Расчет питающих и распределительных сетей

Параметры всех участков ВЛ 110 кВ представлены в таблице 4.1

Таблица 4.1

Примечание: в скобках указаны параметры линии при минимальных нагрузках.

Активное сопротивление схемы замещения двухобмоточного трансформатора R_Т (Ом), приведенное к номинальному напряжению U_ном (кВ), стороны ВН (высшего напряжения):

                                                                        (4.3)

где    ΔР_к – потери короткого замыкания, кВт;

U_ном – высшее номинальное напряжение, кВ;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Индуктивное сопротивление Х_Т (Ом):

                                                                                                                       (4.4)

где    u_к – напряжение короткого замыкания, %;

U_ном, S_ном – то же, что и для формулы (4.3).

Активные сопротивления R_1Т, R_2Т и R_3Т лучей звезды в схеме замещения трехобмоточного трансформатора (приложение Д) находят по общему активному сопротивлению трансформатора (4.3).

При соотношении мощностей обмоток 100/100/100% (соответствует заданию в курсовой работе):

                                                    (4.5)

где размерность величин та же, что для формулы (4.3).

Индуктивные сопротивления Х_1Т, Х_2Т и Х_3Т :

                                      (4.6)

Причем:

                                                      (4.7)

где u_к(1-2), u_к(1-3) и u_к(2-3) – каталожные значения напряжений короткого замыкания, %, для соответствующих пар обмоток; размерность остальных величин та же, что для формул (4.3), (4.4).

U_ном – номинальное напряжение, кВ.

Рис. 3.2 Схема замещения электропередачи 110 кВ

Потери мощности ΔS_Т (МВА) в «n» параллельно работающих двухобмоточных трансформаторах определяют по формулам:

                                     (4.10)

                               (4.11)

где    S_нн = Р_нн + jQ_нн – нагрузка трансформатора, МВА;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА;

ΔР_к и  ΔР_х – потери мощности короткого замыкания и холостого хода трансформатора, кВт;

u_к – напряжение короткого замыкания, %;

I_х – ток холостого хода трансформатора, %.

Потери мощности ΔS_Т (МВА) в «n» параллельно работающих трехобмоточных трансформаторах находят по формуле (4.10) и по выражениям, аналогичным (4.11):

                   (4.12)

При соотношении мощностей обмоток 100/100/100% потери ΔР_к (кВт), соответствующие лучам схемы замещения, определяются по каталожным значениям потерь короткого замыкания для пар обмоток:

ΔР_{к вн} = 0,5(ΔР_{к вн-сн} + ΔР_{к вн-нн} - ΔР_{к сн-нн});                     

ΔР_{к сн} = 0,5(ΔР_{к вн-сн} + ΔР_{к сн-нн} - ΔР_{к вн-нн});                      (4.13)

ΔР_{к нн} = 0,5(ΔР_{к вн-нн} + ΔР_{к сн-нн} - ΔР_{к вн-сн}).

Т. к. в справочных данных указано только значение ΔР_{к вн-нн}, то потери короткого замыкания всех обмоток одинаковы и равны 0,5 ΔР_{к вн-нн}.

ΔР_{к вн}= ΔР_{к сн} =ΔР_{к нн} = 0,5* ΔР_{к вн-нн}=0,5*80=40 кВт

Аналогично по каталожным значениям напряжений короткого замыкания (%) для пар обмоток u_к(13), u_к(12), u_к(23) определяются напряжения короткого замыкания для лучей схемы замещения:

u_к1=0,5(u_к(13) + u_к(12) - u_к(23));

u_к2=0,5(u_к(12) + u_к(23) - u_к(13));                             (4.14)

u_к3=0,5(u_к(13) + u_к(23) - u_к(12)).

u_к1=0,5(17+10,5-8)=9,75 %;

u_к2=0,5(10,5+8-17)=0,75 %;                            

u_к3=0,5(17+8-10,5)=7,25 %.

В формулах (4.12) нагрузка обмотки ВН трансформатора:

                        (4.15)

Схему замещения электрической сети в целом составляют по схемам замещения её элементов с учетом их соединения и режима работы сети (см. приложение Д). Следует учесть, что в минимальном режиме работы сети на подстанциях отключают по одному трансформатору, а в линиях – по одной цепи передачи (при двухцепном варианте).

4.2 Расчетные схемы

Для составления расчетной схемы сети все заданные нагрузки подстанций на сторонах низшего (Ś_нн) и среднего (Ś_сн) напряжения приводят к стороне расчетного (высшего) напряжения.

Нагрузка понизительной подстанции, приведенная к стороне ВН, слагается из суммы заданных нагрузок (Ś_нн) и (Ś_сн) и потерь в сопротивлениях и проводимостях трансформаторов ΔŚ_Т, то есть

Ś_пр = Ś_нн + Ś_сн + ΔŚ_Т = (P_нн + P_сн + ΔP_Т ) + j(Q_нн + Q_сн + ΔQ_Т).               (4.16)

Ś_пр1= Ś_нн1 + ΔŚ_Т1=(P_нн1 + ΔP_Т1 ) + j(Q_нн1 + ΔQ_Т1)=(18,4+0,1482)+j(7.6+2.442)=18.54+j10.04 МВА

Ś_пр2 = Ś_нн2 + Ś_сн2 + ΔŚ_Т2 = (P_нн2 + P_сн2 + ΔP_Т2 ) + j(Q_нн2 + Q_сн2 + ΔQ_Т2)=

=(14,08+4,45+0,14515)+j(7,5+6,68+2,565)=18,67+j16,74 МВА

Ś_пр3= Ś_нн3 + ΔŚ_Т3=(P_нн3 + ΔP_Т3 ) + j(Q_нн3 + ΔQ_Т3)=(7,39+1,068)+j(8,5+1,5)=8,45+j10 МВА

Расчетная нагрузка представляет собой сумму приведенной нагрузки и половин зарядных мощностей линий, присоединенных к шинам ВН данной подстанции:

       (4.17)

Потери мощности на участке 0-3:

4.3 Распределение активных и реактивных

мощностей.

После нанесения расчетных  нагрузок на схему предварительно определяют, как распределяются мощности в сети. Для этого находят нагрузки на отдельных участках сети, исходя из расчетных нагрузок, без учета потерь мощности в звеньях электропередачи.

Рис.4.1 Схема кольцевой сети и эквивалентная схема с двухсторонним питанием

Мощности на головных участках линии с двухсторонним питанием по рис.4.1 (при равных значениях напряжений источников питания) в общем виде определяют по формулам:

                                    (4.18)

где - сопряженные комплексы полных сопротивлений участков линии от точки приложения нагрузки до источника С.

В замкнутых однородных сетях, то есть сетях, обладающих одинаковым отношением  r₀/х₀  на всех участках, активные и реактивные мощности распределяются независимо друг от друга. В этом случае активные и реактивные мощности можно распределять по соотношению активных или реактивных сопротивлений. Данный способ, называемый расщеплением сети, используют для приближенного определения потокораспределения и в неоднородных сетях. При этом лучшие результаты получают в сетях с отношением r₀/х₀ < 1 при распределении активных мощностей по соотношению индуктивных сопротивлений, а реактивных мощностей по соотношению активных сопротивлений. Для схемы рис.4.1 активные и реактивные мощности на головных участках равны:

                                                    (4.19)

Мощности на участках 3-1 и 3-2 равны:

Р₃₁ = Р_с1 – Р₁ = 21,31-18,54=2,77 МВт

Q₃₁ = Q_с1 – Q₁ = 11,21-6,98=4,23 Мвар                                   (4.20)

Р₃₂ = Р_с2 – Р₂  = 24,34-18,67=5,67 МВт

Q₃₂ = Q_с2 – Q₂  = 17,32-14,04=3,28 Мвар

Т.к. активные мощности и значение реактивной мощности Q₃₁ в формулах (4.20) положительные, то точка 3 является точкой потокораздела