- •Введение
- •Лист задания
- •Выбор номинального напряжения.
- •Выбор сечений и марок проводов.
- •Определение потерь мощности в линиях.
- •Выбор трансформаторов.
- •Технико-экономическое сравнений вариантов схем электрической сети.
- •Определение потерь мощности в трансформаторах.
- •Баланс мощностей в системе.
- •Выбор схем внешних соединений подстанции.
- •Электрический расчет для основных режимов работы сети
- •13.1 Электрический расчет максимального режима:
- •13.2 Электрический расчет минимального режима:
- •13.3 Электрический расчет послеаварийного режима.
- •Заключение.
- •Список используемой литературы:
13.2 Электрический расчет минимального режима:
В соответствии с заданием при минимальном режиме нагрузка составляет 30% от максимальной.
Определим нагрузки подстанций:




Определим реактивную мощность нагрузок:

При принятом cosφ=0,9 tgφ=0,488




В целях экономии электроэнергии и улучшения условий регулирования напряжения принимаем, что в минимальном режиме на каждой подстанции остается в работе только один трансформатор, а второй отключается от сети.
Определим потери мощности в трансформаторах:








Определим расчетную мощность подстанции:





Сопротивление линии:





Находим распределение мощностей без учета потерь мощности в линии:





Найдем действительное распределение мощностей с учетом потерь мощности в линиях:
Примем мощности в конце линии l5:

Потери в в линии l5:

Мощность в начале линии l5:

Мощности в конце линии l6:

Потери в в линии l6:

Мощность в начале линии l5:

Мощности в конце линии l7:

Потери в в линии l7:

Мощность в начале линии l7:

В тупиковых линиях:
Мощности в конце линии l1:

Потери в в линии l1:

Мощность в начале линии l1:

Мощности в конце линии l3:

Потери в в линии l3:

Мощность в начале линии l3:

Определим действительную плотность тока в линиях:





Определим коэффициент полезного действия линии:





Определим напряжение на шинах высшего напряжения (ВН) подстанции. Для обеспечения встречного регулирования напряжения считаем, что напряжение источников питания поддерживается на уровне 231 кВ.
Определим потерю напряжения на линии l6:

Напряжение на шинах подстанции 4:

Определим потерю напряжения на линии l7:

Напряжение на шинах подстанции 3:

Определим потерю напряжения на линии l5:

Напряжение на шинах подстанции 3:

Усредненное напряжение подстанции 3:

Определим потерю напряжения на линии l1:

Напряжение на шинах подстанции 1:

Определим потерю напряжения на линии l3:

Напряжение на шинах подстанции 2:

Определим потерю напряжения в трансформаторах:




Определим напряжение на шинах низшего напряжения (НН) подстанции, приведенное к шинам ВН:




Зададимся желаемым напряжением на шинах НН:

Определим расчетные ответвления:




По расчетным ответвлениям выбираем из таблицы 6 стандартные ответвления:




Определим действительное напряжение на шинах НН подстанции:




Найдем отклонения действительного напряжения НН подстанции от желаемого:




13.3 Электрический расчет послеаварийного режима.
После аварийный режим – режим, в котором находятся потребители электроэнергии в результате нарушения в системе его электроснабжения до установления номинального режима после локации отказа.
Рассчитаем тяжкие режимы аварийного отключения наиболее загруженной линии, которая приводит к наибольшему снижению напряжения на понижающих подстанциях.
Такие режимы является отключение линии l7 (В-3), одна линия l3 (В-2) и одна линия l1 (А-1)
Произведем заново потоков мощностей и напряжений с учетом изменений потерь мощности и напряжение в сети.





Найдем действительное распределение мощностей с учетом потерь мощности в линиях:
Мощность в конце линии l5:

Потери в в линии l5:

Мощность в начале линии l5:

Мощности в конце линии l6:

Потери в в линии l6:

Мощность в начале линии l5:

Мощности в конце линии l7:

В тупиковых линиях:
Мощности в конце линии l1:

Потери в в линии l1:

Мощность в начале линии l1:

Мощности в конце линии l3:

Потери в в линии l3:

Мощность в начале линии l3:

Определим величину тока в линиях в послеаварийном режиме




Все выбранные марки проводов удовлетворяют условию:

Определим напряжение на шинах высшего напряжения (ВН) подстанции. Для обеспечения встречного регулирования напряжения считаем, что напряжение источников питания поддерживается на уровне 231 кВ.
Определим потерю напряжения на линии l6:

Напряжение на шинах подстанции 4:

Определим потерю напряжения на линии l5:

Напряжение на шинах подстанции 3:

Определим потерю напряжения на линии l1:

Напряжение на шинах подстанции 1:

Определим потерю напряжения на линии l3:

Напряжение на шинах подстанции 2:

Определим потерю напряжения в трансформаторах:




Определим напряжение на шинах низшего напряжения (НН) подстанции, приведенное к шинам ВН:




Зададимся желаемым напряжением на шинах НН:

Определим расчетные ответвления:




По расчетным ответвлениям выбираем из таблицы 6 стандартные ответвления:




Определим действительное напряжение на шинах НН подстанции:




Найдем отклонения действительного напряжения НН подстанции от желаемого:




Механический расчет линий электропередач.
Пример расчета выполним для линии ℓ1.
Исходными данными для механического расчета являются:
Номинальное
напряжение сети
=
220 кВ.
Характеристика провода АС 185/29
расчетное сечение: алюминия Fа =181 мм2;
стали Fс = 29 мм2;
всего провода F = 210 мм2;
расчетный диаметр: стали dс = 6,9 мм;
провода d = 18,8 мм;
масса одного килограмма провода G = 728 кг/км;
Количество цепей – одна.
Максимальная
температура
.
Минимальная
температура
.
Среднегодовая
температура
.
Температура
гололедообразования
.
Для заданного района:
II
район по гололедности с толщиной стенки
гололеда
;
III
ветровой район со скоростным напором
ветра
.
Выбираем унифицированную железобетонную, одноцепную, свободностоящую опору на ВЛ-220 кВ марки ПБ220-1 (рис 4.)

Рис.4 Унифицированная железобетонная, одноцепная, свободностоящая опору ВЛ-220 кВ марки ПБ220-1.
Для выбранной опоры расчетные пролеты составляют:
-
длина габаритного пролета
;
-
длина ветрового пролета
;
-
длина весового пролета
.
Рассчитаем удельные механические нагрузки:
- удельная нагрузка от собственной массы провода:

- удельная нагрузка от массы гололеда:
;
- удельная нагрузка от массы провода с гололедом:

- удельная нагрузка от ветра на провода без гололеда:
,
где
-коэффициент неравномерности распределения
скоростного напора ветра по длине
пролета,
:
;
;
;
.
-
аэродинамический коэффициент лобового
сопротивления провода, зависящий от
диаметра провода с гололедом или без
него:
при

при

Принимаем:
,
-
удельная нагрузка от ветра на провода
с гололедом, при скоростном напоре ветра
:

здесь
;

;
- удельная нагрузка от ветра и веса провода без гололеда:
;
- удельная нагрузка от ветра и веса провода с гололедом:
.
Для
провода АС 185/29, выбираем модуль упругости
и температурный коэффициент линейного
расширения
.
При одинаковой высоте крепления провода или троса на смежных опорах, его стрела провеса может быть определена упрощенно:

где
-
длина пролета, м;
-
удельная нагрузка на провод (трос) при
конкретных климатических условиях,
;
-
напряжение в низшей точке провода
(троса) при удельной нагрузке
и конкретных климатических условиях,
.
Наибольшие
вертикальные стрелы провеса, определяющие
габаритный пролет воздушных линий имеют
место при высшей температуре воздуха:
,
или при наибольшей вертикальной нагрузке:
,
где
-соответствующие
нагрузки на провода;
-
напряжение проводов в его низшей точке
соответственно при высшей температуре
воздуха
и при гололеде без ветра
.
Напряжение
провода (троса)
при климатических условиях, характеризуемых
температурой воздухаt
,
и удельной нагрузкой
определяется по уравнению состояния
провода
,
где
-
удельная нагрузка, температура, напряжение
в низшей точке в начальном состоянии
соответственно.
Начальными могут быть выбраны следующие состояния провода:
1.Низшая
температура воздуха, удельная нагрузка
допустимое напряжение.
2.
Среднегодовые условия: среднегодовая
температура, удельная нагрузка
допустимое напряжение.
3.
Наибольшая внешняя нагрузка на провод
,
соответствующая ей температура воздуха,
допустимое напряжение.
Необходимое по указанным условиям сочетание исходных условий расчета выбирается сравнением действительного и критических пролетов (прил. 1.10)
Критические пролеты определяются по выражению:
ℓкр
где
- коэффициент упругого расширения
провода;
-
коэффициент линейного расширения
провода.
Различают три критических пролета:
ℓкр(1) - определяет переход от расчетных условий при низкой температуре к среднегодовым условиям.
При
этом


Определяем
отношение сечений алюминия и стали
Значения
нормативные допустимые значения для
провода принимаются по ПУЭ табл.25.7
(прил. 1.12).
ℓкр(1)
ℓкр(1)
.
ℓкр(2) определяет переход от расчетных условий низшей температуры к условиям наибольшей нагрузки.
При
этом


где
-
наибольшая нагрузка
ℓкр(2)
учитывая,
что
,
получим
ℓкр(2)
.
ℓкр(3) определяет переход от расчетных среднегодовых условий к условиям наибольшей нагрузки.
При
этом


ℓкр(3)
ℓкр(3)
.
Возможно три соотношения полученных критических пролетов:
Если ℓкр(1)< ℓкр(2)< ℓкр(3) , то это значит, что физический смысл имеют только два критических пролета ℓкр(1) и ℓкр(3).
Определяющим исходным режимом в уравнении состояния провода в пролете будет:
а) при ℓрасч< ℓкр(1) – режим ;
б) при ℓрасч> ℓкр(3) – режим максимальной нагрузки;
в) при ℓкр(1)< ℓрасч< ℓкр(3) режим среднеэксплуатационных условий.
Тогда уравнение состояния провода в пролете будет соответственно, для:
а)
;
б)
;
в)
.
2.
Если ℓкр(1)>
ℓкр(2)>
ℓкр(3)
, то это значит, что физический смысл
имеет только ℓкр(2)
и
расчет проводится с ограничением
напряжения при двух режимах: режим
и
режим наибольших нагрузок.
Если
ℓрасч<
ℓкр(2)
,
то исходный режим – режим
и
расчетное
уравнение (а).
Если ℓрасч> ℓкр(2) , то исходный режим – режим максимальных нагрузок и расчетное уравнение (б).
3. ℓкр(1) – минимальный, ℓкр(2)< ℓкр(3), расчетным будет пролет ℓкр(3)
Если ℓрасч< ℓкр(3), исходный режим – режим среднеэксплуатационных условий, расчетное уравнение (в)
Если ℓрасч> ℓкр(3), исходный режим – режим максимальных нагрузок и расчетное уравнение (б)
ℓкр(3) – минимальный, или имеет очень большое значение – тогда
расчетным будет пролет ℓкр(1).
Если
ℓрасч<
ℓкр(1),
то исходный режим – режим
и
расчетное
уравнение (а).
Если ℓрасч> ℓкр(1), то исходный режим – режим среднегодовых условий
расчетное уравнение (в).
Для рассматриваемого примера имеет случай 2: ℓкр(1)> ℓкр(2)> ℓкр(3) ;
265 > 241 > 229
Расчетным
критическим пролетом является ℓкр(2),
а
исходными
напряжениями
.
Задаемся расчетным пролетомℓрасч
=270 м.
Расчетное уравнение, при


После
упрощения получим

Решаем кубическое уравнение итерационным методом
Первоначально
задаемся
.
|
σ |
43,22σ2 |
σ3 |
f(σ) |
|
130 |
730418 |
2197000 |
1466582 |
|
120 |
622368 |
1728000 |
1105632 |
|
125 |
675312,5 |
1953125 |
1277812,5 |
|
125,7 |
682897,18 |
1986121,59 |
1303224,41 |
|
125,68 |
682679,88 |
1985173,71 |
1302493,83 |
|
125,72 |
683114,50 |
1987069,77 |
1303955,26 |
|
125,73 |
683223,18 |
1987543,98 |
1304320,79 |
|
125,76 |
683549,26 |
1988967,04 |
1305417,78 |
|
125,79 |
683875,42 |
1990390,78 |
1306515,36 |
Корнем этого уравнения с достаточной степенью точности можно считать:
.
Определим стрелу провеса провода для этого режима:
.
Произведем расчет провода для двух возможных режимов.
Определенные выше напряжения провода в низшей точке и стрела провеса соответствуют – второму режиму.
Для первого режима:
.

Для третьего режима:



.
.
Для четвертого режима:



.
.
Для пятого режима:



.
.
Для шестого режима:



.
.
Для седьмого режима:



.
.
Очевидно, что в одном из расчетных режимов напряжение в проводе не достигло максимально допустимого значения.
Максимальное
значение стрелы провеса
достигается в третьем режиме – т.е. при
максимальном скоростном напоре ветра.
Определим расчетную высоту опоры от поверхности земли.
,
где
- наименьшее расстояние от проводов
воздушной линии до земли;
-
высота гирлянды изоляторов:
для
ЛЭП-110 кВ можно принять

ЛЭП-220
кВ можно принять

.
Стандартная
высота

Выбранная
опора выше расчетной на 0,4 м . Для того,
чтобы высота подвеса
осталась неизменной, необходимо изменить
расчетный пролет .
