4. Расчет параметров установившихся режимов проектируемой сети

Рассмотрим следующие режимы:

• режим наибольших нагрузок (зимний максимум нагрузки);

• режим наименьших нагрузок (летний минимум нагрузки);

• наиболее тяжелые послеаварийные режимы, связанные с отключением отдельных элементов системы, возникновение которых рассматривают для периода наибольших нагрузок.

Цель расчетов установившихся режимов ‒ определение параметров режима и их анализ на соответствие допустимым значениям, в частности:

‒ оценка достаточности регулировочного диапазона трансформаторов (автотрансформаторов), исходя из условий встречного регулирования напряжения на шинах 10 кВ понижающих подстанций;

‒ уточненная проверка пропускной способности проводов ВЛ по условиям допустимого нагрева;

‒ уточнение баланса реактивной мощности с учетом ее потерь в сети и генерирования реактивной мощности линиями.

Перед расчетом каждого режима работы составляют схему замещения сети в виде электрической цепи.

Исходными данными для расчета режимов служат параметры сети: сопротивления и проводимости ветвей в комплексном виде; активные и реактивные мощности, потребляемые в узлах нагрузки сети; напряжение в питающих узлах сети.

Расчеты режимов сети разделяют на ряд характерных этапов:

• составление схемы замещения сети;

• расчет распределения мощностей по элементам сети с приближенным учетом потерь мощностей;

• расчет режима напряжений в узлах сети и выбор регулировочных ответвлений трансформаторов;

• уточненный баланс реактивной мощности и уточнение количества КУ.

4.1. Схема замещения сети для расчета установившихся режимов

Составляют расчетную схему сети оптимального варианта, на которой приводят численные значения напряжения ЦП, длины ВЛ, марку и сечение их проводов, количество и мощность трансформаторов, мощности нагрузки на стороне НН ПС с учетом мощности КУ.

Определяют параметры схемы замещения ВЛ сети.

Параметры r_л и х_л линий были определены и внесены в табл. 2.

Реактивная мощность, генерируемая ВЛ, может быть рассчитана по формуле, Мвар:

Q_л = n_л·q₀·l,

где n_л – число параллельных ВЛ; q₀ – удельная зарядная мощность ВЛ, Мвар/км, (приложение П.10); l – длина линии, км.

Параметры ВЛ вносят в табл. 10.

Затем находят сопротивления и потери мощности в трансформаторах, мощности нагрузки ПС на стороне ВН и расчетные нагрузки ПС.

Для этого выписывают следующие каталожные и расчетные данные из справочной литературы, например [2], [6]: номинальные напряжения обмоток на стороне ВН и НН трансформаторов, кВ (U_{1 ном}, U_{2 ном}); потери активной мощности холостого хода и короткого замыкания, МВт (ΔP_x, ΔP_к); напряжение короткого замыкания, % (U_к); активное и реактивное сопротивление обмоток трансформаторов, Ом (r_т, х_т), потери реактивной мощности в магнитопроводах трансформаторов, Мвар (ΔQ_x). Данные по трансформаторам приведены в приложении П.11.

Таблица 10 ‒ Параметры ВЛ

№ п/п	Расчетная величина	Ед. изм.	Обозн.	Линии
				1‒2	...	N‒M
1	Протяженность линии	км	Iлij
2	Количество цепей, марка и сечение провода	мм2	n·F
3	Удельное активное сопротивление провода	Ом/км	r0
4	Удельное индуктивное сопротивление фазы линии	Ом/км	x0
5	Удельная зарядная мощность линии	Мвар/км	q0
6	Активное сопротивление линии	Ом	r
7	Индуктивное сопротивление линии	Ом	х
8	Реактивная мощность, генерируемая линией	Мвар	Qc

Далее, согласно [3, с. 66], находят для каждой подстанции в n трансформаторах:

• потери активной мощности в магнитопроводах и обмотках по формулам (44) и (45);

• суммарные потери активной мощности:

ΔP_т = ΔP_ст + ΔP_м; (51)

• потери реактивной мощности в магнитопроводах:

ΔQ_ст = n·ΔQ_х; (52)

• потери реактивной мощности в обмотках

• суммарные потери реактивной мощности

ΔQ_т = ΔQ_ст + ΔQ_м. (54)

Далее определяют активную нагрузку ПС, приведенную к стороне ВН и равную активной расчетной нагрузке ПС ( ), МВт; реактивную нагрузку ПС, приведенную к стороне ВН ( ), и расчетную реактивную нагрузку ПС ( ) с учетом реактивной мощности, генерируемой ВЛ, отнесенной к шинам ВН i-й ПС , Мвар:

(55)

(56)

где ‒ полусумма зарядных мощностей линий, подходящих к ПС.

Расчетные нагрузки следует определять для режимов наибольших и наименьших нагрузок. Результаты расчетов заносят в табл. 11, выполняя эти таблицы отдельно для каждого режима.

Пример 7. Определить параметры ВЛ и расчетные нагрузки в режиме наибольших нагрузок для варианта, оказавшегося оптимальным в примере 6.

Например, для ВЛ _{ЦП‒ПСЗ}:

r _{ЦП‒ПСЗ} = 0,249·42 = 10,46 Ом;

х _{ЦП‒ПСЗ} = 0,427·42 = 17,93 Ом;

Q _{ЦП‒ПСЗ} = 0,0355·42 = 1,491 Мвар.

Расчет параметров линий приведен в табл. 10.1.

Результаты определения потерь мощности в трансформаторах и расчетных нагрузок ПС занесем в табл. 11.1. Например, для ПС1:

Таблица 11 ‒ Потери мощности в трансформаторах. Расчетная мощность нагрузки ПС на стороне ВН

№ п/п	Расчетная величина	Ед. изм.	Обозн.	Подстанции
				1	…	N
1	Номинальная мощность трансформатора	МВ·А	Sт ном
2	Количество трансформаторов	‒	nт
3	Номинальное напряжение обмоток на стороне ВН трансформаторов	кВ	U1 ном
4	Номинальное напряжение обмоток на стороне НН трансформаторов	кB	U2 ном
5	Потери активной мощности холостого хода	МВт
6	Потери реактивной мощности в магнитопроводах трансформаторов	Мвар
7	Потери активной мощности короткого замыкания	МВт
8	Напряжение короткого замыкания	%	Uк
9	Наибольшая активная нагрузка на стороне НН ПС	МВт
10	Наибольшая реактивная нагрузка на стороне НН ПС с учетом мощности КУ	Мвар
11	Наибольшая полная нагрузка на стороне НН ПС с учетом мощности КУ	МВ·А
12	Потери активной мощности в магнитопроводах nт трансформаторов	МВт	ΔPст i
13	Потери активной мощности в обмотках nт трансформаторов	МВт	ΔPм i
14	Суммарные потери активной мощности в nт трансформаторах	МВт	ΔPт i
15	Расчетная активная нагрузка ПС	МВт	Ррасч i
16	Потери реактивной мощности в магнитопроводах " " трансформаторов	Мвар	ΔQст i
17	Потери реактивной мощности в обмотках " " трансформаторов	Мвар	ΔQм i
18	Суммарные потери реактивной мощности в " " трансформаторах	Мвар	ΔQт i
19	Реактивная нагрузка ПС, приведенная к стороне ВН ПС	Мвар
20	Реактивная мощность, генерируемая линиями, подходящими к ПС	Мвар	ΣQс/2
21	Расчетная реактивная нагрузка ПС	Мвар	Qрасч i

Таблица 10.1 ‒ Параметры линий

№ п/п	Обозн.	Ед. изм.	Линии
			ЦП-ПСЗ	ЦП-ПС2-	ПС2-ПС5	ЦП-ПС4	ПС4-ПС1
1	lлij	км	42	18	22,8	31,2	33,6
2	n·F	мм2	1120	2120	2120	2240	2240
3	r0	Ом/км	0,249	0,249/2	0,249/2	0,12/2	0,12/2
4	x0	Ом/км	0,427	0,427/2	0,427/2	0,405/2	0,405/2
5	q0·10-2	Мвар/км	3,55	3,552	3,552	3,752	3,752
6	r	Ом	10,46	2,24	2,84	1,87	2,02
7	x	Ом	17,93	3,84	4,87	6,32	6,8
8	Qс		1,491	1,278	1,619	2,34	2,52

Таблица 11.1 ‒ Потери мощности в трансформаторах. Расчетная мощность нагрузки ПС

№ п/п	Обозн.	Ед. изм.	Подстанции
			1	2	3	4	5
1	Sт ном	MB·A	25	16	16	6,3	6,3
2	nт	–	2	2	1	2	2
3	U1 ном	кB	115	115	115	115	115
4	U2 ном	кB	10,5	11	11	11	11
5		МВт	0,027	0,019	0,019	0,0115	0,0115
6		Мвар	0,175	0,112	0,112	0,0504	0.0504
7		МВт	0,12	0,085	0,085	0,044	0,044
8	Uк	%	10,5	10,5	10,5	10,5	10,5
9		МВт	45,6	25,7	15,6	5,8	7,3
10		Мвар	17,43	10,07	2,88	3,6	1,98
11		МВ·А	48,82	27,6	15,86	6,82	7,56
12	ΔPст i	МВт	0,054	0,038	0,019	0,023	0,023
13	ΔPм i	МВт	0,229	0,126	0,084	0,026	0,03
14	ΔPт i	МВт	0,283	0,164	0,103	0,049	0,053
15	Ррасч i	МВт	45,88	25,86	15,7	5,85	7,35
16	ΔQст i	Мвар	0,35	0,224	0,112	0,075	0,075
17	ΔQм i	Мвар	5,01	2,5	1,65	0,388	0,476
18	ΔQт i	Мвар	5,36	2,724	1,76	0,463	0,551
19		Мвар	22,8	12,79	4,64	4,06	2,53
20	ΣQс/2	Мвар	1,26	1,45	0,74	2,43	0,81
21	Qрасч i	Мвар	0	0	0	0	0