9 Анализ установившихся режимов оптимального варианта развития электрической сети

9.1 Определение числа включенных трансформаторов на ПС в режиме минимума нагрузки выполняется по условиям:

n_т = 1 при S_расч^нм < S_крит; n_т = 2 при S_расч^нм  S_крит, (9.1)

где S_расч^нм= √((S_н^нм)²+S_н^нм∙S_с^нм+ (S_с^нм)²); (9.2)

S_крит=S_н.т√(2ΔP_х /ΔP_к). (9.3)

Результаты определения числа включенных трансформаторов ПС в режиме минимума нагрузки заносятся в табл. 20.

Таблица 20− Определение числа включенных трансформаторов ПС 110 кВ в режиме минимума нагрузки электрической сети

ПС	Sн.т, МВА	Pх, кВт	Pк, кВт	Sкрит, МВА	Sрасчнм, МВА	nт, шт.
1	16	19	85	10,7	6,3	1
2	16	19	85	10,7	10,35	1
3	10	17	76	6,69	4,2	1
4	16	23	100	10,85	8,83	1
5	25	27	120	16,77	6,75	1

9.2 Приведение нагрузки двухобмоточных трансформаторов ПС к стороне высшего напряжения выполняется по формулам (рис. 5):

S_в′ = S_н + ΔS_т; (9.4)

S_в = S_в′ + ΔS_х∙n_т; (9.5)

ΔS_т = ((P_н² + Q_н²)/U_ном²)((R_т + jX_т)/n_т). (9.6)

U_в

Рисунок 5 – Схема замещения двухобмоточных трансформаторов

ПС электрической сети

9.3 Приведение нагрузки трехобмоточных трансформаторовПС к стороне высшего напряжения выполняется по формулам (рис. 6):

S_н' = S_н + ΔS_н; (9.7)

S_с' = S_с + ΔS_с; (9.8)

S_в'' = S_н' + S_с'; (9.9)

S_в' = S_в' + ΔS_в; (9.10)

S_в = S_в' + ΔS_х∙n_т; (9.11)

ΔS_н = ((P_н² + Q_н²)/U_ном²)((R_н + jX_н)/n_т); (9.12)

ΔS_с = ((P_с² + Q_с²)/U_ном²)((R_с + jX_с)/n_т); (9.13)

ΔS_в = ((P_в''² + Q_в''²)/U_ном²)((R_в + jX_в)/n_т). (9.14)

Рисунок 6 – Схема замещения трехобмоточных трансформаторов

ПС электрической сети

Таблица 21− Приведение нагрузки двухобмоточных трансформаторов ПС 110 кВк стороне высшего напряжения и определение расчетной нагрузки узлов электрической сети

Узел	Режим	Sн, МВА	Zт /nт, Ом	∆Sт, МВА	Sв', МВА	Sх∙nт, МВА	Sв, МВА	∑Qзар /2, Мвар	Sр, МВА
1	макс. (nт= 2)	16,74+j6.62	2.19+j43.35	0.06+j1.16	16.8+j7.78	0.038+j0.224	16.84+j8	j1.285	16.84+j6.71
	мин. (nт=1)	5,86+j 2.32	4,38+j86.7	0.01+j0.28	5.87+j2.6	0.019+j0.112	5.89+j2.71	j1.285	5.89+j1.42
	ПА (nт= 2)	-	-	-	-	-	-	-	16.84+j6.71
2	макс. (nт= 2)	21,39+j8.45	2.19+j43.35	0.1+j 1.89	21.49+j10.34	0.038+j0.224	21.53+j10.55	j1.19	21.53+j9.36
	мин. (nт= 1)	9,63+j3.8	4,38+j86.7	0.04+j0.77	9.67+j4.57	0.019+j0.112	9.69+j4.68	j1.19	9.69+j3.49
	ПА (nт= 2)	-	-	-	-	-	-	-	21.53+j9.36
5	макс. (nт= 2)	25,11+j9.92	1.27+j27.98	0.08+j1.69	25.19+j11.61	0.054+j0.35	25.24+j11.96	j0.94	25.24+j11.02
	мин. (nт= 1)	6,28+j2.48	2,54+j55.9	0.01+j0.21	6.29+j2.69	0.027+j0.175	6.32+j2.87	j0.94	6.32+j1.93
	ПА (nт= 2)	-	-	-	-	-	25.24+j11.96	j0.47	25.24+j11.49

Таблица 22 − Приведение нагрузки трехобмоточных трансформаторов ПС110 кВ к стороне высшего напряжения и определение расчетной нагрузки узлов электрической сети

Узел

Режим

Sн, МВА

Zн/nт, Ом

Sн, МВА

Sн', МВА

Sс, МВА

Zс/nт Ом

Sс, МВА

Sс', МВА

Sв'', МВА

Zв/nт, Ом

Sв, МВА

Sв', МВА

Sxnт, МВА

Sв, МВА

Qзар/2 Мвар

Sр, МВА

3

макс. (nт = 2)

9,3+j 3.68

2.5+j 41.35

0,02+j0.34

9.32+j4.02

5,58+j2.21

2.5

0.01

5.59+j2.21

14.91+j6.23

2.5+j 71.1

0.05+j1.53

14.96+j7.76

0.034+j0.22

15.3+j7.98

j1.1

15.3+j6.88

мин. (nт= 1)

2,79+j1.1

5+j 82.7

0.004+j0.06

2.79+j1.16

1,67+j0.66

5

0.001

1.67+j0.66

4.46+j1.82

5+j 142.2

0.01+j0.27

4.47+j2.09

0.017+j0.11

4.49+j2.2

j1.1

4.49+j1.1

ПА (nт = 2)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

15.3+j6.88

4

макс. (nт = 2)

12,09+j4.78

1.3+ j26

0.02+j0.36

12.11+j5.14

9,3+j 3.68

1.3

0.01

9.31+j3.68

21.42+j8.82

1.3+j 44.45

0.06+j1.97

21.48+ j 10.79

0.046+j0.32

21.53+j11.11

j1.19

21.53+j9.92

мин. (nт = 1)

4,84+j1.91

2,6+j 52

0.01+j0.12

4.85+j2.03

4,65+j1.84

2,6

0.01

4.66+j1.84

9.51+j3.87

2,6+j 88.9

0.02+j0.77

9.53+j4.64

0.023+j0.16

9.55+j4.8

j1.19

9.55+j 3.61

ПА (nт = 2)

10,28+j4.06

1.3+ j26

0.01+j0.26

10.29+j4.32

7,91+j3.13

1.3

0.01

7.92+j3.13

18.21+j7.45

1.3+j 44.45

0.04+j1.42

18.45+j8.87

0.046+j0.32

18.5+j9.19

j1.17

18.5+j 8.02

9.4 Расчетная нагрузка узлов сети вычисляется по формуле:

S_р = S_в – jΣQ_зар /2. (9.15)

Результаты приведения нагрузок двух-, трёхобмоточных трансформаторов к стороне высшего напряжения и определения расчетной нагрузки узлов представляются в табл. 21 и 22.

9.5 Определение параметров (потокораспределение, потери мощности, уровни напряжения) режима максимума нагрузки кольцевой сети выполняется методом итераций в три этапа.

На первом этапе (при допущении отсутствия потерь мощности на участках сети и равенстве номинальному напряжений в узлах) находят мощности на головных участках сети по формулам, используемых для расчетов однородных сетей:

S_Б1 = [S₁∙(L₁₂ + L_Б'2) + S₂∙L_Б'2]/(L_Б1 + L₁₂ + L_Б'2); (9.16)

S_Б'2 = [S₂∙(L₁₂ + L_Б1) + S₁∙L_Б1]/(L_Б1 + L₁₂ + L_Б'2); (9.17)

Проверка: S_Б1 + S_Б'2 = S₁ + S₂. (9.18)

S₁₂ = S_Б1 – S₁. (9.19)

На втором этапе (при допущении равенства номинальному напряжений в узлах) определяется потокораспределение на участках кольцевой сети с учетом потерь. Расчет ведется от электрически наиболее удаленной от ИП «Б» точки потокораздела по формулам:

S₁₂^к=S₁₂; (9.20)

S₁₂^н=S₁₂^к+S₁₂^к, (9.21)

ΔS₁₂^к = ((P₁₂^к2 + Q₁₂^к2)/U_ном²)(R₁₂ + jX₁₂); (9.22)

S_Б1^к = S₁₂^н + S₁; (9.23)

S_Б1^н = S_Б1^к + S_Б1^к и т.д. (9.24)

На третьем этапе при заданном напряжении ИП U_Б = 1,1U_ном.в определяются напряжения в узлах кольцевой сети по формулам:

U₁ = U_Б – U_Б1^н; (9.25)

U_Б1^н = (Р_Б1^н∙R_Б1 + Q_Б1^н∙X_Б1)/U_Б; (9.26)

U₂' = U₁ – U₁₂^н; (9.27)

U₁₂^н = (Р₁₂^н∙R₁₂ + Q₁₂^н∙X₁₂)/U₁; (9.28)

U₂'' = U_Б' – U_Б'2^н; (9.29)

U_Б2^н = (Р_Б'2^н∙R_Б'2 + Q_Б'2^н∙X_Б'2)/U_Б'; (9.30)

U₂ = (U₂'' + U₂')/2. (9.31)

9.6 Определение параметров (потокораспределение, потери мощности, уровни напряжения) режима максимума нагрузки радиальной и магистральной сети выполняется методом итераций в два этапа.

На первом этапе (при допущении равенства номинальному напряжений в узлах) определяется потокораспределение на участках с учетом потерь по формулам:

1) радиальная электрическая сеть

S_Б1^к=S₁; (9.32)

S_Б1^н=S_Б1^к+S_Б1^к, (9.33)

ΔS_Б1^к = ((P_Б1^к2 + Q_Б1^к2)/U_ном²)(R_Б1 + jX_Б1)/2; (9.34)

2) магистральная электрическая сеть

S₁₂^к=S₂; (9.35)

S₁₂^н=S₁₂^к+S₁₂^к, (9.36)

ΔS₁₂^к = ((P₁₂^к2 + Q₁₂^к2)/U_ном²)(R₁₂ + jX₁₂); (9.37)

S_Б1^к=S₁₂^н+S₁; (9.38)

S_Б1^н=S_Б1^к+S_Б1^к, (9.39)

ΔS_Б1^к = ((P_Б1^к2 + Q_Б1^к2)/U_ном²)(R_Б1 + jX_Б1)/2; (9.40)

Для радиальной и магистральной сети определение напряжений в узлах выполняется по формулам, аналогичным (8.33) – (8.36).

Результаты расчетов на всех этапах заносятся в табл. 23.

9.7 Определение параметров (потокораспределение, уровни напряжения) режима минимума нагрузки электрической сети выполняется в два этапа. На первом этапе (при допущении равенства номинальному напряжений в узлах) определяются потоки мощности на участках сети. На втором этапе при заданном напряжении ИП U_Б = U_ном.в определяются напряжения в узлах сети.

Результаты расчетов представляются в табл. 24.

9.8 Определение параметров (потокораспределение, потери мощности, уровни напряжения) послеаварийных режимов электрической сети выполняется в два этапа. На первом этапе (при допущении равенства номинальному напряжений в узлах) определяются потоки мощности на участках сети с учетом потерь. На втором этапе при заданном напряжении ИП U_Б= 1,1U_ном.вопределяются напряжения в узлах сети.

Результаты расчетов представляются в табл. 25.

Таблица 23− Определение параметров (потокораспределение, потери мощности, уровни напряжения) режима максимума

нагрузки электрической сети

Расчетная схема сети

Обозначение узлов

Б

3

2

1

4

Б

Б

5

Sр, МВА

-

15.3+j6.88

21.53+j9.36

16.84+j6.71

21.53+j9.92

-

-

25.24+j11.02

Обозначение линий

Б-3 (21,25)

3-2 (26,25)

2-1 (37,5)

1-4 (31,25)

4-Б (27,5)

Б-5 (25)

Zл, Ом

2.55+j8.6

3.15+j10.63

4.5+j15.19

3.75+j12.66

3.3+j11,4

3+j10.13

1 этап расчета

Направление мощности

нк

кн

нк

Sл, МВа

38,46+j16.77

23.16+j9.89

1.63+j0.53

15.21+j6.18

36.74+j16.1

25.24+j11.02

2 этап расчета

Направление мощности

нк

нк

нк

к н

кн

нк

Sлн, МВА

39.01+j18.6

23.33+j10.45

1.63+j0.53

15.29+j6.46

37.26+j17.91

25.34+j11.34

Sл, МВА

0.38+j1.27

0.17+j0.56

0.002+j0.003

0.08+j0.28

0.44+j1.53

0.1+j0.32

Sлк, МВА

38.63+j17.33

23.16+j9.89

1.63+j0.53

15.21+j6.18

36.82+j16.38

25.24+j11.02

3 этап расчета

U, кВ

2.14

1.55

0.13

1.18

2.7

1.58

U, кВ

121

118.86

117.31

117.15

118.3

121

121

119.42

Таблица 24 − Определение параметров (потокораспределение, уровни напряжения) режима минимума нагрузки электрической сети

Расчетная схема сети
Обозначение узлов		Б		3			2			1		4			Б	Б		5
Sp, МВА		-		4.49+j1.1			9.69+j3.49			5.89+j1.42		9.55+j3.61			-	-		6.32+j1.93
Обозначение линий		Б-3 (21,25)			3-2 (26,25)			2-1 (37,5)			1-4 (31,25)			4-Б (27,5)		Б-5 (25)
Zл, Ом		2.55+j8.6			3.15+j10.63			4.5+j15.19			3.75+j12.66			3.3+j11,4		3+j10.13
1 этап расчета	Направление мощности	нк									кн					нк
	Sл, МВА	14.55+j4.55			10.06+j3.45			0.37-j0.04			5.52+j1.46			15.07+j5.07		6.32+j1.93
2 этап расчета	U, кВ	0.69			0.63			0.01			0.34			0.98		0.35
	U, кВ	110	109.31			108.68			108.68				109.02		110	110	109.65

Таблица 25 − Определение параметров (потокораспределение, потери мощности, уровни напряжения ) послеаварийных режимов электрической сети

Расчетная схема сети

Обозначение узлов

Б

3

2

1

4

Б

Б

5

Sр, МВА

-

15.3+j6.88

21.53+j9.36

16.84+j6.71

18.5+j8.02

-

-

25.24+j11.49

Обозначение линий

Б-3 (21,25)

3-2 (26,25)

2-1 (37,5)

1-4 (31,25)

4-Б (27,5)

Б-5 (25)

Zл, Ом

2.55+j8.6

3.15+j10.63

4.5+j15.19

3.75+j12.66

-

3+j10.13

1 этап расчета

Направление мощности

нк

нк

н к

нк

-

нк

Sлн,МВА

75.33+j41.63

58.59+j29.91

36.02+j17.03

18.63+j8.45

-

25.34+j11.81

Sл,МВА

1.44+j4.84

1.04+j3.52

0.55+j1.87

0.13+j0.43

-

0.1+j0.32

Sлк, МВА

73.89+j36.79

57.55+j26.39

35.47+j15.16

18.5+j8.02

-

25.24+j11.49

2 этап расчета

U, кВ

4.55

4.32

3.75

1.63

-

1.62

U, кВ

121

116.45

112.13

108.38

106.75

-

121

119.38