2. Розрахунок технічних показників

2.1. Наближений розрахунок потужностей і вибір номінальної напруги

Визначення попереднього розподілу потужності в режимі максимального навантаження необхідно для вибору номінальної напруги в схемах електропостачання споживчих підстанцій і вибору перерізів проводів на ділянках мережі.

Розрахунок попереднього розподілу потужностей в кожному із намічених варіантів виконується при наступних допущеннях:

- вважається, що навантаження розподілене між трансформаторами нарівно, хоча секційні вимикачі на стороні низької напруги підстанцій у нормальному режимі відключені;

- у розрахунковому навантаженні кожної споживчої підстанції на стороні вищої напруги враховується лише навантаження на вторинній стороні трансформаторів підстанції, тобто не враховуються втрати потужності в трансформаторах і зарядні потужності, що генерируються лініями;

- напруга у всіх вузлах вважаються однаковими і рівними номінальному значенню;

- замкнуті мережі вважаються однорідними (виконаними проводами одного перерізу), що дає можливість знаходити розподіл потужності по довжинах ліній.

Для розімкнутої ділянки мережі розподіл потужностей знаходиться по I законі Кірхгофа при русі від кінцевих пунктів до центра живлення ЦЖ (розуміється джерело живлення ДЖ або вузлова підстанція ВП).

Для замкнутої ділянки електричної мережі спочатку визначаються потужності на головних ділянках(головними називають ділянки кільцевої мережі, що примикають до центра живлення ЦЖ). Для цього кільцева мережа розрізається по ЦЖ і представляється у виді схеми з двостороннім живленням зі співпадаючими по величині і напрямку напругами на джерелах живлення. Розрахунок виконується по формулах:

(2.1)

де навантаження -го вузла, МВ·А;

довжина ділянок у км від вузла підключення -ого навантаження до ЦЖ1 і ЦЖ2;

відстань у км між ЦЖ1 і ЦЖ2.

Правильність виконаного розрахунку підтверджується перевіркою балансу потужностей:

(2.2)

де , - потужності на головних ділянках;

- навантаження -го вузла споживання.

На інших ділянках мережі потоки потужності знаходяться по I закону Кірхгофа, складеному для вузлів підключення навантажень. У результаті розрахунку визначається пункт розділу потужності.

Для розрахунку потужностей кожен варіант розподіляють на окремі ділянки. У варіанті 1 виділяємо 3 ділянки: А-1-2-А; А-3 і А-4. Спрощені розрахункові схеми для варіанту 1 приведено на рис. 2.1, 2.2 і 2.3.

А	=+j		1	=+j			2▼	= +j		А
		11+j				40+j
Рис.2.1. Спрощена розрахункова схема для ділянки А-1-2-А (варіант мережі 1)

Розрахунок потужностей для кільцевої ділянки А-1-2-А (рис. 1.3,

рис. 2.1) ведемо за формулами (2.3), (2.4), (2.5), (2.6):

Повна потужність на ділянці А-1 (потік повної потужності) у аналітичному виді визначається:

=

= =

= +j = ; (2.3)

Актива потужність (потік активної потужності) на ділянці А-1, МВт,

= =(11∙(+)+ 40∙)/

/(++)= МВт. (2.4)

Реактивна потужність (потік реактивної потужності) на ділянці А-1, МВАр,

= =(∙(+)+ ∙)/

/( ++) =. (2.5)

Повна потужність (потік повної потужності) на ділянці А-1, МВА,

= +j = (+j). (2.6)

Повна потужність(потік повної потужності) на ділянці А-2 у аналітичному виді визначається:

=

= =

= +j = .

(2.7)

Активна потужність (потік активної потужності) на ділянці А-2, МВт,

= = (11∙+40∙(+))/

/(++)=, (2.8)

Реактивна потужність (потік реактивної потужності) на ділянці А-2, МВАр,

= =(∙+∙(+))/

/(++)=, (2.9)

Повна потужність (потік повної потужності) на ділянці А-2, МВА,

= +j =(+j) (2.10)

Перевірка балансом потужностей.

(2.11)

( +j )+( +j ) =( +j )+( +j ) (2.12)

+ = + (2.13)

+ = + (2.14)

Перевірка балансом активних потужностей, МВТ,

+ =+=. + =11+40=. (2.15)

Перевірка балансом реактивних потужностей, МВАр,

+ =+ = . + =+= . (2.16)

Потік повної потужності на ділянці 1-2

= ( +j )-( +j )=( - )+j( - ) .(2.17)

Потік активної потужності на ділянці 1-2, МВт,

= - =-11=. (2.18)

Потік реактивної потужності на ділянці 1-2, МВАр,

= - =-=. (2.19)

Потік повної потужності на ділянці 1-2, МВА,

= +j =(+j). (2.20)

Повна потужность (потік повної потужності) для радіальної ділянки

А-3 дорівнює повної потужності вузла навантаження №3 (рис. 1.3, рис. 2.2) і визначається, МВА:

=26+j

де - повна потужность вузла навантаження №3 (табл. 1.1).

Повна потужность (потік повної потужності) для радіальної ділянки А-4

(рис. 1.3, рис. 2.3), МВА,

=18+j,

де - повна потужность вузла навантаження №4, (табл. 1.1).

А	=26+j		3	А	=18+j			4
		26+j					18+j
Рис.2.2. Спрощена розрахункова схема для ділянки А-3 (варіант мережі 1)				Рис. 2.3 Спрощена розрахункова схема для ділянки А-4 (варіант мережі 1)

Для варіанта 2 розрахункові схеми приведено на рис. 2.4, 2.5, 2.6, 2.7.

Повна потужность (потік повної потужності) для радіальної ділянки А-1

(рис. 1.3, рис. 2.4), МВА,

=11+j;

де - повна потужность вузла навантаження №1, (табл. 1.1).

Повна потужность (потік повної потужності) для радіальної ділянки

А-2 (рис. 1.3, рис. 2.5), МВА,

=40+j;

де - повна потужность вузла навантаження №2, (табл. 1.1).

А	=11+j		1	А	=40+j			2
		11+j					40+j
Рис.2.4. Спрощена розрахункова схема для ділянки А-1 (варіант мережі 2)				Рис. 2.5. Спрощена розрахункова схема для ділянки А-2 (варіант мережі 2)

Потужності для радіальних ділянок А-3, А-4 для 2-го варіанту мережі

(рис. 2.6, рис.2.7) визначаються аналогічно 1-го варіанту

А	=26+j		3	А	=18+j			4
		26+j					18+j
Рис.2.6. Спрощена розрахункова схема для ділянки А-3 (варіант мережі 2)				Рис. 2.7. Спрощена розрахункова схема для ділянки А-4 (варіант мережі 2)

Оптимальна величина номінальної напруги мережі може бути визначена лише шляхом техніко-економічних розрахунків варіантів з різними номінальними напругами. Однак у ряді випадків (у тому числі в даному курсовому проекті) досить обмежитися вибором величини раціональної напруги. Величина напруги (кВ) може бути визначена по формулі Стіла:

, (2.21)

де - довжина ділянки ЛЕП, км;

потужність, що протікає на ділянці, МВт;

кількість рівнобіжних ланцюгів (чи ЛЕП) на ділянці.

У курсовому проекті розрахунок раціональної напруги виконується по потужності і довжині головної ділянки кожного варіанта електропостачання ВН. У кільцевій мережі розрахунок виконується для обох головних ділянок. Розрахункові значення напруги округляються до найближчих номінальних значень. Результати розрахунку приводяться в табл.2.1. У цій же таблиці необхідно привести розрахунок номінальної напруги в мережі зовнішнього електропостачання (якщо ця мережа є). Його величина визначається за значенням розрахункового активного навантаження на район ( (див. п. 1.2) і відстані між джерелом живлення ДЖ і вузловою підстанцією ВП.

За результатами розрахунків виконується аналіз і приймаються остаточні значення в схемах зовнішнього і внутрішнього електропостачання. Якщо в схемі внутрішнього електропостачання дві номінальні напруги й обоє значення нижче в схемі зовнішнього електропостачання, то в схемі внутрішнього електропостачання варто прийняти одну ступінь напруги - більш високу. У цьому випадку вузлова підстанція ВП виходить знижувальної. Якщо ж у схемі внутрішнього електропостачання дві номінальні напруги і величина одного з них дорівнює в схемі зовнішнього електропостачання, то варто прийняти обох напруг (ВП буде знижувально-розподільной). При однакових значеннях номінальних напруг в схемах внутрішнього і зовнішнього електропостачання ВП буде розподільною.

Як критерій прийнятності намічених номінальних напруг (критерію реалізуємості варіанта) можуть служити переріз сталеалюмінівих проводів, розрахованих по економічній щільності струму ( у нормальному режимі при максимальних навантаженнях), а також найбільші втрати напруги в нормальному і післяаварійних режимах роботи ЛЕП.

Таблиця 2.1

Вибір номінальної напруги в схемах

Варіант	Ділянка	Довжина ділянки, ,км	Активнапотужність, що протікає на ділянці , МВт	Кількість ланцюгів на ділянці,	Величина розрахункової напруги , кВ	Виб-рана кВ
1	А-1			1		110
	А-2			1		110
	1-2			1		110
	А-3		26	2		110
	А-4		18	2		110
2	А-1		11	2		110
	А-2		40	2		110
	А-3		26	2		110
	А-4		18	2		110