27

Технічне завдання:

P_а = 10 МВт cosϕ = 0,8 L₁ = 120 км.

Р_В = 15 МВт cosϕ = 0,9 L₂ = 70 км.

P_C = 25 МВт cosϕ = 0,8 L₃ = 50 км.

P_д = 10 МВт cosϕ = 0,9 L₄ = 25 км.

Рисунок 1 - Схема для розрахунку електричної мережі

Згідно схеми (рисунок 1) треба вибрати марки трансформаторів, розрахувати потужності трансформаторів, струми та напруги в точках В, С, Д та падіння струмів, напруг та потужностей.

ЗМІСТ

ВСТУП 4

1 ВИБІР МАРКИ ТРАНСФОРМАТОРІВ ДЛЯ РОБОТИ НА ПІДСТАНЦІЯХ 5

2РОЗРАХУНОК РОЗПОДІЛЕННЯ НАВАНТАЖЕННЯ 9

4РОЗРАХУНОК СТРУМІВ НА ДІЛЯНКАХ МЕРЕЖІ 17

5РОЗРАХУНОК РЕЖИМУ НАПРУГИ У ВУЗЛАХ МЕРЕЖІ. 18

6РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ПІСЛЯ АВАРІЙНИХ РЕЖИМІВ. 21

ВИСНОВКИ 26

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 27

ВСТУП

В даній роботі треба розрахувати схему електричної мережі згідно технічного завдання, в якому приведена схема розрахунку (рисунок 1) та вказані основні технічні параметри схеми. В роботі буде розраховано потужності та марки трансформаторів для кожної підстанції, втрати потужності в трансформаторах та лініях електропередач. Також розглянуто та розраховано струми та напруги в трансформаторах і лініях електропередач, а також падіння напруги та потужності в різних після аварійних режимах.

1 Вибір марки трансформаторів для роботи на підстанціях

Вибір потужності трансформатора для п/ст. Д

Повна комплексна потужність, яка протікає повз вузол Д становить:

Вибір установленої потужності для трансформатора Т1 п/ст. Д

По [1] обираємо трансформатори ТДНС – 16000/35 з такими параметрами:

• S_Н = 16 МВА;

• U_ВН= 35 кВ;

• U_НН = 10 кВ;

• U_КЗ = 10 %;

• P_ХХ = 21 кВт;

• I_ХХ = 0,6 %;

• P_КЗ = 100 кВт;

Вибір потужності трансформатора для п/ст. С

Втрати потужності в трансформаторі п/ст. Д

;

Додаючи навантаження трансформатора до втрат в ньому, отримаємо потужність, яка втікатиме в його первинну обмотку (навантаження лінії L₄).

Згідно ПУЄ обираємо з [2] провід марки АС – 120 для якого допустимий струм за нагрівом складає 375 А. З [2] для цього проводу: d=15,2 мм, r₀=0,249 Ом/км, Ом/км, D_сер.=4 м.

Визначаємо активний та реактивний опори линії довжиною 35 км:

0.391*25=9,775Ом.

Розраховуємо втрати потужності в лінії L₄:

Тоді навантаження на шині 35 кВ підстанції С буде рівним:

Знаходимо максимальне розрахункове навантаження на підстанції С:

Визначаємо модуль розрахункового навантаження:

У зв’язку з тим, що підстанція С є двохтрансформаторною, то скористаємося умовою:

Вибір установленої потужності для трансформатора п/ст. С

По [1] обираємо трансформатори ТДТН – 25000/110 з такими параметрами:

• S_Н = 25 МВА;

• U_ВН = 115 кВ;

• U_СН = 38,5 кВ;

• U_НН = 11 кВ;

• U_{КЗ вн-сн} = 10,5 %;

• U_{КЗ сн-нн} =6,5 %

• U_{КЗ вн-нн} = 17 %;

• P_ХХ = 50 кВт;

• I_ХХ = 0,9 %;

• P_КЗ = 140 кВт;

Визначимо втрати потужності в трансформаторах підстанції С марки ТДТН – 25000/110. Оскільки підстанція С двохтрансформаторна, то при паралельному включенні двох трансформаторів їх активні та індуктивні опори (в еквівалентній схемі заміщення) необхідно зменшити в два рази, а активні та реактивні втрати потужності холостого ходу збільшити в два рази.

Знаходимо потужності, які будуть протікати на початку обмоток 10 і 35 кВ.

Знаходимо потужність, яка буде протікати в кінці обмотки 110 кВ:

Знаходимо потужність приведену до шини 110 кВ двохтрансформаторної підстанції С:

Вибір потужності трансформатора для п/ст. В

Повна комплексна потужність, яка протікає через вузол В становить:

Вибір установленої потужності для трансформатора Т1 п/ст. В

По [1] обираємо трансформатори ТДН – 25000/110 з такими параметрами:

• S_Н = 25 МВА;

• U_ВН= 115 кВ;

• U_НН = 10 кВ;

• U_КЗ = 10,5 %;

• P_ХХ = 25 кВт;

• I_ХХ = 0,65 %;

• P_КЗ = 120 кВт;

Розраховуємо втрати потужності в трансформаторі марки ТДН – 25000/110 підстанції В:

Потужність приведена до шини 110 кВ підстанції В:

2. Розрахунок розподілення навантаження

На рисунку 2.1 зображена схема кільцевої електричної мережі 110 кВ.

А С

L₁

L₂ L₃

В

Рисунок 2.1 - Схема кільцевої електричної мережі 110 кВ.

Представимо схему кільцевої мережі напругою 110 кВ у вигляді мережі з двохстороннім живленням (рисунок 2.2 ):

А С В А'

Рисунок 2.2 - Схема мережі з двох стороннім живленням.

Для розрахунку попереднього розподілу навантаження припустимо, що мережа однорідна. За формулами та знайдемо активну та реактивну потужність яка витікає з точки А

Схематичне зображення активної та реактивної потужностей, які витікають з точки А (рисунок 2.3)

А С В А'

17,99-ϳ9,28

26,97-ϳ13,3 15,43-ϳ9

Рисунок 2.3 - Активна та реактивна потужність яка витікає з точки А

Знайдемо потужність яка протікає на ділянці С-В, записавши перший закон Кірхгофа для вузла С:

Схематичне зображення активної та реактивної потужностей, які витікають з точки А та В (рисунок 2.4)

А С В А'

17,99-ϳ9,28 8,98-ϳ4,03

26,97-ϳ13,3 15,43-ϳ9

Рисунок 2.4 - Активна та реактивна потужність яка витікає з точки А та В

Знайдемо потужність яка протікає на ділянці В-А', записавши перший закон Кірхгофа для вузла В:

Схематичне зображення активної та реактивної потужностей, які витікають з точки А, В та А'(рисунок 2.5)

А С В А'

17,99-ϳ9,28 8,98-ϳ4,03 24,41-ϳ13,03

26,97-ϳ13,3 15,43-ϳ9

Рисунок 2.5 - Активна та реактивна потужність яка витікає з точки А, В та А'

Визначемо правильність визначення токорозподілу. Знайдемо активну та реактивну потужністі, які витікають з точки А':

Бачимо що попередній токорозподіл визначений правильно. Для того щоб вибрати переріз проводу, який потрібен для живлення споживачів мережі розрахуємо струм в ділянці мережі з найбільшою протікаючою потужністю:

Для живлення споживачів отриманих потужностей вибираємо провід перерізом 120 мм² (АС-120/19) для якого максимальний струм за нагрівом складає 375 А[2].

Для проводу марки АС 120/19: d= 15,2 мм, r₀= 0,244 Ом/км.

У зв’язку з тим що на ВЛ U=110кВ провідники розміщуються по вершинам рівнобедреного трикутника, а середньо геометрична відстань між фазами складає Dсер=D=4м. знаходимо погонний індуктивний опір за формулою:

Погонну ємнісну провідність визначаємо за формулою:

Після цього можимо визначити активний та індуктивний опір ділянок та їх ємнісну провідність:

Для кожної ділянки мережі визначимо зарядну потужність:

На рисунку 2.6 зображені активні та індуктивні опори ліній та їх зарядні потужності.

А r1 x1 C r3 x3 B r2 x2 A'

29,28 48,96 12,2 20,4 17,08 28,56

26,97-ϳ13,3 15,43-ϳ9

ϳ½Q_зар1=ϳ2,02 ϳ½Q_зар1=ϳ2,02 ϳ½Q_зар3=ϳ0,85 ϳ½Q_зар3=ϳ0,85 ϳ½Q_зар2=ϳ1,18 ϳ½Q_зар2=ϳ1,18

Рисунок 2.6 - Схема заміщення розрахункової мережі з опорами та зарядними потужностями

Знайдемо еквівалентні навантаження у вузлах С та В

S^'_c=P_c-¡Q_c+¡½Q_зар1+¡½Q_зар3=26,97-ϳ13,3+ϳ2,02+ϳ0,85=26,97-ϳ10,43 МВА;

S^'_b=P_b-¡Q_b+¡½Q_зар2+¡½Q_зар3=15,43-ϳ9+ϳ1,18+ϳ0,85=15,43-ϳ6,98 МВА;

На рисунку 2.7 зображена схема заміщення розрахункової мережі з опорами та еквівалентними навантаженнями.

А r₁ x₁ C r₃ x₃ B r₂ x₃ A'

26,97-ϳ10,43 15,43-ϳ6,98

ϳ½Q_зар1=ϳ2,02 ϳ½Q_зар2=ϳ1,18

Рисунок 2.7 - Схема заміщення розрахункової мережі з опорами та еквівалентними навантаженнями у вузлах С та В

Користуючись формулами P_A=G_AА'Σ(P_iR_i+q_ix_i)+B_ABΣ(P_i-q_iR_i) та Q_A=-G_AА'Σ(P_ix_i-q_iR_i)+B_ABΣ(P_iR_i+q_ix_i) знайдемо уточнений токорозподіл.

Активна потужність не змінилась, це обумовлено тим, що токорозподіл розраховувався для однорідної мережі. Реактивна потужність змінилася через врахування зарядних потужностей лінії. В таблиці 2.1 вказані результати розрахунків токорозподілу та режиму напруги в замкнутій електричній мережі.

Таблиця 2.1 - Результати розрахунків токорозподілу, та режиму напруги в замкнутій електричній мережі

Ра-с,МВт	Qa-c,МВар	Uc,кВ	Pb-c,МВт	Qb-c,МВар	Uc,кВ	Pa'-b,МВт	Qa'-b,МВар	Ub,кВ
17,99	7,25	105,6	8,98	3,18	105,6	24,41	10,16	107,2

Знайдемо уточнену потужність, яка протікає на ділянці С-В записавши перший закон Кірхгофа для вузла С:

S_c-b=S_a-c-S_c=(17,99-ϳ7,25)-(26,97-ϳ10,44)=-8,98+ϳ3,18 МВА;

Знайдемо уточнену потужність, яка протікає на ділянці В-A' записавши перший закон Кірхгофа для вузла B:

S_b-a'=S_c-b-S_b=(-8,98+ϳ3,18)-(15,43-ϳ6,98)=24,41+ϳ10,16 МВА;

3 РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ТА РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТЕЙ.

Знайдемо уточнений токорозподіл в мережі з урахуванням втрат потужностей на ділянках (рисунок 3.1). Уточнення будемо проводити йдучи від точки розподілу, а втрати потужностей будемо визначати при середній напрузі на ділянках Uсер=115 кВ.

А r₁ x₁ C r₃ x₃ B r₂ x₂ A'

29,28 48,96 12,2 20,4 17,08 28,56

17,99-ϳ7,25 8,98-ϳ3,18 24,41-ϳ10,16

26,97-ϳ10,44 15,43-ϳ6,98

ϳ½Qзар1=ϳ2,02 ϳ½Qзар2=ϳ1,18

Рисунок 3.1 - Схема заміщення розрахункової мережі з уточненим токорозподілом

Знайдемо втрати потужності на ділянці А-С:

На початку ділянки А-С буде протікати потужність:

S^п_а-с=S_a-c+∆S_a-c=17,99-ϳ7,25+0,83-ϳ1,39=18,82-ϳ8,65 МВА;

Знайдемо втрати потужності на ділянці В-С:

На початку ділянки В-С буде протікати потужність :

S^п_в-с=S_в-с+∆S_b-c=8,98-ϳ3,18+0,08-ϳ0,14=9,07-ϳ3,32 МВА;

В кінці ділянки А'-В буде протікати потужність:

S^к_а'-в=S^п_в-с+S^'_b=9,07-ϳ3,32+15,43-ϳ6,98=24,5-ϳ10,3 МВА;

Знайдемо втрати потужності на ділянці А'-В

На початку ділянки А'-В буде протікати потужність:

S^п_а'-в=S^к_а'-в-∆S_а'-в=24,5-ϳ10,3+0,91-ϳ1,53=25,41-ϳ11,69 МВА;

В таблиці 3.1 приведені результати розрахунків втрат потужностей та напруги.

Таблиця 3.1 - Результат розрахунків втрат потужностей та напруги на ділянках замкнутої електричної мережі.

∆Pa-c,МВт	∆Qa-c,МВар	∆Ua-c,кВ	∆Pb-c,МВт	∆Qb-c,МВар	∆Ub-c,кВ	∆Pa'-b,МВт	∆Qa'-b,МВар	∆Ua'-b,кВ
0,83	1,39	8,57	0,08	0,14	1,66	0,91	1,53	6,75

На рисунку 3.2 зображена схема розрахункової мережі з кінцевим токорозподілом.

А r₁ x₁ C r₃ x₃ B r₂ x₂ A'

29,28 48,96 12,2 20,4 17,08 28,56

18,82-ϳ8,65 9,07-ϳ3,32 25,41-ϳ11,69

26,97-ϳ10,44 15,43-ϳ6,98

ϳ½Qзар1=ϳ2,02 ϳ½Qзар2=ϳ1,18

Рисунок 3.2 - Схема заміщення розрахункової мережі з кінцевим токорозподілом