Расчет основных режимов работы сети

Задачей выполнения данного раздела проекта является определение действительного потокораспределения и напряжений на шинах подстанций в основном нормальном режиме работы сети и при отключениях линий и трансформаторов.

Для четкого представления учитываемых параметров линий и трансформаторов и последовательности расчетов составляется схема замещения всей сети, на которой указываются значения параметров сети и режима. Параметры режима наносятся на схему замещения после расчета режима.

Расчеты потокораспределения в сети выполняются по комплексным сопротивлениям сети с учетом потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях линий и трансформаторов и генерации реактивной мощности в линиях.

При нагрузках, заданных на шинах вторичного напряжения подстанций, и напряжении, известном на шинах источника питания сети, расчет производится итеративно: потери мощности и потокораспределение – по номинальному напряжению сети, а потери напряжения и уровни напряжения – по потокораспределению с учетом потерь мощности и по заданному для данного режима напряжению на шинах источника питания сети.

Выбор основных расчетных режимов сети определяется необходимостью выявить наибольшие возможные потоки мощности во всех элементах проектируемой сети и определить возможные высшие и низшие рабочие напряжения на приемных подстанциях. В сети с одним источником питания рассматрим нормальный режим наибольших нагрузок, а также наиболее тяжелый режим при аварийном отключении линий или трансформаторов (в период наибольших нагрузок подстанций).

При высших уровнях рабочего напряжения возрастают потери активной мощности и энергии при коронировании проводов и линейной арматуры, а также значительно возрастает генерация мощности линиями, что в периоды малых нагрузок может привести к нежелательным последствиям.

Вариант 1

3.1 Режим максимальных нагрузок

На подстанции 2 установлено два трансформатора :

S_ном =25 МВА, U_ВН =115 кВ, U_НН =10,5 кВ,

D Р_хх =27 кВт, D Р_к =120 кВт, u_кВН-НН =10,5%, I_х =0,7%.

D Р_ст2 =54 кВт, D Q_ст2 =350 квар,

D Р_м2 = 86,8 кВт,

D Q_м2 = = 1898,8 квар,

=D Р_ст2 +D Р_м2 +D Q_ст2 +D Q_м2 =54+86,8 + j 350+ j 1898,8 =140,8+ j 2248,8кВА.

На подстанции 3 установлено два трансформатора :

S_ном =40 МВА, U_ВН =115 кВ, U_НН =10,5 кВ,

D Р_хх =36 кВт, D Р_к =172 кВт, u_кВН-НН =10,5%, I_х =0,65%.

D Р_ст3 =72 кВт, D Q_ст3 =520 квар;

D Р_м3 = 106,63 кВт,

D Q_м3 = = 2603,75 квар,

=D Р_ст3 +D Р_м3 +D Q_ст3 +D Q_м3 =72+106,63+ j 520+ j 2603,75=178,63+ j 3123,7 кВА.

На подстанции 4 установлено два трансформатора :

S_ном =16 МВА, U_ВН =115 кВ, U_НН =11 кВ,

D Р_хх =19 кВт, D Р_к =85 кВт, u_кВН-НН =10,5%,

I_х =0,7%.

D Р_ст4 =38 кВт, D Q_ст4 =224 квар,

D Р_м4 = 82,34 кВт,

D Q_м4 = = 1627,3 квар,

=D Р_ст4 +D Р_м4 +D Q_ст4 +D Q_м4 =38+82,34 + j 224+ j 1627,3 =120,3+ j 1851,3 кВА.

На подстанции 5 установлено два трансформатора :

S_ном =10 МВА, U_ВН =115 кВ, U_НН =11 кВ,

D Р_хх =14 кВт, D Р_к =60 кВт, u_кВН-НН =10,5%, I_х =0,7%.

D Р_ст5 =28 кВт, D Q_ст5 =140 квар;

D Р_м5 = 37,23 кВт,

D Q_м5 = = 651,5 квар,

=D Р_ст5 +D Р_м5 +D Q_ст5 +D Q_м5 =28+37,23 + j 140+ j 651,5 =65,23+ j 791,52 кВА.

Переходим к расчёту параметров установившегося режима «методом в два этапа».

1 Этап заключается в определении потоков и потерь мощности в элементах сети последовательно по элементам от концов сети (нагрузок) к началу сети (к станции), (в МВА).

Мощность в конце линии:

20+j 9,8+0,12+j1,63– 2,1 =20,12+j10,38 МВА.

Потери мощности в линии:

0,3+j0,32 МВА.

Мощность в начале линии:

20,12+j10,38 +0,3+j0,32 =20,42+j10,7 МВА;

=20,42+j10,7 +10+j 4,9+0,064+j0,76 – (2,1+1,77)=

=30,484+j14,425 МВА;

=0,4+j0,57 МВА;

30,484+j14,425 +0,4+j0,57 =30,884+j15 МВА;

40+j 19,6+0,18+ j 3,1 – 2,25 =40,18+j21,575 МВА.

Потери мощности в линии:

0,73+j1,28 МВА.

Мощность в начале линии:

40,18+j21,575 +0,73+j1,28 =40,91+j22,86 МВА;

=40,91+j22,86+27+j 13,23+0,14+ j 2,25 – (2,25+2,33)=

=68,05+j36,05 МВА;

=1,36+j3,54 МВА;

68,05+j36,05 +1,36+j3,54 =69,41+j39,59 МВА;

30,884+j15+69,41+j39,59– (1,77+2,33)= =100,29+j52,54 МВА;

100,29+j52,54 +0,04 =100,33+j52,54 МВА;

D Q_м1с = ( )=0 квар,

100,33+j52,54+33+j16,17+j1,38+0,002=133,33+j70,1 МВА;

D Q_м1н = ( )=( )=1,38 Мвар,

133,33+j70,1+0,07+j13,62 +0,25+j2=133,65+j85,72 МВА;

D Q_м1В = ( )=( )=13,62 Мвар,

D Q_{С РЭС-1} = × В₀ × l × n =235,4²×2,604×10^-6×43×2=12,4 Мвар.

133,65+j85,72 – 12,4 =133,65+j79,52 МВА.

Потери мощности в линии:

1,113+j4 МВА.

Мощность в начале линии:

133,65+j80,3 +1,113+j4 =134,76+j84 МВА;

134,92+j84– 12,4 = 134,76+j77,8 МВА.

Сопротивления трансформаторов на подстанциях:

Для подстанции 1:

R_т1В=0,15 Ом, Х_т1В=15,2 Ом,

R_т1С=0,15 Ом, Х_т1С=0 Ом,

R_т1Н=0,3 Ом, Х_т1Н=27,1 Ом.

Для подстанции 2:

R_т2=1,27 Ом, Х_т2=27,95 Ом.

Для подстанции 3:

R_т3=0,7 Ом, Х_т3=16,35 Ом.

Для подстанции 4:

R_т4=2,19 Ом, Х_т4=43,35 Ом.

Для подстанции 5:

R_т5=3,975 Ом, Х_т5=69,5 Ом.

2 этап заключается в определении напряжений в узлах и падения напряжений последовательно по элементам от начала сети к концам сети

U_РЭС=1,07 × U_ном=1,07 × 220=235,4 кВ.

DU_{Л РЭС-1а}= = =4,83 кВ;

кВ;

;

кВ – приведенное напряжение на стороне ВН подстанции 1 к стороне ВН;

;

;

;

;

Коэффициент трансформации: .

кВ; (Действительное напряжение на стороне НН)

;

;

Коэффициент трансформации: .

кВ; (Действительное напряжение на стороне СН)

DU_{Л 1-5}= = =1,87 кВ;

кВ;

кВ – Приведенное напряжение на стороне ВН подстанции 5 к стороне ВН.

;

;

;

Коэффициент трансформации: ;

кВ – действительное напряжение на стороне НН;

DU_{Л 5-4}= = =1,97 кВ;

кВ;

;

кВ – приведенное напряжение на стороне ВН подстанции 2 к стороне ВН;

;

;

Коэффициент трансформации: ;

кВ; (Действительное напряжение на стороне НН)

DU_{Л 1-2}= = =4,048 кВ;

кВ;

кВ – Приведенное напряжение на стороне ВН подстанции 3 к стороне ВН;

;

;

;

Коэффициент трансформации: ;

кВ – действительное напряжение на стороне НН;

DU_{Л 2-3}= = =3,02 кВ;

кВ;

кВ – Приведенное напряжение на стороне ВН подстанции 4 к стороне ВН;

;

;

Коэффициент трансформации: ;

кВ; (Действительное напряжение на стороне НН).

Внесем полученные данные на карту режима (приложение 1).

Расчет максимального режима произведем на компьютере с помощью программы Project1.

Введем исходные данные в программу:

Данные: узлы

Данные: связи

Установка на расчет. Расчёт режима:

Установки

Результаты расчета в форме таблиц:

Результат: схема

Результат: узлы

Результат: связи

Внесем полученные данные на карту режима (приложение 1).

3.2 Минимальный режим

В режиме минимальных нагрузок последние составляют 50% от наибольшей нагрузки по заданию.

Проверим целесообразность отключения трансформаторов:

Экономическая мощность для п/ст 1:

,

так как , то может быть включен 1 трансформатор.

так как , то может быть включен 1 трансформатор.

Экономическая мощность для п/ст 2:

,

так как , то может быть включен 1 трансформатор

Экономическая мощность для п/ст 3:

,

так как , может быть включен 1 трансформатор.

Экономическая мощность для п/ст 4:

,

так как , то может быть включен 1 трансформатор.

Экономическая мощность для п/ст 5:

,

так как , то может быть включен 1 трансформатор.

Расчет минимального режима произведем на компьютере с помощью программы Project1.

Обозначим на схеме замещения узлы и согласно им введем данные. Сначала вычислим необходимые для расчета величины и запишем уже рассчитанные.

Напряжение на РЭС (узел111): U_РЭСнм=1,02 × U_ном=1,02 × 220=224,4 кВ.

Нагрузки минимального режима:

Сопротивления трансформаторов на подстанциях увеличатся в n=2 раз. Поперечные проводимости трансформаторов уменьшатся в n=2 раз.

Полные ёмкостные поперечные проводимости линии, сопротивления связей и коэффициенты трансформации трансформаторов рассчитаны прежде.

Введем исходные данные в программу:

Данные: узлы

Данные: связи

Установка на расчет. Расчёт режима:

Установки

Результаты расчета в форме таблиц:

Результат: схема

Результат: узлы

Результат: связи

Внесем полученные данные на карту режима (приложение 1).

3.3 Послеаварийный режим

Послеаварийный режим обусловлен отключением одного провода на участке РЭС-1.

=1·2,604·10^-6·43=111,95 мкСм;

R_РЭС-1=5,074 Ом, Х _РЭС-1=18,72 Ом;

Напряжение на РЭС (узел111): U_РЭСав=1,09 × U_ном=1,09 × 220=239,8 кВ.

Введем исходные данные в программу:

Данные: узлы

Данные: связи

Результаты расчета в форме таблиц:

Результат: схема

Результат: узлы

Результат: связи