6.Определение потерь электроэнергии

Потери электроэнергии в различных элементах сети пропорциональны квадратам токов (или мощностей), протекающих через эти элементы, и сопротивлениям элементов.

В линии, выполненной проводами одинакового сечения по всей длине, потери электроэнергии, кВтч:

(6.1)

где r₀ – активное сопротивление провода, Ом/км;

U_н – номинальное напряжение линии, кВ;

S_p – расчетная мощность, кВА;

l – длина ЛЭП, км;

 – время максимальных потерь, ч.

Время потерь  можно определить лишь приближенно. Существует несколько способов аналитического определения . Для определения  можно использовать формулу:

(6.2)

Потери электроэнергии в трансформаторах ГПП, кВтч:

(6.3)

где Р_м.н – потери активной мощности в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке (потери короткого замыкания), кВт;

Р_ст – потери активной мощности в стали трансформатора (потери холостого хода), кВт;

S_н – номинальная мощность трансформатора, кВА;

S_р – максимальная расчетная мощность, преобразуемая трансформаторами подстанции, кВА;

m – число трансформаторов на подстанции;

t – время, в течение которого трансформатор находится под напряжением, ч (принять в расчетах t = 8760 ч),

Полные потери электрической энергии составят, кВтч:

. (6.4)

7.Расчет токов короткого замыкания

Для принятой схемы электропередачи произведем расчет 3­фазного тока короткого замыкания (ТКЗ). Это необходимо для обоснованного выбора аппаратуры, а также кабелей 10 кВ.

В высоковольтных сетях индуктивное сопротивление всегда существенно больше активного (x  r), поэтому схему замещения проектируемой электропередачи можно представить в следующем виде, представленном на рис 5,а.

После её преобразования до т. К₁ (рис.5,б) имеем:

Для т. К₂ (рис.5, в) имеем:

.

а) б) в)

Рис.5. Схема замещения для расчета

Для такой простой схемы расчет целесообразно произвести в именованных единицах. Тогда для т. К₁ последовательность расчета будет такой:

Сопротивление воздушной ЛЭП, Ом:

, (7.1)

где ₀ – удельное сопротивление одного километра воздушной ЛЭП-110 (можно принять ₀ = 0,4 Ом/км);

l – длина линии, км.

Результирующее сопротивление, Ом:

(7.2)

Периодическая составляющая тока короткого замыкания для т. К₁, кА:

(7.3)

Амплитуда ударного тока:кА.

Для т. К₂ (напряжение 10 кВ) необходимо, прежде всего, привести сопротивление ЛЭП-110 кВ к коэффициенту напряжения 110 кВ по формуле, Ом:

(7.4)

где U₁₀ и U₁₁₀ – среднее номинальное напряжение ступени.

Результирующее сопротивление равно, Ом:

, (7.5)

где сопротивление трансформатора определяется по формуле, Ом:

(7.6)

Периодическая составляющая тока короткого замыкания в т. К₂ определится по формуле, кА:

(7.7)

Амплитуда ударного тока: кА. (7.8)

8. Выбор и проверка аппаратуры на термическую и электродинамическую устойчивость

Выбор и проверка по условиям ТКЗ выключателей, а также разъединителей и короткозамыкателей производят на основании сравнения каталожных данных аппарата с расчетными.

Выключатели выбирают по номинальном значениям напряжения и тока, роду установки и условиям работы, конструктивному выполнению и коммутационной способности. Выбранные выключатели проверяют на стойкость при сквозных токах КЗ и по параметрам восстановления напряжения.

Отключающую способность выключателей проверяют с учетом периодической (I_к.з) составляющей ТКЗ в момент размыкания дугогасящих контактов, соответствующей времени t отключения выключателя:

; (8.1)

, (8.2)

где I_н.откл – номинальный ток отключения выключателя, кА;

_норм – нормированное относительное значение апериодической составляющей тока отключения, определяемое по кривым зависимости _норм=f(t) [2]. Если условие (8.2) не выполняется, то можно применить условие, учитывающее обе составляющие ТКЗ:

. (8.3)

Для выключателей ускоренного действия (типа ВМПЭ-10) и небыстродействующих (типа ВМГ-10), для которых собственное время отключения более 0,08 с, значение _норм0,2 и в расчетах принимается _норм =0. Поэтому апериодическую составляющую можно не учитывать при проверке отключающей способности таких выключателей. Тогда:

. (8.4)

Для выключателей сверхбыстродействующих (типа МКП-110М) и быстродействующих (типа ВЭМ-10) собственное время отключения составляет 0,04  0,05 с и соответственно _норм = 0,4 и _норм = 0,3. При проверке отключающей способности таких выключателей необходимо учитывать апериодическую составляющую.

Высоковольтные выключатели проверяются также на термическую и динамическую стойкость ТКЗ, для чего должны быть выполнены условия:

; (8.5)

; (8.6)

, (8.7)

где I_T, t_T – нормированные ток и время термической стойкости аппарата;

i_у, i_дин – ударный ток и амплитудный ток динамической стойкости аппарата;

I_п.ном – нормированное начальное значение периодической составляющей.

В – тепловой импульс ТКЗ с учетом периодической и апериодической составляющих ТКЗ, определяемых моментом времени t_пр (приведенное время) действия ТКЗ и постоянной времени затухания Т_а. Для высоковольтных распределительных сетей промышленных предприятий Т_а  0,66 t_пр. В этом случае:

. (8.8)

Если для указанных сетей Т_а не превышает 0,03  0,035, то её значением, учитывающим влияние апериодической составляющей на тепловой импульс ТКЗ, можно пренебречь. Тогда

. (8.9)

Приведенное время определяется составляющими времени периодической и апериодической составляющих ТКЗ:

. (8.10)

Величину t_пр.п при действительном времени (суммарное время действия защиты и выключающей аппаратуры) t  5 с находят по кривым зависимости t_пр.п= f('') [1,2], где '' – отношение начального сверхпереходного ТКЗ к установившемуся ТКЗ.

При t  5 с t_пр.п= t_пр.5+ (t - 5), где t_пр.5 – приведенное время для t = 5 c. Приведенное время апериодической составляющей t_пр.а = (0,005'')².

При t < 1 с величину t_пр.а не учитывают.

При проверке выключателей на термическую стойкость по среднеквадратичному току I_ск при t_пр< t_Т на основании (8.9):

(8.11)

при t_пр > t_Т: . (8.12)

Результаты выбора и проверки рекомендуется привести в табл. 2.

Таблица 2

№	Расчетные данные	Каталожные данные	Условия проверки
1	Uраб	Uн	UрабUн
2	Ip	Iн	IpIн
3	iy	iд
4	Iк.з	Iоткл
5
6		Sоткл	Sк.з Sоткл

Разъединители и отделители выбирают по конструктивному выполнению, роду установки (внутренняя, наружная) и номинальным характеристикам: напряжению, длительному току, стойкости при токах КЗ. Короткозамыкатели характеризуются также номинальными токами включения. Для выбора и проверки можно также использовать таблицу 2, за исключением пунктов 4 и 5, для аппаратов, не предназначенных для отключения ТКЗ, например разъединителей.