Расчет установившегося режима работы кольцевой сети. Определение сечений и марок проводов линий электропередачи

- мощность в конце i-го элемента,

- мощность в начале i-го элемента,

- потери активной и реактивной мощности на i-м элементе,

- активное и реактивное сопротивление i-го элемента,

- номинальное напряжение сети, трансформатора

- число трансформаторов на i-ой подстанции

- активные и реактивные потери холостого хода в трансформаторе.

Представим кольцевую сеть в виде линии с двухсторонним питанием. Допустим, что сечения линий одинаковы (рис. 1.12)

Рис. 1.12 Вид кольцевого участка сети при разрезе

1.6.1 Мощность нагрузки на подстанции ПС-1 с учетом потерь:

Мощность нагрузки на подстанции ПС-3 с учетом потерь:

Мощность, протекающая по линиям Л₂₃ и Л₂₁ будет определяться:

Мощность в линии Л₃₁ будет равна:

Проверка рассчитанных перетоков мощности:

Сумма мощностей, протекающих по линиям, равна сумме мощностей на шинах подстанций, значит мощности определены верно.

1.6.2 Расчет сечения проводов ЛЭП кольцевой сети:

1.6.2.1 Участок 2-1 (Л₂₁)

Ток, протекающий по линии:

Расчетный ток:

α_t-коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки. Определяется по [1] Т.3.13 при К=1,0 и Т=4200 ч.

Сечение проводов линии:

где j_н – нормированная плотность тока, А/мм². Определяется по [1] Т.3.12

Для номинального напряжения U_нс=110 кВ для одноцепных линий минимально допустимое сечение линии F_{мин.доп}=70 (мм²). По [1] Т.3.8 выбираем провод марки АС-150/24.

Параметры сталеалюминиевых проводов приведены в таблице 6:

Таблица 6 Параметры проводов

Марка провода
АС-150/24	0,204	0,42	2,707

Проверка:

1) По короне:

Согласно [1] Т.3.7 F_{мин.доп}=70 мм² для U_нс=110 кВ. F₂₁ > F_{мин.доп}, условие выполняется.

2) По механической прочности:

Для одноцепных линий минимально допустимое сечение линии F_{мин.доп} = 70 (мм²)

3) Проверка в послеаварийном режиме:

Для проверки по нагреву отключаем линию Л₂₃. Сечение линии Л₂₁ должно выдерживать суммарную мощность ПС-1 и ПС-3, протекающую по проводам ЛЭП (рис. 1.13)

Рис. 1.13 Схема для проверки сечений проводов линии Л₂₁

Расчетный ток, протекающий в послеаварийном режиме:

По условию I_р21(п/а)< I_допсечение удовлетворяет

Сопротивления и зарядная мощность линии составят:

1.6.2.2 Участок 2-3 (Л₂₃)

Ток, протекающий по линии:

Расчетный ток:

α_t-коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки. Определяется по [1] Т.3.13 при К=1,0 и Т=4500 ч.

Сечение проводов линии:

где j_н – нормированная плотность тока, А/мм². Определяется по [1] Т.3.12

Для номинального напряжения U_нс=110 кВ для одноцепных линий минимально допустимое сечение линии F_{мин.доп}=70 (мм²). По [1] Т.3.8 выбираем провод марки АС-185/29.

Параметры сталеалюминиевых проводов приведены в таблице 7:

Таблица 7 Параметры проводов

Марка провода
АС-185/29	0,159	0,413	2,747

Проверка:

1) По короне:

Согласно [1] Т.3.7 F_{мин.доп}=70 мм² для U_нс=110 кВ. F₂₃ > F_{мин.доп}, условие выполняется.

2) По механической прочности:

Для одноцепных линий минимально допустимое сечение линии F_{мин.доп} = 70 (мм²)

3) Проверка в послеаварийном режиме:

Для проверки по нагреву отключаем линию Л₂₁. Сечение линии Л₂₃ должно

выдерживать суммарную мощность ПС-1 и ПС-3, протекающую по проводам ЛЭП (рис. 1.14)

Рис. 1.14 Схема для проверки сечений проводов линии Л₂₃

Расчетный ток, протекающий в послеаварийном режиме:

По условию I_р23(п/а)< I_допсечение удовлетворяет

Сопротивления и зарядная мощность линии составят:

1.6.2.3 Участок Л₃₁

Ток, протекающий по линии:

Расчетный ток:

Сечение проводов линии:

где j_н – нормированная плотность тока, А/мм². Определяется по [1] Т.3.12

Для номинального напряжения U_нс=110 кВ для одноцепных линий минимально допустимое сечение линии F_{мин.доп}=70 (мм²). По [1] Т.3.8 выбираем провод марки АС-70/11.

Параметры сталеалюминиевых проводов приведены в таблице 8:

Таблица 8 Параметры проводов

Марка провода
АС-70/11	0,422	0,444	2,547

Проверка:

1) По короне:

Согласно [1] Т.3.7 F_{мин.доп}=70 мм² для U_нс=110 кВ. F₃₁ > F_{мин.доп}, условие выполняется.

2) По механической прочности:

Для одноцепных линий минимально допустимое сечение линии F_{мин.доп} = 70 (мм²)

3) Проверка в послеаварийном режиме:

Отключаем линию Л₂₁ , так как в послеаварийном режиме по линии Л₃₁ будет проходить большая мощность S₁

Расчетный ток, протекающий в послеаварийном режиме:

По условию I_р31(п/а)< I_допсечение удовлетворяет

Сопротивления и зарядная мощность линии составят:

1.6.3 Уточнённый расчет потокораспределения с учетом фактических значений сопротивлений участков, а также величин зарядной мощности ЛЭП.

Потери рассчитываются по потоку мощности в конце элемента. Расчетная схема замещения показана на рис. 1.15. Для нахождения мощностей кольцевой схемы, разбиваем замкнутую сеть по источнику питания, представляя её как сеть с двухсторонним питанием с напряжением, в пунктах питания совпадающим по величине и по фазе.

Рис. 1.15 Расчетная схема замещения

Для удобства расчета пересчитаем схему и определим полные сопротивления линий:

Расчётная схема примет вид (рис. 1.16):

Рис. 1.16 Преобразованная схема замещения

Мощность, протекающая по линии Л₂₃ составит:

Мощность, протекающая по линии Л₂₁ составит:

Мощность, протекающая по линии Л₃₁ составит:

Проверка рассчитанных перетоков мощности:

Сумма мощностей, протекающих по линиям, равна сумме мощностей на шинах подстанций, значит мощности определены верно.

1.6.3.1 Расчет потокораспределения с учетом потерь мощности (рис. 1.17)

Рис. 1.17 Схема замещения для расчёта потокораспределения

Мощность в конце линии Л₂₁ будет равна:

Потери в линии будут равны:

Мощность в начале линии Л₂₁ будет равна:

Мощность, поступающая в линию Л₂₁:

Мощность в конце линии Л₃₁ будет равна:

Потери в линии будут равны:

Мощность в начале линии Л₃₁ будет равна:

Мощность в конце линии Л₂₃ будет равна:

Потери в линии будут равны:

Мощность в начале линии Л₂₃ будет равна:

Мощность, поступающая в линию Л₁₃:

Мощность, поступающая в «кольцо»:

Мощность, отходящая к нагрузке 110 кВ с шин СН автотрансформатора, не изменится:

1.6.3.2 Расчёт потокораспределения ПС-2

Схема замещения представлена на рис. 1.18:

Рис. 1.18 Схема замещения ПС-2

Мощность на шинах СН автотрансформатора будет равна сумме мощностей нагрузок:

Потери в обмотках СН автотрансформаторов составят:

Мощность в начале обмотки СН с учетом потерь:

Мощность в начале обмотки НН не изменится и составит:

Мощность в конце звена обмоток ВН автотрансформаторов подстанции ПС-2, будет складываться из мощностей обмоток СН и НН:

Потери в обмотках ВН автотрансформаторов составят:

Мощность на шинах ВН трансформаторов:

Мощность, подходящая к шинам 220 кВ подстанции ПС-2, с учетом потерь ХХ:

Выбор сечения и типа проводов линии:

Ток, протекающий по линии:

Расчетный ток:

Сечение проводов линии:

где j_н – нормированная плотность тока, А/мм². Определяется по [1] Т.3.12

Для номинального напряжения U_нс=220 кВ по [1] Т.3.8 выбираем провод марки АС-240/32.

Параметры сталеалюминиевых проводов приведены в таблице 9:

Таблица 9 Параметры проводов

Марка провода
АС-240/32	0,118	0,435	2,604

Проверка:

1) По короне:

Согласно [1] Т.3.7 F_{мин.доп}=240 мм² для U_нс=220 кВ. F_А2> F_{мин.доп}, условие выполняется.

2) По механической прочности:

Для двухцепных линий минимально допустимое сечение линии F_{мин.доп}=120 мм².

Условие выполняется.

3) Проверка в послеаварийном режиме:

Расчетный ток, протекающий в послеаварийном режиме:

По условию I_рА2(п/а)< I_допсечение удовлетворяет

Сопротивления и зарядная мощность линии составят:

Мощность в конце линии с учетом зарядной мощности:

Потери в линии будут равны:

С учетом потерь, мощность в начале линии будет равна:

Мощность, отходящая от системы:

1.6.4 Проверка баланса мощности

Потери мощности на участке цепи с подстанцией ПС-1:

Потери мощности на участке цепи с подстанцией ПС-2:

Потери мощности на участке цепи с подстанцией ПС-3:

Потери мощности на участке цепи Л₃₁:

Сумма мощностей нагрузок и мощностей потерь равна мощности, передаваемой с подстанции ПС-А

Баланс по мощности сходится.