Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование электроэнергетических систем. Учебное пособие.pdf
Рис. 2.3. Схема для расчёта потокораспределения
Рассмотрим обрывы радиально-магистральных линий в сети данного варианта
Обрыв Л2.
Потоки мощности такие же как и в нормальном режиме:
БЛ2
Л2АЛ1
24,58,98,22
0
21
i
ejSS =+== МВА;
0
22
i
8,445,167,419,88,226,79,18
ejjjSSS =+=+++=+= МВА.
Обрыв Л1.
Потоки мощности такие же как и в нормальном режиме:
БЛ2
Л2АЛ1
2.1.3. Выбор номинальных напряжений на участках сети
24,58,98,22
0
21
i
ejSS =+== МВА;
0
22
i
8,445,167,419,88,226,79,18
ejjjSSS =+=+++=+= МВА.
Выбор напряжения в сети зависит от мощности нагрузок и их
удалённости от источника питания. При ориентировочном выборе рабочего напряжения ЛЭП можно воспользоваться эмпирической формулой:
U
1000
=
+
, (2.4)
2500500
SL
где L – длина линии, км; S – передаваемая по линии мощность, МВт.
61
Л1расч
=U
Л3расч
=U
Л5расч
500
31
500
500
+
1000
34
1000
+
7,9
2500
+
2500
1000
=U
61
47
115
=
кВ;
Л2расч
7,41
134
=
кВ;
61
=
кВ;
=U
Л4расч
=U
Л6расч
1000
=U
500
500
500
71
1000
5,11
1000
6,58
+
+
2500
+
2500
47
2500
8,22
=
=
37
Для кольцевой и радиально-магистральной сетей выберем напряжение U
= 110 кВ.
ном
Результаты вычислений сведём в табл. 2.2.
2.2. Расчёт мощностей и выбор напряжений на участках сети
Линия L, км S, МВА | S |, МВА
U
, кВ U
расч
Л1 31 41,7 + j16,5 44,8 115 110
Л2 71 22,8 + j8,9 24,5 93 110
=
93
66
133
кВ;
кВ;
кВ.
ном
, кВ
Л3 34 61 + j25 66 134 110
Л4 47 11,5 + j4,7 12,4 66 110
Л5 47 9,7 + j3,3 10,2 61 110
Л6 37 58,6 + j24,8 63,6 133 110
2.1.4. Выбор и проверка сечений проводов ВЛ
Выбор сечений проводников проектируемого варианта сети производится с учётом экономических характеристик, условий нагрева в
нормальном и послеаварийном режимах, допустимых потерь напряжения в нормальных и послеаварийных режимах, механической прочности проводов, термической устойчивости к токам к.з.
Экономическое сечение вычисляется по формуле:
62
I
расч
F =
эк
где I
– расчётный ток нормального режима в линии при наибольших
расч
нагрузках, A; jэк – экономическая плотность тока, А/мм2.
Величина тока определяется из выражения:
I =
где S – модуль полной мощности на участке сети, МВА; U
минальное напряжение участка сети, кВ.
Найдём токи в линиях:
9
108,44
Л1
Л5
Л3
⋅
=I
11073,1
⋅
9
1066
⋅
=I
11073,1
⋅
102,10
⋅
=I
11073,1
⋅
4,235
=
9
=
=
182
28
А;
А;
А;
Для воздушных линий значение экономической плотности тока
(jэк) принимается в зависимости от числа часов использования макси-
мальной нагрузки (Тнб).
При Тнб < 4000 ч jэк = 0,9:
235
130
54
=
193347
=
мм2;
30
мм2;
мм2;
29,0
⋅
==F
29,0
⋅
=F
Л1эк
Л3эк
=F
Л5эк
Для ВЛ линий № 1 данного варианта сети выберем провода
АС 120/19.
Для ВЛ линий № 2, 4, 5 данного варианта сети выберем провода
АС 70/11.
, (2.5)
Nj
цэк
S
, (2.6)
3U
ном
=I
Л2
=I
Л4
=I
Л6
=F
Л2эк
=F
Л4эк
=F
Л6эк
65
334
⋅
⋅
106,63
⋅
22073,1
⋅
129
29,0
⋅
⋅
9
105,24
⋅
66
=
11073,1
⋅
9
104,12
34
=
11073,1
⋅
=
29,0
А;
3
175
=
А;
72
=
мм2;
29,0
2,36
мм2;
186
=
мм2.
А;
ном
– но-
63
Для ВЛ линий № 3, 6 данного варианта сети выберем провода
АС 185/29.
Расположение проводов на ВЛ – треугольник.
Расстояние между проводами для ВЛ 110 кВ – 5м. (Dср = 5 м).
Диаметр провода:
− АС 120/19 – 15,2 мм;
− АС 70/11– 11,4 мм;
− АС 185/29 – 18,8 мм.
Результаты вычислений сведём в табл. 2.3.
Проверим выбранные сечения по длительно допустимому току,
результаты проверки сведём в табл. 2.4.
2.3. Выбор сечений проводников
Линия I
по экономической плотности тока
, А Nц U
расч
, кВ jэк, А/мм2 Fэк, мм2 Fст, мм2
ном
Л1 235
131 120
Л2 129 72 70
Л3 347 193 185
2 110 0,9
Л4 65 36 70
Л5 54 30 70
Л6 334 186 185
Линия I
2.4. Проверка по допустимому току
, А I
доп
, А Примечание
расч max
Л1 390 235
Л2 265 129
Л3 510 347
Проходит
Л4 265 65
Л5 265 54
Л6 510 334
64
Погонные параметры проводов ВЛ возьмём из расчётных данных
ВЛ 35…150 кВ.
Параметры схемы замещения ВЛ найдём по следующим формулам:
rл = r0L / Nц; (2.7)
х
= х0L / Nц; (2.8)
л
Результаты вычислений сведём в табл. 2.5.
Линия
2.5. Параметры схемы замещения линий
Fст,
мм2
L,
км
Ом/км
Л1 120 31 0,244 0,427 2,658 3,782 6,62 26,474
Л2 70 71 0,422 0,444 2,547 14,981 15,76 63,048
Л3 185 34 0,159 0,413 2,747 2,703 7,02 28,084
bл = b0L / Nц. (2.9)
r0,
х
,
0
Ом/км
b0,
мкСм/км
rл,
Ом
х
Ом
,
л
bл,
мкCм
Л4 70 47 0,422 0,444 2,547 9,917 10,43 41,736
Л5 70 47 0,422 0,444 2,547 9,917 10,43 41,736
Л6 185 37 0,159 0,413 2,747 2,9415 7,64 30,562
Потери напряжения в линиях определим по формулам:
xQrPU+
=∆
=∆
U
лллл
U
UU∆
ном
кВ; (2.10)
ном
%100%
, (2.11)
где Рл, Qл – передаваемая по линиям мощность; rл, xл – сопротивление
линии.
Результаты вычислений сведём в табл. 2.6.
В нормальном режиме работы сети суммарные потери напряжения до точки потокораздела не должны превышать 7%. Сделаем проверку сети по потерям напряжения:
∆UЛ3% + ∆UЛ4% = 2,81% + 1,3% = 4,16% < 7%;
65
2.6. Расчёт потерь напряжения в нормальном режиме
Линия S, МВА z, Ом ∆U, кВ ∆U, % U
Л1 41,7 + 16,5j 3,72 + j6,6 2,43 2,21
Л2 22,8 + 8,9j 15 + j15,7 4,38 3,98
ном
, кВ
Л3 61 + 25j 4,114 + j26,17 3,09 2,81
Л4 11,5 + 4,7j 9,92 + j10,4 1,48 1,35
Л5 9,7 + 3,3j 9,92 + j10,4 1,19 1,08
Л6 58,6 + 24,8j 2,94 + j7,64 3,29 2,99
∆UЛ5% + ∆UЛ6% = 1,08% + 2,99% = 4,07% < 7%;
∆UЛ1% + ∆UЛ2% = 2,21% + 3,98% = 6,11% < 7%.
В нормальном режиме сеть проходит по потерям напряжения.
Рассмотрим потери напряжений в аварийных режимах.
Кольцевая сеть.
Расчитаем потери в линии Л3 и занесём в табл. 2.7.
Рассчитаем потери в линии Л6 и занесём в табл. 2.8.
2.7. Расчёт потерь напряжения при обрыве линии Л3
Линия S, МВА z, Ом ∆U, кВ ∆U, % U
Л4 49,5 + j20,3 9,92 + j10,4 6,39 5,81
Л6 81,9 + j34,2 2,94 + j7,64 4,57 4,15
2.8. Расчёт потерь напряжения при обрыве линии Л6
Линия S, МВА z, Ом ∆U, кВ ∆U, % U
110
ном
110 Л5 33 + j12,7 9,92 + j10,4 4,18 3,80
ном
, кВ
, кВ
Л3 120,5 + j49,8 2,7+j 7,02 5,14 4,58
Л4 70,4 + j29,5 9,92+j 10, 7,15 6,31
Л5 48,9 + j21,5 9,92+j 10, 4,45 3,85
66
110
2.9. Расчёт потерь напряжения при обрыве линии Л1
Линия S, МВА z, Ом ∆U, кВ ∆U, % U
ном
, кВ
Л1 41,7 + j16,5 3,72 + j6,6 2,43 2,21
Л2 22,8 + j8,9 15 + j15,7 4,38 3,98
2.10. Расчёт потерь напряжения при обрыве линии Л2
Линия S, МВА z, Ом ∆U, кВ ∆U, % U
Л1 41,7 + j16,5 3,72 + j6,6 2,43 2,21
Л2 22,8 + j8,9 15 + j15,7 4,38 3,98
Радиально-магистральная сеть.
Рассчитаем потери в линии Л1 и занесём в табл. 2.9.
При обрыве в радиально-магистральной линии её сопротивление
увеличивается в 2 раза.
Расчитаем потери в линии Л2 и занесём в табл. 2.10.
В аварийном режиме работы сети суммарные потери напряжения
не должны превышать 15%.
Сделаем проверку сети по потерям напряжения.
Кольцевая сеть.
Обрыв линии Л3:
∆UЛ6% + ∆UЛ6% + ∆UЛ5% = 5,8% + 3,8% + 4,2% < 15%.
Обрыв линии Л6:
∆UЛ3% + ∆UЛ4% + ∆UЛ5% = 4,58% + 6,31% + 3,85% < 15%.
Радиально магистральная сеть.
Обрыв линии Л1:
∆UЛ1% + ∆UЛ2% = 2,2% + 4% < 15%.
Обрыв линии Л2:
∆UЛ1% + ∆UЛ2% = 2,2% + 4% < 15%.
В аварийных режимах сеть проходит по потерям напряжения.
110
ном
110
, кВ
Формула для выбора мощности трансформаторов имеет следующий вид:
2.1.5. Выбор трансформаторов на ПС
67
S
ПС
k
, (2.12)
12
k
п
где
S ≥
расчтр
S
– мощность потребителей на ПС; kп – коэффициент аварий-
ПС
ной перегрузки трансформатора; k12 = 0,7 – коэффициент, учитывающий категорийность потребителей.
Вычислим S
– ПС А:
– ПС Б:
– ПС В:
S
для каждой ПС:
тр расч
S
Арасчтр
S
Брасчтр
Врасчтр
S
А
=≥ k
12
k
п
S
Б
=≥ k
12
k
п
S
В
=≥ k
12
k
п
7,09,18
⋅
4,1
⋅
4,1
⋅
4,1
45,9
=
МВА;
7,08,22
4,11
=
МВА;
7,09,48
45,24
=
МВА;
– ПС Г:
– ПС Д:
S
Г
S
Грасчтр
S
S
Драсчтр
=≥ k
12
k
п
Д
=≥ k
12
k
п
7,05,21
⋅
4,1
⋅
4,1
75,10
=
7,05,49
МВА;
75,24
=
МВА.
Выберем трёхфазные двухобмоточные трансформаторы на ПС по
полученной расчётной мощности:
− ПС А: ТДН-10000 / 110;
− ПС Б: ТДН-16000 / 110;
− ПС В: ТДН-25000 /110;
− ПС Г: ТДН-16000 / 110;
− ПС Д: ТДН-25000 / 110.
68
10000 /
16000 /
2.11. Параметры схемы замещения трансформаторов
ПС Марка
U
,
rт,
х
,
∆Р
,
ном
кВ
Ом
т
Ом
кВт
∆Qх,
х
квар
∆Р
кВт
Пределы
,
к
рования
регули-
Ix*
uк,
%
А ТДН-
ВН = 115,
7,95 139 14 70 60
0,7 10,5
НН = 6,6; 11
110
Б, Г ТДН-
110
В, Д ТРДН-
25000 /
110
ВН = 115,
НН = 6,6; 11;
34,5
ВН = 115,
НН = 6,3…
6,3; 6,3…10,5;
4,38 86,7 19 112 85 0,7 0,5
±9⋅1,78%
2,54 55,9 27 175 120
0,7 0,5
10,5…10,5
2.1.6. Расчёт потерь мощности и электроэнергии
Величина потерь мощности зависит от активных и реактивных
сопротивлений элементов сети. Нагрузочные потери в линиях сети
можно определить по следующей формуле:
S +=∆
2
S
Л
Л
2
U
ном
)(
jxr
. (2.13)
ЛЛ
Занесём полученные данные в табл. 2.12.
Линия S, МВА z, Ом ∆U, кВ ∆SЛ, МВА
2.12. Потери мощности в линиях
Л1 41,7 + 16,5j 3,72 + j6,6 2,43 1,36 + j2,38
Л2 22,8 + 8,9j 15 + j15,7 4,38 5,01 + j5,27
Л3 61 + 25j 4,114 + j26,17 3,09 0,03 + j0,09
Л4 11,5 + 4,7j 9,92 + j10,4 1,48 0,09 + j0,09
Л5 9,7 + 3,3j 9,92 + j10,4 1,19 0,49 + j0,52
Л6 58,6 + 24,8j 2,94 + j7,64 3,29 0,9 + j1,27
69
Суммарные потери мощности в линиях:
∆SЛΣ = 7,47 + j9,62 МВА. (2.14)
Потери мощности на ПС, имеющих Nт трансформаторов,
определяются по формуле:
P ∆+∆=∆
ПС
ПС
1
N
Q +∆=∆
2
1
S
ПС
2
N
U
т
ном
2
S
ПС
U
2
U
т
ном
2
U
номв
P
к
2
S
номт
2
U
номв
*к
S
номт
PN
; (2.15)
кт
SIN
. (2.16)
номт*кт
Занесём полученные данные в табл. 2.13.
ПС SПС, МВА zэ, Ом ∆SПС, МВА
2.13. Потери мощности в трансформаторах
А 18,9 + j7,6 7,95 + j139 0,12 + j0,72
Б 22,8 + j8,9 4,38 + j86,7 0,09 + j1,14
В 48,9 + j21,5 2,54 + j55,9 0,25 + j1,85
Г 21,5 + j8 4,38 + j86,7 0,08 + j1,14
Д 49,5 + j20,3 2,54 + j55,9 0,26 + j1,86
Суммарные потери мощности в трансформаторах:
∆S
= 0,80 + j6,71 МВА. (2.17)
трΣ
2.1.7. Составление баланса мощности
В каждый момент времени в установившемся режиме системы её
источники питания должны иметь активную и реактивную мощности,
достаточные для обеспечения потребителей. Резерв мощности необходим для поддержания требуемой частоты.
Уравнение баланса активной мощности определяется выражением
Р
= ΣР
ист
Р
= 161,6 + 7,47 + 0,80 = 169,87 МВт.
ист
+ Σ∆РЛ + Σ∆Ртр;
нагр
(2.18)
70