3.1 Перевірка вибраних перерізів за умов допустимого нагрівання і оцінка втрат напруги у післяаварійних режимах
Для кожної з ділянок мережі необхідно визначити той післяаварійний режим з найбільшими навантаженнями підстанцій, в якому на ділянках тече максимальний потік потужності. За цих умов потрібно виконати перевірку вибраного перерізу за допустимим нагрівом шляхом порівняння значень струму в цьому режимі з Ідоп, який надається в таблицях [4, 5], та таблиці 2.3 [9] для вибраної марки проводу. Особливу увагу слід звернути на малонавантажені ділянки кільцевих мереж в нормальних режимах, де досить часто перерізи прийняті мінімальними за умови відсутності коронування проводів.
У зв’язку з тим, що в більшості випадків розрахункові схеми для післяаварійних режимів відрізняються від схем для нормального режиму лише параметрами ділянки, де розглядається аварія (випадок – відключення одного ланцюга двохланцюгової лінії, або відсутність зв’язку між двома вузлами, наприклад, випадок відключення однієї з головних ділянок кільцевої мережі), то розрахунок потокорозподілення в них утворюється досить просто і не потребує використання ЕОМ.
Після визначення напруги у вузлах необхідно оцінити максимальну величину втрат напруги у процентах від номінального значення.
Одержані значення втрат напруги не повинні перевищувати 20 % від номінального (ПУЕ). Якщо ці умови задовольняються, то умовно припускається, що пристрої РПН двохобмоткових трансформаторів можуть забезпечити на шинах 10 кВ напругу, у відповідності з принципом зустрічного регулювання. Якщо воно не задовольняється, то такий варіант мережі може бути виключений із подальшого розгляду як технічно неконкурентноспроможний.
Перевіримо обрані перерізи на прикладі схеми варіанту №1. Найбільш навантаженими в ній є вітки 4-91 і 4-94, тому припустимо, що саме на цих лініях сталася аварія і вони відключені.
Порахуємо значення струму на ділянках схеми та порівняємо його із допустимим тривалим струмом для відповідної марки проводу:
(МВА);
(МВА);
(А)
< 390 (А);
(МВА);
(МВА);
(А)
< 390 (А);
(МВА);
(МВА);
(А)
< 390 (А);
(МВА);
(МВА);
(А)
< 390 (А);
(МВА);
(МВА);
(А)
< 510 (А);
Як видно, обрані марки та перерізи проводів витримують післяаварійний режим. Тому необхідності у збільшенні перерізу проводу немає.
Результати перевірки проводів у після аварійному режимі інших ліній електропередач для всіх варіантів наведені в таблиці 3.2. В ній також наведені основні технічні параметри обраних проводів.
Таблиця 3.2 – Результати перевірки проводів у післяаварійному режимі
№ сх. |
Ділянка мережі |
Довжина ділянки, км |
Кількість ланцюгів |
Sл п.а, МВА |
Iп.а, A |
Iдоп, A |
Марка проводу |
r0, Oм/км |
x0, Oм/км |
R Oм |
X Oм |
1 |
2-92 |
16,5 |
1 |
73 |
385 |
510 |
АС-185/29 |
0,162 |
0,413 |
2,673 |
6,815 |
92-93 |
18,15 |
1 |
48 |
250 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,519 |
7,75 |
|
93-95 |
19,8 |
1 |
42 |
221 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,93 |
8,455 |
|
95-94 |
23,1 |
1 |
26 |
137 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
5,752 |
9,864 |
|
4-94 |
13,2 |
1 |
– |
– |
510 |
АС-185/29 |
0,162 |
0,413 |
2,138 |
5,452 |
|
4-91 |
6,6 |
1 |
– |
– |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
1,643 |
2,818 |
|
5-91 |
13,2 |
1 |
25 |
131 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
3,287 |
5,636 |
|
2 |
3-92 |
36.3 |
1 |
73 |
385 |
510 |
АС-185/29 |
0,162 |
0,413 |
5,881 |
14,992 |
92-95 |
14,85 |
1 |
48 |
250 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
3,698 |
6,341 |
|
95-93 |
19,8 |
1 |
32 |
168 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,93 |
8,455 |
|
93-94 |
16,5 |
1 |
26 |
137 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,109 |
7,046 |
|
4-94 |
13,2 |
1 |
– |
– |
510 |
АС-185/29 |
0,162 |
0,413 |
2,138 |
5,452 |
|
4-91 |
6,6 |
1 |
– |
– |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
1,643 |
2,818 |
|
5-91 |
13,2 |
1 |
34 |
178,62 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
3,287 |
5,636 |
|
3 |
2-92 |
16,5 |
1 |
– |
– |
510 |
АС-185/29 |
0,162 |
0,413 |
2,673 |
6,815 |
92-95 |
14,85 |
1 |
26 |
135 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
3,698 |
6,341 |
|
95-93 |
19,8 |
1 |
42 |
219 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,93 |
8,455 |
|
4-93 |
16,5 |
1 |
47 |
248 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,109 |
7,046 |
|
4-94 |
13,2 |
1 |
– |
– |
450 |
АС-150/24 |
0,198 |
0,420 |
2,614 |
5,544 |
|
94-91 |
19,8 |
1 |
26.1 |
136.9 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,93 |
8,455 |
|
5-91 |
13,2 |
1 |
51 |
267.7 |
450 |
АС-150/24 |
0,198 |
0,420 |
2,614 |
5,544 |
Таблиця 3.2(продовження) – Результати перевірки проводів у післяаварійному режимі
№ сх. |
Ділянка мережі |
Довжина ділянки, км |
Кількість ланцюгів |
Sл п.а, МВА |
Iп.а, A |
Iдоп, A |
Марка проводу |
r0, Oм/км |
x0, Oм/км |
R Oм |
X Oм |
4 |
3-92 |
36,3 |
1 |
47 |
248 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
9,039 |
15,50 |
92-95 |
14,85 |
1 |
22 |
113 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
3,698 |
6,341 |
|
95-93 |
19,8 |
1 |
5 |
29 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,93 |
8,455 |
|
4-93 |
16,5 |
1 |
– |
– |
450 |
АС-150/24 |
0,198 |
0,420 |
3,267 |
6,93 |
|
4-94 |
13,2 |
1 |
– |
– |
450 |
АС-150/24 |
0,198 |
0,420 |
2,614 |
5,544 |
|
94-91 |
19,8 |
1 |
26.1 |
136.9 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,93 |
8,455 |
|
5-91 |
13,2 |
1 |
51 |
267.7 |
450 |
АС-150/24 |
0,198 |
0,420 |
2,614 |
5,544 |
|
5 |
200-92 |
54,45 |
1 |
47 |
248 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
13,558 |
23,25 |
92-95 |
14,85 |
1 |
22 |
113 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
3,698 |
6,341 |
|
95-93 |
19,8 |
1 |
5 |
29 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,93 |
8,455 |
|
4-93 |
16,5 |
1 |
– |
– |
510 |
АС-185/29 |
0,162 |
0,413 |
2,673 |
6,815 |
|
4-94 |
13,2 |
1 |
– |
– |
450 |
АС-150/24 |
0,198 |
0,420 |
2,614 |
5,544 |
|
94-91 |
19,8 |
1 |
26.1 |
136.9 |
390 |
АС-120/19 |
0,249 |
0,427 |
4,93 |
8,455 |
|
5-91 |
13,2 |
1 |
51 |
267.7 |
450 |
АС-150/24 |
0,198 |
0,420 |
2,614 |
5,544 |
Наступним етапом є визначення максимальних втрат напруги. Покажемо визначення втрат напруги для аварійного режиму на прикладі варіанту схеми №1.
Втрати напруги в контурі 2-92-93-95-94:
;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ.
Визначимо відхилення напруги:
.
Втрати напруги в контурі 4-91-5:
кВ;
кВ.
Визначимо відхилення напруги:
.
Визначення втрат напруги для нормального режиму.
Втрати напруги в контурі 2-92-93-95-94:
;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ.
Визначимо відхилення напруги:
.
Втрати напруги в контурі 4-91-5:
кВ;
кВ.
Визначимо відхилення напруги:
.
Дані про втрати та відхилення напруги при аварійному та нормальному режимах для інших схем приведені в таблиці 3.3.
Таблиця 3.3 – Відхилення та втрати напруги в аварійному та нормальному режимі
№ сх |
ЛЕП |
l, км |
n |
Pл, МВт |
Qл, МВАр |
R Oм |
X Oм |
Pлп.а., МВт |
Qлп.а., МВАр |
Uн., кВ |
Uн., % |
Uп.а. кВ |
Uп.а, % |
1 |
2-92 |
16,5 |
1 |
31,224 |
13,534 |
2,673 |
6,815 |
67 |
29,9 |
0,843 |
1,311 |
2,326 |
9,42 |
92-93 |
18,15 |
1 |
7,224 |
4,034 |
4,519 |
7,75 |
43 |
20,43 |
0,586 |
2,972 |
|||
93-95 |
19,8 |
1 |
2,224 |
1,764 |
4,93 |
8,455 |
38 |
18,16 |
0,228 |
2,946 |
|||
95-94 |
23,1 |
1 |
11,776 |
6,166 |
5,752 |
9,864 |
24 |
10,23 |
1,134 |
2,119 |
|||
4-94 |
13,2 |
1 |
35,776 |
16,396 |
2,138 |
5,452 |
- |
- |
1,442 |
- |
|||
4-91 |
6,6 |
1 |
16 |
4,667 |
1,643 |
2,818 |
- |
- |
0,343 |
0,312 |
- |
0,89 |
|
5-91 |
13,2 |
1 |
8 |
2,333 |
3,287 |
5,636 |
24 |
7 |
0,343 |
0,978 |
|||
2 |
3-92 |
36,3 |
1 |
26,85 |
11,985 |
5,88 |
14,99 |
67 |
29,93 |
2,935 |
1,214 |
6,961 |
12,08 |
92-95 |
14,85 |
1 |
9,429 |
5,42 |
3,698 |
6,341 |
43 |
20,43 |
0,618 |
2,53 |
|||
95-93 |
19,8 |
1 |
4,571 |
2,51 |
4,93 |
8,455 |
29 |
12,5 |
0,393 |
2,23 |
|||
93-94 |
16,5 |
1 |
9,571 |
4,78 |
4,109 |
7,046 |
24 |
10,23 |
0,657 |
1,562 |
|||
4-94 |
13,2 |
1 |
33,571 |
15,01 |
2,138 |
5,452 |
- |
- |
1,336 |
- |
|||
4-91 |
6,6 |
1 |
16 |
4,667 |
1,643 |
2,818 |
- |
- |
0,343 |
0,312 |
- |
0,89 |
|
5-91 |
13,2 |
1 |
8 |
2,333 |
3,287 |
5,636 |
24 |
7 |
0,343 |
0,978 |
|||
3 |
2-92 |
16,5 |
1 |
26,878 |
11,992 |
2,673 |
6,815 |
- |
- |
1,335 |
1,214 |
- |
6,112 |
92-95 |
14,85 |
1 |
2,878 |
2,492 |
3,698 |
6,341 |
24 |
9,5 |
0,222 |
1,289 |
|||
95-93 |
19,8 |
1 |
11,122 |
5,438 |
4,93 |
8,455 |
38 |
17,43 |
0,84 |
2,827 |
|||
4-93 |
16,5 |
1 |
16,122 |
7,708 |
4,109 |
7,046 |
43 |
19,7 |
0,996 |
2,607 |
|||
4-94 |
13,2 |
1 |
24 |
9,307 |
2,614 |
5,544 |
- |
- |
0,994 |
0,904 |
- |
3,223 |
|
94-91 |
19,8 |
1 |
0,1 |
0,922 |
4,93 |
8,455 |
24 |
10,23 |
0,07 |
1,719 |
|||
5-91 |
13,2 |
1 |
24 |
7,923 |
2,614 |
5,544 |
48 |
17,23 |
0,927 |
1,826 |
|||
4 |
3-92 |
36,3 |
1 |
20,792 |
9,277 |
9,039 |
15,50 |
43 |
19,7 |
2,885 |
1,145 |
5,736 |
6,628 |
92-95 |
14,85 |
1 |
3,208 |
0,223 |
3,698 |
6,341 |
19 |
10,2 |
0,118 |
1,171 |
|||
95-93 |
19,8 |
1 |
17,208 |
8,153 |
4,93 |
8,455 |
5 |
2,27 |
1,373 |
0,384 |
|||
4-93 |
16,5 |
1 |
22,208 |
10,423 |
3,267 |
6,93 |
- |
- |
1,259 |
- |
|||
4-94 |
13,2 |
1 |
24 |
9,307 |
2,614 |
5,544 |
- |
- |
0,994 |
0,904 |
- |
2,696 |
|
94-91 |
19,8 |
1 |
0,1 |
0,922 |
4,93 |
8,455 |
24 |
10,23 |
0,07 |
1,139 |
|||
5-91 |
13,2 |
1 |
24 |
7,923 |
2,614 |
5,544 |
48 |
17,23 |
0,927 |
1,826 |
|||
5 |
200-92 |
54,45 |
1 |
17,219 |
7,682 |
13,56 |
23,25 |
43 |
19,7 |
3,583 |
1,192 |
8,603 |
9,271 |
92-95 |
14,85 |
1 |
6,781 |
1,818 |
3,698 |
6,341 |
19 |
10,2 |
0,328 |
1,201 |
|||
95-93 |
19,8 |
1 |
20,781 |
9,748 |
4,93 |
8,455 |
5 |
2,27 |
1,664 |
0,394 |
|||
4-93 |
16,5 |
1 |
25,781 |
12,018 |
2,673 |
6,815 |
- |
- |
1,311 |
- |
|||
4-94 |
13,2 |
1 |
24 |
9,307 |
2,614 |
5,544 |
- |
- |
0,906 |
0,904 |
- |
2,696 |
|
94-91 |
19,8 |
1 |
0,1 |
0,922 |
4,93 |
8,455 |
24 |
10,23 |
0,07 |
1,139 |
|||
5-91 |
13,2 |
1 |
24 |
7,923 |
2,614 |
5,544 |
48 |
17,23 |
0,927 |
1,826 |
Отже відхилення напруги не перевищує 20% номінальної напруги. Для інших варіантів розрахунок виконується за таким же алгоритмом, а результати розрахунку приведені в таблиці 3.4. Окрім результатів по нормальних і аварійних втратах напруги в цій таблиці також наведена інформація про кількість вимикачів та сумарну довжину ліній і трас для всіх запропонованих варіантів розвитку електричної мережі 110/35 кВ. За цими укрупненими показниками вартості спорудження нових мереж можна попередньо відкинути декілька заздалегідь дорожчих варіантів.
При інших приблизно рівних показниках перевага повинна надаватися тим варіантам, у яких електроенергія передається найбільш короткими лініями від джерела постачання до пунктів її споживання і в яких найменші втрати напруги.
Таблиця 3.4 – Відхилення напруги в після аварійному режимі та інформація про кількість вимикачів та загальну довжину ліній
№ схеми |
Uнорм., % |
Uавар., % |
Кількість вимикачів |
Lтраси, км |
LЛЕП, км |
1 |
1,311 |
9,42 |
14 |
110,55 |
110,55 |
2 |
1,214 |
12,08 |
14 |
120,45 |
120,45 |
3 |
1,214 |
6,112 |
14 |
113,85 |
113,85 |
4 |
1,145 |
6,628 |
14 |
133,65 |
133,65 |
5 |
1,192 |
9,271 |
14 |
151,8 |
151,8 |
Проаналізувавши таблицю 3.3 можна дійти висновку, що для подальшого розгляду доцільно залишити схеми варіантів №1 та №3, як такі, що мають найменшу загальну довжину ліній електропередач.