Расчет потокораспределения в сети

Разработка схем развития сети

При разработке вариантов схем сети обращают внимание на экономичность и целесообразность решений. Схема должна быть наиболее простой для исключения ошибок переключения. Все варианты должны удовлетворять техническим требованиям, обеспечивать приемлемый для потребителей уровень электроснабжение и качество электроэнергии.

Все потребители в соответствии с таблицей 2.1 имеют 1 и 2 категорию надежности по электроснабжению. Питание электроприемников осуществляется от двух независимых источников питания.

Ниже приведены варианты схем: рисунки 3.1; 3.2 – кольцевые, рисунки 3.3; 3.4 – радиальные; рисунки 3.5; 3.6 – смешанные.

Рисунок 3.1 – Схема 1 Рисунок 3.2-Схема 2

Рисунок 3.3 – Схема 3 Рисунок 3.4-Схема 4

Рисунок 3.5 – Схема 5 Рисунок 3.6-Схема 6

Расчет общей длины линии производится путем суммирования всех длин участков. На участках радиальной схемы длину умножаем на два т. в. ВЛ двухцепная.

Схема 1 – Кольцевая км

Схема 2 – Кольцевая км

Схема 3 – Радиальная км

Схема 4 – Радиальная км

Схема 5 – Кольцо с ответвлением км

Схема 6 – Кольцо с ответвлением км

Таким образом для дальнейшего расчета выбираем первую третью и пятую схему, так как они имеют наименьшую протяженность линий в своей конфигурации.

Расчет потокораспределения в сети

В сетях с односторонним питанием потокораспределение рассчитывается следующим образом. Последовательно начиная от самых отдаленных от источника потребителей, складываем мощности узлов, встречающихся при приближение к источнику, таким образом, получаем перетоки мощности на всех радиальных участках сети.

4.1 Расчет потокораспределения для первой схемы.

При расчете потокораспределения кольцевой схемы, разрываем схему в ИП и представляем его как два ИП.

Для каждого источника считаем активную реактивную и полную мощность по формулам 4.1, 4.2, 4.3 соответственно.

Где: , – активная и реактивная мощность i-го потребителя,

- длина линии от i-го потребителя до ИП,

- общая длина линии.

Для источника :

;

;

МВА;

Для источника :

;

;

МВА

Суммарная активная мощность ИП:

МВт

Суммарная реактивная мощность ИП:

МВар

Суммарная полная мощность ИП:

МВА

4.2 Расчет потокораспределения для третьей схемы

Для источника :

;

;

МВА;

Для источника :

;

;

МВА

Суммарная активная мощность ИП:

МВт

Суммарная реактивная мощность ИП:

МВар

Суммарная полная мощность ИП:

МВА

5. Выбор номинального напряжения

Номинальные напряжения сети выбираются в зависимости от передаваемой мощности и дальности передачи. Для выбора номинального напряжения используем формулу Илларионова.

где: Р - передаваемая, по этому участку, активная мощность, МВт

L - длина рассматриваемого участка, км.

5.1 Выбор номинального напряжения для первой схемы

Линии на этой схеме соединены в кольцо, передача мощности с разным номинальным напряжением не возможна.

. кВ

5.2 Выбор номинального напряжения для второй схемы

В радиальной схеме выбираются напряжения для отдельных участков линии. Так как линия двухцепная, мощность потребителя делится на два.

Напряжение линии И6 третей схемы

кВ

Аналогично рассчитаем напряжение на других линиях второй схемы. Данные сведены в таблицу 5.1.

5.2 Выбор номинального напряжения для третьей схемы

В данной схеме присутствуют кольцо и одно ответвление И6.

кВ

Таблица 5.1 – Расчетные и выбранные напряжения участков сети.

6. Выбор сечения проводов воздушных линий электропередач

Для выбора сечения необходимо определить токи в сети. Нагрузочные токи в сети определяются по формуле 6.1.

Нагрузочный ток для первого узла для напряжений 110 и 220кВ

кА

кА

Аналогично рассчитанные нагрузочные токb для остальных узлов сведены в таблицу 6.1

Таблица 6.1 – Нагрузочные токи

Узел		, мВт	, А	, A
Бударинская (1)	0,76	25,3
Демидовская (2)	0,8	51,7
Б.Головская (3)	0,97
Вихляевская (4)	0,73	19,8
Мартынрвская (5)	0,78	57,2
Панфиловская (6)	0,81	39,2
Галушинская (7)	0,76	62,7

6.1 Выбор сечения провода для первой схемы

Ток на головном участке И-4 определяется по правилу моментов, по формуле 6.2.

где: – ток узла, А

– расстояние от узла до источника, км

– общая длина, км

А

Определим токи на остальных участках

А

А

А

А

А

А

А

Точка потока раздела находится на участке 2_1, так как из расчетов видно, что на этом участке меняется знак, следовательно, и направление тока. Для 5 схемы на участке 3_2.

Для расчета максимальных аварийных токов в кольце поочередно обрываем линии отходящие от источника питания:

Обрыв участка И-6

А

А

А

А

А

А

А

Обрыв участка И-4

А

А

А

А

А

А

А

Аналогично рассчитаем токи для второй и третьей схемы, результаты сведены в таблицу 6.2.

Таблица 6.2. – Выбор провода для участков ВЛ и их параметры.

Учас-ток	, В	, А	, А	, А	Сечение, мм2	, км	r, Ом	x, Ом	b0, мкCм
Первая схема кольцевая
И6					АС-400/22	20,6	1,545	8,652	55,62
					АС-330/27	36,5	3,1755	15,695	96,36
					АС-240/32	22,2	2,6862	9,657	57,72
					АС-240/32	19,6	2,3716	8,526	50,96
					АС-240/32	7,6	0,9196	3,306	19,76
					АС-240/39	13,1	1,5851	5,698	34,06
					АС-400/22	3,8	0,285	1,596	10,26
4И					АС-400/22	20,6	1,545	8,652	55,.62
Вторая схема радиальная
И6					АС-70/11	20,6	4,408	4,573	52,53
					АС-95/16	3,8	0,5814	0,8246	9,918
					АС-150/24	9,9	0,9801	2,0097	26,73
					АС-70/11	7,6	1,626	1,687	19,38
					АС-120/19	22,2	2,7639	4,7397
					АС-185/29	19,6	1,5876	4,047	53,9
И1					АС-330/27	16,8	0,7308	3,6036	44,35
Третья схема кольцо с ответвлением
					АС-300/66	3,8	0,3876	1,6302	10,03
					АС-330/27	13,1	1,1397	5,6199	34,58
		2,7			АС-240/32	7,6	0,9196	3,306	19,76
					АС-240/32	19,6	2,3716	8,526	50,96
					АС-240/32	22,2	2,6862	9,657	57,72
И7					АС-330/27	27,2	2,3664	11,669	71,81
И4					АС-330/27	20,6	1,7922	8,837	54,38
И6					АС-70/11	20,6	4,408	4,573	52,53

Таблица 6.3. – Характеристики сталеалюминевых проводов АС

7. Выбор трансформаторов на понижающих подстанциях

Трансформаторы с системами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц при первоначальной нагрузке 0,9Sном допускают перегрузку на 40% в течение 6 часов при температуре охлаждающего воздуха не более +20С и 30% в течение 4 часов при температуре охлаждающего воздуха +30С. Мощность каждого из двух трансформаторов выбирается равной 0,65 0,7 максимальной нагрузки подстанции. Таким образом, при установке двух трансформаторов их мощность выбираем по условию:

где: – коэффициент допустимой перегрузки для двух параллельно работающих трансформаторов.

n- число трансформаторов на подстанции.

Рассчитаем ориентировочную мощность трасформатора для первого узла:

МВА

Выбираем два трансформатора мощностью по 25 МВА

Аналогично рассчитанные мощности трансформаторов сведены в таблицу 7.1

Таблица 7.1 – Мощности трансформаторов

Узел	, мВА	, мВА	, мВА
Бударинская (1)	33,289	23,778		0,66	1,33
Демидовская (2)	64,625	46,161		0,51	1,026
Б.Головская (3)	42,857	30,612		0,54	1,07
Вихляевская (4)	27,123	19,374		0,54	1,085
Мартынрвская (5)	73,333	52,381		0,58	1,164
Панфиловская (6)	48,395	34,568		0,6	1,21
Галушинская (7)	82,5	58,929		0,65	1,31

Из таблицы 7.1 видно что коэффициент перегрузки трансформаторов не превышает 40%.

Исходя из расчетов мощности трасформаторов и выбранного напряжения на линиях, выбираем трансформаторы на подстанциях. В таблицу 7.2 сведены параметры выбранных трансформаторов.

Таблица 7.2 – Трансформаторы на подстанциях

Автотрансформаторы в радиальной схеме также выбираем по формуле 7.1 но при этом учитываем транзитную мощность.

Рассчитаем мощность автотрансформатора в ИП отходящая линия И-6:

мВА

В ИП выбираем автотрансформатор 2АТДЦТН-63000/220/110

Рассчитаем мощность автотрансформатора на первой подстанции отходящая на линию 1-7:

мВА

Для ПС 1 выбираем автотрансформатор 2АТДЦТН-125000/220/110

Рассчитаем мощность автотрансформатора на второй подстанции:

мВА

Для ПС 2 выбираем автотрансформатор 2АТДЦТН-200000/220/110.

Характеристики выбранных автотрансформаторов сведены в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 – Автотрансформаторы для радиальной схеме

8. Выбор схем подстанций

Выбор схем электрических соединений распределительных устройств выполняется на стороне высшего и низшего напряжения подстанции, но схемы на стороне низшего напряжения подстанции не зависят от варианта развития электрической сети. В таблице 8.1 показано определение ячеек выключателей стороны высшего напряжения.

Таблица 8.1. – Основное оборудование

Из таблицы 8.1. видно, что в кольцевой схеме число ячеек выключателей и длина линии меньше чем в смешанной. Напряжение и надежность схем одинакова. Из этого можно сделать вывод, что нет смысла проводить технико-экономическое сравнение для этих вариантов.

По техническим характеристикам выбираем кольцевую схему.

9.Технико-экономическое сопоставление вариантов сети

Для экономического сопоставления вариантов сети используются укрепленные показатели стоимости электрических сетей.

Варианты, подлежащие технико-экономическому сравнению, должны быть технически и экономически сопоставимы, то есть обеспечивать одинаковую передаваемую мощность и качество электроэнергии в нормальных и послеаварийных режимах работы сети.

Капитальные вложения в линию рассчитываются по формуле 9.1

где: – стоимость одного километра ВЛ между:

одноцепная ВЛ 220 кВ на стальных опорах тыс.руб/км,

двухцепная ВЛ 220 кВ на стальных опорах 245 тыс.руб/км,

двухцепная ВЛ 110 кВ на стальных опорах тыс.руб/км,

– длина соответствующего участка ВЛ, таблица 6.2.

Капиталовложения в подстанцию включают стоимость трансформаторов и распредустройства (РУ) высшего напряжения. Стоимость РУ низшего напряжения незна­чительна вследствие невысокой стоимости выключателей 10 кВ. Стоимость ячейки выключателя ОРУ:

- 220 кВ – 12500 тыс.руб.,

- 110 кВ – 7000 тыс.руб.

Стоимость трансформаторов:

ТРДН-25000/220 – 8200 тыс.руб.,

ТРДН-40000/220 – 10900 тыс.руб.,

ТРДЦН-63000/220 – 14700 тыс.руб.,

ТРДН-25000/110 – 7100 тыс.руб.,

ТРДН-40000/110 – 8400 тыс.руб.,

ТРДЦНК-63000/110 – 11600 тыс.руб.

Рассчитаем капиталовложения в ВЛ на участке И6 первой схемы:

тыс.руб

Рассчитаем капиталовложения ПС 1 первой схемы:

тыс.руб

тыс.руб.

Потери мощности в максимальном режиме формул 9.2:

где: – расчетный ток участка ВЛ, определяется при выборе сечения, таблица 6.2,

– активное сопротивление соответствующего участка ВЛ, определяется при выборе провода ВЛ таблица 6.2.

Рассчитаем потери мощности в максимальном режиме на участке И6 первой схемы:

Суммарные потери холостого хода трансформаторов определяются по формуле (9.3):

где: – потери холостого хода таблица 7.2.

Ежегодные издержки на амортизацию и обслуживание для линий состав­ляют 2,8%, для подстанций 220 кВ - 9,4%, соответственно , .

Число часов максимальных потерь рассчитывается по формуле (9.3)

ч. (9.3)

ч.

Питание потребителей может быть аварийно прекращено и ущерб, связанный с перерывом питания, определяется по формуле (9.5)

где: – нагрузка потребителя,

тыс.руб./МВт – удельный ущерб,

отказ/год – параметры потока отказа линии на 100 км,

отказ/год – параметры потока отказа трансформатора,

лет/отказа – среднее время восстановления для линии,

лет/отказ – среднее время восстановления для трансформатора.

тыс.руб.

Аналогичные расчеты для остальных участков сведены в таблицу 9.1.

Таблица 9.1 – Расчетные экономические показатели

Линия	Вид	, МВт	, МВт	, тыс.руб	, тыс.руб	, тыс.руб
Первая схема кольцевая
6И	проект	1,092
	проект	1,333	0,072			102,9
	проект	0,303	0,14			300,5
	проект	0,104	0,1			151,07
	проект	0,002	0,14			73,4
	проект	0,072	0,072			353,2
	проект	0,071	0,14			195,5
И4	проект	0,548	0,1			409,94
Всего:	3,525	0,764			7747,51
Третья схема радиальная
И6	проект	0,646	0,068			102,9
	проект	0,19	0,118			195,5
	проект	0,574	0,054			409,94
	проект	0,18	0,068			353,2
	проект	1,086	0,118			300,5
	проект	1,03	0,25			73,4
И1	проект	1,13	0,17			151,07
И	проект		0,09
Всего:		3,706	0,936			7747,51
Пятая схема кольцо с ответвлением
	проект	0,077	0,14			195,5
	проект	0,03	0,072			353,2
	проект		0,14			73,4
	проект	0,0016	0,1			151,07
	проект	0,401	0,14			300,5
7И	проект	1,159	0,09
И4	проект	0,636	0,1			409,94
И6	проект	0,646	0,068			102,9
Всего:		2,965	0,85			7747,51

Издержки рассчитываются по формуле (9.6)

(9.6)

Удельная стоимость потерь электроэнергии составляет тыс.руб./МВт_·ч.

тыс.руб.

тыс.руб.

тыс.руб.

Приведенные затраты рассчитываются по формуле 9.7.

(9.7)

где – нормативный коэффициент эффективности (в энергетике );

тыс.руб

тыс.руб

тыс.руб

Технико-экономический анализ результатов сопоставления вариантов развития сети показывает, что наиболее экономичными являются кольцевая схема (схема 1) и кольцо с ответвлением (схема 5).

10 Расчет установившихся нормальных режимов сети

Расчет установившихся нормальных режимов выполняется с целью выявления уровня напряжения в узлах сети, анализа и допустимости выбора при необходимости, средств регулирования напряжений.

Потери в трансформаторах в комплексном виде рассчитываются по формуле 10.1

Активные потери в трансформаторе рассчитываются по формуле 10.2

Реактивные потери в трансформаторе рассчитываются по формуле 10.3

Рассчитаем потери в 1 узле:

мВт

мВар

Аналогично произведем расчет для других узлов. Результаты сведем в таблицу 10.1.

Таблица 10.1. – Потери мощности в понижающих трансформаторах

Узел	Трансформатор	, мВА	, мВт	, кВт	, кВт	, %	, мВар	, мВА
	2 ТРДН-25000/220	33,289						0.22+3.038i
	2ТРДЦН-63000/220	64,625				11,5		0.279+4.568i
	2 ТРДН-40000/220	42,857				10,5		0.171+3.231i
	2 ТРДН-25000/220	27,123						0.22+3.038i
	2ТРДЦН-63000/220	73,333				11,5		0.279+4.568i
	2 ТРДН-40000/220	48,395				10,5		0.171+3.231i
	2ТРДЦН-63000/220	82,5				11,5		0.279+4.568i

Так как схема 1 и 3 кольцевые, для расчета потока распределения разрываем схему в точки потока раздела. Для схемы 1 точка потока раздела находится на участке 2_1, схемы 5 на участке 3_2 (пункт 6.1).

Рассчитаем мощность начала и конца участка 1_7 первой схемы:

Генерируемая мощность определяется по формуле 10.4.

где: - номинальное напряжение на линии,

– проводимость линии,

- число параллельно идущих линий.

мВар

Мощность конца линии равна сумме мощностей начал линий выходящих из узла, мощности нагрузки в узле, потерь в трансформаторах и генерируемой мощности:

Потери мощности в линии:

Мощность начала линии:

Аналогично проведенные расчеты, для других участков начиная с конца, и двигаясь к источнику, сведены в таблицу 10.2.

Таблица 10.2 – Мощности нормального режима сети

Участок линии
Начало	Конец
Первая схема – кольцо
		1.397	33.509+1.641i	0.04+0.23i	33.549+0.474i
		2.332	116.329+2.71i	0.683+4.427i	117.012+4.805i
	И	1.346	165.578+6.69i	0.479+4.964i	166.057+10.308i
		0.478	64.904+4.09i	0.043+0.297i	64.948+3.908i
		0.824	107.976+6.315i	0.22+1.413i	108.196+6.903i
		0.248	181.808+11.222i	0.059+1.11i	181.868+12.084i
	И	1.346	209.211+13.776i	0.361+7.974i	209.571+20.404i
Мощность ИП:
Пятая схема – кольцо с ответвлением
		1.233	64.904+3.335i	0.13+0.761i	65.034+2.863i
		1.397	98.543+4.504i	0.361+1.983i	98.904+5.09i
	И	1.738	98.904+5.09i	0.917+8.084i	182.6+14.266i
		0.837	43.028+2.394i	0.02+0.219i	43.047+1.776i
		0.243	116.66+6.101i	0.061+0.469i	116.721+6.327i
	И	1.316	144.064+8.049i	0.343+3.863i	144.407+10.597i
	И	0.318	48.566+2.913i	0.187+0.248i	48.753+2.843i
Мощность ИП:

Поиск по сайту: