1.6 Выбор силовых трансформаторов понизительных подстанций

Выбор количества трансформаторов зависит от требований к надежности электроснабжения питающихся от подстанции потребителей. По условию дипломного проекта на всех подстанциях имеются потребители 1-ой категории и следовательно, число устанавливаемых трансформаторов должно быть не менее двух.

В соответствии с существующей практикой проектирования мощность трансформаторов на понижающих подстанциях рекомендуется выбирать из условия допустимой перегрузки в послеаварийных режимах до 30% в течение 2 часов. По [1, табл. 5.18] выбираем соответствующие типы трансформатора.

Для ПС № 1:

Для ПС № 2:

Для ПС № 3:

Для ПС № 4:

Для ПС № 5:

Для ПС № 6:

Результаты выбора трансформаторов приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3. Выбор трансформаторов на понижающих подстанциях

№ узла	Полная мощность в узле, МВ·А	Тип трансформаторов
1	29,48
2	16,78
3	20,12
4	28,43
5	29,48
6	23,28

Паспортные данные выбранных трансформаторов приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 110 кВ

	25	16
Пределы регулирования
	115	115
	10,5	11
	10,5	10,5
	120	85
	27	19
	0,7	0,85
	2,54	4,38
	55,9	86,7
	175	112

1.7 Выбор сечения проводников воздушных линий электропередач

При проектировании воздушных линий напряжением до 500 кВ включительно выбор сечения проводов производится по нормированным обобщенным показателям. В качестве таких показателей используют нормированные значения экономической плотности тока. Суммарное сечение (F) проводов фазы проектируемой линии составляет:

(15),

где - нормированная плотность тока, А/мм², для равняется 1,1 (по табл. 1.3.36 [2])

– расчётная токовая нагрузка линии, определяемая как:

(16),

где – коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии, для линий 110 кВ принимается равным 1,05;

– коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки линии , для данной сети = 1,0 (по табл. 3.13 [1]);

– ток линии на пятый год ее эксплуатации в нормальном режиме, определяемый для линии питающей и распределительной сети из расчета режима соответствующего максимальной нагрузки энергосистемы:

(17).

Исходя из напряжения, расчетной токовой нагрузки, района по гололеду, материала опор и количества цепей в линии по табл. 3.15, [1] выбираются сечения сталеалюминевых проводов. Для линии 110 кВ наименьшее сечение сталеалюминевого провода равно 120 мм². Использование проводов сечением 70 мм² и 95 мм² согласно табл. 7.4, [1] экономически не выгодно и не целесообразно.

Выбранное сечение провода должно быть проверено по допустимой токовой нагрузке по нагреву. Проверка осуществляется по выражению:

(18),

где - наибольший ток в послеаварийном режиме, А;

- допустимый ток по нагреву, А (табл. 1. 3.29, [2]).

Для рассчитываемых вариантов схем сети произведем выбор сечения проводников воздушных линий.

Вариант I

Определим распределение полной мощности (без учета потерь в линиях) в проектируемой сети. Рассмотрим линию А-1-4-А с двухсторонним питанием (рис.1.12).

А 1 4 А

S_А-1 S_4-1 S_А-4

S₁ S₄

Рис.1.12. Распределение полной мощности на участке А-1-4-А.

По первому закону Кирхгофа определим перетоки мощности на участке :

Рассмотрим линию А-2-3-А с двухсторонним питанием (рис.1.13).

А 2 3 А

S_А-2 S_3-2 S_А-3

S₂ S₃

Рис.1.13. Распределение полной мощности на участке А-2-3-А.

По первому закону Кирхгофа определим перетоки мощности на участке :

Рассмотрим линию А-6-5-А с двухсторонним питанием (рис.1.14).

А 6 5 А

S_А-6 S_5-6 S_А-5

S₆ S₅

Рис.1.14. Распределение полной мощности на участке А-6-5-А.

По первому закону Кирхгофа определим перетоки мощности на участке :

Определим расчетные токовые нагрузки линий в нормальном режиме, используя выражения 16,17.

В линии А - 1

В линии А – 4:

В линии 4-1:

В линии А – 2:

В линии А-3:

В линии 3-2:

В линии А-5:

В линии А-6:

В линии 5-6:

.

Определим сечения (F) проводов проектируемой сети по формуле (15):

,

Сечения, полученные в результате расчетов округляем до ближайших стандартных. Так, для линий А – 2, А – 3, А – 6, 4 – 1, 3 – 2, А – 1, 5 – 6 выбираем провода АС – 120/19, для линий А – 4, А – 5 выбираем провода марки АС – 150/24

Выбранные провода проверяем на работу в послеаварийном режиме. Наибольшая токовая нагрузка в послеаварийном режиме будет иметь место при отключении одной цепи линии. Определим мощность линии в аварийном режиме , МВА и расчетный аварийный ток , А. Все полученные данные сводим в таблицу 1.5.

Рассмотрим кольцо А-1-4-А:

- обрыв линии А – 1 (наиболее нагруженной будет линия А – 4)

- обрыв линии А – 4 (наиболее нагруженной будет линия А – 1):

Рассмотрим кольцо А-2-3-А:

- обрыв линии А – 2 (наиболее нагруженной будет линия А – 3)

- обрыв линии А – 3 (наиболее нагруженной будет линия А – 2):

Рассмотрим кольцо А-5-6-А:

- обрыв линии А – 5 (наиболее нагруженной будет линия А – 6)

- обрыв линии А – 6 (наиболее нагруженной будет линия А – 5):

Таблица 1.5. Выбор марки и сечения проводов для схемы №1.

Линия	А– 1	А – 4	1 – 4	А – 2	А – 3	2 – 3	А – 5	А – 6	5 – 6
	143,57	175,96	19,09	82,54	134,96	23,95	169	122,1	6,35
Марка провода	АС – 120/19	АС – 150/24	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 150/24	АС – 120/19	АС – 120/19
	319,5	319,5	-	203,6	203,6	-	291,1	291,1	-
	390	450	390	390	390	390	450	390	390

При сравнении наибольшего тока в послеаварийном режиме с длительно допустимым током по нагреву выполняется неравенство , следовательно, выбранные провода удовлетворяют условию допустимого нагрева в послеаварийном режиме.

Вариант II

Определим распределение полной мощности (без учета потерь в линиях) в проектируемой сети. Рассмотрим линию А-2-3-А с двухсторонним питанием (рис.1.15).

А 2 3 А

S_А-2 S_3-2 S_А-3

S₂ S₃

Рис.1.15. Распределение полной мощности на участке А-2-3-А.

По первому закону Кирхгофа определим перетоки мощности на участке :

Рассмотрим двухцепные линии А-1, A-4, А-5', 5'-6, 5'-5. Определим мощности, передаваемые по двухцепным линиям. Направления потоков мощностей соответствуют рис. 1.9, 1.10, 1.11.

В нормальном режиме работы сети наибольший ток в двухцепной линии:

(19).

Определим расчетные токовые нагрузки двухцепных линий в нормальном режиме, используя выражение 19.

В линии А – 1:

.

В линии А – 4:

.

В линии А – 5’:

.

В линии 5’ – 5:

.

В линии 5’ – 6:

.

В линии А – 2:

В линии А-3:

В линии 3-2:

Определим сечения (F) проводов проектируемой сети по формуле (15):

,

Сечения, полученные в результате расчетов округляем до ближайших стандартных. Так, для линий А – 2, А – 1, А – 3, 5’ – 6, 3 – 2, 5’ – 5, А – 5’, А – 4 выбираем провода АС – 120/19.

Выбранные провода проверяем на работу в послеаварийном режиме. Наибольшая токовая нагрузка в послеаварийном режиме будет иметь место при отключении одной цепи линии. Определим мощность линии в аварийном режиме , МВА и расчетный аварийный ток , А. Все полученные данные сводим в таблицу 1.6.

Рассмотрим кольцо А-2-3-А:

- обрыв линии А – 2 (наиболее нагруженной будет линия А – 3)

- обрыв линии А – 3 (наиболее нагруженной будет линия А – 2):

Рассмотрим двухцепные линии:

- обрыв одной цепи линии А – 1

- обрыв одной цепи линии А – 4

- обрыв одной цепи линии А – 5’

- обрыв одной цепи линии 5’ – 5

- обрыв одной цепи линии 5’ – 6

Таблица 1.6. Выбор марки и сечения проводов для схемы №2.

Линия	А– 1	А – 4	А – 2	А – 3	2 – 3	А – 5’	5’ – 5	5’ – 6
	81,33	78,43	82,54	134,96	23,95	145,55	81,33	64,23
Марка провода	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 120/19	АС – 120/19
	162,66	156,81	203,6	203,7	-	291,1	162,66	128,45
	390	390	390	390	390	390	390	390

При сравнении наибольшего тока в послеаварийном режиме с длительно допустимым током по нагреву выполняется неравенство , следовательно, выбранные провода удовлетворяют условию допустимого нагрева в послеаварийном режиме.