1.3. Вибір схеми електричної мережі промислового району

1.3.1. Складання варіантів схеми електричних з’єднань мережі

Варіанти схем електричної мережі показані на мал. 1.2.

Варіант І	Варіант ІІ
Радіально-магістральна мережа	Кільцева схема
Варіант ІІІ	Варіант ІV
Складнозамкнена мережа	Кільцево-магістральна

Рис. 1.1 – Вибір схеми електричної мережі промислового району

1.3.2. Попередній розрахунок сталих режимів варіантів схеми електричної мережі промислового району

І Варіант. Радіально-магістральна мережа.

Визначаю потоки потужності, передані по лініях у нормальному режимі:

S₁₂ = S₂ = 9 + j2.08 (MBA);

S_ц1 = S₁₂ + S₁ = (33 + j 12.34) + (9 + j2.08) = 42 + j14.42 (МВА);

S₄₃ = S₃ = 15 + j4.15 (МВА);

S_ц4 = S43 + S₄ = (115 + j4.15) + (16 + j5.62) = 31 + j9.77 (MBA);

S_ц5 =S₅ =4+j1.59 (МВА).

Повну потужність по лініях знаходжу по формулі:

(1.14)

Визначаю номінальну напругу для ділянок мережі:

(1.15)

1-2
Ц-1
4-3
Ц-4
Ц-5

Визначаю струми на кожній ділянці по формулі:

(1.16)

Визначаємо розрахунковий струм

I_p = a_i x a_T x I₅ (1.17)

Коефіцієнт a_i = 1,05; коефіцієнт a_T = 0,8; приймаємо I₅ = I_л

I_р¹² = 1.05 х 0.8 х 24.25 = 20.37 (А);

I_p^ц1 = 1.05 х 0.8 х 116.5 = 97.86(А);

I_p⁴³ = 1.05 х 0.8 х 40.83 = 34.30 (А);

I_p^ц4 = 1.05 х 0.8 х 85.30 = 71.7 (А);

I_p^Ц5 = 1.05 х 0.8 х 11.28 = 9.48 (А).

Вибираю провідником дроти відповідно: АС-70; АС-120; АС-70; АС-95; АС-70.

Визначаємо допустимий струм на нагрівання

,

Тобто дроти проходять по нагріванню.

Визначаю активний й реактивний опори ПЛ у нормальному режимі по формулах:

(1.18)

(1.19)

Визначаю активний і реактивний опори ПЛ у після аварійному режимі:

Знаходжу падіння напруги на кожній ПЛ у нормальному й після аварійному

режимах по формулах:

(1.20)

У нормальному й після аварійному режимах максимальні втрати напруги в мережі не перевищують припустимих значень за умовою регулювання напруги, струм у всіх лініях менше припустимого по нагріванню. І Варіант можна технічно реалізувати. Результати розрахунків заносимо в таблицю 1.2.

Таблиця 1.2 – Результати розрахунку радіально-магістральної мережі. В-І

№ п/п	Позн.	Од. вим.	Лінії
			ПС1-ПС2	ЦЖ-ПС1	ПС4-ПС3	ЦЖ-ПС4	ЦЖ-ПС5
1	l	км	30	36.05	22.36	41.23	36.05
2	Pлн	МВт	9	42	15	31	4
3	Qлн	Мвар	2.08	14.42	4.15	9.77	1.6
4	Sлн	МВА	9.24	44.4	15.56	32.5	4.3
5	Uномжел	кВ	58.30(110)	116.82(110)	72.78(110)	103.6(110)	39.57(110)
6	Ілн	А	24.25	116.5	40.83	85.30	11.28
7	n x Fэк	мм2	2х70	2х120	2х70	2х95	2х70
8	Igоn	А	1х265	3х390	2х265	2х330	2х265
9	РлА1+jQл А1	МВА	9+j2.08	42+j14.42	15+j4.15	31+j9.77	4+j1.16
10	ІлА1	А	48.50	233	81.6	170.6	22.6
11	n x F	мм2	2х70	2х120	2х70	2х95	2х70
12	r0	Ом/км	0.428	0.249	0.428	0.306	0.428
13	x0	Ом/км	0.444	0.427	0.444	0.434	0.444
14	r	Ом	6.42	4.48	4.8	6.2	7.71
15	x	Ом	6.66	7.69	4.96	8.68	8
16	ΔUлн	%	0.6	2.47	0.76	2.26	0.36
17	ΔUmaxн	%			3.07
18	ΔUлА1	%	1.18	4.95	1.52	4.54	0.72
19	ΔUАmax	%			6.13

Варіант ІІ. Кільцева схема

Визначаю потоки потужності:

S_Ц1=47.9+j15.92 (МВА).

Знаходимо потоки потужності в інших лініях за умовою балансу потужностей у вузлах.

Вузол 3 є точкою потокорозподілу реактивної потужності.

Перевірка розрахунку потокорозподілу.

S_Ц5=30.1+j9.87.

При порівнянні розрахунків потокорозподілу одержано достатній збіг значень. Знаходимо бажану номінальну напругу й вибираємо номінальну напругу мережі.

Визначаю повну потужність, передану по ПЛ за формулою 1.14:

Визначаю струми у ПЛ по формулі 1.16 :

Визначаю розрахункові струми по формулі 1.17 :

Вибираю провідниками дроти АС-150, АС-120, АС-120, АС-120, АС-150, АС-120.

Розрахунок потоків потужностей у післяаварійних режимах.

У випадку відключення ПЛ ЦЖ-ПС1:

У випадку відключення ПЛ ЦЖ-ПС5:

Максимальні струми ділянок мережі в після аварійних режимах:

Знаходжу опори ліній:

Знаходимо втрату напруги на ділянках мережі в нормальному й найбільш важкому після аварійному режимах:

Результати розрахунків зведено до таблиці 1.3. Таблиця 1.3 – Результати розрахунку режимів для кільцевої мережі В-ІІ
	№ п/п	Позн.	Од. вим.	Лінії
				ЦЖ-ПС1	ПС1-ПС2	ПС3-ПС2	ПС4-ПС3	ПС5-ПС4		ЦЖ-ПС5
	1	l	км	36.05	30	22.36	22.36	36.05		36.05
	2	Pлн	МВт	47.9	14.9	5.9	9.1	25.1		29.1
	3	Qлн	Мвар	15.92	3.55	1.45	2.7	8.3		9.3
	4	Sлн	МВА	50.4	15.31	6.07	9.5	26.43		30.54
	5	Uном	кВ	123.15 (110)	73.7 (110)	47.4 (110)	58.03 (110)	93.8 (110)		100 (110)
	6	Iлн	А	264	80.35	31.86	50	138.7		160.29
	7	n x Fэк	мм2	1х185	1х120	1х120	1x120	1х120		1х150
	8	Igоn	А	1х520	1х390	1х390	1,390	1х450		1х450
	9	РлА1+jQл А1	МВА		33+j12.35	42+j14.45	57+j18.60	73+j24.2		77+j25.8
	10	РлА2+jQл А2	МВА	77+j25.82	44+j13.47	35+j11.37	20+j17.22	4+j1.6
	11	IлА1	А		184.96	232.9	314.9	404.15		426.2
	12	IлА2	А	426.2	241.4	193.1	105.8	22.56
	13	n x F	мм2	1х185	1х120	1х120	1x120	1х120		1х150
	14	r0	Ом/км	0.162	0,249	0,249	0,249	0,249		0.198
	15	X0	Ом/км	0.413	0,427	0,427	0,427	0,427		0.42
	16	rл	Ом	5.84	7.47	5.57	5.57	8.98		7.14
	17	Хл	Ом	14,9	12.81	9.55	9.55	15.4		15.14
	18	ΔUлн	%	9.23	12.81	13.49	9.55	9.39		8.26
	19	ΔUmaxн	%	1.67
	20	ΔUлА1	%		3.35	4.39	3.97		4.49	4.3
	21	ΔUлА2	%	4.8	2.13	4.53	2.34		0.95
	22	ΔUА1max	%	26.77
	23	ΔUА2max	%	15.51

Варіант ІІ – не можна технічно реалізувати.

Варіант ІІІ. Схема складно замкнута.

Розрахунок потокорозподілу проводжу методом еквівалентування мережі.

Розношу навантаження ПС3 до границь эквівалентованих мереж:

Знаходимо еквівалентну довжину ліній l_Ц123 та l_Ц543:

;

Знаходимо еквівалентну довжину ліній l^’_екв та l_Ц3:

;

Знаходимо потужність лінії ЦЖ-ПС3:

;

Визначення еквівалентних і дійсних перетоків потужності.

;

;

Вузол 3 є точкою потокорозподілу;

Повна потужність ліній:

Знаходимо бажану номінальну напругу й вибираємо номінальну напругу мережі. Знаходимо робочі струми:

Визначаю розрахункові струми по формулі 1.17 :

Провідниками вибираю відповідно дроти АС-185; АС-120; АС120; АС-120; АС-120; АС-120; АС-120.

Після аварійний режим А1. Відключення ПЛ ЦЖ-ПС1.

Вузол 4 є точкою потокорозподілу.

Післяаварийний режим А2. Відключення ПЛ ЦЖ-ПС5.

Вузол 2 є точкою потокорозподілу.

Післяаварійний режим А3. Відключення ПЛ ЦЖ-ПС3. Потокоросподіл як у кільцевій мережі.

Знаходимо опори проводів ПЛ:

Знаходимо втрату напруг на ділянках мережі в нормальному й найбільш важких після аварійних режимах:

Результати розрахунку потокорозподілу занесені в таблицю 1.4.

Таблиця 1.4 – Результати попереднього розрахунку сталих режимів для складнозамкненої мережі. Варіант ІІІ.

	Позн.	Од. вим.	Лінії
			ЦЖ- ПС1	ПС1- ПС2	ПС3- ПС2	ЦЖ- ПС3	ПС4- ПС3	ПС5- ПС4	ЦЖ- ПС5
1	l	км	36.05	30	22.36	60.83	22.36	36.05	36.05
2	Pлн	МВт	35.7	2.7	-0.631	20.15	11.46	3.54	7.54
3	Qлн	Мвар	12.44	0.1	-1.98	6.4	4.23	0.08	1.68
4	Sлн	МВА	37.8	2.7	6.61	21.14	4.47	4.75	9.05
5	Uном	кВ	109.28 (110)	33.3 (110)	48.9 (110)	86.7 (110)	4.15 (110)	42.10 (110)	57.1 (110)
6	Iлн	А	198.42	14.17	34.7	105.7	23.46	25	47.5
7	n x Fэк	мм2	1х185	1х120	1х120	1х120	1х120	1х120	1х120
8	Igоn	А	520	390	390	390	390	390	390
9	РлА1+jQл А1	МВА		33+ j12.34	42+j1414.44	59.48+ j19.94	2.48+ j1.35	-13.52-j4.27	17.52+ j5.862
10	РлА2+jQл А2	МВА	36.17 +j12.23	-3.17 +j0.11	5.83 +j2.21	40.83+ j13.58	20+ j7.22	4+ j1.6
11	РлА3+jQл А3	МВА	47.9+ j15.92	14.+ J3.55	5.9+ j1.45		-9.1- j2.7	25.1+ J8.3	29.1+ J9.3
12	IлА1	А		184.93	233.12	329.3	14.8	74.42	97
13	IлА2	А	200.4	16.6	32.7	225.9	111.6	22.6
14	IлА3	А	426.2	241.4	193.1		105.8	22.56
15	n x F	мм2	1х185	1х120	1х120	1х120	1х120	1х120	1х120
16	r0	Ом / км	0.162	0.249	0.249	0.249	0.249	0.249	0.249
17	x0	Ом / км	0.413	0.427	0.427	0.427	0.427	0.427	0.427
18	r	Ом	5.84	7.47	5.57	15.2	5.57	9	9
19	x	Ом	14.9	12.81	9.55	26	9.55	15.4	15.4
20	ΔUлн	%	3.25	0.176	0.446	4	0.86	0.514	1.02
21	ΔUmaxн	%	4.86
22	ΔUлА1	%		3.34		11.76
23	ΔUmaxА1	%	11.76
24	ΔU л A2	%				8.05		0.5
25	ΔUА2max	%	8.05
26	ΔUлА3	%	4.26	1.3	0,38		0.632	2.92	3.39
27	ΔU А3 max	%	6.94

Перевантажених ліній немає, сумарні втрати напруги не перевищують припустимих значень у нормальному й після аварійному режимах.

Висновок: ІІІ варіант є технічно реалізованим.

ІV Варіант. Схема, що містить кільцеву й магістральну мережі.

Визначаю потужність на головній ділянці кільцевої мережі й у відгалуженнях:

Вузол 4 є точкою потокорозподілу.

Перевірка розрахунку потокорозподілу:

При порівнянні розрахунків потокорозподілу одержано достатній збіг значень.

Магістральна лінія не потребує розрахунку, тому що розраховано в І варіанті й повністю йому відповідає.

Знаходимо бажану номінальну напругу для ділянок схеми.

Вибираю номінальну напругу мережі 110 кв. Знаходжу струми у лініях:

Розрахунок робочих струмів.

Вибираю проводи відповідно АС-120, АС-70, АС-70, АС-120.

Розрахунок після аварійних режимів.

Післяаварійний режим А1. Відключено лінію ЦЖ-ПС5.

Післяаварійний режим А2. Відключено Лінію ЦЖ-ПС3.

Знаходжу опори ліній:

Знаходимо втрату напруг на ділянках мережі в нормальному й найбільш важких післяаварійних режимах:

Результати розрахунку по варіанту ІV занесені в таблицю 1.5

Таблиця 1.5 – Результати розрахунку по варіанту ІV

№ п/п	Позн.	Од. вим.	Лінії
			ЦЖ-ПС1		ПС1-ПС2	ЦЖ-ПС3	ПС4-ПС3	ПС5-ПС4	ЦЖ-ПС5
1	l	км	36.05		30	60.83	22.36	36.05	36.05
2	Pлн	МВт	42		9	17.48	2.48	13.52	17.52
3	Qлн	Мвар	14.42		2.08	5.5	1.35	4.27	5.87
4	Sлн	МВА	44.4		9.24	18.92	2.82	14.18	18.48
5	Uномжел	кВ	116.82 (110)		58.30 (110)	81.3 (110)	31.15 (110)	70.92 (110)	80 (110)
6	Iлн	А	116.5		24.25	96.16	14.80	74.4	97
7	n x Fэк	мм2	2х120		2х70	1х70	1х70	1х70	1х120
8	Igоn	А	390		265	265	265	265	390
9	РлА1+jQлА1	МВА	42+ j14.42		9+ J2.08	35+ j11.37	20+ J7.22	4+ J1.6
10	РлА2+jQл А2	МВА	42+ j14.42		9+ J2.08		15+ J4.15	31+ j9.77	35+ j11.37
11	IлА1	А	233		48.50	193.17	111.6	22.62
12	IлА2	А	233		48.50		81.6	170.6	193.1
13	n x F	мм2	2х120		2х70	1х120	1х70	1х120	1х150
14	r0	Ом/ км	0,249		0,428	0.249	0.428	0.249	0,198
15	x0	Ом	0,427		0,444	0.427	0.444	0,427	0,42
16	r	Ом	8.97		12.84	15.15	9.57	15.43	8.98
17	x	Ом	15.39		13.32	25.98	9.93	16	15.4
18	ΔUлн	%	2.47		0.60	0.033	0.003	0.022	0.020
19	ΔUmaxн	%	3.07			0.036
20	ΔUлА1	%	4.95	1.18		0.068	0.021
21	ΔUлА2	%					0.015	0.052	0.040
22	ΔUА1max	%	6.13			0.096
23	ΔUА2max	%					0.107

Схему по ІV варіанту можна технічно реалізувати.