ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 35-110 кВ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА

Потребление активной мощности, баланс реактивной мощности, выбор компенсирующих устройств в проектируемой сети.

При проектировании электрической сети 35—110 кВ промышленного района, являющейся элементом электроэнергетической сети, предполагается, что установленная мощность генераторов системы достаточна для покрытия потребностей в активной мощности района, т. е. баланс активной мощности в системе обеспечен. Потребление активной мощности определяется нагрузками заданных пунктов и потерями активной мощности во всех элементах (линиях и трансформаторах) проектируемой сети для периода наибольших нагрузок. Выдаваемая в сеть активная мощность генераторов энергосистемы приближенно определяется выражением:

(2.1).

где Р_Г — суммарная активная мощность генераторов электростанций системы, отдаваемая в проектируемую сеть; Р_{п i} — наибольшая активная мощность i-го пункта потребления электроэнергии; i=1,2, …; п, где п — число пунктов в сети. мощность проектируемый сеть электрический В правой части выражения (2.1) первое слагаемое представляет собой сумму заданных наибольших нагрузок пунктов потребления сети с учетом возможности несовпадения по времени суток наибольших нагрузок отдельных пунктов (К_рм=0,95), второе слагаемое — суммарные потери активной мощности в элементах сети, которые приближенно составляют 6% от суммы заданных наибольших нагрузок пунктов потребления.

Баланс реактивной мощности или необходимость в дополнительных источниках для его обеспечения устанавливается при учебном проектировании приближенно до выбора схемы районной сети по результатам технико-экономического расчета на основе приближенной оценки возможных составляющих баланса реактивной мощности. Это объясняется тем, что компенсация части реактивной мощности в пунктах ее потребления может существенно влиять на параметры элементов проектируемой сети и ее технико-экономические показатели, а, следовательно, и на правильность решения по выбору схемы районной сети.

Необходимая реактивная мощность проектируемой сети определяется реактивными нагрузками заданных пунктов потребления электроэнергии и потерями мощности в элементах сети для периода наибольших нагрузок, который в общем случае не совпадает с периодом наибольших активных нагрузок. При курсовом проектировании сети условно принимается совпадение по времени периодов потребления наибольших активных и реактивных нагрузок в заданных пунктах сети. Это допущение отражено в составе исходных данных на проектирование: наибольшая реактивная нагрузка пункта потребления определяется по наибольшей активной нагрузке и заданному значению коэффициента мощности.

Баланс реактивной мощности в проектируемой сети устанавливается уравнением, характерным практически для всех систем:

(2.2).

где Q_и — располагаемая реактивная мощность источников системы; Q_{л j} — реактивная мощность, генерируемая j-м участком сети, j =1, 2, …; m, где m — число участков в проектируемой сети; Q_kуi — мощность компенсирующих устройств, необходимых к установке в i-м пункте потребления сети, i = l, 2, …; п, где п — число пунктов сети;Q_пi — наибольшая реактивная мощность i-го пункта потребления электроэнергии сети, i=1, 2, …, п; Q_{л j} — потери реактивной мощности в j-м участке сети, j=1, 2, …, т;Q_тк — потери реактивной мощности в трансформаторах k-й подстанции сети, k=1, 2, …; l, где l — число подстанций в проектируемой сети (в общем случае число подстанций может отличаться от числа пунктов потребления электроэнергии).

Располагаемая реактивная мощность источников системы определяется заданием.

Реактивная мощность, генерируемая линиями электрической сети, может быть оценена приближенно по следующим удельным показателям одноцепных линий в зависимости от напряжения: 35 кВ — 3 квар/км, 110 кВ — 30 квар/км, 220 кВ — 130 квар/км. Суммарная наибольшая реактивная нагрузка сетевого района определяется с учетом возможности несовпадения по времени суток реактивных нагрузок отдельных пунктов потребления электроэнергии (к_рм=0,95).

Потери реактивной мощности в индуктивных сопротивлениях воздушных линий (ВЛ) оцениваются приближенно по величине модуля полной передаваемой по линии мощности Sл и составляют в зависимости от напряжения: при 35 кВ (0,01—0,02) S_Л; 110кВ (0,04—0,06) Sл; 220 кВ (0,15—0,2) Sл. Как показали исследования для энергосистем, не имеющих линий 330 кВ и выше, при ориентировочных расчетах допускается принимать, что потери реактивной мощности в индуктивных сопротивлениях ВЛ и генерация реактивной мощности этими линиями в период наибольших нагрузок взаимно компенсируются. Таким образом, при составлении приближенного баланса реактивной мощности в проектируемой сети составляющими уравнения (2.2) и можно пренебречь, так как они взаимно компенсируются.

Потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах составляют основную часть потерь реактивной мощности электрической сети. Учитывая, что при передаче от районных электростанций (ГРЭС) или подстанций энергосистемы до шин 6—10 кВ потребителей электроэнергия может претерпевать одну-две ступени трансформации, следует полагать, что потери реактивной мощности в трансформаторах могут достигать больших величин.

Для двухобмоточных трансформаторов при характерных значениях Uк, %, и I_х, %, потери реактивной мощности составляют.

Q_т=(0,11−0,12)n•S_ном,.

а с учетом того, что в нормальном режиме нагрузка трансформатора не достигает номинальной мощности, потери реактивной мощности оказываются меньшими и приближенно составляют.

Q_т 0,07n S_ном ,.

где п — число трансформаторов на подстанции с номинальной мощностью S_ном каждый.

При составлении приближенного баланса реактивной мощности до выбора типа и мощности трансформаторов понижающих подстанций проектируемой сети суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах можно определить по выражению.

. (2.3).

Мощность компенсирующих устройств, необходимых к установке в сети для обеспечения баланса реактивной мощности, определяется на основании уравнения (2.2) по найденным приближенно составляющим баланса.

(2.4).

В качестве дополнительных источников реактивной мощности могут быть использованы компенсирующие устройства: синхронные компенсаторы и батареи конденсаторов.

Основным типом компенсирующих устройств (КУ) на подстанциях 35−110 кВ районных электрических сетей являются батареи статических конденсаторов (БК), устанавливаемые, как правило, на шинах 6−10 кВ подстанций районной сети или на более низких ступенях систем электроснабжения потребителей.

При распределении мощности компенсирующих устройств, найденной согласно выражению (2.4), по заданным пунктам потребления электроэнергии предпочтение следует отдать более удаленным от источника питания пунктам и пунктам сети, имеющим большую потребляемую активную мощность при относительно высоком значении коэффициента мощности нагрузки. Если электрическая удаленность пунктов потребления от источника питания в сетевом районе примерно одинакова, то допускается производить расстановку компенсирующих устройств по условию равенства средних значений коэффициентов мощности в узлах сети.

При проектировании заданную нагрузку пункта потребления энергии (S_п.i=P_п.i+jQ_п.i) допускается считать распределенной поровну между секциями шин 6−10 кВ понижающей подстанции, питающей данную нагрузку. Тогда необходимую мощность КУ следует также распределить поровну между секциями шин 6 — 10 кВ и, если выполняется условие:

то экономически целесообразным следует считать установку батарей конденсаторов (в противном случае устанавливаем синхронные компенсаторы).

На основании необходимой мощности компенсирующих устройств в каждом пункте сети производится выбор числа и мощности серийно выпускаемых промышленностью комплектных конденсаторных установок или синхронных компенсаторов 1- 4]. При ориентировочной оценке баланса реактивной мощности на первых этапах проектирования суммарная номинальная мощность компенсирующих устройств Q_ном.ку, принятых к установке в районной сети, должна удовлетворять условию:

.

В результате выбора мощности, типа и места расположения компенсирующих устройств определяются расчетные нагрузки в пунктах потребления, которые используются для всех последующих расчетов при проектировании сети:

. (2.5).

Проверка правильности выбора и размещения компенсирующих устройств и их корректировка производятся на завершающих этапах проектирования сети по результатам расчета нормального режима наибольших нагрузок сети.