Проектирование электрической сети

Баланс мощностей ВЛ в ПАРДля кольцевых сетей наиболее тяжелой аварией является обрыв (отключение) проводов на головном участке, согласно заданию ЛЭП к ТП9, приведенные нагрузки ПС возьмем из максимального режима. Для определения расчетных нагрузок ПС 2, ПС 9 и ПС 0 к приведенным нагрузкам прибавляются емкостные зарядные мощности прилегающих линий.Рисунок 12.2 – Расчетные мощности подстанций с учетом Qс в режиме ПАРПараметры схемы замещения в части линий для послеаварийного режима будут отличаться от максимального режима. Потоки мощности ВЛ в ПАР приведем в табличной форме.Таблица 12.7 – Потоки мощности ВЛ 0-9 в ПАРУчастокМощность и потери, МВ∙АКонец звена 0-942,192 + j25,76 - j0,407 = 42,192 + j25,35Потери в звене 0-9Начало звена43,422 + j27,47Начало ВЛ 0-943,422 + j27,47 - j0,407 = 43,422 + j27,063Таблица 12.8 – Потоки мощности ВЛ И-0 в ПАРУчастокМощность и потери, МВ∙АКонец звена И-011,08 + j6,58 + 43,422 + j27,063 – j0,814 = 54,5 + j32,83Потери в звене И-0Начало звена58,6 + j39,91Начало ВЛ И-058,6 + j39,91 – j0,814 = 58,6 + j39,1Таблица 12.9 – Потоки мощности ВЛ 0-2 в ПАРУчастокМощность и потери, МВ∙АКонец звена 0-25,04 + j3,18 – j0,627 = 5,04 + j2,55Потери в звене 0-2Начало звена5,084 + j2,597Начало ВЛ 0-25,084 + j2,597 – j0,627 = 5,084 + j1,97Мощность головного участка в ПАР превышает мощность в максимальном режиме.12 Расчет напряжения в сети и на шинах ТП в максимальном, минимальном режимах и ПАРДля обеспечения нормальной работы потребителей напряжение, подводимое к ним, должно быть близко к номинальному. Значительным этапом расчета сетей является определение уровня напряжения на шинах НН всех ПС и проверка возможности регулирования его во всех режимах в соответствии с требованиями ПУЭ.Расчет напряжений ведется по звеньям схемы замещения сети от источника питания, где оно задано, до самой отдаленной подстанции в порядке, обратном расчету мощностей. Падение напряжения сосредоточено в звене, для его расчета берется мощность и напряжение в начале звена, тогда напряжение в конце линии головного участка:, (13.1)где Р и Q – мощности начала звена ВЛ;R и X – сопротивления звена ВЛ;U1 – напряжение источника питания. Падения напряжения в линии, (13.2). (13.3)Комплексы напряжений в начале и конце линии:U1 = U2 + ΔU + jδU = U2 + (RP + QX) / U2 + j(РX – QR) / U2, (13.4)U2 = U1 – ΔU – jδU = U1 – (RP + QX) / U1 – j(PX – QR) / U1. (13.5)Тогда модуль падения напряжения:, (13.6)а модули напряжений в начале линии U1:, (13.7). (13.8)Для сетей 35 и 110 кВ можно не учитывать мнимую часть выражений (13.4) и (13.5) jδU ввиду ее незначительной величины.Напряжение в конце последней ВЛ будет равно напряжению на шинах ВН подстанции. Поскольку в звеньях схемы замещения трансформаторов коэффициенты трансформации никак не учтены, то вычисляются напряжения на шинах НН и СН ПС, называемые «приведенными к стороне ВН».Для ПС с двухобмоточными трансформаторами приведенное к стороне ВН напряжение НН, аналогично (13.5):U’ = UВН – ΔUтр – jδUтр = UВН – (RP + QX) / Uнт – j(PX – QR) / Uнт. (13.9)где Р и Q – мощности начала звена трансформатора;R и X – сопротивления звена;Uвн – номинальное напряжение обмотки ВН.Для ПС с трехобмоточными трансформаторами между шинами ВН и НН в схеме замещения имеются два звена, поэтому сначала находят напряжение в фиктивной нулевой точке U0 (см. схему замещения) по данным звена ВН, а потом и напряжение U’НН по данным звена НН, аналогично (13.1), (13.5) и (13.9):U’нн = U0 – ΔUнн – jδUнн = U0 – (RнP + QXн) / U0 – j(РXн – QRн) / U0, (13.10)U0 = Uвн – ΔUвн – jδUвн = Uвн – (RвP + QXв) / Uнт – j(РXв – QRв) / Uнт, (13.11)Модули напряжений:. (13.12). (13.13)Вследствие того, что XТС ≈ 0, падение напряжения в звене СН незначительно и можно принять, что UСН ≈ U0.Мощности и сопротивления в звеньях схемы замещения должны соответствовать тому режиму, для которого считается напряжение.Расчет напряжения сети и ТП в максимальном режиме:Используя рассчитанные ранее параметры сети для ТП-9, произведем следующие вычисления: по мощности начала звена И-0 и напряжению, подсчитывается напряжение, равное напряжению на шинах ВН ПС 0.По условию в максимальном режиме U источника составляет 1,08 U номинального.UИ = 1,08·Uном = 1,08·110 = 118,8 кВ.При подсчёте Uвн поперечную составляющую падения напряжения можно не учитывать. Тогда, используя рассмотренные выше формулы, но без составляющей jδU:кВ.кВ.Так как потоки мощности подходят к ПС 9 с двух сторон, необходимо вычислить Uвн с другой стороны:кВУсредняем значения:U9(вн) = (U0-9(вн) + UИ’-9(вн)) / 2 = 112,84 кВ.кВ.Uсн(ПС9) ≈ 108,79 кВ.кВ.Расчет напряжения сети и ТП в минимальном режиме:По условию в минимальном режиме U источника составляет 1,05 U номинального.UИ = 1,05·Uном = 1,05·110 = 115,5 кВ.кВ.кВ.Так как потоки мощности подходят к ПС 9 с двух сторон, необходимо вычислить Uвн с другой стороны:кВ.Усредняем значения:U9(вн) = (U0-9(вн) + UИ’-9(вн)) / 2 = 111,98 кВ.кВ.Uсн(ПС9) ≈ 107,93 кВ.кВ.Расчет напряжения сети и ТП в ПАР:По условию в ПАР U источника составляет 1,1 U номинального.UИ = 1,1·Uном = 1,1·110 = 121 кВ.кВ.кВ.кВ.Uсн(ПС9) ≈ 98,89 кВ.кВ.13 Выбор ответвлений трансформатораСетевые понизительные трансформаторы, имеющие в обозначении букву «Н», оборудованы устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), позволяющими изменять коэффициент трансформации переключением ответвлений на стороне ВН без отключения трансформатора.Ступень регулирования (ответвление) выбирается для каждого режима по рассчитанным напряжениям на шинах НН, приведенным к стороне ВН. Для трехобмоточных трансформаторов на стороне СН устанавливается устройство, позволяющее переключать ответвления обмотки СН при отключенном трансформаторе, что обычно делают один раз в сезон. Поэтому на стороне СН напряжение корректируется ограниченно, путем выбора одного общего ответвления во всех режимах.На шинах 6-20 кВ должно обеспечиваться в режиме максимальных нагрузок напряжение не ниже 105 % номинального, а в минимальном режиме не выше 100 % номинального, т.е. это и есть желательное напряжение на шинах.Выбор ответвлений с РПН производится исходя из желаемого напряжения. Еще проще выбрать ответвление при наличии таблиц, где подсчитаны напряжения обмотки ВН на всех ответвлениях диапазона регулирования (см. таблицы П.13-П.15 [7]).Сначала определяется желаемое напряжение ответвления обмотки ВНUжел.отв.вн = U’нн∙Uном.нн / Uжел.нн, (14.1)затем по таблицам П.13-П.15 [7] (зависимости от Uном.вн трансформатора) выбирается реальное ответвление для максимального (с Uотв. ≤ Uжел.отв.вн), минимального (с Uотв. ≥ Uжел.отв.вн) и послеаварийного режимов (с Uотв. ≤ Uжел.отв.вн).Действительное напряжение на шинах НН при выбранном ответвлении составит:Uдейств.нн = U’нн∙Uном.нн / Uотв.вн, кВ. (14.2)Для трехобмоточных трансформаторов с Uном.сн = 38,5 кВ нормы поддержания напряжения не оговариваются. Выбрав ответвление на стороне ВН с напряжением Uотв., следует рассчитать Uдейств.сн при номинальном напряжении обмотки СН (нулевое ответвление):Uдейств.сн = U’сн∙Uном.сн / Uотв.вн, кВ, (14.3)для всех 3-х режимов. Если полученные значения будут далеки от желательных в разных режимах, подбирается одно общее ответвление обмотки СН по таблицам П16 [7], что позволит повысить или понизить Uдейств.сн для всех режимов одновременно. Для повышения Uдейств.сн в формулу (14.3) вместо Uном.сн подставляется Uотв.сн плюсовых ответвлений. Предел регулирования для ПБВ составляет ±2х2,5%.На ПС 9 установлены силовые трансформаторы ТДТН-40000/110, которые имеют РПН ±9x1,78% в нейтрали ВН. (Uном.вн = 115 кВ, Uном.сн = 38,5 кВ, Uном.нн = 11 кВ).В первую очередь регулируется напряжение обмотки НН по (14.1). Желаемое напряжение обмотки ВН составит:Uжел.отв.макс = 107,18∙11 / 10,5 = 112,28 кВ,Uжел.отв.мин = 106,32∙11 / 10,5 = 111,38 кВ,Uжел.отв.ПАР = 97,28∙11 / 10,5 = 101,91 кВ.По таблице П14 согласно [7] выбираются ответвления:для максимального режима: ступень -3,56% с напряжением ответвления 110,906 кВ;для минимального режима: ступень +1,78% с напряжением ответвления 117,047 кВ;для послеаварийного режима: ступень -12,46% с напряжением ответвления 100,671 кВ.При этом действительное напряжение по (14.2) при различных режимах составит:Uдейств.нн.макс. = 107,18∙11 / 110,906 = 10,63 кВ,Uдейств.нн.мин. = 106,32∙11 / 117,047 = 9,99 кВ,Uдейств.нн.ПАР. = 97,28∙11 / 100,671 = 10,63 кВ.При выбранных ответвлениях обмотки ВН и нулевом ответвлении СН согласно (14.3) действительные напряжения на шинах СН составят:Uдейств.сн.макс = 108,79∙38,5 / 110,906 = 37,77 кВ,Uдейств.сн.мин = 107,93∙38,5 / 117,047 = 35,5 кВ,Uдейств.сн.ПАР = 98,89∙38,5 / 100,671 = 37,82 кВ.По результатам расчета получено, что напряжения на ПС 9 соответствуют нормативным в результате переключения ступеней РПН, дополнительные мероприятия не требуются.ЗаключениеВ курсовом проекте была разработана районная электрическая сеть напряжением 110- 220 кВ, предназначенная для электроснабжения от крупной узловой подстанции промышленного района, содержащего 6 пунктов потребления электроэнергии. На подстанциях были установлены компенсирующие устройства и выбраны марки трансформаторов. Для линий электропередачи были выбраны марки проводов и их сечения, а также проверены по нагреву и допустимой потере напряжения. В режиме максимальных нагрузок и в послеаварийных режимах были рассчитаны мощности в ветвях и напряжения в узлах сети. Напряжение у потребителя было от- регулировано в соответствии с требованиями ПУЭ. Анализ технических показателей сети пока- зал, что потери активной энергии в сети составляют 2,918 % от переданной потребителю электроэнергии.Приложение А (справочное) Библиографический список1.Черепанова, Г.А. Выбор основных элементов электрической сети и анализ режимов ее работы [Текст]: учеб. пособие для студентов направления 140400.62 всех профилей под- готовки / Г. А. Черепанова, А. В. Вычегжанин ; ВятГУ, ЭТФ, каф. ЭЭС. – Киров: [б. и.], 2013. – 102 с.2.О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии [Электронный ресурс] : Приказ Минэнерго России от 23.06.2015 № 380. Зарегистрировано в Минюсте России 22.07.2015 № 38151. URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=183610 (дата обращения: 25.05.2019).3.Правила устройства электроустановок [Текст]: все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изм. и доп. по состоянию на 1 февраля 2014 г. – Москва: КноРус, 2014. – 487 с.4.СТО 56947007-29.240.30.010-2008. Схемы принципиальные электрические распредели- тельных устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения [Электронный ресурс]. – Введ. 2007–12–20. Доступ из электрон.справ. системы «Техэксперт».5.Справочник по проектированию электрических сетей [Текст] / под ред. Д.Л. Файбисови-ча . – 3-е изд., перераб. и доп.. – М.: ЭНАС, 2009. – 392 с. : ил.