Проверка отобранных вариантов по допустимым потерям напряжения

На втором этапе каждый из отобранных вариантов проверяется по допустимым потерям напряжения в двух режимах работы сети — максимальном и послеаварийном.

При определении наибольших потерь напряжения в сети следует руководствоваться следующими положениями: суммируются относительные потери напряжения по участкам сети одной ступени напряжения, так как в узлах понижения или повышения напряжения имеются средства регулирования напряжения в сети с двухсторонним питанием наибольшие потери напряжения определяются от источника питания до точки раздела мощности; среди послеаварийных режимов требуется выбирать такой, при котором потери напряжения увеличиваются на наибольшую величину.

Допустимые потери Uдоп принимаются равными 13−15% от Uном сети в максимальном режиме и 17−20% - в послеаварийном.

Мощности в узлах сети:

= (40+j26) МВА, Sн1= 47,7 МВА;

= (33+j21,45) МВА, Sн2= 39,33 МВА;

= (27+j17,54) МВА, Sн3= 37,19 МВА;

= (20+j13) МВА, Sн4= 23,85 МВА;

= (10+j6,5) МВА, Sн5= 11,93 МВА.

Проверка варианта 1.

Режим максимальных нагрузок.

1. Рассмотрим кольцо РЭС-1−3-5−4-2-РЭС':

Распределение мощности:

.

Проверка правильности нахождения полной мощности в узле 5:

.

Проверка показала правильность расчета распределения мощности.

Полные мощности, протекающие в линиях:

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА.

Ток в линии i-j:

.

где Sij — полная мощность, протекающая в линии i-j;

Uном — номинальное напряжение линии i-j.

Определим токи в линиях в режиме максимальных нагрузок, приняв Uном=220кВ:

А;

А;

А;

А;

А;

А.

Рассчитаем сечение провода воздушной линии, определяемое по закону экономической плотности тока jэк:

где Imax — максимальный рабочий ток, А;

n — количество параллельных цепей в линии i-j.

Выбирается ближайшее к расчётному стандартное сечение провода Fстанд. Выбранное сечение необходимо проверить по условию потерь на корону и по максимально допустимой нагрузке в послеаварийном режиме. В случае нарушения ограничений сечения проводов увеличиваются. При выборе сечений проводов окончательно уточняется напряжение отдельных участков сети.

По заданию продолжительность использования наибольшей нагрузки Тнб=5300 ч/год.

По ПУЭ при Тнб = 5000 час/год для Забайкалья и Дальнего востока jэк = 0,8 А/мм2.

Рассчитаем сечения проводов и выберем стандартное сечение с учетом того, что при Uном=220кВ минимальное допустимое сечение равно 240 мм2:

275 мм², выбираем провод АС-240/32;

103,75 мм², выбираем провод АС-240/32;

26,2 мм², выбираем провод АС-240/32;

233,625 мм², выбираем провод АС-240/32;

12,94 мм², выбираем провод АС-240/32;

103,75 мм², выбираем провод АС-240/32.

Послеаварийный режим Выбранные сечения проводов необходимо поверить по допустимому току в послеаварийном режиме: .

Для проверки марки АС-240/32, выбранного для всех линий кольцевой сети, допустимый ток по нагреву равен 605 А (табл. П27. МУ РЭС 12.03.12). Наиболее тяжелый послеаварийный режим в кольцевой сети возникнет при отключении головных линий.

1. Рассмотрим отключение линии РЭС'-1:

Определяем потоки мощности в линиях:

• (40+j26) МВА; = 47,7 МВА;
• (40+j26)+(27+j17,54)=(67+j43,54) МВА; = 79,9 МВА;
• (67+j43,54)+(10+j6,5)=(77+j50) МВА; =91,8 МВА;
• (77+j50)+(20+j13) =(97+j63,04) МВА; =115,69 МВА;
• (97+j63,04)+(33+j21,45)=(130+j84,45) МВА; =155,02 МВА.

Определяем токи в линиях в послеаварийном режиме:

А;

А;

А;

А;

А.

Токи во всех линиях в данном послеаварийном режиме меньше =610А.

2. Рассмотрим отключение линии РЭС-2:

Определим потоки мощности в линиях:

• (33+j21,45) МВА; = 39,36 МВА;
• (33+j21,45)+(20+j13)=(53+j34,45) МВА; = 63,21 МВА;
• (53+j34,45)+(10+j6,5)=(63+j40,95) МВА;=75,14 МВА;
• (63+j37,04)+(27+j17,54) =(90+j58,45) МВА; =107,3 МВА;
• (90+j58,45)+(40+j26)=(130+j84,45) МВА; =155,02 МВА.

Определяем токи в линиях в послеаварийном режиме:

А;

А;

А;

А;

А.

Токи во всех линиях в данном послеаварийном режиме меньше =610А.

Потери напряжения в максимальном режиме Для нахождения наибольшей потери напряжения суммируются относительные потери напряжения по участкам сети одной ступени напряжения, так как в узлах понижения или повышения напряжения имеются средства регулирования напряжения; в случае разветвлённой сети одного номинального напряжения потери напряжения определяются от источника питания до каждой концевой подстанции, наибольшая Uнб сравнивается с Uдоп: в замкнутой сети или в сети с двухсторонним питанием наибольшие потери напряжения определяются от источника питания до точки раздела мощности.

Линия РЭС-1:

Провод АС-240/32 l=46 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=0,11 846=5,428 Ом, ХЛ=•x0•l=0,43 546=19,734 Ом.

5,83кВ;

0,79 МВт.

Линия 1−3:

Провод АС-240/32 l=70 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=r0•l=0,11 870=8.26 Ом, ХЛ=•x0•l=0,43 570=30.45 Ом.

3,84 кВ.

0,22 МВт.

Линия 5−3:

Провод АС-240/32 l=70 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=0,11 870=8,26 Ом, ХЛ=•x0•l=0,43 570=30,45 Ом.

0,422 кВ.

0,002 МВт.

Линия 4РЭС-5:

Провод АС-240/32, l=56 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

Сопротивления линии:

RЛ=• r0•l=0,11 856=6,608 Ом, ХЛ=•x0•l=0,43 556=24,36 Ом.

0,68 кВ.

0,008 МВт.

Линия 2РЭС-4:

Провод АС-240/32, l=70 км, r0=0,118 Ом/км, r0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=0,11 870=8,26 Ом, ХЛ=•x0•l=0,43 570=30,45 Ом.

3,4 кВ.

0,173 МВт.

Линия РЭСРЭС-2:

Провод АС-240/32, l=56 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

Сопротивления линии:

RЛ=• r0•l=0,11 856=6,608 Ом, ХЛ=•x0•l=0,43 556=24,36 Ом.

6,089 кВ.

0,69 МВт.

Найдем суммарные потери мощности на каждой ступени напряжения в максимальном режиме:

=6,089+3,4+0,68=10,169кВ,.

%4,626%;

=0,42+3,86+5,83=10,11 кВ,.

%4,6%;

Потери напряжения в послеаварийном режиме В кольцевой сети послеаварийный режим обусловлен отключением одного из головных участков.

1. Рассмотрим отключение линии РЭС-2:

Линия РЭС-1:

Потери напряжения составят:

10,79 кВ;

Потери активной мощности в линии:

2,69 МВт.

Линия 1−3:

11,47 кВ;

1,97 МВт.

Линия 5−3:

8,03 кВ;

0,96 МВт.

Линия 4−5:

5,4 кВ;

0,55 МВт.

Линия 2−4:

4,2 кВ;

0,26 МВт.

Определим суммарные потери напряжения в послеаварийном режиме:

U2−4-5−3-1-РЭС=4,2+5,4+8,033+11,47+10,78 =39,88 кВ,.

2. Отключение линии РЭС-1:

Линия 3−2:

2,1 кВ.

0,09 МВт.

Линия 5−3:

3,4кВ.

0,26МВт.

Линия 4РЭС-5:

4,5 кВ.

0,46МВт.

Линия 1РЭС-4:

8,9 кВ.

1,2 МВт.

Линия РЭСРЭС-2:

10,7 кВ.

2,3 МВт.

Определим суммарные потери напряжения в послеаварийном режиме:

U РЭС-1−4-5−3-2=2,1 +3,4 +4,5 +8,9+10,7 =29,6 кВ,.

Данная схема проходит по допустимым потерям напряжения в максимальном и послеаварийном режимах.

Таблица 2.2.1. Результаты расчетов для варианта 1.

Линия.	РЭС-2.	2−4.	4−5.	5−3.	3−1.	РЭС-1.
L, км.
Uном, кВ.
I, А.	186,9.		20,96.	10,35.	36,14.
Jэк, А/мм2.	0,8.	0,8.	0,8.	0,8.	0,8.	0,8.
Fрасч, мм2.	233,5.	103,75.	26,2.	12,94.	45,175.
Fст, мм2.
Марка провода.	АС-240.	АС-240.	АС-240.	АС-240.	АС-240.	АС-240.
Iдл.доп, А.
R0, Ом/км.	0,118.	0,118.	0,118.	0,118.	0,118.	0,118.
Х0, Ом/км.	0,435.	0,435.	0,435.	0,435.	0,435.	0,435.
Rл, Ом.	6,608.	8,26.	6,608.	8,26.	8,26.	5,428.
Хл, Ом.	24,36.	30,45.	24,36.	30,45.	30,45.	19,734.
Р, МВт.	59,7.	26,7.	6,7.	3,3.	30,3.	70,3.
Q, Мвар	38,8.	17,35.	4,35.	2,16.	19,7.	45,7.
кВ.	6,089.	3,4.	0,68.	0,422.	3,86.	5,83.
МВт.	0,69.	0,17.	0,008.	0,002.	0,223.	0,788.
ар, кВ.		4,2.	5,4.	8,03.	11,474.	10,787.

=4,625%.

=18,14%.

=1,888 МВт.

Проверка варианта 2.

Режим максимальных нагрузок Распределение мощности:

;

;

Полные мощности, протекающие в линиях:

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА.

Принимаем, что номинальное напряжение в проектируемом районе Uном=110 кВ.

Находим токи в линиях в режиме максимальных нагрузок:

• 177,54 А;
• 439,58 А;

65,6 А;

196,828 А;

413,34 А.

Сечения проводов для максимального режима:

110,72 мм², выбираем провод АС-120/24;

274,74 мм², выбираем провод АС-240/32;

41 мм², выбираем провод АС-70/11;

123,02 мм², выбираем провод АС-120/24;

258,34 мм², выбираем провод АС-240/32.

Выбранные сечения проводов необходимо поверить по допустимому току в послеаварийном режиме.

Послеаварийный режим Отключение одной цепи на каждой линии:

177,54 А; провод АС-120/24; Iдоп=330 А;

• 439,58 А; провод АС-240/32, Iдоп=610 А;
• 65,61 А; провод АС-70/11, Iдоп=265 А;
• 196,828 А; провод АС-120/24, Iдоп=330 А;
• 413,34 А; провод АС-240/32, Iдоп=610 А;

Токи во всех линиях в данном послеаварийном режиме меньше .

Потери напряжения в максимальном режиме При определении наибольших потерь напряжения? в разветвлённой сети одного номинального напряжения потери напряжения определяются от источника питания до каждой концевой подстанции, наибольшая? сравнивается с ?=15%.

Линия 1−3:

Провод АС-120/24, l=70 км, r0=0,244 Ом/км, x0=0,427 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,24 470=8.54 Ом, ХЛ=•x0•l=•0,427•70=14.945 Ом.

4,84 кВ;

0.8 МВт.

Линия РЭС-1:

Провод АС-240/32, l=46 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,11 846=2.714 Ом, ХЛ=•x0•l=•0,43 546=10 Ом.

6,22кВ;

1.57 МВт.

Линия 4−5:

Провод АС-70/11, l=56 км, r0=0,422 Ом/км, x0=0,444 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,42 256=11.816 Ом, ХЛ=•x0•l=•0,44 456=12.43 Ом.

1,92 кВ;

0,153 МВт.

Линия 2−4:

Провод АС-120/24, l=70 км, r0=0,244 Ом/км, x0=0,427 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,24 470=8.54 Ом, ХЛ=•x0•l=•0,42 770=14.945 Ом.

5,38 кВ;

0,99 МВт.

Линия РЭС-2:

Провод АС-240/32, l=56 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,11 856=3,304 Ом, ХЛ=•x0•l=•0,435 66=12,18 Ом.

7,124 кВ;

1,69 МВт.

Определим суммарные потери напряжения в максимальном режиме:

=6,22+4,84=11,06кВ,.

%10,06%;

=7,12+5,38+1,92=14,42кВ,.

Uнб110 ==13,12%< Uдоп=15%.

Потери напряжения в послеаварийном режиме В разветвлённой сети с двухцепными линиями послеаварийный режим обусловлен обрывом одной цепи в линии с наибольшим значением потерь напряжения.

Линия РЭС-2:

Провод АС-240/32, l=56 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=0,11 856=6,608 Ом, ХЛ=•x0•l=0,43 556=24,36 Ом.

14,28 кВ;

Линия РЭС-1:

Провод АС-240/32, l=46 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=0,11 846=5,428 Ом, ХЛ=•x0•l=0,43 546=20,01 Ом.

12,44 кВ.

Определим суммарные потери напряжения в послеаварийном режиме:

=12,44+4,84=17,28 кВ,.

%15,7%;

=14,25+5,38+1,92=21,55 кВ,.

Данная схема проходит по допустимым потерям напряжения в максимальном и послеаварийном режимах.

Таблица 2.2.2. Результаты расчетов для варианта 2.

Линия.	РЭС-1.	1−3.	РЭС-2.	2−4.	4−5.
L, км.
Uном, кВ.
I, А.	219,79.	88,57.	206,67.	98,4.	32,8.
Jэк, А/мм2.	0,8.	0,8.	0,8.	0,8.	0,8.
Fрасч, мм2.	274,74.	110,71.	258,339.
Fст, мм2.
Марка провода.	АС-240.	АС-120.	АС-240.	АС-120.	АС-70.
Iдл.доп, А.
Iар, А.	439,58.	177,14.	413,34.	196,82.	65,6.
R0, Ом/км.	0,118.	0,244.	0,118.	0,244.	0,422.
Х0, Ом/км.	0,435.	0,427.	0,435.	0,427.	0,444.
Rл, Ом.	2,714.	8,54.	3,304.	8,54.	11,816.
Хл, Ом.	10,005.	14,945.	12,18.	14,945.	12,432.
Р, МВт.	69,7.
Q, Мвар	43,54.	17,54.	40,95.	19,5.	7,5.
кВ.	6,22.	4,84.	7,124.	5,38.	1,92.
МВт.	1,57.	0,8.	1,69.	0,99.	0,15.
ар, кВ.	12,44.	4,84.	14,24.	5,38.	1,92.

=13,12%.

=19,59%.

=5,21 МВт.

Проверка варианта 3.

Мощности в узлах сети:

= (40+j26) МВА, Sн1= 47,7 МВА;

= (33+j21,45) МВА, Sн2= 39,33 МВА;

= (27+j17,54) МВА, Sн3= 37,19 МВА;

= (20+j13) МВА, Sн4= 23,85 МВА;

= (10+j6,5) МВА, Sн5= 11,93 МВА.

Режим максимальных нагрузок Распределение мощности:

Полные мощности, протекающие в линиях:

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА;

МВА, МВА.

Принимаем, что номинальное напряжение в проектируемом районе Uном=110 кВ.

Находим токи в линиях в режиме максимальных нагрузок:

250,4 А;

169 А;

62,6 А;

356,6 А.

Принимаем, что номинальное напряжение на данном участке Uном=220 кВ.

406,84 А.

Сечения проводов для послеаварийного режима:

156.5 мм2, выбираем провод АС-150/24;

105.62 мм2, выбираем провод АС-120/24;

39.13 мм2, выбираем провод АС-70/11;

222.93 мм2, выбираем провод АС-240/32;

254.27 мм2, выбираем провод АС-240/32.

Выбранные сечения проводов необходимо поверить по допустимому току в послеаварийном режиме.

Послеаварийный режим Отключение одной цепи на головном участке линии:

250.4 А; провод АС-150/24; Iдоп=450А;

168.99 А; провод АС-120/24, Iдоп=390 А;

62.6 А; провод АС-70/11, Iдоп=265 А;

356.68 А; провод АС-240/32, Iдоп=610 А:

406.84 А. провод АС-240/32, Iдоп=610 А.

Токи во всех линиях в данном послеаварийном режиме меньше .

Потери напряжения в максимальном режиме Линия 2−1:

Провод АС-150/24, l=28 км, r0=0.204 Ом/км, x0=0.42 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,20 428=2.856Ом, ХЛ=•x0•l=•0,42•28=5.88 Ом.

2.42 кВ;

0,18 МВт.

Линия 4−3:

Провод АС-120/24, l=58 км, r0=0,244 Ом/км, x0=0,427 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,24 458=7.07 Ом, ХЛ=•x0•l=•0,42 758=12.38 Ом.

3.71 кВ;

0.61 МВт.

Линия 5−4:

Провод АС-70/11, l=56 км, r0=0,422 Ом/км, x0=0,444 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,42 256=11.816Ом, ХЛ=•x0•l=•0,444•56=12.432 Ом.

1.8 кВ;

0.14 МВт.

Линия 4−2:

Провод АС-240/32, l=70 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,11 870=4.13 Ом, ХЛ=•x0•l=•0,43 570=14.175 Ом.

6.91 кВ;

1.58 МВт.

Линия РЭС-2:

Провод АС-240/32, l=56 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=•0,11 856=3.304 Ом, ХЛ=•x0•l=•0,435 56=12.18 Ом.

6.62 кВ;

1.64 МВт.

Определим суммарные потери напряжения в максимальном режиме:

=6.91+3.71=10.62кВ,.

Потери напряжения в послеаварийном режиме.

Линия РЭС-2:

Провод АС-240/32, l=56 км, r0=0,118 Ом/км, x0=0,435 Ом/км.

RЛ=•r0•l=0,11 856=6.6 Ом, ХЛ=•x0•l=0,435 56=24.36 Ом.

13.25 кВ;

Определим суммарные потери напряжения в максимальном режиме:

=6.91+3.71=10.62кВ,.

Данная схема проходит по допустимым потерям напряжения в максимальном и послеаварийном режимах.

Таблица 2.2.3. Результаты расчетов для варианта 3.

Линия.	РЭС-2.	2−4.	4−5.	4−3.	2−1.
L, км.
Uном, кВ.
I, А.	203,42.	178,34.	31,3.	84,5.	125,2.
Jэк, А/мм2.	0,8.	0,8.	0,8.	0,8.	0,8.
Fрасч, мм2.	254,27.	222,93.	39,1.	105,62.	156,5.
Fст, мм2.
Марка провода.	АС-240.	АС-240.	АС-70.	АС-120.	АС-150.
Iдл.доп, А.
Iар, А.	406,84.	356,69.	62,6.	168,99.	250,4.
R0, Ом/км.	0,118.	0,118.	0,422.	0,244.	0,204.
Х0, Ом/км.	0,435.	0,435.	0,444.	0,427.	0,42.
Rл, Ом.	3,304.	4,13.	11,816.	7,076.	2,856.
Хл, Ом.	12,18.	14,175.	12,432.	12,383.	5,88.
Р, МВт.
Q, Мвар	84,45.		6,46.	17,54.
кВ.	6,63.	6,9.	1,81.	3,71.	2,43.
МВт.	1,64.	1,57.	0,14.	0,606.	0,537.
ар, кВ.	13,255.	6,9.	1,81.	3,711.	2,42.

=7,924%.

=18,33%.

=9,42 МВт.

Учитывая потери напряжения и потери активной мощности, сравнение будем производить между 1 и 2 вариантами.