
)=13,62
Мвар,
QС РЭС-1= В0ln=235,422,60410-6432=12,4 Мвар.
133,65+j85,72
–
12,4
=133,65+j79,52 МВА.
Потери мощности в линии:
1,113+j4
МВА.
Мощность в начале линии:
133,65+j80,3
+1,113+j4 =134,76+j84
МВА;
134,92+j84–
12,4
= 134,76+j77,8 МВА.
Сопротивления трансформаторов на подстанциях:
Для подстанции 1:
Rт1В=0,15 Ом, Хт1В=15,2 Ом,
Rт1С=0,15 Ом, Хт1С=0 Ом,
Rт1Н=0,3 Ом, Хт1Н=27,1 Ом.
Для подстанции 2:
Rт2=1,27 Ом, Хт2=27,95 Ом.
Для подстанции 3:
Rт3=0,7 Ом, Хт3=16,35 Ом.
Для подстанции 4:
Rт4=2,19 Ом, Хт4=43,35 Ом.
Для подстанции 5:
Rт5=3,975 Ом, Хт5=69,5 Ом.
2 этап заключается в определении напряжений в узлах и падения напряжений последовательно по элементам от начала сети к концам сети
UРЭС=1,07Uном=1,07 220=235,4 кВ.
UЛ
РЭС-1а=
=
=4,83
кВ;
кВ;
;
кВ
– приведенное напряжение на стороне
ВН подстанции 1 к стороне ВН;
;
;
;
;
Коэффициент
трансформации:
.
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
НН)
;
;
Коэффициент
трансформации:
.
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
СН)
UЛ
1-5=
=
=1,87
кВ;
кВ;
кВ
– Приведенное напряжение на стороне
ВН подстанции 5 к стороне ВН.
;
;
;
Коэффициент
трансформации:
;
кВ
– действительное напряжение на стороне
НН;
UЛ
5-4=
=
=1,97
кВ;
кВ;
;
кВ
– приведенное напряжение на стороне
ВН подстанции 2 к стороне ВН;
;
;
Коэффициент трансформации: ;
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
НН)
UЛ
1-2=
=
=4,048
кВ;
кВ;
кВ
– Приведенное напряжение на стороне
ВН подстанции 3 к стороне ВН;
;
;
;
Коэффициент
трансформации:
;
кВ
– действительное напряжение на стороне
НН;
UЛ
2-3=
=
=3,02
кВ;
кВ;
кВ
– Приведенное напряжение на стороне
ВН подстанции 4 к стороне ВН;
;
;
Коэффициент трансформации: ;
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
НН).
Внесем полученные данные на карту режима (приложение 1).
Расчет максимального режима произведем на компьютере с помощью программы Project1.
Введем исходные данные в программу:
Данные: узлы
Данные: связи
Установка на расчет. Расчёт режима:
Установки
Результаты расчета в форме таблиц:
Результат: схема
Результат: узлы
Результат: связи
Внесем полученные данные на карту режима (приложение 1).