Электрические сети

Содержание

Задание--------------------------------------------------------------------------------------

Расчет баланса мощности и расстановка компенсирующих устройств-------

Составление вариантов конфигурации сети с анализом каждого варианта-

Предварительный расчет отобранных вариантов----------------------------------

Технико-экономическое сравнение  вариантов и выбор из них лучшего-----

Уточненный расчет режимов выбранного варианта------------------------------

1. Уточненный расчет режима наибольших нагрузок------------------------
2. Уточненный расчет режима наименьших нагрузок------------------------
3. Уточненный расчет послеаварийного режима------------------------------
4. Уточнение количества компенсирующих устройств и опреде-

ление себестоимости передачи электроэнергии-----------------------------------

Список литературы-----------------------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет баланса  мощности и выбор компенсирующих  устройств

 

Определяем мощность первого потребителя:

P₁=S₁*cosφ₁;

S₁=P₁/cosj₁=2/0,91=2,19 МВА;

Потери активной мощности в линиях и трансформаторах, приходящиеся на первый потребитель, принимаем в  размере 5% от потребляемой активной мощности.

DP₁=0,05*P₁=0,05*2=0,1 МВт;

Определяем реактивную мощность первого потребителя:

Q₁=S₁*sinj₁=2,19*0,42=0,91 Мвар;

Зарядную мощность линии, а так - же потери реактивной мощности в линиях не учитываем. Потери реактивной мощности в трансформаторах первого  потребителя принимаем равными 6% от его полной мощности:

DQ_тр1=0,06*S₁=0,06*2,19=0,132 Мвар;

Аналогично производим расчеты для остальных потребителей и заносим результаты в таблицу 1.

Таблица 1 - Баланс активной и реактивной мощности

 

Потребитель	1	2	3	4	5	6	Итого
Si,МВА	2,19	14,87	9,67	7,05	30,27	11,43
Pi,МВт	2	11,3	8,7	5,5	22,1	9,6	62,16
DPi,МВт	0,1	0,565	0,435	0,275	1,105	0,48
Qi,Мвар	0,91	9,66	4,21	4,41	20,69	6,2	50,62
DQтрi,Мвар	0,132	0,892	0,58	0,423	1,816	0,686
Qку,Мвар	0,19	5,73	1,08	2,49	13,08	2,79	25,36
nку	1	5	2	2	8	3	21
Q’i,Мвар	0,41	7,16	3,21	3,41	16,69	4,7	35,59

 

По полученным результатам определяем требуемые активную и реактивную мощности:

P_треб=135,2 МВт; Q_треб=102,1 Мвар.

Далее, по заданному коэффициенту мощности энергосистемы определяем располагаемую реактивную мощность:

Q_расп=P_S*tgj_c + P_ТЭЦ*tgj_ТЭЦ=59,2*0,456+33*0,363=40,29 Мвар

cosj_c=0,91;   tgj_c=0,456; 

cosj_ТЭЦ=0,94;  tgj_ТЭЦ=0,363;

P_ТЭЦ=33 МВт;

Сравнив располагаемую  реактивную мощность с требуемой, приходим к выводу, что имеется дефицит  реактивной мощности, и необходима установка компенсирующих устройств. Определяем необходимую мощность компенсирующих устройств для первого потребителя (формулу берем из методических указаний ):

Q_ку1=Q₁+DQ_тр1-(P₁+DP₁)*(tgj_c+P_ТЭЦ/P_треб*(tgj_ТЭЦ-tgj_c))=0,91+0,132-(2+0,1)*(0,456+33/135,2*(0,363-0,456))= Мвар.

Принимаем к установке компенсирующие устройства типа ККУ-10-2 и ККУ-6-2 с единичной мощностью 0,5 Мвар [1,табл.6.92]. Определяем количество компенсирующих устройств у первого потребителя:

n_ky1=Q_ky1/Q_ед=0,19/0,5=1

С учетом компенсации  реактивная мощность первого потребителя составит:

Q’₁=Q₁ - n_ку1* Q_ед=0,91-1*0,5=0,41 Мвар

Аналогично производим расчеты для остальных потребителей, результаты расчетов заносим в таблицу 1.

Проверяем расчет баланса. Для этого  определяем новое значение требуемой  реактивной мощности и сравниваем его с располагаемой реактивной мощностью:

Q’_треб=40,12 Мвар » Q_расп=40,2 Мвар

Баланс практически  сошелся, поэтому все расчеты  считаем правильными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Составление вариантов конфигурации сети с анализом каждого варианта

 

2.1 Электрические схемы  подстанций

 

 

 

 

 

 

2.2. Составление и выбор  вариантов конфигурации сети

 

Географическое расположение источника  и потребителей представлено на рисунке 2.4. Там же указаны расстояния между пунктами (в километрах). Предполагается, что во всех пунктах имеются потребители 1, 2 и 3 категории по надежности, кроме пунктов 3 и 6.

Составление вариантов начнем с  наиболее простых схем.

Вариант 1 (рисунок 2.5) представляет собой радиально-магистральную сеть, все линии двухцепные. Для подстанций ПС5, ПС6, ПС3, ПС2, ПС1 принимаем проходные подстанции (рис 2.3), для ПС4 тупиковую подстанцию (рис 2.1).

Определяем общую длину линий:

L_S=1,5·(5+13+4+16+9+11+7)=98 км.

Здесь принято, что стоимость сооружения одного километра двухцепной линии  в полтора раза выше, чем одноцепной. Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РП энергосистемы (по одному выключателю  на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Общее количество выключателей для данного варианта составляет 43, (4 – на отходящих фидерах подстанции РП, 2 – на отходящих фидерах ТЭЦ, по 7 – на проходных подстанции ПС5, ПС6, ПС3, ПС2, ПС1, 2 – на тупиковой подстанции ПС4).

Вариант 2 (рисунок 2.6) представляет собой радиально-магистральную сеть, характеризующуюся тем, что все ЛЭП прокладываются по кратчайшим трассам. Все линии двухцепные. Для подстанций ПС5, ПС6, ПС1 принимаем  проходные подстанции (рис 2.3), для ПС4, ПС3, ПС2 тупиковые подстанции (рис 2.1).

Определяем общую длину линий:

L_S=1,5·(5+20+7+12+4+11+9)=102 км.

Общее количество выключателей для  данного варианта составляет 37, (8 – на отходящих фидерах подстанции РП, 4 – на отходящих фидерах ТЭЦ, по 7 – на проходных подстанциях ПС5, ПС6, ПС1, 2 – на тупиковых подстанциях ПС4, ПС3, ПС2).

На этом все рациональные варианты радиально-магистральной конфигурации сети по-видимому исчерпываются, и далее рассмотрим комбинированные варианты, где часть сети имеет по-прежнему радиально-магистральную конфигурацию, а часть кольцевую.

Вариант 3 (рисунок 2.7), в нем потребители 6, 3, 2, 1 объединены в кольцевую сеть.

L_S=1,5·(5+13+7)+12+11+9+16+4=90 км,

Общее количество выключателей для  данного варианта составляет 31 (4 – на отходящих фидерах подстанции РП, 2 – на отходящих фидерах ТЭЦ, 3 – на проходных кольцевых подстанциях ПС2, ПС1, 2 – на тупиковой подстанции ПС4, по 7 на проходных ПС5, ПС6).

Вариант 4 (рисунок 2.8), в нем потребители 4, 5, 6, 3, 2, 1 объединены в кольцевую сеть.

L_S=1,5·7+(21+5+13+4+16+9+11)=90 км,

Общее количество выключателей для  данного варианта составляет 24 (4 – на отходящих фидерах подстанции РП, 2 – на отходящих фидерах ТЭЦ, по 3 – на проходных кольцевых подстанциях ПС4, ПС5, ПС6, ПС3, ПС2, ПС1).

На этом все рациональные варианты комбинированной конфигурации сети по-видимому исчерпываются, и далее рассмотрим вариант, предполагающий соединение всех потребителей в одно кольцо.

Вариант 5 (рисунок 2.9). Общая длина ЛЭП (в одноцепном исчислении) при этом минимальна. Все подстанции имеют на стороне высшего напряжения схему «мостик с выключателем в перемычке и выключателями в цепях трансформаторов» (рис.2.2).

L_S=25+5+13+4+16+9+11+7=22 км.

Общее количество выключателей для  данного варианта составляет 22, (2 –  на отходящих фидерах подстанции РП, 2 – на отходящих фидерах ТЭЦ, по 3 – на ПС1, ПС2, ПС3, ПС4, ПС5, ПС6).

Существенный недостаток этого  варианта – большая протяженность  кольца. Есть опасение, что в послеаварийном режиме, возникающем после отключения одного из головных участков, общая  потеря напряжения в сети окажется недопустимо большой.

Добиться дальнейшего сокращения протяженности линий не удается, поэтому считаем, что все основные варианты, видимо, исчерпаны.

Таким образом, общее количество вариантов  получилось 5. Чтобы не проводить  технико-экономический расчет всех вариантов, сразу же отберем наиболее конкурентоспособные из них, а остальные отбросим. Для этого проведем небольшие оценочные расчеты, позволяющие сравнить между собой варианты с одинаковыми принципами построения схем сети хотя бы в первом приближении.

Например, варианты 1, 2 все имеют радиально–магистральные  резервированные схемы с двухцепными линиями и, следовательно, обеспечивают примерно одинаковый уровень надежности. Поэтому сравним их между собой по суммарной длине линий и по количеству выключателей 110 кВ. Сделав такие расчеты, получаем, что среди вариантов этой группы лидер вариант 2.

Таким образом, для дальнейшего  расчета отбираем вариант 2, а вариант 1 отбрасываем.

Варианты 3…4 также относятся к  одному принципу конфигурации сети. В  них часть потребителей питается по кольцевой сети, часть – по радиально-магистральной. Среди вариантов этой группы лидером по наименьшему количеству выключателей и протяженности линий является вариант 4.

Сеть кольцевой конфигурации представлена единственным вариантом 5, поэтому оставляем его для дальнейшего расчета.

Таким образом, предварительный расчет и технико-экономическое сравнение  будем проводить для вариантов 2, 4 и 5.

3. Предварительный  расчет отобранных вариантов

 

Мы выбрали 3 варианта: 2, 4 и 5.

2-Радиально-магистральная сеть;

4-Комбинированная сеть;

5-Кольцевая сеть.

Мощности потребителей в часы наибольших нагрузок для этих вариантов взяты  из расчета баланса мощности.

 

3.1 Радиально-магистральная  сеть

 

Расчетная схема этого варианта сети представлена на рисунке3.1.

Потоки мощности определяем по первому закону Кирхгофа, двигаясь от наиболее удаленных потребителей к источнику. Так, поток мощности на участке 1-2 равен мощности потребителя 2, то есть:

S_1-2=11,3+j7,16 МВА.

Поток мощности на участке определяем суммированием двух потоков, вытекающих из узла.

Поток мощности на остальных участках определяем аналогично. Результаты помещаем в таблицу 2, а также наносим  на расчетную схему.

Далее, с помощью формулы Илларионова,

определяем целесообразную величину номинального напряжения на участке 1-2:

U`_ном1= =69,49 кВ

Р_ц – активная мощность на одноцепной линии

Принимаем ближайшее стандартное  значение 110 кВ.

Аналогично проводим расчеты для  остальных участков, и результаты помещаем в таблицу 2.

 

Таблица 2-Выбор напряжений для  варианта 3

 

Участок	L, км	P, МВт	Q, Мвар	S,МВА	U`, кВ	Uном, кВ
РП-Тэц	7	33	11,98	35,11	66,97	110
РП-5	20	27,6	20,1	34,14	69,65	110
5-4	5	5,5	3,41	6,47	51,48	110
РП-6	12	18,3	7,91	19,94	56,35	110
6-3	4	27,6	20,1	34,14	57,15	110
РП-1	11	5,5	3,41	6,47	52,37	110
1-2	9	33	11,98	35,11	69,49	110

 

Теперь выбираем сечения проводов линий. Будем считать, что по климатическим условиям район сооружения сети соответствует III району по гололеду, и будут использованы одноцепные и двухцепные ВЛ на железобетонных опорах.

Для заданного значения числа часов  использования максимума определяем t:

ч

Определяем наибольший ток в  одной цепи линии 1-2:

I_нб= А;

где n_ц - количество цепей на участке.

По результату расчета выбирается провод. При выборе типа исполнения провода должны учитываться условия окружающей среды [13]. Выбираем провод по таблице 3.

 

Таблица 3 – Экономические интервалы  токовых нагрузок