3. Расчет основных режимов работы сети и определение их параметров
Задачей выполнения данного раздела проекта является определение действительного потокораспределения и напряжений на шинах подстанций в основном нормальном режиме работы сети и при отключениях линий и трансформаторов.
Для четкого представления учитываемых параметров линий и трансформаторов и последовательности расчетов составляется схема замещения всей сети, на которой указываются значения параметров сети и режима. Параметры режима наносятся на схему замещения после расчета режима.
Схема замещения сети представлена на рисунке 6.
Расчеты потокораспределения в сети выполняются по комплексным сопротивлениям сети с учетом потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях линий и трансформаторов и генерации реактивной мощности в линиях.
При нагрузках, заданных на шинах вторичного напряжения подстанций, и напряжении, известном на шинах источника питания сети, расчет производится итеративно: потери мощности и потокораспределение – по номинальному напряжению сети, а потери напряжения и уровни напряжения – по потокораспределению с учетом потерь мощности и по заданному для данного режима напряжению на шинах источника питания сети.
Выбор основных расчетных режимов сети определяется необходимостью выявить наибольшие возможные потоки мощности во всех элементах проектируемой сети и определить возможные высшие и низшие рабочие напряжения на приемных подстанциях. В сети с одним источником питания рассмотрим нормальный режим наибольших нагрузок, а также наиболее тяжелый режим при аварийном отключении линий или трансформаторов (в период наибольших нагрузок подстанций).
При высших уровнях рабочего напряжения возрастают потери активной мощности и энергии при коронировании проводов и линейной арматуры, а также значительно возрастает генерация мощности линиями, что в периоды малых нагрузок может привести к нежелательным последствиям.
Мощности каждой подстанции:
= (39+j21,83) МВА, Sн1=44,7 МВА,
= (27+j15,12) МВА, Sн2= 30,94 МВА,
= (30+j16,8) МВА, Sн3= 34,38 МВА,
= (25+j14) МВА, Sн4= 28,65 МВА,
= (17+j9,52) МВА, Sн5= 19,48 МВА.
3.1 Режим максимальных нагрузок
Вариант 2.
Определим потери Р и Q в трансформаторах.
На подстанции 1 установлено два трансформатора ТРДН-40000/110.
Sном=40 МВА, UВН=115 кВ, UНН=10,5 кВ,
Рхх=36 кВт, Рк=172 кВт, uк=10,5%, Iх=0,55%.
Потери мощности в стали трансформатора:
Рст1=72 кВт, Qст1=440 квар.
Потери мощности в меди трансформатора:
Рм1=
102,65
кВт,
Потери мощности в трансформаторе:
Qм1=
=
2506квар
=Рст1+Рм1+Qст1+Qм1=72+102,65+j440+j2506=174,5+j2946 кВА
На подстанции 2 установлено два трансформатора .
Sном=25 МВА, UВН=115 кВ, UНН=10,5 кВ,
Рхх=27 кВт, Рк=120 кВт, uкВН-НН=10,5%,
Iх=0,7%.
Рст2=54 кВт, Qст2=350 квар.
Рм2=
91,9
кВт,
Qм2=
=
2010
квар.
=Рст2+Рм2+Qст2+Qм2=54+91,9 +j350+j2010= 145,9+j2360 кВА.
На подстанции 3 установлено два трансформатора .
Sном=25 МВА, UВН=115 кВ, UНН= 10,5 кВ,
Рхх=27 кВт, Рк=120 кВт, uкВН-НН=10,5%,
Iх=0,7%.
Рст3=54 кВт, Qст3=350 квар.
Рм3=
113,47
кВт,
Qм3=
=
2482
квар.
=Рст3+Рм3+Qст3+Qм3=54+113,47+j350+j2482=(167,7+j2832) кВА.
На подстанции 4 установлено два трансформатора .
Sном=16 МВА, UВН=115 кВ, UНН=10,5 кВ,
Рхх=27 кВт, Рк=120 кВт, uкВН-НН=10,5%, Iх=0,7%.
Рст4=54 кВт, Qст4=350 квар.
Рм4=
78,8
кВт,
Qм4=
=
1724
квар.
=Рст4+Рм4+Qст4+Qм4=54+78,8+j350+ j 1724 = 132,8+j2074 Ква
На подстанции 5 установлено два трансформатора ТДН-16000/110.
Sном=16 МВА, UВН=115 кВ, UНН=11 кВ,
Рхх=19 кВт, Рк=85 кВт, uкВН-НН=10,5%, Iх=0,7%.
Рст5=38 кВт, Qст5=224 квар.
Рм5=
63
кВт,
Qм5=
=
1245
квар.
=Рст5+Рм5+Qст5+Qм5=38+63+j224+j1245 =101+j1469 кВА.
Переходим к расчёту параметров установившегося режима «методом в два этапа».
1 Этап заключается в определении потоков и потерь мощности в элементах сети последовательно по элементам от концов сети (нагрузок) к началу сети (к станции), (В МВА).
Линия 2-1:
Мощность в конце участка цепи:
27+j15,12+0,146+j2,36–
3,001=27,146+j15,98МВА.
Потери мощности в линии :
0,503+j0,725МВА
Мощность в начале участка цепи:
27,146+j15,98+0,503+j0,725-j1,5=27,649+j15,205МВА.
Линия 1-РЭС:
39+j21,83+0,174+j2,946+27,649+j15,205–
3,873=68,82+j41,92
МВА.
1,546+j5,309
МВА
68,82+j41,92+1,546+j5,3-j1,94
=70,366+j45,28МВА.
Линия 4-3:
25+j14+0,132+j2,074–
2,401=25,132+j14,87МВА.
=
=0,346+j0,498МВА
25,132+j14,87+0,346+j0,498-j1,2=25,478+j14,168МВА.
Линия 5-3:
=17+j9,52+0,101+j1,469–
3,045=17,1+
j9,467
МВА.
0,282+j
0,297 МВА.
17,1+
j 9,467 +0,282+j0,297-j1,522=17,38+j8,242МВА.
Линия РЭС-3:
30+j16,8+0,167+
j 2,832-
+17,38+
j8,242+25,478+
j14,168
=73,025+j40,75МВА
1,11+j3,81МВА
73,025+j40,75+1,11+j3,8-j1,129=74,135+j43,421МВA
Сопротивления трансформаторов на подстанциях:
Для подстанции 1:
Rт1=
=
=0,71Ом,
Хт1=
=
=17,36Ом.
Для подстанции 2:
Rт2=
=
=1,27
Ом, Хт2=
=
=27,77Ом.
Для подстанции 3:
Rт3=
=
=1,27
Ом, Хт3=
=
=27,77
Ом.
Для подстанции 4:
Rт4= = =1,27 Ом, Хт4= = =27,77 Ом.
Для подстанции 5:
Rт5=
=
=2,2
Ом, Хт5=
=
=43,4
Ом.
2 этап заключается в определении напряжений в узлах и падения напряжений последовательно по элементам от начала сети к концам сети.
Рабочее напряжение на шинах источника питания в режиме наибольших нагрузок:
UРЭС=1,07Uном=1,08110=118,8 кВ.
Определим продольную составляющую падения напряжения в линии РЭС-1:
UЛ
РЭС-1=
=
=6,39
кВ.
Определим поперечную составляющую падения напряжения в линии РЭС-1:
кВ
кВ
(Напряжение на стороне ВН подстанции).
Определим продольную составляющую падения напряжения в трансформаторах:
Определим поперечную составляющую падения напряжения в трансформаторах:
Определим приведенное к ВН напряжение подстанции:
=
;
;
Коэффициент
трансформации:
.
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
НН)
Линия 1-2:
UЛ
1-2=
=
=3,145
кВ.
кВ
кВ
(Напряжение на стороне ВН подстанции)
=
;
;
Коэффициент
трансформации:
.
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
НН)
Линия РЭС-3:
кВ;
кВ
кВ;
кВ
Коэффициент
трансформации:
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
НН)
Линия 3-4:
кВ;
кВ
кВ;
кВ
Коэффициент трансформации:
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
НН)
Линия 3-5:
кВ;
кВ
кВ;
кВ
Коэффициент трансформации:
кВ;
(Действительное напряжение на стороне
НН)
Дополнительно расчёт проведём на ЭВМ с помощью программно-вычислительного комплекс «Project».
Результаты расчета представлены ниже:
Вносим параметры схемы замещения выбранного варианта сети в “Данные: узлы” и ”Данные: связи”
Выбираем нужную точность вычисления в окне “Установки”, нажимаем в окне “Установки” клавишу “Выполнить расчет” и получаем параметры режима, в данном случае Режима минимальных нагрузок электрической сети. Результаты расчета режима можно увидеть в окне “Результат: узлы” и ”Результат: связи”
Рисунок 3.1.1 – Результаты расчета.
Схема замещения параметров сети в режиме максимальных нагрузок