4.1.3. Расчёт приближённого потокораспределения

Для правильного выбора номинальных напряжений и сечений проводов участков ЭС необходимо определить потокораспределение в сети. На данном этапе проектирования оценивают потокораспределение приближенно, со следующими допущениями:

1. Заданные (или полученные после установки КУ) нагрузки в узлах принимают в качестве расчетных. При этом не учитывают потери в трансформаторах подстанций, емкостные (зарядные) мощности линий, примыкающих к узлам.

2. Режим работы станции с заданной мощностью (узел 1) считают неизменным. Мощность указанной станции учитывают как отрицательную нагрузку. Балансирующая станция (система Б) позволяет выдавать (потреблять) любую мощность, потребляемую ЭС или выдаваемую в систему.

3. Потокораспределение в ЭС определяют из условия постоянства напряжений во всех узлах сети, т. е. без учета потерь мощности, по первому закону Кирхгофа для мощностей:

. (4.11)

При этом расчет в разомкнутых (радиально – магистральных) ЭС следует начинать с наиболее удаленного узла, а в кольцевых – с наиболее приближенного к источнику узла, предварительно определив потоки мощности на прилегающих к источнику участках по формулам:

,. (4.12)

4.Замкнутые сети предполагают однородными, что позволяет определить потокораспределение активных и реактивных мощностей независимо друг от друга по «приведенным длинам» в результате решения двух систем уравнений вида

,,, (4.13)

где K – число независимых контуров;,– активная и реактивная мощность участка сетиj контураk;– длина линии участкаj;– количество параллельных ветвей участкаj.

В приближенных расчетах можно также допустить постоянство коэффициентов мощностиcosφвсех нагрузок узлов. В этом случаепроизводят распределение полных мощностей по их модулям.

,. (4.14)

5. Распределение нагрузок между несколькими параллельными линиями принимают одинаковым.

Расчет потокораспределения в каждом варианте ЭС производят для максимальных нагрузок в нормальном (при включении всех цепей) и наиболее тяжелом послеаварийном (ремонтном) режимах работы.

4.1.4. Выбор номинального напряжения

Напряжение сети зависит от передаваемой мощности и расстояния, на которое передают электроэнергию. Его выбирают исходя из полученного потокораспределения и протяженности участков. Чем больше передаваемая по линии мощность и расстояние, на котороеее передают, тем выше по техническим и экономическим нормам должно быть номинальное напряжение электропередачи.

Номинальное напряжение можно приближенно оценить по пропускной способности линий 35 – 500 кВ [2] (табл. 4.1), по кривым(рис. 4.4), характеризующим экономически целесообразные области применения указанных сетей, или аналитически, например, по формуле Стилла

, (4.15)

преобразованной С. Н. Никогосовым к более удобному виду

. (4.16)

Эти формулы приемлемы для линий длиной до 250 км и передаваемых мощностей, не превышающих 60 МВт. В случае больших мощностей, передаваемых на расстояние до 1000 км, используют формулу А. М. Залесского

. (4.17)

Найденные напряжения округляют до ближайшего номинального. При этом не всегда целесообразна ЭС, состоящая из линий одного напряжения. Варианты ЭС или отдельные ее участки могут иметь разные номинальные напряжения. Это зависит от многих факторов: мощности нагрузок, удаленности их от источников питания, их расположения относительно друг друга, от выбранной конфигурации ЭС, способов регулирования напряжения и др. Обычно сначала определяют номинальное напряжение питающих, более загруженных участков. Например, головной участок сети от источника питания до узловой подстанции может быть с одним напряжением, все другие линии (снаименьшей нагрузкой) – с другим, более низким номинальным напряжением. Участки кольцевой сети, как правило, необходимо выполнить на одно номинальное напряжение.

На данном этапе проектирования особенно ощутима взаимосвязь конфигурации схемы и параметров ЭС. Общее количество искомых и анализируемых параметров весьма большое.

Таблица 4.1

Пропускная способность электропередач 35 – 500 кВ

Напряжение U, кВ	Мощность на одну цепь Р, МВт	Расстояние передачи l, км
35	3–10	50–15
110	10–50	150–50
150	50–70	150–100
220	100–200	250–150
330	200–300	400–300
500	700–900	1200–800

Поэтому в общем случае выбирают номинальное напряжение всей ЭС или отдельных ее участков на основе технико-экономической оценки и сравнения вариантов сетей при различных номинальных напряжениях. Применительно к каждому из них определяют приведенные затраты, сопоставление которых позволяет выбрать необходимое напряжение [4].

Рис. 4.4 – Области применения напряжений 35 – 500 кВ

На начальном этапе проектирования в качестве критерия приемлемости намеченных вариантов номинальных напряжений ЭС могут служить суммарные потери напряжения в нормальном и послеаварийном режимах при максимальных нагрузках, а также сечения сталеалюминиевых проводов. Суммарные потери напряжения в сети определяют для режима наибольших нагрузок как алгебраическая сумма потерь напряжения навсех участках ЭС одного номинального напряжения от балансирующегоисточника до самой удаленной подстанции (станции).

Приемлемы варианты ЭС, где суммарные потери напряжения не выходят за пределы 15 %, а в послеаварийном режиме до 20 % от номинального напряжения сети при условии использования на подстанциях ЭС устройств регулирования напряжения. Если потери напряжения до наиболее удаленного потребителя превосходят 15 – 17 %, а в послеаварийном режиме – 20 – 25 %, то такой вариант ЭСполностью или частично необходимо исключить из дальнейшего рассмотрения, так как обеспечение необходимого уровня напряжения у потребителей потребует чрезмерно больших капитальных затрат на установку устройств регулирования напряжения и в целом вариант ЭС будет экономически нецелесообразным.

Для линий электропередач 35 кВ сечения проводов обычно выбирают в пределах от АС 35 до AC150, линий 110 кВ – от АС 70 до АСО 240, линий 150 кВ – отAC120 доACО 300 и линий 220 кВ – в пределах от АСО 240 до АСО 400. При этом число параллельных цепей ЭС на каждом направлении не следует принимать более трех – четырех.

Большие потери напряжения, превышение в указанных сечениях свидетельствуют о заниженном номинальном напряжении или о нерациональной схеме сети. С другой стороны, еслимаксимальные потери напряжения не превышают 2 – 3 %, значит номинальное напряжение сети завышено.