Выбор сечений воздушных и кабельных линий и расчет режимов электрической сети проектируемой подстанции

Следовательно по длительно допустимому току кабель проходит.

Проверяем выбранный кабель на термичкую стойкость к току КЗ.

F_min<F_ст,                                                                                                                            (3.6)

где F_min– минимально допустимое сечение по условию термической стойкости, мм²:

,                                                                            (3.7)

где  В_к – тепловой импульс при протекании тока КЗ, А²·с

B_k=109,1·10⁶А²·с (см. п.5)

      С - коэффициент , С=110        

мм²(3.8)

Условие (3.6) выполняется, т.к.  28,89мм²<35мм² . Следовательно окончательно принимаем кабель АСБ-35.

Выбирем кабель для питания ТП2. Для питания ТП2 необходим 1 кабель, тогда по формуле (3.1):

По формуле (3.2) определим экономическое сечение ( j_эк=1,4А/мм², т.к.

Т₃=3400ч). [2,табл 1.2]

                    F=51,31/1,4=36,7мм²

Принимаем F=35 мм². Выбираем кабель АСБ-35 с I_доп=140 А[4,стр. 405]

I_доп^’=140·1,0·1,0=140 А

Условие I_доп^’ > I_норм  (140>51,31) выполняется.

Следовательно по длительно допустимому току кабель проходит.

Проверяем выбранный кабель на термичкую стойкость к току КЗ.

F_min<F_ст                                                                                                             

,                                                

где  В_к – тепловой импульс при протекании тока КЗ, А²·с,

B_k=109,1·10⁶ А²·с(см. п.5)

       С - коэффициент , С=110

мм²

Условие (3.6) выполняется, т.к.28,89мм²<35мм² . Следовательно окончательно принимаем кабель АСБ-35.

     Рассчитаем режимы работы электрической сети. Сперва составим схему замещения и определим её параметры.

Для данной электрической сети схема замещения будет иметь следующий вид:                 Рис. 3.1 Cхема замещения электрической сети

Определим параметры схемы замещения. Для этого выпишем паспортные данные ее элементов:

1)  воздушная линия 110кВ (провод АС120/19):

      r₀=0,249 Ом/км

      х₀=0,427 Ом/км

      b0=2,66·10 ^-6См/км

2)  кабельные линии (кабель АСБ35):

      r₀=0,89 Ом/км

      х₀=0,095 Ом/км

3)  трансформаторы:

     на РП (ТРДН-40000/110):

     ΔPх=0,034 МВт

     ΔQх=0,26МВар

    Uвн=115 кВ

    Rт=1,4 Ом

    Хт=34,7Ом

На ТП1 и ТП2 (ТМ-1600/10):

    ΔP_x=2,45 кВт;

    ΔQх=26 кВар

    Uвн=10 кВ

    Uнн=0,4 кВ

    Rт=1,22 Ом

    Хт =5,35 Ом

Тогда параметры схемы замещения определим по следующим формулам:

Активное сопротивление ВЛЭП:

R₁=r₀·L₁/n,                                                                                (3.9)

где  L₁ – длина линии, км;

        n – количество линий.

R₁=0,249·40/2=4,98Ом.                                                         

Реактивное сопротивление ВЛЭП:                                     

            Х₁=х₀·L₁/n,                                                                              (3.10)

           Х₁=0,427 ·40/2=8,54Ом.

Активное и реактивное сопротивления КЛ определим по тем же формулам:

R₂=0,89·0,3/2=0,133Ом.                                         

           Х₂=0,095·0,3/2=0,014Ом.

R₃=0,89·0,54=0,481Ом.

           Х₃=0,095·0,54=0,051Ом.

Рассчитаем электрическую сеть в режиме максимальных нагрузок.

В режиме максимальных нагрузок задаемся напряжением в узлах равным 1,1U_ном и мощностями, равными мощностям из условия:

Расчет электрической сети производим в два этапа: на первом этапе осуществляем расчет потоков мощности «с конца», а во втором – расчет напряжений «с начала».

Определяем мощность в конце трансформатора на ТП1:

S_т2^к=S₂=1,348МВА; 

S_т2^к=(1,2+j0,615 )МВА;

Мощность в начале трансформатора:

 S_т2^н=S_т2^к+ (S_т2^к/ U_вн)²·(R_т2 /2+jX_т2  /2),                                             

S_т2^н=1,2+j0,615+1,348² /11² ·(1,22/2 +j5,35/2)=(1,209+j0,655)МВА;

Мощность в конце первой КЛ:

           S_л2^к =S_т2^н+2· ΔS_х  ;

           S_л2^к  =1,209+j0,655+2·(0,002+j0,026)=(1,213+j0,707) МВА;

Мощность в начале первой КЛ:

S_л2^н=S_л2^к  + (S_л2^к / U_ном)²·R₂

S_л2^н=1,213+j0,707+1,404²/11²·0,133=(1,215+j0,707)МВА;

Определяем мощность в конце трансформатора на ТП2:

S_т3^к=S₃=0,889 МВА; 

S_т3^к=(0,8+j0,39) МВА;

Мощность в начале трансформатора:

 S_т3^н=S_т3^к+ (S_т3^к/ U_вн)²·(R_т3+jX_т3)

S_т3^н=0,8+j0,39+0,889²/11²·(1,22+j5,35)=(0,808+j0,425)МВА;

Мощность в конце второй КЛ:

           S_л3^к =S_т3^н+ ΔS_х 

           S_л3^к  =0,808+j0,425+0,002+j0,026=(0,81+j0,451) МВА;

Мощность в начале второй КЛ:

S_л3^н=S_л3^к + (S_л3^к / U_ном)²·R₃

S_л3^н=0,81+j0,451+0,927²/11²·0,481=(0,813+j0,451)МВА.

Мощность в конце трансформатора на РП:

S_т1^к=S₁+S_л2^н+S_л3^н

S_т1^к=40+j21,59+1,215+j0,707+0,813+j0,451=(42,03+j22,75)МВА;

Мощность в начале трансформатора на РП:

 S_т1^н=S_т1^к+ (S_т1^к/ U_вн)²·(R_т1 /2+jX_т1 /2)

S_т1^н=42,03+j22,75+47,69²/121²·(1,4/2+j34,7/2) =(42,14+j25,46)МВА;

Мощность в конце ВЛ:

            S_вл^к =S_т1^к +2· ΔS_х -jQc

где   jQc= UВН²·L1 ·b0=121²·40·2,66·10^-6=1,558МВар

             S_вл^к=42,14+j25,46+2·(0,034+j0,26)-j1,558=(42,21+j24,42) МВА;

Мощность в начале ВЛ:

S_вл^н= S_вл^к + ( S_вл^к / U_ном)²·(R₁+jX₁)-jQc

S_вл^н=42,21+j24,4+48,76²/121²·(4,98+j8,54)-j1,558=(43,02+j24,25) МВА;

Отсюда

          S=48,52 МВА.

Производим расчет напряжений в узлах. Напряжение системы принимаем 121кВ. Тогда напряжение на высокой стороне РП равно:

(3.11)

        

Напряжение трансформатора на шинах НН, приведенное к высокой стороне:

                   

   

   

Напряжение трансформатора на шинах НН:

U_т1=U_т1^в·U_нн/U_вн ,                                                                                    (3.12)

U_т1=113,6·10,5/115=10,36кВ.

Напряжение на высокой стороне трансформатора на ТП1 равно:

          (3.13)

кВ.

Напряжение трансформатора на шинах НН, приведенное к высокой стороне:

кВ.

Напряжение трансформатора на шинах НН:

U_т2=U_т2^в·U_нн/U_вн ,                                                                U_т2=10,1·0,4/10=0,404кВ.

Напряжение на высокой стороне трансформатора на ТП2 равно:

кВ.

Напряжение трансформатора на шинах НН, приведенное к высокой стороне:

кВ.

Напряжение трансформатора на шинах НН:

U_т2=U_т2^в·U_нн/U_вн ,

U_т2=10,03·0,4/10=0,4кВ.

Так как напряжение у потребителя не отличается от номинального больше, чем на 5%, то нам не нужно осуществлять  регулирование его на РП и ТП.

Рассчитаем электрическую сеть в режиме минимальных нагрузок.

В режиме минимальных нагрузок задаемся напряжением в узлах равным 1,05U_ном и мощностями, равными 0,6 мощности из условия.

S₁=(24+j12,95)МВА,

S₂=(0,72+j0,369)МВА,

S₃=(0,54+j0,277)МВА.

Определяем мощность в конце трансформатора на ТП1:

S_т2^к=S₂=0,809МВА; 

S_т2^к=(0,72+j0,369 )МВА;

Мощность в начале трансформатора:

 S_т2^н=S_т2^к+ (S_т2^к/ U_вн)²·(R_т2 /2+jX_т2  /2),                                             

S_т2^н=0,72+j0,369+0,809² /10,5² ·(1,22/2 +j5,35/2)=(0,724+j0,385)МВА;

Мощность в конце первой КЛ:

           S_л2^к =S_т2^н+2· ΔS_х  ;

           S_л2^к  =0,724+j0,385+2·(0,002+j0,026)=(0,728+j0,437) МВА;

Мощность в начале первой КЛ:

S_л2^н=S_л2^к  + (S_л2^к / U_ном)²·R₂

S_л2^н=0,728+j0,437+0,849²/10,5²·0,133=(0,729+j0,437)МВА;

Определяем мощность в конце трансформатора на ТП2:

S_т3^к=S₃=0,534 МВА; 

S_т3^к=(0,48+j0,234) МВА;

Мощность в начале трансформатора:

 S_т3^н=S_т3^к+ (S_т3^к/ U_вн)²·(R_т3+jX_т3)

S_т3^н=0,48+j0,234+0,534²/10,5²·(1,22+j5,35)=(0,483+j0,248)МВА;

Мощность в конце второй КЛ:

           S_л3^к =S_т3^н+ ΔS_х 

           S_л3^к  =0,483+j0,248+0,002+j0,026=(0,485+j0,274) МВА;

Мощность в начале второй КЛ:

S_л3^н=S_л3^к + (S_л3^к / U_ном)²·R₃

S_л3^н=0,485+j0,274+0,557²/10,5²·0,481=(0,486+j0,274)МВА.

Мощность в конце трансформатора на РП:

S_т1^к=S₁+S_л2^н+S_л3^н

S_т1^к=24+j12,95+0,729+j0,437+0,486+j0,274=