Проектирование сетевого района

Проходная подстанция присоединяется к сети путем захода на нее одной линии с двусторонним питанием. Проходные подстанции применяются в простых замкнутых сетях.

Узловые подстанции присоединяются к  сети не менее, чем по трем линиям.

Определим количество присоединений  к шинам ВН каждой подстанции.

Подстанция 1 –  узловая:

РУ110 кВ – высшая обмотка: , где – количество присоединений к шинам ВН, – количество линий, подходящих к шинам ВН.

Подстанции 2,3,4 – проходные:

РУ110 кВ – высшая обмотка: .

Подстанция 5 – тупиковая:

РУ110 кВ – высшая обмотка:

Подстанция 6 –  тупиковая:

РУ35 кВ – высшая обмотка:

Структурная схема  сетевого района приведена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Структурная схема сетевого района

 

5. Расчет параметров режимов работы электрической сети

5.1 Расчет параметров схемы замещения электрической сети

Расчетная схема электрической  сети и ее схема замещения составляются на основе задания с учетом параметров выбранных элементов. Для линий электропередачи используются П-образные схемы замещения для трансформаторов Г-образные схемы: однолучевые для двухобмоточных трансформаторов и трехлучевые для трехобмоточных и автотрансформаторов. В целях упрощения расчетов вместо емкостных проводимостей линий электропередачи учитываются зарядные мощности Q_с, а вместо проводимостей трансформаторов – потери холостого хода .

Для n параллельно работающих линий протяженностью l параметры эквивалентной схемы замещения будут равны

      (5.1)

      (5.2)

     (5.3)

где r₀ , x₀ , b₀ – погонные активные и реактивные сопротивления и емкостная проводимость соответственно, взятые из [1].

Сопротивления схемы замещения  трансформаторов вычисляются по паспортным данным трансформаторов. Для k параллельно работающих трансформаторов сопротивления схемы замещения следует уменьшить, а потери холостого хода увеличить в k раз. Для сети нескольких номинальных напряжений электрический расчет при ручном счете можно выполнять без приведения сопротивлений к одному U_ном  с учетом идеализированных трансформаторов. В схеме замещения подстанция «А» учитывается в виде балансирующего по мощности и базисного по напряжению узла, в котором заданно значение напряжения для рассчитываемого режима работы сети.

Для типовой  структурной схемы сетевого района составлена схема замещения сети, которая представлена на рисунке 5.1.

По формулам (5.1), (5.2), (5.3)и [1] найдем параметры линии А-1:

(Ом);

(Ом);

(Мвар).

Остальные параметры схемы замещения, рассчитанные по формулам (5.1), (5.2), (5.3) и [1], приведены на рисунке 5.1.

5.2 Расчет режима максимальных нагрузок

Расчет режима максимальных нагрузок выполняется методом последовательных приближений. В качестве первого приближения (на первом этапе расчетов) принимается, что напряжения в узлах равны номинальному напряжению. При данном условии находятся мощности в конце и начале каждого участка схемы замещения сети с учетом потерь мощности в продольных сопротивлениях, зарядных мощностей линий электропередачи Q_c и потерь в стали трансформаторов . Потери мощности зарядные мощности Q_c определяются по U_ном. На втором этапе расчетов по найденным значениям мощностей и напряжению базисного узла находятся напряжения в узлах с учетом потерь напряжения в линиях и в трансформаторах.

Источником электроэнергии рассматриваемой сети является системная подстанция “A”, обозначенная узлом 15. Напряжение на шинах РУ подстанции “A” равно 118,8 кВ.

В начале расчетов разрезается  замкнутая часть схемы сети 110 кВ по узлу 15, который является для нее центром питания, и определяются расчетные мощности узлов (рисунки 5.2а; 5.2б). Расчетные мощности вычисляются по формулам, МВА:

;          (5.4)

;          (5.5)

;

.

Аналогично определяются расчетные мощности для других узлов.

Мощности на головных участках замкнутой части сети 110 кВ определяются как, МВА:

;       (5.6)

Мощность головного участка 15-4 определяется аналогично (5.6). Для определения мощностей по остальным участкам замкнутого контура используется первый закон Кирхгофа.

Разрезав замкнутый контур по точке 2, получаются две независимые разомкнутые схемы, показанные на рисунке 5.2в. Аналогичным образом по формуле (5.5) определяются потоки мощностей на участках схемы 1-2’, 1-15, 15-4, 4-3, 3-2”. Так мощности на участке 15-2” определятся следущим образом, МВА:

;

;

;

;

.

Мощности на остальных  участках определяются аналогично. Результаты расчетов приведены на рисунке 5.1.

На втором этапе  определяются напряжения во всех точках сети. Напряжение в точке 15 (в центре питания) равно 118,8 кВ.

Напряжение в точке 1 определяется по формуле, кВ:

;        (5.7)

.

 

 

  а)

  б)

  в)

 

Рисунок 5.2 – Промежуточные преобразования схемы замещения замкнутой части сети

 

Напряжение  в узле 7 определится следущим образом, кВ:

;

.

Аналогичным образом определены напряжения во всех узлах схемы сети. Результаты расчетов приведены на рисунке 5.1.

Необходимо произвести расчет схемы замещения с помощью программы ROOR в режиме максимальных нагрузок. Результаты расчетов представлены в таблицах 5.1 и 5.2. Сравнения полученных результатов расчетов с ручным расчетом приводятся в таблицах 5.3, 5.4.

Таблица 5.1 – Результаты расчета режима максимальных нагрузок по ветвям схемы замещения в программе ROOR

Номер ветви	Номера узлов		Мощность начала ветви, МВА		Мощность конца  ветви, МВА		Потери мощности, МВА
	Начало	Конец	Активная	Реактивная	Активная	Реактивная	Активные	Реактивные
1	15	1	44,333	20,686	43,880	21,655	0,453	0,905
2	1	2	13,723	7,034	13,642	7,518	0,081	0,129
3	3	2	3,458	0,255	3,454	0,628	0,005	0,004
4	4	3	10,585	3,150	10,514	3,670	0,071	0,068
5	15	4	32,036	13,119	31,711	13,583	0,325	0,606
6	1	7	30,103	14,271	30,000	12,000	0,103	2,271
7	2	8	17,058	7,922	17,000	6,780	0,058	1,142
8	3	9	7,033	3,314	7,000	2,820	0,033	0,494
9	4	10	21,088	10,209	21,000	8,470	0,088	1,739
10	15	5	13,607	7,289	13,416	8,231	0,191	0,251
11	5	11	13,390	8,063	13,341	6,482	0,049	1,581
12	11	12	5,006	2,095	5,000	1,970	0,006	0,125
13	11	13	8,335	4,387	8,315	4,387	0,020	0
14	13	6	8,315	4,387	8,071	3,931	0,244	0,456
15	6	14	8,056	3,851	8,000	3,205	0,056	0,646
Суммарные потери мощности, МВА							1,782	10,418
Суммарная генерация  ЛЭП, МВА								5,716

 

Таблица 5.2 – Результаты расчета режима максимальных нагрузок по узлам схемы замещения в программе ROOR

Номер узла	Напряжение, кВ		Генерация, МВА		Потребление, МВА
	Модуль	Угол, 0	Активная	Реактивная	Активная	Реактивная
1	116,874	-0,726	0	0	0,054	0,350
2	115,880	-1,005	0	0	0,038	0,224
3	116,049	-0,943	0	0	0,023	0,101
4	116,978	-0,719	0	0	0,038	0,224
5	116,604	-0,450	0	0	0,026	0,168
6	35,308	-7,385	0	0	0,015	0,080
7	10,350	-4,289	0	0	30,000	12,000
8	10,786	-4,173	0	0	17,000	6,780
9	10,775	-4,228	0	0	7,000	2,820
10	10,814	-4,586	0	0	21,000	8,470
11	110,655	-5,593	0	0	0	0
12	10,004	-6,796	0	0	5,000	1,970
13	36,977	-5,537	0	0	0	0
14	9,736	-11,100	0	0	8,000	3,205
15	118,800	0	89,976	41,093	0	0

Таблица 5.3 – Сравнение результатов расчетов напряжений в узлах схемы

Номер узла	Напряжения  в узлах в режиме максимальных нагрузок, кВ
	ручной расчет	расчет в программе ROOR
1	116,974	116,874
2	115,972	115,880
3	116,010	116,049
4	116,946	116,978
5	116,588	116,604
6	35,136	35,308
7	10,336	10,350
8	10,777	10,786
9	10,751	10,775
10	10,593	10,814
11	110,202	110,655
12	9,960	10,004
13	36,825	36,977
14	9,668	9,736
15	118,800	118,800

 

Таблица 5.4 – Сравнение результатов расчетов потоков мощностей в ветвях схемы

Номер ветви	Номера узлов		Ручной расчет методом итераций		Расчет в  программе ROOR
			Мощность начала ветви, МВА	Мощность конца  ветви, МВА	Мощность начала ветви, МВА	Мощность конца  ветви, МВА
	Начало	Конец
1	15	1	44,412 + j22,167	43,897 + j21,137	44,333 + j20,686	43,88 + j21,655
2	1	2	13,733 + j7,466	13,642 + j7,322	13,723 + j7,034	13,642 + j7,518
3	3	2	3,462 + j0,433	3,457 + j0,438	3,458 + j0,255	3,454 + j0,628
4	4	3	10,599 + j3,526	10,52 + j3,45	10,585 + j3,150	10,514 + j3,67
5	15	4	32,1 + j14,02	31,73 + j13,329	32,036 + j13,119	31,711 + j13,583
6	1	7	30,11 + j14,412	30 + j12	30,103 + j14,271	30 + j12
7	2	8	17,061 + j7,98	17 + j6,78	17,058 + j7,922	17 + j6,78
8	3	9	7,035 + j3,338	7 + j2,82	7,033 + j3,314	7 + j2,82
9	4	10	21,093 + j10,307	21 + j8,47	21,088 + j10,209	21 + j8,47
10	15	5	13,632 + j7,98	13,417 + j7,697	13,607 + j7,289	13,416 + j8,231
11	5	11	13,391 + j8,05	13,342 + j6,453	13,390 + j8,063	13,341 + j6,482
12	11	12	5,006 + j2,094	5 + j1,97	5,006 + j2,095	5 + j1,97
13	11	13	8,336 + j4,359	8,316 + j4,359	8,335 + j4,387	8,315 + j4,387
14	13	6	8,316 + j4,359	8,068 + j3,897	8,315 + j4,387	8,071 + j3,931
15	6	14	8,053 + j3,817	8 + j3,205	8,056 + j3,851	8 + j3,205