Проектирование развития районной электрической сети

 

     xл = xo ∙ ℓ / n

      Rл=  Ro ∙ ℓ / n                                                            

   xo, Ro – удельные реактивное и активное сопротивления линии, Ом/км.

   n – число цепей.

   ℓ – длина линии в км.

 Проводимости линии определяются  по формулам:

     Gл= g∙ ℓ  n                                                            

     U ≤ 110 к В       Gk = 0

     Вл = Во ℓ n                                                                       

   Bo – удельная проводимость линии, см/км.

   Расчеты по формулам  сведены в таблицу :

 

   Данные схемы замещения варианта А:

Участок сети	Rл, Ом	Xл, Ом	Bл 10-6 , Ом	Qс, Мвар
1-11	6,1	13,02	334,8	2,02
1-7	5,5	11,76	302,4	1,83
1-16	4	8,4	54	0,33
1-5	4,8	9,24	237,6	1,44

 

Расчет схемы замещения варианта Б:

 

    Расчет схемы замещения варианта развития сети Б ведется аналогично предыдущим расчетам по справочным данным выбранных сечений проводов. 

 

Участок сети	P, МВт	L, км	Марка провода	Ro, Ом/км	xo, Ом/км	Bo, см/км	Q  ,    Мвар
1-11	30	62	2АС-150/24	0,198	0,42	2,7	0,036
1-7	40,3	56	АС-240/39	0,12	0,405	2,81	0,038
1-16	15	20	АС-185/24	0,162	0,413	2,75	0,037
1-5	34,7	44	АС-240/39	0,12	0,405	2,81	0,038
7-5	5,6	24	АС-70/11	0,43	0,44	2,55	0,034

 

 

 

Активное, реактивное сопротивления и проводимости линий определяются по формулам, приведенным выше.

  Результаты расчетов сведены  в таблицу.

 

   Данные схемы замещения  варианта Б:

Участок сети	Rл, Ом	Xл, Ом	Bл 10-6 , Ом	Qс, Мвар
1-11	6,1	13,02	334,8	2,02
1-7	6,72	22,68	157,36	0,95
1-16	3,24	8,26	55	0,33
1-5	5,28	17,82	123,64	0,75
7-5	10,32	10,56	61,2	0,37

 

 

 

5. ВЫБОР СИЛОВЫХ  ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

  Число и мощность трансформаторов  не зависят от схемы, а зависят  от категории и мощности электроприемников. Для потребителей 1 и 2 категорий необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов, а для потребителей 3 категории достаточно одного трансформатора.

Мощность трансформаторов определяется формулой:  Sт≥Sp/(kав(n-1)),

      где Sp – расчетная мощность подстанций, Sp=P/cosφ;

      Kав – коэффициент аварийных перегрузок;

      n – число трансформаторов;

Мощность трансформатора: Sтр= Sp/kав

Для потребителей I, II,категории будем выбирать двух трансформаторные подстанции.

Выбор силовых трансформаторов для схемы А и Б

Узел	Активная мощность нагрузки Р, МВт	Полная мощность нагрузки Sр,  МВА	Мощность трансформатора Sтр, МВА	Тип трансформатора
11	30	33,33	23,8	2 ТРДН – 25 000/110
7	45	50	35,7	2 ТРДН – 40 000/110
16	15	16,67	12,8	ТДН – 16 000/110
5	30	33,33	23,8	2 ТРДН – 25 000/110

 

 Справочные  данные  выбранных силовых трансформаторов  сведены в таблицу

 

 Данные силовых трансформаторов

 

Тип трансформатора	Uном, кВ	Uк, %	ΔРк, кВт	ΔРхх , кВт	Iхх, %	Rт, Ом	Xт, Ом	ΔQхх, квар
ТДН – 16 000/110	115	10,5	85	19	0,7	4,38	86,7	112
ТРДН – 25 000/110	115	10,5	120	27	0,7	2,54	55,9	175
ТРДН – 40 000/110	115	10,5	172	36	0,7	1,44	34,8	260

  Схемы замещения силовых  трансформаторов рассчитываем по  формулам:

Z’=Z’’=Rтр+jXтр

R’=R’’=2Rтр – значение активных сопротивлений;

X’=X’’=1,8Xтр – значение индуктивных сопротивлений для трехфазных трансформаторов;

Sхх=∆Pxx+j∆Qxx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Схемы замещения районной сети

 

 

 

 

7. Расчёт установившегося режима

                                 

Наносим на схему замещения потоки мощности.

Расчет производим итерационным методом по данным “конца”.

1. Расчет радиальной сети.

1. Определение  мощности в конце схемы.

Sк1-11’ = 30+j14,6MBA

Sк1-7’= 45+j21,8MBA

Sк1-16’ = 15+j7,3 MBA

Sк1-5’ = 30+j14,6MBA

2. 1 итерация: считаем, что U1=U2=110кВ

3. Расчет  ведем по данным конца:

 Определяем  потери мощности в силовом  трансформаторе.

ΔSт = ΔРт+ jΔQт,                                                   

Где ΔРт – потери активной мощности в трансформаторе, МВ;

ΔQт – потери реактивной мощности в трансформаторе, Мвар.

ΔРт = ΔРxx+ β2н ΔРкз,                                              

Где - ΔРxx – потери холостого хода трансформатора, кВт;

β – коэффициент загрузки трансформатора;

ΔРкз – потери  короткого замыкания, кВт.

β= Sк/NSном                                                             

Где – Sк – полная мощность потребителя;

 Sном - номинальная мощность трансформатора, МВА;

N – количество трансформаторов.

                                           ΔQт = ΔQxx+ β2 ΔQобм,                                              

Где ΔQxx – потери реактивной мощности в трансформаторе на холостом ходу, Мвар;

ΔQобм – потери реактивной мощности в обмотках, квар.

 

Расчеты по формулам заносим в таблицу.

 

участок	β	ΔРт, МВт	ΔQт, Мвар	ΔSт, МВА
1-11	0,66	0,07	0,9	0,07+j0,9
1-7	0,63	0,09	1,92	0,09+j1,92
1-16	1,04	0,11	1,93	0,11+j1,93
1-5	0,66	0,07	0,9	0,07+j0,9

4. Определяем  мощность в начале участков  1111’, 77’, 1616’, 55’.

Sн1111’ = Sк1111’ + ΔSт11 = 30,07 +j15,5MBA

Sн77’ = Sк77’ + ΔSт7 = 45,09+j23,72 MBA

Sн1616’ = Sк1616’ + ΔSт16 = 15,11+j8,23MBA

Sн55’ = Sк55’ + ΔSт5 = 30,07+j15,7MBA

 

 

 

 

5. Определяем  потери в шунте.

ΔSш2-11’ = U12 Yш2-11’ = -j2,02 MBA

ΔSш2-7’ = U12 Yш2-7’ = -j1,83 МВА

ΔSш2-16’ = U12 Yш2-16’= -j0,33 МВА

ΔSш2-5’ = U12 Yш2-5’ = -j1,44 MBA

 

6. Определим  мощности конца участков.

Sк1-11 = Sн1111 + ΔSш2-11’ = 30,07 + j13,48 MBA

Sк1-7 = Sн77 ΔSш2-7’ = 45,09+ j21,89 MBA

Sк1-16 = Sн1616+ ΔSш2-16’ = 15,11 +j7,9 MBA

Sк1-5 = Sн55’ + ΔSш2-5’ = 30,07+j14,26 MBA

 

7. Находим  потери мощности на участках 1-11, 1-7, 1-16, 1-5.

ΔS1-11 = (Sк1-11/U1)2 Z1-11 = 0,54 + j1,16 MBA

ΔS1-7 = (Sк1-7/U1)2 Z1-7 = 1,14 + j2,44 MBA

ΔS1-16 = (Sк1-16/U1)2 Z1-16 = 0,1 + j0,2 MBA

ΔS1-5 = (Sк1-5/U1)2 Z1-5 = 0,44 + j0,8 MBA

 

8. Определяем  мощность в начале участков 1-11, 1-7, 1-16, 1-5.

Sн1-11 = Sк1-11 + ΔS1-11 = 30,61 + j14,64 MBA

Sн1-7 = Sк1-7+ΔS1-7 = 46,23+ j24,33 MBA

Sн1-16= Sк1-16 + ΔS1-16 = 15,21 +j9,1  MBA

Sн1-5 = Sк1-5 + ΔS1-5 = 30,51+j15,06 MBA

 

         9. Реактивная  мощность, генерируемая линиями 1-11, 1-7, 1-16, 1-5 в начале участков:

           Qсн1-11= -j2,02 Mвар

   Qсн1-7 = -j1,83 Мвар

           Qсн1-16 =-j0,33 Мвар

           Qсн1-5 =-j1,44 Мвар

       10. Мощность источника  S1 определяется по формуле Sн1-х +∆ Qсн1х = S1

                  S1-11=30,61 + j12,62 МВА

                  S1-7 =46,23+ j22,5 МВА

                  S1-16= 15,21 +j8,77  МВА

                  S1-5= 30,51+j13,62 МВА

11. Определяем напряжения в узлах 11-11’, 7-7’, 16-16’, 5-5’ (не учитывая поперечную составляющую, т.к.  U<220 кВ) по формуле:  Uх = U1-((Pк1хкR1х + Qк1хкX1х)/U1 )

U11’= 106,8 кВ

       U7’ =105,1кВ

       U16’=108,8 кВ

       U5’ = 107,2 кВ

12. Продольная  составляющая падения напряжения  в трансформаторе (без трансформации) определяется по формуле:    ∆Uх = (PкххкRт + QкххкXт)/Ux

   ∆U11  =7,8 кВ                 

 ∆U7 = 7,8 кВ

 ∆U16 =7 кВ

 ∆U5  = 8,2 кВ

13. Поперечная  составляющая падения напряжения  в трансформаторе определяется  по формуле:      δ U у’ = (Pkxx*Xт + Qkxx*Rт)/Ux

δ U11=16,2 кВ

δ U7=14,6 кВ

δ U16=13,4 кВ

δ U5= 11,1 кВ

14.Напряжение  потребителя определяется по  формуле: Ux= Ux - ∆Uх  -δ Ux

             U11= 106,8 – 7,8 – j16,2 = 99 – j16,2 =100,3е-j6,7 кВ

       U7 = 105,1 – 7,8 – j14,6 = 97,2 – j14,6 =98,2е-j7,9 кВ

       U16 =108,8 – 7 – j13,4 = 101,8 – j13,4 =102,9е-j7,7 кВ

       U5 = 107,2 – 8,2 – j11,1 = 99 – j11,1 =99,6е-j6,3 кВ

15. Коэффициент трансформации определяется: nт=U1/U2=110/10=11

16. Определяем напряжение в узлах 6, 8, 13, 15 с учетом трансформации:

   U11= U11 / nт = 106,8/11=9,7 кВ

   U7 = U7/ nт = 105,1/11=9,55 кВ

   U16 = U16/ nт = 108,8/11=9,9 кВ

 U5 = U5/ nт = 107,2/11=9,75 кВ

17. Проверка: ∆U%= (U1 – Ux) 100/ U1

 ∆U%11  = (110-106,8)100/110=2,9% <5%

 ∆U%7 = (110-105,1)100/110= 4,45% <5%

 ∆U%16 =(110-108,8)100/110= 1,1 <5%

 ∆U%5 = (110-107,2)100/110 = 2,5 <5%

 

После расчета установившихся режимов схемы развития сети, получившиеся значения  мощности источников S1 для всей схемы – суммируем:

                  S1-11=30,61 + j12,62 МВА

                  S1-7 =46,23+ j22,5 МВА

                  S1-16= 15,21 +j8,77  МВА

                  S1-5= 30,51+j13,62 МВА

   Мощность  источника равна S= 122,56+j57,51.

 

2. Расчет установившихся режимов  замкнутой сети.

   Поскольку в варианте Б схемы развития сети участки 1-11 и 1-16 не отличаются от аналогичных участков схемы А, то расчет установившихся режимов ведем только для замкнутой схемы с узлами 1-7-5.

Разрезаем питающий узел 1 и получим сеть с 2-х сторонним питанием.

Расчет производим в 2 этапа:

- без учета  потерь мощности,

- с учетом  потерь мощности.

 

2.1. Расчет установившегося режима  без учета потерь мощности.

1. Поток мощности на головном участке1-5 по формуле:

     S1-5= (S5(Z 7-5+ Z1-7)+S7 Z1-7) / (Z1-5 +Z7-5+Z1-7)= 35,3+j17,7 МВА

 2. По закону Кирхгофа определим потоки мощности на остальных участках:

   S7-5 = S1-5 –S5 = 35,3+ j17,7 – 30 – j13,7 = 5,3 + j4 МВА

   S1-7 = S7 –S7-5 = 45+j17,4 – 5,3– j4 = 39,7 + j13,4 МВА

   Проверка: сумма мощностей должна равняться 0.

   Для узла 15: S1-5 – S5 – S7-5 =0

35,3+ j17,7 – 30 – j13,7 –(5,3  + j4) =0

2.2. Расчет установившегося режима  с учетом потерь мощности.

   1. Определим  потери мощности на участке 7-7 при раздельной работе двух    трансформаторов.