В общем виде требования к комплексу схем, номинальному напряжению и основным параметрам сети должны обеспечивать экономическую ее целесообразность (на основе принятых или нормирования технико-экономических критериев). При обеспечении обоснованной (или заданной) надежности электроснабжения потребителей электроэнергией и нормированного количества напряжения.
Общие принципы экономически-целесообразного формирования электрических сетей могут быть сформированы следующим образом:
А)схема сети должна быть простой, передача электроэнергии потребителям осуществляться по кратчайшему пути, что обеспечивает снижение стоимости сооружения линии и экономию потерь мощности и электроэнергии;
Б)схемы электрических соединений понижающих подстанций также должны быть, простыми, что обеспечивает снижение стоимости их сооружения и эксплуатации, а также – повышение надежности их работ;
В)следует стремиться осуществлять электрические сети с минимальным количеством трансформаций напряжения, что снижает необходимую установленную мощность трансформаторов и автотрансформаторов, а также – потери мощности и электроэнергии;
Г) комплекс номинального напряжения и схемы сети должны обеспечивать необходимое качество электроснабжения потребителей и выполнение технических ограничений электрооборудования линий и подстанций (по тока в различных режимах сети, по механической прочности и т.д.).
2.2 Формирование вариантов схемы и номинального напряжения сети
Формирование вариантов схем сетей:
А) радиально-магистрального типа, при котором линии двухцепные или одноцепные, не образуют замкнутых контуров;
Б) простейшего замкнутого кольцевого(петлевого) типа;
Магистрально0радиальные сети, как правило:
А) имеют наименьшую длину трасс линий;
Б) такие же величины потерь напряжения, мощности и энергии;
В) возможности применения простых схем на стороне высшего напряжения транзитных (проходных) подстанций;
Г) могут иметь высокую суммарную длину и стоимость линий, которые на большей части (или на всех участках) должны сооружаться двухцепными по условию надежного питания ответственных и крупных подстанций;
Д) обладают большими резервами пр пропускной способности линий при перспективной росте нагрузок в заданных пунктах.
Петлевые обычно:
А) обладают повышенной длиной трасс линий;
Б) имеют повышенные потери мощности и электроэнергии и большие потери напряжения в послеаварийных режимах (отключение участка «ЭС - подстанции 1» или «ЭС - подстанция 5»;
В) могут иметь весьма простые схемы транзитных подстанций;
Г)могут иметь пониженную суммарную стоимость линий - одноцепных на всех или большей части участков;
Д) обладают хорошими возможностями присоединения новых подстанций, расположенных на территории района.
Выбираем:
1)магистрально-радиальную двухцепную схему, т.к. в составе потребителей присутствует первая категория (рисунок 1);
2)петлевую одноцепную схему (рисунок 2).
Определяем номинальное напряжение сети по формуле Г.А.Илларионова:
Определяем номинальное напряжение в первой ветви:
Определяем номинальное напряжение во второй ветви
2.3 Выбор сечений. Проверка по нагреву и допустимой потери напряжения
Экономический выбор сечений проводов воздушных линий электропередача проводится по экономической плоскости тока .
Порядок расчета: определяем тока на участке сети:
где
- активная и реактивная мощности линии в режиме максимальных нагрузок, кВт, квар;
n – количество цепей линии электропередачи;
Выбираем алюминиевый неизолированный провод. При .
Определяем экономическое сечение:
Определяем ближайшее стационарное сечение АС-50/26.
Данное сечение провода не укладывается в пределах для линий 110 кВ АС-70-АС-240, поэтому второй вариант конфигурации сети напряжения
Расчеты сечению линии электропередачи по варианту 1 сводим в таблицу 2.
|
Линия |
n |
S, МВА |
Uном,кВ |
I, А |
Марка провода |
Iдоп, А |
Iав, А |
Откл. линии |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
2 |
58,2 |
110 |
120 |
АС-120 |
375 |
180 |
|
|
2 |
2 |
25,6 |
110 |
70 |
АС-70 |
265 |
105 |
|
Расчетная токовая нагрузка линии:
, где
- ток в -й линии;
-коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии, для линий 110…220 кВ принимается равным1,5,для линии 35 кВ;
- коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки Тнб.
Для линии 1
Для линии 2
Проверяем выбранное сечение линий по нагреву. Проверку выполняем для послеаварийных режимов работы сети. Для двухцепных линий электропередачи наиболее тяжелыми будем отключены одной цепи.
Условия по нагреву выполняется. Проверку по потере напряжения выполняет как для нормального так и для послеаварийного режима работы сети. Результаты заносим в таблицу 3.
Таблица 3.
|
Линии |
L, км |
Δ, Ом/км |
X0, Ом/км |
R, Ом |
X0, Ом |
Номинальный режим |
Послеаварийный режим |
||||
|
P, МВт |
Q, МВАр |
∆U, % |
P, МВт |
Q, МВАр |
∆U, % |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
1 |
100 |
0,249 |
0,427 |
24,9 |
42,7 |
46 |
8,97 |
4,3 |
46 |
8,97 |
8,6 |
|
2 |
115 |
0,428 |
0,444 |
42,8 |
51,1 |
26 |
5,61 |
3,5 |
26 |
5,61 |
7,0 |
Условия по потере напряжения выполняются.
2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов
При проектировании электрических сетей на подстанциях всех категорий рекомендуется применять не более двух трехфазных трансформаторов. Установка большого количества трансформаторов может быть допущена на основании технико-экономических расчетов. Однотрансформаторные подстанции целесообразно применять в следующих случаях.
Как первый этап развития двухтрансформаторной подстанции при условии, что достижение полной нагрузки подстанции произойдет не ранее, чем через три года после ввода первого трансформатора и наличии резервного питания по сетям среднего и низкого напряжений.
Для питания потребителей III категории, когда по состоянию подъездных путей замена поврежденного трансформатора возможна не позднее, чем через 24 часа.
При наличии второго источника питания со стороны низшего напряжения сильного трансформатора.
При определении номинальной мощности трансформаторов необходимо учитывать допустимые систематические и аварийные перегрузки трансформаторов, в целях снижения суммарной установленной мощности.
При расчете номинальных мощностей трансформаторов следует исходить из следующих положений.
На двухтрансформаторный подстанциях при отсутствии резервирования по сетям вторичного напряжения мощность каждого трансформатора выбирают равной не более 0,7…0,8 суммарной нагрузки подстанции на расчетный период (в период максимальной нагрузки).
При отключении наиболее мощного трансформатора оставшийся в работе должен обеспечить питания потребителей I, II категорий во время ремонта или замены этого трансформатора с учетом допустимой перегрузки 40 %.
На однотрасформатора Sном выбирается, исходя из максимальной расчетной нагрузки S потребителей, т.е. Sном> S, при этом следует стремиться, максимально загрузить трансформаторы сети (до 100 %).
Если в составе нагрузки подстанции имеются потребителей I-й категории или Рмах≥ 10МВт, то число устанавливаемых трансформаторов должно быть не менее двух. Поэтому в соответствии с существующей практикой проектирования мощность трансформатора на понижающих подстанциях рекомендуется выбирать из условия допустимой перегрузки в послеаварийных режимах до 70…80 % на время максимальной общей суточной продолжительности не более 6 часов в течение не более 5 суток, т.е. по условию:
,где
- число однотипных трансформаторов, устанавливаемых на подстанции.
В случае установки АТ или трехобмоточных трансформаторов это условие приводиться к виду:
Выбираем трансформаторы подстанции и результаты сводим в таблицу 4.
Таблица 4.
|
Подстанции |
Тип трансформатора |
ВН, кВ |
НН, кВ |
∆Ркз, кВТ |
∆Рхх, кВТ |
Uкз, % |
Iхх, % |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
ТДН-16000/110 |
110 |
10,5 |
85 |
18 |
10,5 |
0,7 |
|
ТДН-16000/110 |
110 |
10,5 |
185 |
18 |
10,5 |
0,7 |
|
|
2 |
ТДН-10000/110 |
110 |
10,5 |
58 |
14 |
10,5 |
0,9 |
|
ТДН-10000/110 |
110 |
10,5 |
58 |
14 |
10,5 |
0,9 |
|
|
3 |
ТДН-10000/110 |
110 |
10,5 |
58 |
14 |
10,5 |
0,9 |
|
ТДН1-6000/110 |
110 |
10,5 |
85 |
18 |
10,5 |
0,7 |
|
|
4 |
ТМН-6300/110 |
110 |
10,5 |
44 |
10 |
10,5 |
1 |
|
ТМН-6300/110 |
110 |
10,5 |
44 |
10 |
10,5 |
1 |
|
|
5 |
ТМН-2500/110 |
110 |
10,5 |
22 |
5,5 |
10,5 |
1,5 |
|
ТМН-2500/110 |
110 |
10,5 |
22 |
5,5 |
10,5 |
1,5 |
|
|
6 |
ТМН-6300/110 |
110 |
10,5 |
44 |
10 |
10,5 |
1 |
|
ТМН-6300/110 |
110 |
10,5 |
44 |
10 |
10,5 |
1 |
