Разработка вариантов развития сети электроснабжения потребителей

 

  Активное, реактивное сопротивления  и проводимости линий определяются  по формулам, приведенным выше.

  Результаты расчетов сведены  в таблицу.

 

   Данные схемы замещения  варианта Б:

Участок сети	Rл, Ом	Xл, Ом	Bл 10 , Ом	Qс, Мвар
1-6	5,727	9,821	244,72	1,104
1-8	13,61	34,69	231	1,946
1-13	5,94	12,6	81	0,221
1-15	7,68	25,92	179,84	2,189
8-15	25,68	26,64	153	1,056

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Выбор силовых трансформаторов

  Число  и мощность трансформаторов не  зависят от схемы, а зависят  от категории и мощности электроприемников. Для потребителей 1 и 2 категорий необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов, а для потребителей 3 категории достаточно одного трансформатора.

Мощность трансформаторов определяется формулой:  Sт≥Sp/(kав(n-1)),

      где Sp – расчетная мощность подстанций, Sp=P/cosφ;

      Kав – коэффициент аварийных перегрузок;

      n – число трансформаторов;

Мощность трансформатора: Sтр= Sp/kав

Для потребителей I, II,категории будем выбирать двух трансформаторные подстанции.

Выбор силовых трансформаторов для схемы А и Б

Узел	Активная мощность нагрузки Р, МВт	Полная мощность нагрузки Sр,  МВА	Мощность трансформатора Sтр, МВА	Тип трансформатора
6	25	27,78	19,84	2 ТРДН – 40 000/110
8	40	44,45	31,75	2 ТРДН – 40 000/110
13	15	16,67	12,82	ТДН – 16 000/110
15	35	38,89	27,78	2 ТРДН – 40 000/110

 

 Справочные  данные  выбранных силовых трансформаторов сведены в таблицу

 Данные силовых трансформаторов

 

Тип трансформатора	Uном, кВ	Uк, %	Рк, кВт	ΔРхх , кВт	Iхх, %	Rт, Ом	Xт, Ом	ΔQхх, квар
ТДН – 16 000/110	115	10,5	85	19	0,7	4,38	86,7	112
ТРДН – 40 000/110	115	10,5	172	36	0,7	1,44	34,8	260

  Схемы замещения силовых трансформаторов рассчитываем по формулам:

Z’=Z’’=Rтр+jXтр

R’=R’’=2Rтр – значение активных сопротивлений;

X’=X’’=1,8Xтр – значение индуктивных сопротивлений для трехфазных трансформаторов;

Sхх=∆Pxx+j∆Qxx.

 

6. Расчёт установившегося режима.                               

Наносим на схему замещения потоки мощности.

Расчет производим итерационным методом по данным “конца”.

1. Расчет радиальной сети.

1. Определение мощности в конце  схемы.

Sк1-6’ = 25+j12,1MBA

Sк1-8’= 40+j19,4MBA

Sк1-13’ = 15+j7,26 MBA

Sк1-15’ = 35+j16,94MBA

2. 1 итерация: считаем, что U1=U2=110кВ

3. Расчет ведем по данным конца:

 Определяем потери мощности  в силовом трансформаторе.

ΔSт = ΔРт+ jΔQт,                                                   

Где ΔРт – потери активной мощности в трансформаторе, МВ;

ΔQт – потери реактивной мощности в трансформаторе, Мвар.

ΔРт = ΔРxx+ β2н ΔРкз,                                              

Где - ΔРxx – потери холостого хода трансформатора, кВт;

β – коэффициент загрузки трансформатора;

ΔРкз – потери  короткого замыкания, кВт.

β= Sк/NSном                                                             

Где – Sк – полная мощность потребителя;

 Sном - номинальная мощность трансформатора, МВА;

N – количество трансформаторов.

                                           ΔQт = ΔQxx+ β2 ΔQобм,                                             

Где ΔQxx – потери реактивной мощности в трансформаторе на холостом ходу, Мвар;

ΔQобм – потери реактивной мощности в обмотках, квар.

 

Расчеты по формулам заносим в таблицу.

 

участок	β	ΔРт, МВт	ΔQт, Мвар	ΔSт, МВА
1-6	0,555	0,09	1,08	0,09+j1,08
1-8	0,555	0,09	1,58	0,09+j1,58
1-13	1,111	0,124	2,05	0,124+j2,05
1-15	0,555	0,09	1,41	0,09+j1,41

4. Определяем мощность в начале участков 66’, 88’, 1313’, 1515’.

Sн66’ = Sк66’ + ΔSт6 = 25,1+j13,52MBA

Sн88’ = Sк88’ + ΔSт8 = 40,09+j20,98 MBA

Sн1313’ = Sк1313’ + ΔSт13 = 15,11+j9,31MBA

Sн1515’ = Sк1515’ + ΔSт15 = 35,1+j18,35MBA

 

5. Определяем потери мощности в шунте.

ΔSш2-6’ = U12 Yш2-6’ = -j1,1 MBA

ΔSш2-8’ = U12 Yш2-8’ = -3,27 МВА

ΔSш2-13’ = U12 Yш2-13’= -j0,22 МВА

ΔSш2-15’ = U12 Yш2-15’ = -j2,15 MBA

 

6. Определим мощности конца участков.

Sк1-6 = Sн66 + ΔSш2-6’ = 25,1 + j12,1 MBA

Sк1-8 = Sн88 ΔSш2-8’ = 40,09+ j17,71 MBA

Sк1-13 = Sн1313+ ΔSш2-13’ = 15,11 +j9,19 MBA

Sк1-15 = Sн1515’ + ΔSш2-15’ = 35,1+j16,2 MBA

 

7. Находим потери мощности на участках 1-6, 1-8, 1-13, 1-15.

ΔS1-6 = (Sк1-6/U1)2 Z1-6 = 0,66 + j1,2MBA

ΔS1-8 = (Sк1-8/U1)2 Z1-8 = 2,89 + 4,95 MBA

ΔS1-13 = (Sк1-13/U1)2 Z1-13 = 0,29 + j0,604 MBA

ΔS1-15 = (Sк1-15/U1)2 Z1-15 = 1,88 + j3,23MBA

 

8. Определяем мощность в начале  участков 1-6, 1-8, 1-13, 1-15.

Sн1-6 = Sк1-6 + ΔS1-6 = 25,76 + j14,4 MBA

Sн1-8 = Sк1-8+ΔS1-8 = 43+ j22,7 MBA

Sн1-13= Sк1-13 + ΔS1-13 = 15,39 +j9,7MBA

Sн1-15 = Sк1-15 + ΔS1-15 = 37+j22MBA

 

         9. Реактивная мощность, генерируемая линиями 1-6, 1-8, 1-13, 1-15 в начале участков:

           Qсн1-6= -j1,1 MBA

   Qсн1-8 = -j3,27МВА

           Qсн1-13 =-j0,22 Мвар

           Qсн1-15 =-j 2,15 Мвар

       10. Мощность источника  S1 определяется по формуле Sн1-х +∆ Qсн1х = S1

                 S1-6=25,76 + j13,3 МВА

                  S1-8 =43+ j19,4 МВА

                  S1-13= 15,39 +j9,5  МВА

                  S1-15= 32+j20МВА

11. Определяем напряжения в узлах 6-6’, 8-8’, 13-13’, 15-15’ (не учитывая поперечную составляющую, т.к.  U<220 кВ) по формуле:  Uх = U1-((Pк1хкR1х + Qк1хкX1х)/U1 )

 U6’= 107,6 кВ

       U8’ =10,3кВ

       U13’=108,13 кВ

       U15’ = 105,45 кВ

12. Продольная составляющая падения  напряжения в трансформаторе (без  трансформации) определяется по  формуле:    ∆Uх = (PкххкRт + QкххкXт)/Ux

   ∆U6 =4,25 кВ                 

 ∆U8 = 7 кВ

 ∆U13 =6,43 кВ

 ∆U15  = 6 кВ

13. Поперечная составляющая падения  напряжения в трансформаторе  определяется по формуле:      δ U у’ = (Pkxx*Xт + Qkxx*Rт)/Ux

δ U6=8,25 кВ

δ U8=13,7 кВ

δ U13=12,3 кВ

δ U15= 11,8кВ

14.Напряжение потребителя определяется  по формуле: Ux= Ux - ∆Uх  -δ Ux

             U6=103,7е-j4,6 кВ

       U8 = 97,3е-j8 кВ

       U13 =102,5е-j6,9 кВ

       U15 = 100,2е-j6,8 кВ

15. коэффицент трансформации определяется: nт=U1/U2=110/10=11

16. Определяем напряжение в узлах 6, 8, 13, 15 с учетом трансформации:

   U6= U6 / nт = 103,7 /11=9,43 кВ

   U8 = U8/ nт = 97,3/11=8,85 кВ

   U13 = U13/ nт = 102,5/11=9,32 кВ

 U15 = U15/ nт = 100,2/11=9,11 кВ

17. Проверка: ∆U%= (U1 – Ux) 100/ U1

 ∆U%6  = (110-107,5)100/110=2,3% <5%

 ∆U%8 = (110-104,6)100/110= 4,9% <5%

 ∆U%13 =(110-107)100/110= 2,7 <5%

 ∆U%15 = (110-106,4)100/110 = 3,3 <5%

 

После расчета установившихся режимов схемы развития сети, получившиеся значения  мощности источников S1 для всей схемы – суммируем:

Участок 1-6= 25,76 + j13,3

Участок 1-8 = 43+ j19,4

Участок 1-13 = 15,39 +j9,5 

Участок 1-15 = 37+j20

   Мощность источника равна  S= 121,15+j62,2.

 

2. Расчет установившихся режимов замкнутой сети.

   Поскольку в варианте Б схемы развития сети участки 1-6 и 1-13 не отличаются от аналогичных участков схемы А, то расчет установившихся режимов ведем только для замкнутой схемы с узлами 1-8-15.

Разрезаем питающий узел 1 и получим сеть с 2-х сторонним питанием.

Расчет производим в 2 этапа:

- без учета потерь мощности,

- с учетом потерь мощности.

 

1. Расчет установившегося режима без учета потерь мощности.

1. Поток мощности на головном участке1-15 по формуле:

     S1-8= (S8(Z 8-15+ Z1-15)+S15 Z1-15) / (Z1-8 +Z15-8+Z1-15)= 28,29+j20,56 МВА

 2. По закону Кирхгофа определим потоки мощности на остальных участках:

   S8-15 = S1-8 –S8 = 28,29+ j20,56 – 40 – j19,4 = -11,71 + j1,16 МВА

   S1-15 = S15 –S8-15 = 35+j16,94 +11,71– j1,16 = 46,71 + j15,78 МВА

2. Расчет установившегося режима с учетом потерь мощности.

   1. Определим потери мощности на участке 15-15 при раздельной работе двух    трансформаторов.

ΔSт =0,07+j1,27МВА

2. Определим мощность в начале участка 15-15:

  Sн15-15 = S15 + ΔSт =35+j16,94+0,07+j1,27 = 35,07+j18,21МВА

3. Потери в шунте 15:

  ΔSш15 = U12 ·Y*ш15  = -j2,17МВА

4.Определяем мощность в конце участка 8-15:

Sк8-15 = Sн15-15+ ΔSш13 = 35,07+ j16,04 МВА

5. Определяем потери мощности в линии 8-15:

ΔS8-15 =(Sк8-15/U1)2 Z8-15  =3,16 +j3,27 МВА

6. Мощность в начале линии 8-15 с учетом шунта:

Sн 8-15 = Sк8-15   + ΔS8-15 + ΔSш15    = 38,23 + j17,14 МВА

7. Определяем  потери мощности на участке 8-8’ аналогично тому, как рассчитывали ранее.

 ΔSт = 0,09+j1,56MBA

8. Мощность в начале узла 8-8’:

  Sн8-8 = Sк88 + ΔSт    = 40,1 +j21МВА

9. Потери в шунте 8 определяются:

 ΔSш8 = U12 ·Yш8  = - j2,8 MBA

10. Определяем мощность в конце участка 8-8’ с учетом шунта 8:

Sк1-8 = Sн8-8  + ΔSш8 + Sн 8-15 = 78,3 +j35,6 MBA

11. Определяем потери мощности в линии участка 1-15:

ΔSт1-8 =(Sк1-8/U1)2 Z1-8  = 8,32 + j21,26 MBA

12. Мощность в начале участка 1-15 определяется:

Sн1-8 = Sк1-8 + ΔSт1-8 = 78,3 +j35,6 + 8,32 + j21,26 = 86,62 + j56,86 MBA

13. Мощность источника S1 определяется:

         S1= Sн1-8 + ΔSш1 =86,62 + j55,5 MBA

14. Напряжение в узлах 8 и 8’ определяется без учета поперечной составляющей, т.к. U<220 кВ.

U8= U1- =110- кВ

15. Продольная составляющая падения напряжения в трансформаторе (без трансформации):

            ∆U15= =8,29 кВ

16. Поперечная составляющая падения напряжения в трансформаторе:

                   δU18= =11,87 кВ

17. Напряжение потребителя определяется:

          U’8 = U8  - ∆U8 - δU8 = 88,4– 8,29 – j17,06 = 80,11 – j17,06

          U= 81,9е-j12 кВ

18. Определяем коэффициент трансформации:

      nт=U1/U2=110/10=11

19. Определяем напряжение в узле 8’ с учетом трансформации:

U3’= U3/ nт = 81,9/11=7,5 кВ

20. Определяем напряжение в узлах 15 и 15’ (не учитывая поперечную составляющую)

U8= U8- =88,4 -

21. Продольная составляющая падения в трансформаторе (без трансформации)

                       ∆U15= =8,77 кВ

   22. Поперечная составляющая падения напряжения в трансформаторе:

               δU15= =16,35 кВ

22. Напряжение потребителя в узле 15’ определяется:

U15’    = U15  - ∆U15 - δU15 = 73– 8,77 – j16,35 = 64,23 – j16

           U= 66,27 е-j14,2

23. Определяем коэффициент трансформации:

           nт=U1/U2=110/10=11

24. Напряжение узла 15’ с учетом трансформации:

           U3’= U3/ nт = 66,3/11=6 кВ

25. Потоки мощности на участке: Sк15-1= 46,71 + j16,8 МВА

Потери мощности: ΔS15-1 =(Sк15-1/U1)2 Z15-1  =1,6 +j5,4 МВА

26. Мощность в начале 1-15:

Sн 1-15= Sк1-15 + ΔS1-15 = 46,71 + j16,8 +1,6 +j5,4 = 48,31+ j22,2 МВА

27. Мощность, потребляемая от источника кольцевой схемой: