4. Методика выполнения проекта

4.1. Технико-экономическое обоснование выбора сети

На начальной стадии проектирования необходимо проверить возможность работы ЭС с допустимыми (нормированными) показателями качества электроэнергии во все нормальных эксплуатационных режимах. С этой целью составляют балансы активной и реактивной мощностей. При этом для обеспечения потребителей электроэнергией с заданными показателями качества – отклонениями частоты и напряжения, для управления ими необходимо иметь в ЭС достаточный резерв активной и реактивной мощностей, позволяющий поддерживать балансы мощностей на требуемом электропотребителями уровне. Дефицит активной мощности приводит к снижению частоты во всей ЭС, при дефиците реактивной мощности происходит общее снижение уровня напряжения в ЭС и в наибольшей степени в узле изменения баланса по реактивной мощности.

4.1.1. Составление баланса активной и реактивной мощностей

Балансовые расчёты, то есть выявление дефицита (или избытка) мощности, позволяют установить возможные направления передачи электроэнергии, оказывающие влияние на формирование схемы проектируемой ЭС и выбор параметров её элементов.

В рассматриваемом курсовом проекте баланс мощностей составляют только для режима наибольших активных и реактивных нагрузок, принимая допущения, что потребление наибольших нагрузок у всех потребителей ЭС происходит одновременно.

Источники питания должны покрывать суммарную нагрузку ЭС , включающую активные нагрузки всех потребителей, потери активной мощности в линияхи трансформаторах.

, (4.1)

где потери активной мощности в сети () принимают ориентировочно равными 6–8 % от суммарной активной мощности нагрузки потребителей; необходимый резерв мощностей, может быть приближенно принят равным 10 % от суммарной мощности соответствующей нагрузки.

Небаланс по активной мощности в ЭС

(4.2)

покрывает балансирующая станция. По величине и знаку небаланса можно судить о типе проектируемой ЭС. Если < 0 (дефицитная ЭС), то недостающую в ЭС мощность генерирует балансирующая станция; если> 0 (избыточная ЭС), то избыточная мощность передаётся из ЭС в балансирующий узел сети. Проектируемые для этого линии электропередач должны обладать достаточной пропускной способностью, их прокладывают по кратчайшему пути. В сбалансированной ЭС () всю потребляемую мощность покрывает небалансирующая станция. Проектируемые связи с внешней ЭС (балансирующей станцией) обеспечивают надежность электроснабжения.

В отличие от активной мощности реактивная нагрузка ЭС

(4.3)

может быть покрыта как генераторами электростанций, так и компенсирующими устройствами (синхронными компенсаторами, конденсаторными батареями и др.).

Режим реактивной мощности линий зависит от режима напряжений. При повышении напряжения потери реактивной мощности уменьшаются, а генерируемая линиями зарядная мощностьувеличивается. На первоначальной стадии проектирования параметры ЭС неизвестны.

Для упрощения полагают, что все линии работают в режиме натуральной мощности. Тогда при составлении баланса реактивной мощности можно принять условие . Поэтому получают следующее уравнение баланса реактивной мощности:

._(4.4)

Потери реактивной мощности в трансформаторах на одну трансформацию равны приблизительно 10% от полной мощности нагрузок.

Величину реактивной мощности, поступающей от станций , следует определять по небалансу активной мощности в ЭСи коэффициенту мощности, с которым запланирована выдача мощности с шин этих источников

. (4.5)

Значение коэффициента мощности следует принимать для всех источников равным 0,90–0,95 при выдаче реактивной мощности по воздушным линиям (ВЛ) 35–220 кВ и 0,95–1,00 по ВЛ более высоких напряжений [2].

Тогда можно определить мощность компенсирующих устройств (КУ), обеспечивающую баланс реактивной мощности ЭС:

. ^(4.6)

Причем условие свидетельствует о достаточном общем располагаемом резерве реактивной мощности ЭС. Однако передать эту мощность электропотребителям можно только в концентрированных ЭС. Последними считают ЭС с относительно небольшой удаленностью электропотребителей от генерирующих источников.

В дефицитной по реактивной мощности ЭС () необходимо размещение КУ. Оцененная суммарная мощность КУ распределяет по потребительским подстанциям проектируемого района в соответствии со средним по условию баланса коэффициентом мощности подстанций

. (4.7)

Тогда можно найти мощность компенсирующих устройств каждой подстанции, отвечающую балансу реактивной мощности ЭС:

. (4.8)

Если коэффициент мощности на каких-либо подстанциях выше, чем аналогичная величина, соответствующая балансу реактивной мощности ЭС, то на этой подстанции КУ не устанавливают. Исключив нагрузку такой подстанции из дальнейших расчётов, определяют новое значение коэффициента мощности остальных подстанций, соответствующего балансу реактивной мощности:

. (4.9)

В соответствии с (4.8) уточняют мощность КУ каждой подстанции. На подстанциях, где квар, нецелесообразна установка конденсаторных батарей. Их распределяют между ближайшими подстанциями так, чтобы.

КУ снижает общую (расчётную) мощность подстанции

. (4.10)

Составив балансы мощностей, определяют общее потребление мощностей ЭС, её расчётные нагрузки для дальнейших расчётов, выбора параметров ЭС и оценки электрического состояния системы в нормальных и послеаварийных режимах.

Целесообразность дополнительной установки, оптимального распределения КУ определяют экономическими расчётами оптимальных режимов ЭС.