Районные электрические сети (стр. 1 из 8)

Исходные данные

- Масштаб: в 1 клетке -8 км;

- Коэффициент мощности на подстанции "А": 0,9д о.е.;

- Напряжение на шинах подстанции "А", кВ: Umax=117 кВ, Uавар=109 кВ;

- Число часов использования максимальной нагрузки Тmax= 4500 ч. ;

- Максимальная нагрузка на подстанциях: Pmax,1= 17 МВт, Pmax,2= 23 МВт, Pmax,3=30МВт, Pmax,4= 27 МВт; Pmax,5= 20МВт

- Коэффициенты мощности нагрузки на подстанциях имеют следующие значения: cos φ1= 0,79; cos φ2= 0,8; cos φ3= 0,81; cos φ4= 0,81; cos φ5= 0,8.

Выбираем следующие схемы (рис. 1, 2)

1. Выбор рациональной схемы

Выбор рациональной схемы сети производится на основе технико-экономического составления ряда ее вариантов. Сопоставляемые варианты обязательно должны отвечать условиям технической осуществимости каждого из них по параметрам основного электрооборудования, а также быть равноценными по надежности электроснабжения потребителей, относящихся ко второй категории.

Основное назначение электрических сетей состоит в обеспечении надежного электроснабжения потребителей энергосистемы электроэнергией надлежащего качества. Оно должно осуществляться при соблюдении требований к технико-экономическим показателям сети, т.е. при экономически оправданных и по возможности минимальных затратах.

2.Выбор номинального напряжения электрической сети

Предварительный выбор номинального напряжения Uн линий производят совместно с разработкой схем сети, т.к. они взаимно дополняют друг друга. Все элементы электрической сети, а также электроприемники выполняются на определенное номинальное напряжения и могут работать при значениях напряжения, отличающихся от номинального лишь с некоторыми допусками. Все элементы сети обладают определенными сопротивлениями, поэтому токи в них вызывают изменение напряжения, в результате комплексные значения напряжения во всех узлах сети получаются различными.

Величина Uн зависит от передаваемой мощности. Напряжение, для выбранного варианта конфигурации электрической сети предварительно определим по формуле Г.А. Илларионова:

Uном=

(1)

где L - длина линии, км; P - передаваемая мощность на одну цепь, МВт.

В отличие от других экспериментальных выражений приведенная формула дает удовлетворительные результаты для всей шкалы номинальных напряжений переменного тока в диапазоне от 35 до 1150 кВ.

Для определения напряжения необходимо сначала определить длину линии и соответствующие передаваемые мощности:

км;

км

Рассчитаем перетоки активных мощностей без учета потерь мощности.

Представим простейший замкнутый контур в виде линии с двухсторонним питанием (рис.3) и определим соответствующие мощности. Задаем направление мощности. Если при расчете получается отрицательное значение мощности, то меняется направление мощности.

Рассмотрим одноцепную линию А-1-2-А

По первому закону Кирхгофа определим распределение мощности

Рассмотрим двухцепные линии

Теперь мы можем определить номинальные напряжения для каждой линии по формуле (1):

Исходя из полученных результатов, видно, что схема 1 электрической сети будет выполняться на напряжение

км;

км

Рассчитаем перетоки активных мощностей без учета потерь мощности:

Рассмотрим одноцепную линию А-3-4-А

По первому закону Кирхгофа определим распределение мощности

Определим мощности, передаваемые по двухцепным линиям:

Определяем номинальное напряжение сети:

Исходя из полученных результатов, видно, что схема 2 электрической сети будет выполняться на напряжение

3. Баланс активной и реактивной мощности в электрической сети

Основной целью составления баланса мощности является обеспечение работы электрической системы с допустимыми параметрами во всех режимах в течение года. Баланс составляется отдельно для активной и реактивной мощности. Следует отметить, что реактивная мощность нагрузки электрической системы в большей мере, чем активная, определяется потерями сети. Чем ближе к месту потребления реактивной мощности устанавливаются компенсирующие устройства, тем меньше значения передаваемой по элементам сети реактивной мощности и тем выше уровень напряжения в сети. Все это приводит к уменьшению потерь реактивной мощности в сети и к снижению суммарной установленной мощности компенсирующих устройств.

В процессе эксплуатации составление баланса мощности приходится выполнять систематически в целях выяснения условий работы электрической системы и ее отдельных частей с учетом фактического наличия оборудования, его текущего состояния и роста нагрузок.

Согласно формуле

(2)

определим наибольшую суммарную активную мощность, потребляемую в проектируемой сети, где

К-коэффициент наибольшей нагрузки п/ст, равный от 0,95 до 0,96;

∆Pc – суммарные потери мощности в сети в долях от суммарной нагрузки п/ст, принимается равным 0,05

Для дальнейших расчетов определим наибольшую реактивную нагрузку i-го узла

[Мвар] и наибольшую полную нагрузку i-го узла

[МВ·А]:

,(3)

,(4)

где Рнб,i – максимальная активная нагрузка i- ого узла.

Для 1-ой подстанции:

Для 2-ой подстанции:

Для 3-ей подстанции:

Для 4-ой подстанции:

Для 5-ой подстанции:

Для 1-ой подстанции:

Для 2-ой подстанции: