3. Выполнение предварительных расчетов

1. Определение мощностей нагрузок подстанций

В табл. 1.1 – 1.4 приведены только значения активной мощности на шинах низшего напряжения ПС в режиме максимальных нагрузок и коэффициент мощности, поэтому для проведения дальнейших расчетов требуется определить значения полной мощности по формуле (1.1) и реактивной мощности по формулам (1.2)

;	(1.1)
; ,	(1.2)

тогда комплексное значение полной мощности можно представить в виде (1.3)

.

(1.3)

Пример расчета необходимо привести только для одной ПС, например, для ПС № 1.

(МВ А); (Мвар); (МВ А).

Все остальные расчеты мощностей должны быть сведены в табл. 1.7.

Таблица 1.7

Мощности нагрузок подстанций

№ ПС	Pmax, МВт	cosφ	|Smax|, МВ А	Qmax, Мвар	Smax, МВ А
ПС № 1	40	0,78	51,28	32,09	40+j32,09
ПС № 2
ПС № 3
ПС № 4

2. Определение длин линий электропередачи

Длину любой ЛЭП l_i-j можно определить двояко:

• путем умножения длины замеренного линейкой участка L_i-j на масштаб m, приведенный в табл. 1.6:

  ;

  (1.4)

• применением формулы для нахождения длины вектора по координатам точек начала и конца на плоскости [Броншт], затем найденную длину вектора умножить на масштаб:

.

(1.5)

Например, для участка от РЭС до ПС № 2 (рис. 1.1 и рис. 1.2) (км). Все остальные вычисления по длинам ЛЭП необходимо свести в табл. 1.8.

Таблица 1.8

Длины ЛЭП

Вариант схемы	Обозначение ЛЭП (i-j)	Длина ЛЭП, км
Радиальная	РЭС – ПС № 2	46
Замкнутая

3. Определение потоков мощностей без учета потерь мощности

Данный пункт является основополагающим для последующих расчетов по выбору номинального напряжения и сечения проводов ЛЭП. Рассмотрим расчет потоков мощностей отдельно для каждой схемы.

Для радиальной схемы (рис. 1.1) потоки мощностей S_2-3, S_2-4, S_2-1 равны мощностям нагрузок ПС S_max3, S_max4, S_max1 соответственно, а поток мощности, идущий от шин РЭС до узловой ПС № 2 – S_РЭС-2, равен согласно первому закону Кирхгофа сумме мощностей нагрузок, то есть можно записать, что S_РЭС-2 = S_max1 + S_max2 + S_max3 + S_max4.

По исходным данным, представленным в табл. 1.1 – 1.4, получено:

S_2-3 = S_max3 = 28 + j19,54 (МВ А); S_2-4 = S_max4 = 9 + j7,22 (МВ А); S_2-1 = S_max1 = 40 + j32,09 (МВ А); S_РЭС-2 = S_max1 + S_max2 + S_max3 + S_max4 = 95 + j74,72 (МВ А).

На рис. 1.2 представлена кольцевая сеть с несколькими нагрузочными ПС. Головные участки сети 2-3 и 2-1 подключены к шинам узловой ПС № 2. Если такую сеть представить рассеченной по узловой ПС № 2 и развернутой, то она будет иметь вид, свидетельствующий о возможности классифицировать ее как электрическую сеть с двусторонним питанием, у которой напряжения по концам равны по величине и фазе (рис. 1.3).

Рис. 1.3 – Схема с двусторонним питанием

Направление потоков мощности на участках 1-4 и 4-3 принято условно, действительное их направление определится только в результате расчета.

Величину потоков мощности на головных участках схемы 2-1 и 2-3 можно определить по правилу моментов, делая допущение о том, что представленная на рис. 1.3 электрическая сеть, является однородной.

Однородная электрическая сеть – это сеть, характерным признаком которой является равенство отношений погонного реактивного сопротивления проводов ЛЭП к погонному активному сопротивлению на всех ее участках, то есть соблюдается условие (1.6)

.

(1.6)

Рассмотрим получение условия однородности подробнее. Для удобства приведем электрическую схему рис. 1.3 к виду 1.4 с известными сопротивлениями, обозначив шины ПС № 2 буквами А и В.

A

B

1

4

3

Z_А-1

Z_В-3

Z_1-4

Z_4-3

S_А-1

S_1-4

S_В-3

S_4-3

S_max1

S_max4

S_max3

Рис. 1.4 – Схема с двусторонним питанием при известных сопротивлениях

При известных сопротивлениях потоки мощности на головных участках этой сети определились бы по формулам (1.7, 1.8)

.	(1.7)
	(1.8)

Полное сопротивление любого участка ВЛ можно определить по известной формуле

.

(1.9)

При соблюдении условия (1.6), используя формулу (1.9), уравнения (1.7, 1.8) можно привести к виду

.

(1.10)

Из формул (1.10) следует важный практический вывод: если на первом этапе проектирования принять, что рассматриваемая электрическая сеть является однородной, то в формулу для определения потоков мощностей на головных участках замкнутой электрической сети вместо неизвестных сопротивлений можно подставить известные длины линий электропередачи.

Определим потоки мощностей на головных участках для электрической сети (рис. 1.3)

.

Сделаем проверку расчетов, которая заключается в следующем: сумма потоков мощностей на головных участках должна быть равна сумме мощностей нагрузок ПС.

S_2-1 + S_2-3= S_max1 + S_max3 + S_max4;

50,42 + j39,48 + 26,58 + j19,36 = 40 + j32,09 + 9 + j7,22 + 28 + j19,54;

77 + j58,85 = 77 + j58,85.

Проверка выполняется, таким образом, потоки мощности на головных участках найдены верно.

После определения мощностей, протекающих по головным участкам электрической сети, можно найти мощности на остальных ее участках, используя первый закон Кирхгофа, последовательно примененный для каждой точки включения нагрузки