kush-01 / УМП сети 1

Таблица 1.6

Параметры схемы замещения двух параллельно работающих трансформаторов (ветви 2—3)

Тип			Номинальное			Параметры трансформаторов
								(ветви 2—3)
	Ко-	Sном,	напряжение
трансфор-	личе-		обмоток, кВ		R2–3		Rт,	X2—3 =Xт,	B2–3=Bт,	Qх,
маторов	ство	МВ А				=
			ВН	НН	Ом			Ом	См	Мвар

В. Расчет баланса мощностей и уровней напряжения

вэлектропередаче при максимальной нагрузке

1.Для всех узлов схемы замещения, кроме питающего, напряжение электропередачи задается равным номинальному (Uном =110 кВ) и производится расчет баланса (распределения) мощностей по ветвям схемы в направлении от наиболее удаленного узла 3 к питающему узлу 1.

2.Активная, МВт, реактивная, Мвар, и полная, МВ А, мощности в конце ветви 2—3 определяются по формулам

P2 3 P3 PP ,

Q2 3 Q3 QP ,

S2 3 P2 3 jQ2 3 P3 jQ3 PP jQP .

3. Потери мощностей, соответственно МВт, Мвар, МВ А, в ветви 2—3 (в обмотках трансформаторов) равны:

					2				2
P		(P2 3)				(Q2 3)						R	,
2 3					U	2						2 3
						ном
			(P	)2		(Q		)		2
Q2 3			2 3				2 3					X2 3 ,		(1.24)
						2
					Uном

S2 3 P2 3 j Q2 3 ,

где Uном — номинальное напряжение электропередачи, кВ.

4. Определяются мощности, соответственно МВт, Мвар, МВ А, в начале ветви 2—3

31

			P2 3 ,
P2 3		P2 3
				Q2 3,	(1.25)
Q2 3		Q2 3
S	2 3	P2 3		jQ2 3 .

5. Мощность, МВ А, поступающая в трансформаторы (на схеме не обозначена)

SТ S2 3 jQX P2 3 j(Q2 3 QX ).

(1.26)

6. Мощность в конце ветви 1—2 за вычетом половины зарядной мощности линии:

		P1 2		P2 3 ,		1
				QX		2QB ,				(1.27)
	Q1 2	Q2 3
						1
S1 2	P2 3	j(Q2 3 QX 2QB ).

7. Потери мощностей соответственно МВт, Мвар, МВ А в ветви 1—2 (в сопротивлениях линии):

						)	2					)	2
P			( P1 2						(Q1 2					R			,
1 2						Uном2									1 2
				)	2					)	2
Q		(P1 2				(Q1 2						X			1 2	,	(1.28)
1 2				U		ном2
	S			P					j Q						.
		1 2					1 2					1 2

8. Мощности в начале ветви 1—2 (в начале линии) соответственно МВт, Мвар, МВ А:

P1 2 P1 2 P1 2 ,

		Q1 2 ,	(1.29)
Q1 2	Q1 2

S1 2 P1 2 jQ1 2 .

9. Расчетные мощности, МВт, Мвар, МВ А, потребляемые с шин 110 кВ РТП:

32

P1 P1 2 ,

1

Q1 Q1 2 2QB ,

S1 P1 jQ1,

S1 P12 Q12 .

10. Коэффициент мощности в начале линии (на шинах РТП)

cos 1 P1 .

S1

11.Коэффициент полезного действия электропередачи

P3 100%.

P1

(1.30)

(1.31)

(1.32)

Далее определяются напряжения в различных точках электропередачи при максимальной нагрузке. По найденному распределению потоков мощности, начиная с питающего узла 1, определяются продольная и поперечная составляющие падения напряжения в ветвях и уровни напряжения во всех узлах схемы замещения.

12. Продольная составляющая падения напряжения в ветви 1—2 (в линии), кВ

		R1 2		X1 2
U1* 2	P1 2		Q1 2		.	(1.33)
			U1

13. Поперечная составляющая падения напряжения в ветви 1—2 (в линии), кВ

			R1 2
U1 2	P1 2	X1 2 Q1 2		.	(1.34)
		U1

14. Напряжение в конце ветви 1—2, т.е. на шинах 110 кВ ГПП, кВ

U	2		U	1	U	*	2	U	1 2	2 .	(1.35)
						1 2

15. Потеря напряжения в ветви 1—2 (в линии), кВ

U1 2 U1 U2.

(1.36)

16. Составляющие падения напряжения в ветви 2—3 (в трансформаторах) и напряжение в конце ветви 2—3, т.е. на шинах 110 кВ ГПП, приведенное к стороне ВН трансформаторов, кВ

33

U*2 3 P2 3 R2 3 Q2 3 X2 3 ,

U2

U2 3 P2 3 X2 3 Q2 3 R2 3 ,

U2

(1.37)

U3 U2 U*2 3 2 U2 3 2 ,

U2 3 U2 U3.

17. Потеря напряжения в электропередаче при максимальной нагрузке: определенная в кВ

U U1 U3;

определенная в процентах

U % U1 U3 100 %.

Uном

18. Действительное напряжение на шинах 10 кВ ГПП

U	10(max)		U3	,	(1.38)
			nT

где nТ — коэффициент трансформации трансформаторов.

19.Результаты расчета баланса мощностей в электропередаче сводятся в табл. 1.7.

20.Результаты расчета уровней напряжений в электропередаче сводятся

втабл. 1.8.

Примечания. 1. Продольная составляющая падения напряжения практически равна потере напряжения. 2. В электрическом расчете электропередачи поперечная составляющая падения напряжения в ЛЭП -110 кВ очень мало влияет на величину расчетного напряжения и поэтому ей можно пренебречь и учитывать только продольную составляющую падения напряжения. 3. Можно также в электрическом расчете пренебречь активным сопротивлением трансформаторов ввиду его относительной малости [6, с. 255].

1.7.4.Расчет баланса мощностей и уровней напряжения

вэлектропередаче при минимальной нагрузке

Расчет баланса мощностей и уровней напряжения в электропередаче в режиме минимальной нагрузки выполняется по методике расчета при максимальной нагрузке, но с учетом указанных в подразд. 1.7.3 допущений.

Мощность, потребляемая с шин 10 кВ ГПП в режиме минимальной нагрузки, и напряжение на шинах РТП заданы в исходных данных на проектирование. Результаты расчета сводятся в табл. 1.7, 1.8.

34

1.7.5.Расчет баланса мощностей и уровней напряжения электропередачи в послеаварийном режиме

Впослеаварийном режиме (при обрыве одной цепи ЛЭП и соответственно работе одного трансформатора на ГПП) изменяются параметры схемы замещения электропередачи. Параметры R1 2 ,X1 2 ,R2 3 ,X2 3 увеличивают-

ся в 2 раза, а параметры B1 2(QB ),B2 3(QX ) уменьшаются в 2 раза. Нагрузка на шинах 10 кВ ГПП и напряжение на шинах РТП принимаются как при максимальном режиме. Расчет баланса мощностей и уровней напряжения в электропередаче в послеаварийном режиме выполняется по методике расчета при максимальной нагрузке, но с учетом указанных выше изменений параметров схемы замещения и допущений, указанных в примечаниях к подразд. 1.7.3.

		Баланс мощностей электропередачи					Таблица 1.7
	Мощность и потери		Максимальная		Минимальная		Послеаварийный
			нагрузка		Нагрузка		режим
	мощности в звеньях
	электропередачи		P	Q	P	Q	P	Q
			МВт	Мвар	МВт	Мвар	МВт	Мвар
	Мощность, потребляемая
	с шин 10 кВ ГПП
	Потери в обмотках транс-
	форматоров
	Потери в	проводимостях
	трансформаторов		—		—		—
	Мощность,	потребляемая
	трансформаторами
	Зарядная мощность ЛЭП		—		—		—
	Мощность в конце ЛЭП
	Потери мощности в сопро-
	тивлениях ЛЭП
	Мощность в начале ЛЭП
	Мощность, потребляемая
	от РТП
	сos φ1 (на присоединении
	ЛЭП к РТП)
	КПД электропередачи

35

Таблица 1.8

Расчет уровней напряжений в электропередаче

	Напряже-		Максимальная нагрузка			Минимальная нагрузка			Послеаварийный режим
	ния и	по-
	тери	на-
			Прод.	Попер.		Прод.	Попер.		Прод.	Попер.
	пряжения				Полн.			Полн.			Полн.
	в звеньях		сост.	сост.		сост.	сост.		сост.	сост.
	электро-		кВ	кВ	кВ	кВ	кВ	кВ	кВ	кВ	кВ
	передачи
	Напряже-
	ние в	на-
	чале ЛЭП		—	—		—	—		—	—
	Падение
	(потеря)
	напряже-
	ния в ЛЭП
	Напряже-
	ние в кон-
	це ЛЭП		—	—		—	—		—	—
	Падение
	(потеря)
	напряже-
	ния в
	трансфор-
	маторах
	Надбавка
	напряже-
	ния в транс-
	формато-
	рах		—	—		—	—		—	—
	Напряже-
	ния на ши-
	нах 10 кВ
	ГПП		—	—		—	—		—	—
	Отклонение
	напряже-
	ния на ши-
	нах 10 кВ
	ГПП, %		—	—		—	—		—	—

1.7.6. Выбор рабочих ответвлений на обмотках ВН трансформаторов и определение действительных напряжений на шинах 10 кВ ГПП

Регулирование напряжения под нагрузкой у двухобмоточных трансформаторов осуществляется со стороны высшего напряжения в зависимости от заданного напряжения вторичной обмотки, к которой непосредственно присоединена распределительная сеть 10 кВ.

36

Желаемая величина напряжения на шинах 10 кВ ГПП, обеспечивающая нормальную работу присоединенных к ней потребителей [6, с. 256], принимается равной:

врежиме максимальных нагрузок — 10,5—10,7 кВ;

врежиме минимальных нагрузок — 10,2—10,4 кВ.

Исходя из найденных расчетом значений напряжений на шинах 10 кВ, приведенных к стороне высшего напряжения трансформаторов, определяются рабочие ответвления обмоток ВН трансформаторов для разных режимов нагрузки. После этого находятся действительные напряжения на этих шинах при работе трансформаторов на выбранных ответвлениях.

Пример. При электрическом расчете электропередачи получены расчетные напряжения на шинах 10 кВ ГПП, приведенные к стороне ВН трансформаторов: при максимальной нагрузке 94,3 кВ; при минимальной нагрузке 108,6 кВ. На ГПП установлены два двухобмоточных трансформатора типа ТМН-6300/110 мощностью 6,3 МВ А каждый. Пределы регулирования напряжения 9 1,78 %. Номинальное напряжение обмоток ВН — 115 кВ, НН — 11 кВ. Требуется выбрать рабочие ответвления обмотки ВН трансформаторов для разных режимов нагрузки шин 10 кВ ГПП и определить действительные напряжения на этих шинах при работе трансформаторов на выбранных ответвлениях.

Ре ш е н и е

1.Выбор рабочего ответвления для режима максимальной нагрузки

Желаемое напряжение на шинах 10 кВ ГПП при максимальной нагрузке принимаем 10,6 кВ. Расчетное напряжение на шинах 10 кВ ГПП в режиме максимальной нагрузки, приведенное к стороне ВН трансформаторов, равно 94,3 кВ. Действительное расчетное напряжение на шинах 10 кВ при работе трансформаторов на основном ответвлении обмотки ВН ( 0 %), т.е. при коэффициенте трансформации nT = 115/11, будет равно

U10(расч)	94,3		94,3 11	9кВ,
			115
	nт

т.е. ниже принятого уровня желаемого напряжения. Отсюда следует, что для получения принятого уровня желаемого напряжения необходимо уменьшить коэффициент трансформации.

Примем число витков обмотки ВН при работе на основном ответвлении за 100 %. Тогда необходимое относительное снижение числа витков обмотки ВН трансформаторов для получения желаемого напряжения на шинах, равного 10,6 кВ, вместо расчетного 9 кВ будет равно

w Uрасч Uжел 100 9 10,6 100 14,6%,

Uном 11

что соответствует работе обмотки ВН или на ответвлении –8 1,78 = –14,2 % (с пониженным относительно желаемого напряжением) или на ответвлении –9 1,78 % = –16 % (с повышенным напряжением).

Выберем рабочее ответвление обмотки ВН –9 1,78 % = –16 %, т.е. работу ее с относительным числом витков, равным 84 %. Напряжение на шинах 10 кВ при работе обмотки на этом ответвлении будет равно

37

94,3 11

U10(max) 115 0,84 10,7 кВ.

2. Выбор рабочего ответвления для режима минимальной нагрузки

Желаемое напряжение на шинах 10 кВ в режиме минимальной нагрузки принимаем равным 10,2 кВ. Расчетное напряжение на шинах 10 кВ, приведенное к стороне ВН трансформаторов, при минимальной нагрузке равно 108,6 кВ. Действительное расчетное напряжение на шинах 10 кВ при работе трансформаторов на основном ответвлении ( 0 %), т.е. с номинальным коэффициентом трансформации, будет равно

U10(расч) 108,6 108,6 11 10,4 кВ,
nт	115

т.е. выше принятого уровня желаемого напряжения. Отсюда следует, что для достижения принятого уровня желаемого напряжения необходимо увеличить коэффициент трансформации трансформаторов.

Примем число витков обмотки ВН при работе на основном ответвлении за 100 %. Тогда необходимое относительное повышение числа витков обмотки ВН трансформаторов для получения желаемого напряжения на шинах, равного 10,2 кВ, вместо расчетного 10,4 кВ будет равно

w Uрасч Uжел 100 10,4 10,2 100 1,8 %.

Uном 11

Выберем рабочее ответвление обмотки ВН +1 1,78 % = 1,78 %, т.е. работу ее с относительным числом витков, равным 101,78 %. Напряжение на шинах 10 кВ при работе обмотки ВН трансформаторов на этом ответвлении будет равно

108,6 11

U10(min) 115 1,0178 10,2кВ.

Примечание. Выбор рабочего ответвления для аварийного режима производится по рассмотренной выше методике.

38

Глава 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНУТРЕННЕЙ

электрической сети напряжением 10(6) КВ

2.1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

местных электрических сетей

Местные электрические сети (фабрично-заводские, коммунальные и др.) — это сети, обслуживающие небольшие районы, сравнительно небольшого радиуса действия (до 15—30 км), напряжением до 35 кВ включительно, а также глубокие вводы линий электропередачи 110 кВ на промышленные предприятия, имеющие, как правило, небольшую протяженность и поэтому допускающие при расчетах те же упрощения, как и линии напряжением до 35 кВ включительно.

Проектирование местных электрических сетей включает: определение расчётных нагрузок и выбор источников питания; выбор рациональных (оптимальных) напряжений сетей; выбор схемы сетей внешнего и внутреннего электроснабжения; расчёты электрических сетей.

При проектировании электрических сетей выполняются следующие расчеты [6].

1.Технико-экономический расчет, ц ель которого — определение но-

минального напряжения сети, сечения проводов и кабелей, способа регулирования напряжения, при которых проектируемая сеть была бы наиболее экономичной с народнохозяйственной точки зрения, то есть требовала минимальных первоначальных капитальных затрат и минимального расхода цветного металла при наименьших ежегодных эксплуатационных расходах.

2.Расчёт на нагревание проводов и кабелей. Его цель — определить величину тока, допустимую для данного сечения провода или кабеля при заданных условиях охлаждения, или, наоборот, выбрать сечение провода или кабеля при заданных величине тока и условиях охлаждения. Этот расчёт необходим, чтобы предупредить опасный перегрев токоведущих жил проводов

икабелей и их изоляции.

3.Расчет потерь напряжения в линиях сети. Цель расчёта — обес-

печить потребителей электроэнергией надлежащего качества по напряжению. В процессе расчета определяют величину напряжения у потребителей

итем самым проверяют, обеспечивает ли сеть заданные параметры по отклонению напряжения на электроприемниках. Если в процессе этого расчета выявляется опасность возникновения недопустимых отклонений напряжения, разрабатывают способы регулирования напряжения.

Величина отклонения напряжения у приемников электроэнергии в нормальных и послеаварийных условиях работы электрических сетей установлена ГОСТ 13109—97.

39

4 . Расчет на механическую прочность (механический расчет) позво-

ляет выбрать рациональную конструкцию и оптимальный размер проводов, тросов, опор, изоляторов и других элементов воздушных линий.

5 . Дополнительные расчеты. Проводятся с целью выявления теплового действия токов короткого замыкания на провода и кабели выбранных сечений, установления надежности работы и пропускной способности сетей в послеаварийных режимах и т. п.

При проектировании и расчетах обязательно соблюдение действующих ГОСТ, ПУЭ, Правил технической эксплуатации (ПТЭ), норм, инструкций, указаний, методик и других руководящих документов.

В курсовой работе выполняются в основном электрические расчёты. Целью этих расчётов является: выбор экономических сечений проводов и кабелей и проверка их по нагреву током и допустимой потере напряжения в нормальном и послеаварийном режимах; определение суммарных потерь активной и реактивной мощностей и потерь электроэнергии за год.

Содержание электрических расчётов местных сетей в общем случае включает в себя:

определение мощностей на участках сети; определение токов участков сети;

выбор сечений проводов или жил кабелей участков сети по экономической плотности тока и проверка их по условию нагрева током в нормальном и послеаварийном режимах;

определение активного и индуктивного сопротивлений каждого участка сети;

определение потерь напряжения на участках сети и максимальных потерь напряжения;

проверка выбранных сечений проводов или жил кабелей по допустимой потере напряжения;

определение суммарных потерь активной и реактивной мощностей в сети и потерь электроэнергии за год.

Местные сети рассчитываются упрощёнными методами. При этом делают следующие допущения:

считают, что линии электрической сети обладают не распределёнными, а сосредоточенными сопротивлениями и проводимостями;

проводимостью линий пренебрегают вообще, так как при ограниченных длинах местных сетей и сравнительно невысоких напряжениях ее влияние на результаты расчетов незначительно;

напряжений в отдельных точках сети и у потребителей не определяют, ограничиваясь лишь расчетом потери напряжения и сравнением ее с допустимой величиной;

сопротивлений и проводимостей трансформаторов также не учитывают, так как полагают, что потери напряжения в них уже отражены задаваемыми допустимыми значениями потерь напряжения в сети;

40