Проектирование электрической сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Задание и исходные данные для проектирования

Спроектировать электрическую сеть для электроснабжения указанных потребителей от электрической системы. Месторасположение источника питания и потребителей ЭЭ указано на рисунке 1.1, а их характеристики - в таблице 1.1. Электрическая сеть расположена в объединенной энергосистеме Сибири, II районе по гололеду.

Рисунок 1.1

Расстояния между точками: l01=14 км, l02=17 км, l03=17 км, l04=25 км, l05=19 км, l12=17 км, l13=20 км, l14=24 км, l15=31 км, l23=13 км, l24=24 км, l25=31 км, l34=12 км, l35=21 км, l45=19 км.

Таблица 1.1 - Характеристика ИП и потребителей ЭЭ

Параметр					Доля нагрузки 3-й категории
ИП 0	-	0.80	-	-	-
п/ст 1	25	0.92	5300	10	0
п/ст 2	35	0.65	3500	10	100
п/ст 3	25	0.70	4100	10	0
п/ст 4	27	0.67	3800	10	0
п/ст 5	34	0.87	5700	10	0

Полная мощность нагрузок потребителей Si, МВА, определяется исходя из активной мощности нагрузки Pi, МВт, и коэффициента мощности Cosцi потребителей, указанных в таблице 1.1.

Таблица 1.2

№ п/ст
1	25	0.92	27.17	10.65	25+j10.65
2	35	0.65	53.85	40.92	35+j40.92
3	25	0.70	35.71	25.51	25+j25.51
4	27	0.67	40.30	29.92	27+j29.92
5	34	0.87	39.08	19.27	34+j19.27

Расчетные формулы:

а) ;

б) ;

б) ;

2. Составление вариантов схемы электрической сети и выбор наиболее рациональных решений

2.1 Варианты радиально-магистральной схемы электрической сети

а) б)

в) г)

Рисунок 2.1 - Варианты радиально-магистральной схемы

Таблица 2.1- Характеристика вариантов радиально-магистральной схемы

вариант	участок	, км	, км	Номер п/ст	Кол-во выкл. n, шт	, шт	, МВт	, МВт км	, МВт км
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
а)	01	38	191	1	3	25	25	950	5425
	02	21		2	3		35	735
	03	38		3	3		25	950
	04	58		4	3		27	1566
	05	36		5	3		34	1224
				0	10
б)	01	38	158	1	3	22(30)	25	950	4462
	23	12		2	3		35	420
	03	38		3	3(7)		25	950
	45	34		4	3		27	918
	05	36		5	3(7)		34	1224
				0	7
в)	01	38	186	1	3(7)	22(30)	25	950	5394
	12	34		2	3		35	1190
	03	38		3	3(7)		25	950
	34	40		4	3		27	1080
	05	36		5	3		34	1224
				0	7
г)	01	38	180	1	3(7)	22(30)	25	950	5232
	12	34		2	3		35	1190
	03	38		3	3		25	950
	45	34		4	3		27	918
	05	36		5	3(7)		34	1224
				0	7

Вывод о выборе радиально-магистральной схемы: исходя из упрощенных критериев, наилучшим вариантом исполнения сети из предложенных является вариант, приведенный на рисунке 2.1 б).

3. Приближенный расчет потокораспределения в электрической сети

электрическая сеть напряжение трансформатор

а) б)

в) г)

Рисунок 2.2 - Варианты кольцевой схемы

Таблица 2.2 - Характеристика вариантов схемы, имеющий замкнутый контур

вариант	участок	, км	, км	Номер п/ст	Кол-во выкл. n, шт	, шт
а)	01	19	103	1	3	18
	12	17		2	3
	23	12		3	3
	34	20		4	3
	45	17		5	3
	05	18		0	3
б)	01	19	131	1	3	20
	12	17		2	3
	23	12		3	3
	03	19		4	3
	04	29		5	3
	45	17		0	5
	05	18
в)	01	19	131	1	3	20
	12	17		2	3
	02	21		3	3
	03	19		4	3
	34	20		5	3
	45	17		0	5
	05	18
г)	01	38	129	1	3(7)	20(24)
	12	17		2	3
	03	19		3	3
	34	20		4	3
	45	17		5	3
	05	18		0	5

Вывод о выборе кольцевой схемы: исходя из упрощенных критериев, вариантом исполнения сети из предложенных является вариант, приведенный на рисунке 2.2 в); вариант, приведенный на рисунке 2.2 а) не проходят по допустимой потери напряжения в послеаварийном режиме.

3.1 Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в нормально режиме

Участок 01:

,

Участок 03:

,

Участок 05:

,

Участок 45:

,

Участок 23:

,

Рисунок 3.1

3.2 Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в послеаварийном режиме

Участок 01:

,

Участок 03:

,

Участок 05:

,

Участок 45:

,

Участок 23:

,

Рисунок 3.2

3.3 Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в нормально режиме

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

,

Головной участок 05:

,

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Точка 4 - точка потокораздела P и Q.

Головной участок 01:

,

,

Участок 12:

,



Рисунок 3.3

3.4 Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в послеаварийном режиме

Рисунок 3.4

В данном случае в кольцевой сети 03450 наиболее загруженным головным участком в нормальном режиме является участок 05. При рассмотрении послеаварийного режима предполагается, что данный участок 05 вышел из строя тогда в послеаварийном режиме кольцевая сеть 03450 преобразуется в разомкнутую 0345.

Участок 45:

,

Участок 34:

,

Участок 03:

,

Участок 12:

,

Участок 01:

4. Выбор номинальных напряжений электрической сети

4.1 Выбор номинального напряжения для радиально-магистральной сети

Номинальное напряжение для каждого участка вычисляются по формуле Стилла.

,

,

,

,

,

Полученные нестандартные значения номинального напряжения округляются до ближайших стандартных.

Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями являются:

- для участка 01 и ;

- для участка 23 и ;

- для участка 03 и ;

- для участка 45 и ;

- для участка 05 и ;

Полученные значения номинальных напряжения проверяются по допустимой суммарной потери напряжения в сети в нормальном и послеаварийном режимах.

Номинальное напряжение сети на всех участках принимаем .

Проверка в нормальном режиме.

Участок 01:

,

,

Участок 032:

,

,

,

Участок 054:

,

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для радиально-магистральной сети подходит.

Проверка в послеаварийном режиме.

Участок 01

,

,

Участок 032

,

,

Участок 054

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для радиально-магистральной сети подходит.

Окончательно принимается напряжение .

4.2 Выбор номинального напряжения для кольцевой сети

Кольцевая сеть 03450

Номинальное напряжение для кольцевой сети 03450 рассчитывается по наиболее загруженному участку, которым является участок 05:

,

Полученное нестандартное значение номинального напряжения округляется до ближайших стандартных.

Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями являются для участка 03 и ;

Номинальное напряжение сети на всех участках принимается .

Проверка в нормальном режиме.

Участок 034:

,

,

,

Участок 054:

,

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для кольцевой сети 03450 подходит.

Проверка в послеаварийном режиме.

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для кольцевой сети 03450 подходит.

Окончательно принимается напряжение .

Участок 01:

,

Участок 12:

,

Полученное нестандартное значение номинального напряжения округляется до ближайших стандартных.

Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями являются для участка 01 и .

Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями являются для участка 12 и .

Номинальное напряжение сети на всех участках принимается .

Проверка в нормальном режиме.

Участок 012:

,

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для участка сети 012 подходит.

Проверка в послеаварийном режиме.

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для участка сети 012 подходит.

Окончательно принимается напряжение .

5. Баланс активной и реактивной мощностей электрической сети

5.1 Баланс активной мощности в сети

,

,

,

,

,

,

5.2 Баланс реактивной мощности в радиально-магистральной сети

,

,

,

Таблица 5.1

	, МВА	, МВА	, Ом/км	, км	, МВар
01	12.5+j5.32	13.59	0.4	19	0.12
03	30+j33.21	44.75		19	2.52
23	35+j40.92	53.85		12	1.15
45	13.5+j14.96	20.15		17	0.46
05	30.5+j24.59	39.18		18	1.83

Расчетная формула:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

5.3 Баланс реактивной мощности в кольцевой сети

,

,

,

Таблица 5.2

	, МВА	, МВА	, Ом/км	, км	, МВар
01	30+j25.78	39.56	0.4	01	1.97
12	35+j40.92	53.85		12	1.63
03	39.62+j37.79	54.75		03	1.88
34	14.62+j12.29	19.1		34	0.24
45	12.38+j17.63	21.54		45	0.26
05	46.38+j36.90	59.27		05	2.09

Расчетная формула:

,

,

,

,

,

,

,

,

6. Определение необходимости установки и выбор компенсирующих устройств в электрической сети

6.1 Определение необходимости установки и выбор компенсирующих устройств в радиально-магистральной электрической сети

Определим мощность КУ, необходимых для радиально-магистральной электрической сети:

,

Т.к. , то существует необходимость установки КУ в сети.

Суммарная мощность КУ распределяется по подстанциям.

,

,

,

,

,

,

Определяем необходимое количество и мощность БК по подстанциям для компенсации реактивной мощности.

На подстанции 1 не устанавливаем батареи, т.к. .

На подстанции 4 не устанавливаем батареи, т.к. .

На подстанции 5 не устанавливаем батареи, т.к. .

На подстанции 2 устанавливаются 5 батарей с конденсаторами типа КС2-1.05-60 номинальным напряжением , мощностью, выдаваемой батарей, при ().

На подстанции 3 устанавливаются 2 батареи с конденсаторами типа КС2-1.05-60 номинальным напряжением , мощностью, выдаваемой батарей, при ().

Уточняется мощность нагрузок подстанций на основании выбранных БК.

;

;

;

;

;

Исходя из уточненных мощностей нагрузок подстанций, пересчитываются мощности, передаваемые по участкам сети.

Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в нормальном режиме.

Участок 01:

,

Участок 03:

,

Участок 05:

,

Участок 45:

,

Участок 23:

,

Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в послеаварийном режиме.

Участок 01:

,

Участок 03:

,

Участок 05:

,

Участок 45:

,

Участок 23:

,

6.2 Определение необходимости установки и выбор компенсирующих устройств в кольцевой электрической сети

Определим мощность КУ, необходимых для радиально-магистральной электрической сети:

,

Т.к. , то существует необходимость установки КУ в сети.

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в нормальном режиме.

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

,

Головной участок 05:

,

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Точка 4 - точка потокораздела P и Q.

Головной участок 01:

,

,

Участок 12:

,

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети 03450 в послеаварийном режиме, когда выходит из строя участок 03.

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Участок 05:

Участок 12:

,

Участок 01:

,

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети 03450 в послеаварийном режиме, когда выходит из строя участок 05.

Участок 45:

,

Участок 34:

,

Участок 03:

,

Участок 12:

,

Участок 01:

,

7. Выбор трансформаторов на подстанциях

7.1 Выбор трансформаторов на подстанциях радиально-магистральной сети

На подстанции 1 необходимо установить два трансформатора, мощность каждого из которых должна быть:

,

На подстанции 1 устанавливаются два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-25000/110.

На подстанции 2 необходимо установить один трансформатора, мощность которого должна быть:

,

На подстанции 2 устанавливаем один трехфазный двухобмоточный трансформатор ТРДЦН-63000/110.

На подстанции 3 необходимо установить два трансформатора, мощность каждого из которых должна быть:

,

На подстанции 3 устанавливаются два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-25000/110.

На подстанции 4 необходимо установить два трансформатора, мощность каждого из которых должна быть:

,

На подстанции 4 устанавливаются два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-40000/110..

На подстанции 5 необходимо установить два трансформатора, мощность каждого из которых должна быть:

,

На подстанции 5 устанавливаются два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-40000/110.

Таблица 7.1 - Каталожные и расчетные данные трансформаторов на подстанциях радиально-магистральной сети

Тип
ТРДН- 25000/110	25	±9Ч1.78%	115	10.5/10.5	10.5	120	27	0.7	2.54	55.9	175
ТРДН- 40000/110	40	±9Ч1.78%	115	10.5/10.5	10.5	172	36	0.65	1.4	34.7	260
ТРДЦН- 63000/110	63	±9Ч1.78%	115	10.5/10.5	10.5	260	59	0.6	087	22.0	410

7.2 Выбор трансформаторов на подстанции кольцевой сети

Выбор тр-ров аналогичен пункту 6.2.

8. Выбор сечений проводов ВЛЭП

Для ВЛЭП 110 кВ выбираются сталеалюминевые провода марки АС, а для прокладки линий используются железобетонные опоры.

Таблица 8.1 - Выбор сечений проводов ВЛЭП радиально-магистральной сети

Участок				Марка-сечение провода
01	12,.5+j5.32	13.59	71.3	АС-70/11	265
03	30+j19.91	36.01	188.98	АС-70/11	265
23	35+j21.92	41.3	216.76	АС-70/11	265
45	13.5+j14.96	20.15	105.76	АС-70/11	265
05	30.5+j24.59	39.18	205.63	АС-150/24	450

Таблица 8.2 - Проверка сечений проводов ВЛЭП радиально-магистральной сети

Участок				Марка-сечение провода
01	25+j10.65	27.17	142.63	АС-70/11	265
03	0	0	0	АС-70/11	265
23	25+j17.91	30.75	161.41	АС-70/11	265
45	27+j29.92	40.3	211.53	АС-70/11	265
05	61+j49.18	78.36	411.26	АС-150/24	450

Таблица 8.3 - Выбор сечений проводов ВЛЭП кольцевой сети

Участок				Марка-сечение провода
01	30+j16.28	33.67	176.71	АС-70/11	265
12	35+j21.92	41.3	216.76	АС-70/11	265
03	39.62+j32.14	51.02	267.77	АС-240/32	605
34	14.62+j14.24	20.41	107.12	АС-150/24	450
45	12.38+j15.68	19.98	104.86	АС-120/19	390
05	46.38+j34.95	58.07	304.81	АС-240/32	605

Таблица 8.4 - Проверка сечений проводов ВЛЭП кольцевой сети

Участок	при выходе из строя участка	при выходе из строя участка	при выходе из строя участка		Марка-сечение провода
	03	05	03	05	03	05
03	-	86+j67.09	-	109.07	-	572.49	572.49	АС-240/32	605
34	25+j17.91	61+j49.18	30.75	78.36	161.41	411.26	411.26	АС-150/24	450
45	52+j47.82	34+j19.27	70.65	39.08	370.79	205.12	370.79	АС-120/19	390
05	86+j67.09	-	109.07	-	572.49	-	572.49	АС-240/32	605
01	25+j10.65	27.17	142.63	142.63	AC-70/11	265
12	0	0	0	0	AC-70/11	265

9. Составление схемы замещения электрической сети и определение её параметров

Рисунок 9.1 - Схема замещения радиально-магистральной сети

Рисунок 9.2 - Схема замещения кольцевой сети

Для одноцепной ВЛЭП параметры её схемы замещения следующие:

;

;

;

Для двухцепной ВЛЭП параметры её схемы замещения следующие:

;

;

;

10. Разработка схемы электрических соединений сети

Рисунок 10.1 - Схема электрических соединений радиально-магистральной сети

Рисунок 10.2 - Схема электрических соединений кольцевой сети

11. Технико-экономическое обоснование окончательного выбора варианта исполнения электрической сети

11.1 Определение капиталовложений на сооружение электрической сети

Таблица 11.1 - Капиталовложения на сооружения ВЛЭП электрической сети по вариантам

Участок	lуч, км	Тип опор	Марка-сечение провода	, тыс. руб/км	, тыс. руб	, тыс. руб
Радиально-магистральная сеть (вариант I)
01	19	Железобетонные двухцепные	АС-70/11	17.8	338.2	1483.0
03	19	Железобетонные двухцепные	АС-70/11	17.8	338.2
23	12	Железобетонные одноцепные	АС-70/11	12.0	144.0
45	17	Железобетонные двухцепные	АС-70/11	17.8	302.6
05	18	Железобетонные двухцепные	АС-150/24	20.0	360.0
Кольцевая сеть (вариант II)
01	19	Железобетонные двухцепные	АС-70/11	17.8	338.2	1488.0
12	17	Железобетонные одноцепные	АС-70/11	12.0	204.0
03	19	Железобетонные одноцепные	АС-240/32	14.0	266.0
34	20	Железобетонные одноцепные	АС-150/24	11.7	234.0
45	17	Железобетонные Одноцепные	АС-120/19	11.4	193.8
05	18	Железобетонные одноцепные	АС-240/32	14.0	252.0

Таблица 11.2 - Капиталовложения на сооружение подстанций электрической сети по вариантам

Элемент сети	Стоимость, тыс. руб.	, тыс. руб
	РЭС	п/ст 1	п/ст 2	п/ст 3	п/ст 4	п/ст 5
Радиально-магистральная сеть (вариант I)
РУ на РЭС	7Ч35						3013
ОРУ на подстанции
- типовая схема		120	120	120	120	120
- дополнительные выключатели		-	-	-	-	-
- трансформаторы		2Ч84	1Ч136	2Ч84	2Ч109	2Ч109
- батареи конденсаторов		-	5Ч30	2Ч30	-	-
- постоянная часть затрат		210	210	210	210	210
Итого	245	498	616	558	548	548
Кольцевая сеть (вариант II)
РУ на РЭС	5Ч35						2943
ОРУ на подстанции
- типовая схема		120	120	120	120	120
- дополнительные выключатели		-	-	-	-	-
- трансформаторы		2Ч84	1Ч136	2Ч84	2Ч109	2Ч109
- батареи конденсаторов		-	5Ч30	2Ч30	-	-
- постоянная часть затрат		210	210	210	210	210
Итого	175	498	616	558	548	548

Для радиально-магистральной электрической сети

,

Для кольцевой сети

,11.2 Определение ежегодных издержек на эксплуатацию электрической сети

11.2.1 Определение ежегодных издержек на эксплуатацию для варианта радиально-магистральной электрической сети

Нормы амортизационных отчислений на обслуживание и текущий ремонт ВЛЭП и подстанций:

, , , ,

Определяются отчисления от капиталовложений на амортизацию:

,

Определяются отчисления от капиталовложений на обслуживание и текущий ремонт:

,

Определяется число часов использования максимума активной нагрузки в году для суммарной нагрузки электрической сети:

,

,

Определяется время максимальных потерь для суммарной нагрузки электрической сети:

,

Определяется стоимость 1 МВтЧч потерь ЭЭ:

- для , ;

- для , ;

Определяем потери электроэнергии в воздушных ЛЭП, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сведем в таблицу 13.

Таблица 11.3 - Потери электроэнергии в ВЛЭП для радиально-магистральной сети

Участок сети	Кол-во цепей ЛЭП
01	2	13.59	110	4.07	3139.93	778.90	12895.9	0	0
03	2	36.01	110	4.07		2273.00		0
23	1	41.3	110	5.14		5471.46		0
45	2	20.15	110	3.64		1533.34		0
05	2	39.18	110	1.78		2839.00		0

Определяем потери ЭЭ в трансформаторах, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.4.

Таблица 11.4 - Потери электроэнергии в трансформаторах для радиально-магистральной сети

№ п/ст	Кол-во тр-ров		, МВА
1	2	25	27.17	120	3139.93	222.58	1261.04	0.027	8760	473.04	2724.36
2	1	63	41.3	260		350.80		0.059		516.84
3	2	25	22.73	120		155.77		0.027		473.04
4	2	40	40.3	172		274.12		0.036		630.72
5	2	40	39.08	172		257.77		0.036		630.72

Определяем потери ЭЭ в БК, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.5.

Таблица 11.5 - Потери электроэнергии в батареях конденсаторов для радиально-магистральной сети

Номер п/ст
1	-	0	-	-	-	558.6
2	0		3.8	7000	399.0
3	0		3.8	7000	159.6
4	-		-	-	-
5	-		-	-	-

Определяем потери ЭЭ, зависящие от нагрузки, в радиально-магистральной сети:

,

Определяем потери ЭЭ, независящие от нагрузки, в радиально-магистральной сети:

,

Определяем затраты на возмещение потерь электроэнергии в радиально-магистральной сети:

,

Определяем ежегодные эксплуатационные издержки для радиально - магистральной сети:

,

11.2.2 Определение ежегодных эксплуатационных издержек для варианта кольцевой сети

Нормы амортизационных отчислений на обслуживание и текущий ремонт ВЛЭП и подстанций:

, , , ,

Определяются отчисления от капиталовложений на амортизацию:

,

Определяются отчисления от капиталовложений на обслуживание и текущий ремонт:

,

Определяется число часов использования максимума активной нагрузки в году для суммарной нагрузки электрической сети:

,

,

Определяется время максимальных потерь для суммарной нагрузки электрической сети:

,

Определяется стоимость 1 МВтЧч потерь ЭЭ:

- для , ;

- для , ;

Определяем потери электроэнергии в воздушных ЛЭП, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сведем в таблицу 11.3.

Таблица 11.3 - Потери электроэнергии в ВЛЭП для радиально-магистральной сети

Участок сети	Кол-во цепей ЛЭП
01	2	33.67	110	4.07	3139.93	4783.82	12300.70	0	0
12	1	41.3	110	7.28		3220.14		0
03	1	51.02	110	2.28		1539.92		0
34	1	20.41	110	3.96		428.023		0
45	1	19.98	110	4.23		438.423		0
05	1	58.07	110	2.16		1890.40		0

Определяем потери ЭЭ в трансформаторах, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.4.

Таблица 11.4 - Потери электроэнергии в трансформаторах для кольцевой сети

№ п/ст	Кол-во тр-ров		, МВА
1	2	25	27.17	120	3139.93	222.58	1261.04	27	8760	473.04	2724.36
2	1	63	41.3	260		350.80		59		516.84
3	2	25	22.73	120		155.77		27		473.04
4	2	40	40.3	172		274.12		36		630.72
5	2	40	39.08	172		257.77		36		630.72

Определяем потери ЭЭ в БК, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.5.

Таблица 11.5 - Потери электроэнергии в батареях конденсаторов для кольцевой сети

Номер п/ст
1	-	0	-	-	-	558.6
2	0		3.8	7000	399.0
3	0		3.8	7000	159.6
4	-		-	-	-
5	-		-	-	-

Определяем потери ЭЭ, зависящие от нагрузки, в радиально-магистральной сети:

,

Определяем потери ЭЭ, независящие от нагрузки, в радиально-магистральной сети:

,

Определяем затраты на возмещение потерь электроэнергии в радиально-магистральной сети:

,

Определяем ежегодные эксплуатационные издержки для радиально - магистральной сети:

,

11.3 Определение окончательного варианта исполнения электрической сети

Определяем приведенные затраты для вариантов электрической сети.

Для радиально-магистральной сети:

,

Для кольцевой сети:

,

Относительная разность приведены затрат рассматриваемых вариантов радиально-магистральной сети (вариант I) и кольцевой сети (вариант II):

,

Так как относительна разность приведенных затрат рассматриваемых вариантов меньше чем 5%, то данные варианты исполнения электрической сети являются равноэкономичными и, следовательно, из них можно выбрать один наиболее оптимальный вариант только на основе инженерной оценки их характеристик: простоты, надежности и оперативной гибкости схемы электрической сети, удобства эксплуатации.

Таблица 11.9 - Основные технико-экономические показатели для предварительно выбранных вариантов исполнения электрической сети

Показатели	Вариант исполнения электрической сети
	Радиально-магистральная сеть (вариант I)	Кольцевая сеть (вариант II)
Капиталовложения , тыс.руб.	5395.20	5317.20
Потери ЭЭ , МВтЧч	17439.90	16844.70
Затраты на возмещение потерь ЭЭ , тыс.руб.	251.75	242.82
Ежегодные эксплуатационные издержки , тыс.руб.	641.44	624.79
Приведенные затраты , тыс.руб.	1288.87	1262.85
Относительная разность приведенных затрат рассматриваемых вариантов , %	2.06

Вывод: к исполнению принимаем вариант электрической сети II.

12. Уточненный расчет компенсирующих устройств в электрической сети

12.1 Максимальный режим работы кольцевой сети

Пересчитаем потокораспределения для кольцевой сети с учетом полных сопротивлений

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

Головной участок 05:

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Участок 01:

,

Участок 12:

,

Таблица 12.1 - Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для максимального режима работы

№		Ко-во тр-ров	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВА
1	27.17	2	25	0.027	10.5	0.07+j1.55	0.120	0.7	0.05+j0.35	0.12+j1.90
2	53.85	1	63	0.059	10.5	0.19+j4.83	0.260	0.6	0.06+j0.38	0.25+j5.21
3	35.71	2	25	0.027	10.5	0.12+j2.68	0.120	0.7	0.05+j0.35	0.18+j3.03
4	40.30	2	40	0.036	10.5	0.09+j2.13	0.172	0.65	0.07+j0.52	0.16+j2.65
5	39.08	2	40	0.036	10.5	0.08+j2.00	0.172	0.65	0.07+j0.52	0.15+j2.52

Таблица 12.2 - Параметры схемы замещения ВЛЭП кольцевой сети для максимального режима работы

Участок	Кол-во цепей ЛЭП	Марка-сечение F, мм2 провода	Uном, кВ	Rуч, Ом	Xуч, Ом	, МВар
01	2	АС-70/11	110	4.07	4.22	0.59
12	1	АС-70/11	110	7.28	7.55	0.26
03	1	АС-240/32	110	2.28	7.70	0.32
34	1	АС-150/24	110	3.96	8.40	0.33
45	1	АС-120/19	110	4.23	7.26	0.27
05	1	АС-240/32	110	2.16	7.29	0.31

Определяем некомпенсированную реактивную нагрузку по подстанциям.

Таблица 12.3

п/ст
1	10.65	1.90	12.55
2	40.92	5.21	6.13
3	25.51	3.03	28.54
4	29.92	2.65	32.57
5	19.27	2.52	21.79
	141.57

Расчетные формулы:

,

,

Таблица 12.4

	, МВА	, МВА	, Ом	, Мвт	, Ом	, МВар
01	30+j25.78	39.56	4.07	2.10	4.22	2.18
12	35+j40.92	53.85	7.28	1.74	7.55	1.81
03	40.19+j37.98	55.30	2.28	0.58	7.70	1.94
34	15.19+j12.47	19.65	3.96	0.13	8.40	0.27
45	11.81+j17.44	21.06	4.23	0.16	7.26	0.27
05	45.81+j36.71	58.70	2.16	0.62	7.29	2.08

Точный баланс активной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Точный баланс реактивной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Определяем необходимость установки КУ в элсети:

,

Суммарная мощность КУ распределяется по п/ст пропорционально их некомпенсированным нагрузкам.

Таблица 12.5

п/ст
1	12.55	32.66	141.57	2.90
2	6.13			10.64
3	28.54			6.58
4	32.57			7.51
5	21.79			5.03

Расчетные формулы:

,

12.2 Минимальный режим работы кольцевой сети

Таблица 12.6 - Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для минимального режима работы

№		Ко-во тр-ров	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВА
1	16.30	1	25	0.027	10.5	0.05+j1.12	0.120	0.70	0.03+j0.18	0.08+j1.29
2	32.31	1	63	0.059	10.5	0.07+j1.74	0.260	0.60	0.06+j0.38	0.13+j2.12
3	21.43	1	25	0.027	10.5	0.09+j1.93	0.120	0.70	0.03+j0.18	0.12+j2.10
4	24.18	1	40	0.036	10.5	0.06+j1.53	0.172	0.65	0.04+j0.26	0.10+j1.79
5	23.45	1	40	0.036	10.5	0.06+j1.44	0.172	0.65	0.04+j0.26	0.10+j1.70

Определяем некомпенсированную реактивную нагрузку по подстанциям.

Таблица 12.7

п/ст
1	6.39	1.29	7.68
2	24.55	2.12	26.67
3	15.30	2.10	17.4
4	17.95	1.79	19.74
5	11.56	1.70	13.26
	84.76

Расчетные формулы:

,

,

Таблица 12.8

	, МВА	, МВА	, Ом	, Мвт	, Ом	, МВар
01	18+j15.47	23.73	4.07	0.76	4.22	0.79
12	21+j24.55	32.31	7.28	0.63	7.55	0.65
03	24.11+j22.79	33.18	2.28	0.21	7.70	0.70
34	9.11+j7.48	11.79	3.96	0.05	8.40	0.10
45	7.09+j10.46	12.64	4.23	0.06	7.26	0.10
05	27.49+j22.03	35.22	2.16	0.22	7.29	0.75

Расчетные формулы:

, ,

Точный баланс активной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Точный баланс реактивной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Определяем необходимость установки КУ в элсети:

,

Суммарная мощность КУ распределяется по п/ст пропорционально их некомпенсированным нагрузкам.

Таблица 12.9

п/ст
1	7.68	16.65	84.76	1.51
2	26.67			5.24
3	17.4			3.42
4	19.74			3.88
5	13.26			2.60

Расчетные формулы:

,12.3 Послеаварийный режим работы кольцевой сети

В послеаварийном режиме выходят из строя наиболее загруженные головные участки, т.е. участки 02 и 03.

Таблица 12.10 - Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для послеаварийного режима работы

№		Ко-во тр-ров	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВА
1	27.17	2	25	0.027	10.5	0.07+j1.55	0.120	0.7	0.05+j0.35	0.12+j1.90
2	-	1	63	0.059	10.5	-	0.260	0.6	-	-
3	35.71	2	25	0.027	10.5	0.12+j2.68	0.120	0.7	0.05+j0.35	0.18+j3.03
4	40.30	2	40	0.036	10.5	0.09+j2.13	0.172	0.65	0.07+j0.52	0.16+j2.65
5	39.08	2	40	0.036	10.5	0.08+j2.00	0.172	0.65	0.07+j0.52	0.15+j2.52

Определяем некомпенсированную реактивную нагрузку по подстанциям.

Таблица 12.11

п/ст
1	10.65	1.90	12.55
2	-	-	-
3	25.51	3.03	28.54
4	29.92	2.65	32.57
5	19.27	2.52	21.79
	95.82

Расчетные формулы:

,

,

Таблица 12.12 - Параметры схемы замещения ВЛЭП кольцевой сети для максимального режима работы

Участок	Кол-во цепей ЛЭП	Марка-сечение F, мм2 провода	Uном, кВ	Rуч, Ом	Xуч, Ом	, МВар
01	1	АС-70/11	110	8.13	8.44	0.29
12	-	АС-70/11	110	-	-	-
03	1	АС-240/32	110	2.28	7.70	0.32
34	1	АС-150/24	110	3.96	8.40	0.33
45	1	АС-120/19	110	4.23	7.26	0.27
05	-	АС-240/32	110	-	-	-

Таблица 12.12

	, МВА	, МВА	, Ом	, Мвт	, Ом	, МВар
01	25+j10.65	27.17	8.13	0.50	8.44	0.51
12	-	-	-	-	-	-
03	86+j74.69	113.91	2.28	2.44	7.70	8.25
34	61+j49.18	78.36	3.96	2.01	8.40	4.26
45	34+j19.27	39.08	4.23	0.53	7.26	0.92
05	-	-	-	-	-	-

Расчетные формулы:

, ,

Точный баланс активной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Точный баланс реактивной мощности.

,

,

,

,

,

Определяем необходимость установки КУ в элсети:

,

Суммарная мощность КУ распределяется по п/ст пропорционально их некомпенсированным нагрузкам.

Таблица 12.13

п/ст
1	12.55	19.25	95.82	2.52
2	-			-
3	28.54			5.73
4	32.57			6.54
5	21.79			4.38

Расчетные формулы:

,

12.4 Определяется необходимое количество и мощность БК по подстанциям для компенсации реактивной мощности

Таблица 12.14 - Распределение КУ по подстанциям для различных режимов работы кольцевой сети

Номер п/ст		Тип конденсатора	Кол-во БК	Мощность, выдаваемая батарей	Мощность, выдаваемая КУ
Максимальный режим
1	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8
2	10	КС2-1.05-60	3	3.8	11.4
3	10	КС2-1.05-60	2	3.8	7.6
4	10	КС2-1.05-60	2	3.8	7.6
5	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8
Минимальный режим
1	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8
2	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8
3	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8
4	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8
5	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8
Послеаварийный режим
1	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8
2	10	КС2-1.05-60	-	-	-
3	10	КС2-1.05-60	2	3.8	7.6
4	10	КС2-1.05-60	2	3.8	7.6
5	10	КС2-1.05-60	1	3.8	3.8

12.5 Корректируется нагрузка на трансформаторы для каждой подстанции с учетом стандартной мощности БК

Для максимального режима работы сети:

;

;

;

;

;

Для минимального режима работы сети:

;

;

;

;

;

Для послеаварийного режима работы сети:

;

;

;

;

;

13. Точный электрический расчет установившихся режимов работы электрической сети

13.1 Расчет максимального режима работы кольцевой сети

Таблица 13.1 - Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для максимального режима работы

№		Ко-во тр-ров	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВА
1	25.92	2	25	0.027	10.5	0.06+j1.41	0.120	0.7	0.05+j0.35	0.12+j1.76
2	45.79	1	63	0.059	10.5	0.14+j3.49	0.260	0.6	0.06+j0.38	0.20+j3.87
3	30.75	2	25	0.027	10.5	0.09+j1.99	0.120	0.7	0.05+j0.35	0.14+j2.34
4	35.03	2	40	0.036	10.5	0.07+j1.61	0.172	0.65	0.07+j0.52	0.14+j2.13
5	37.35	2	40	0.036	10.5	0.07+j1.83	0.172	0.65	0.07+j0.52	0.15+j2.35

Рисунок 13.1



Рисунок 13.2 - Упрощенная схема замещения кольцевой сети 03450 для максимального и минимального режима работы

Рисунок 13.3 - Упрощенная схема замещения радиального участка в кольцевой сети для максимального и минимального режима работы

Расчетные нагрузки

;

;

;

;

Расчет потокораспределения мощности.

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

Головной участок 05:

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Участок 01:

,

Участок 12:

,

Мощности в начале и конце участков сети.

Радиальное ответвление 034

,

,

,

,

Радиальное ответвление 054

,

,

,

Радиальное ответвление 012

,

,

,

,

Напряжения в узлах сети.

,

,

Кольцевая сеть 03450

,

,

,

13.2 Расчет минимального режима работы кольцевой сети

Таблица 13.2 - Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для максимального режима работы

№		Ко-во тр-ров	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВА
1	15.22	1	25	0.027	10.5	0.04+j0.97	0.120	0.70	0.03+j0.18	0.07+j1.15
2	29.52	1	63	0.059	10.5	0.06+j1.45	0.260	0.60	0.06+j0.38	0.12+j1.83
3	18.90	1	25	0.027	10.5	0.07+j1.50	0.120	0.70	0.03+j0.18	0.10+j1.68
4	21.51	1	40	0.036	10.5	0.05+j1.21	0.172	0.65	0.04+j0.26	0.09+j1.47
5	21.83	1	40	0.036	10.5	0.05+j1.25	0.172	0.65	0.04+j0.26	0.09+j1.51

Расчетные нагрузки.

;

;

;

;

Расчет потокораспределения мощности.

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

Головной участок 05:

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Участок 01:

,

Участок 12:

,

Мощности в начале и конце участков сети.

,

,

,

,

Радиальное ответвление 054

,

,

,

Радиальное ответвление 012

,

,

,

,

Напряжения в узлах сети.

,

,

Кольцевая сеть 03450

,

,

,

13.3 Расчет послеаварийного режима работы кольцевой сети

Таблица 12.6 - Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для послеаварийного режима работы

№		Ко-во тр-ров	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВт	, %	, МВА	, МВА
1	25.92	2	25	0.027	10.5	0.06+j1.41	0.120	0.7	0.05+j0.35	0.12+j1.76
2	-	1	63	0.059	10.5	-	0.260	0.6	-	-
3	30.75	2	25	0.027	10.5	0.09+j1.99	0.120	0.7	0.05+j0.35	0.14+j2.34
4	35.03	2	40	0.036	10.5	0.07+j1.61	0.172	0.65	0.07+j0.52	0.14+j2.13
5	37.35	2	40	0.036	10.5	0.07+j1.83	0.172	0.65	0.07+j0.52	0.15+j2.35

Расчетные нагрузки.

;

;

;

;

;

Рисунок 13.4 - Схема замещения кольцевой сети для послеаварийного режима работы

Рисунок 13.5 Упрощенная схема замещения радиального участка в кольцевой сети для послеаварийного режима работы

Мощности в начале и конце участков сети.

Радиальное ответвление 01

,

Радиальное ответвление 0345

,

,

,

,

,

Напряжения в узлах сети.

,

,

,

,

14. Выбор устройств регулирования напряжения в электрической сети

Таблица 14.1 - Максимальный режим работы сети

	, кВ	, кВ	, МВт	, Ом	, МВар	, Ом	, кВ			, кВ	, кВ
1	117.34	11.03	25	2.54	6.85	55.9	1.9	-2	1.78	110.91	10.93
2	112.84	11.03	35	0.87	29.52	22	3.01	-5	1.78	104.77	11.01
3	118.22	11.03	25	2.54	17.91	55.9	4.5	-3	1.78	108.86	10.97
4	117	11.03	27	1.4	22.32	34.7	3.47	-3	1.78	108.86	10.95
5	118.22	11.03	34	1.4	15.47	34.7	2.47	-2	1.78	110.91	10.96

Таблица 14.2 - Минимальный режим работы сети

	, кВ	, кВ	, МВт	, Ом	, МВар	, Ом	, кВ			, кВ	, кВ
1	113.24	10.5	15	2.54	2.59	55.9	1.62	-2	1.78	110.91	10.57
2	110.32	10.5	21	0.87	20.75	22	4.3	-4	1.78	106.81	10.42
3	113.75	10.5	15	2.54	11.5	55.9	5.99	-4	1.78	106.81	10.59
4	113	10.5	16.2	1.4	14.15	34.7	4.55	-3	1.78	108.86	10.46
5	113.92	10.5	20.4	1.4	7.76	34.7	2.61	-2	1.78	110.91	10.54

Таблица 14.2 - Послеаварийный режим работы сети

	, кВ	, кВ	, МВт	, Ом	, МВар	, Ом	, кВ			, кВ	, кВ
1	119.25	11.03	25	2.54	6.85	55.9	1.87	-2	1.78	110.91	11.11
2	-	-	-	0.87	-	22	-	-	-	-	-
3	113.49	11.03	25	2.54	17.91	55.9	4.69	-6	1.78	102.72	11.12
4	106.56	11.03	27	1.4	22.32	34.7	3.81	-8	1.78	98.62	10.94
5	102.88	11.03	34	1.4	15.47	34.7	2.84	-9	1.78	96.58	10.88

Т.к. все условия выполняются, то выбор рабочих ответвлений тр-ров на подстанциях произведен правильно.

Размещено на Allbest.ru