Курсовая работа: Построение схемы электропередачи

4.1.3 Выбор автотрансформаторов связи на ПС1

Условия выбора автотрансформатора:

;

;

;

;

.

Рассчитывают максимальную мощность, проходящую через автотрансформатор:

,

где Р_{max ВН} и Р_{max НН} - соответственно, мощности высокой и низкой стороны автотрансформатора.

Максимальная мощность, проходящая через автотрансформатор, будет равна:

= 500/0,94 + 80/0,93 = 617,94 МВА;

Следует принять, согласно таблице [2, таблица 1.39], тип автотрансформатора АОДЦТН-333000/750/330. Трансформатор однофазный, поэтому комплект будет включать три автотрансформатора.

Проверка выбранного автотрансформатора по условиям выбора:

;

;

;

МВА,

Необходимо также учитывать, что автотрансформатор можно перегрузить лишь на 130%, то есть должно соблюдаться:

;

.

Принятый автотрансформатор проходит по всем показателям, его параметры приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Параметры автотрансформатора

4.2 Выбор конструкции линии электропередачи и фазных проводов на участках линии электропередачи сверхвысокого напряжения

Выбор конструкции фазных проводов ЛЭП СВН связан с выбором конструкции линии в целом. В проекте следует выбрать традиционную конструкцию ЛЭП СВН с горизонтальным расположением фазных проводов. Все расчеты параметров линии должны проводиться для промежуточных опор. Конструктивные параметры ЛЭП на опорах наиболее распространённых типов приведены в [1, таблицы 4.1 и 4.2].

По [1, таблица 4.1] определяем конструктивные параметры ВЛ СВН:

- выбираем портальные опоры с тремя проводами в фазе;

- высота до траверсы: 35 м;

- расстояние между фазами: 18 м;

- стрела провеса: 16,5.

По таблице 4.2 [1] определяем конструктивные параметры фазных проводов ВЛ СВН:

- r_Р = 0,42 м;

- тип изолятора: ПС 120 - А44;

- число изоляторов: 44.

Основными конструктивными параметрами расщепленного провода являются радиус расщепления r_Р, радиус составляющих расщепленного провода r₀, и число составляющих n. Оптимальные геометрические параметры расщепленной фазы ВЛ СВН должны соответствовать:

- оптимальной степени ограничения коронного разряда, определяемой отношением фазного напряжения к начальному напряжению коронного разряда на проводе (U_Ф/U_К);

- оптимальной плотности тока j_эк.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) [3] оптимальная степень ограничения коронного разряда принимается равной 0,9.

Оптимальная плотность тока j_эк может быть определена в соответствии с данными [1, таблица 4.3], j_эк = 0,78 А/мм² (для ОЭС Сибири, при Т_М = 6500 ч.).

Оптимальное число и радиус составляющих определяется итерационным путем по следующим формулам:

;

.

На первом шаге итерационного расчета следует принять r₀ = 10 мм для линий любого класса напряжения, а n = 4 для класса напряжения 750 кВ.

Входящие в формулы (4.9) и (4.10) параметры определяются в соответствии с выражениями приведенными ниже.

Удельная емкость линии при расположении фазных проводов в горизонтальной плоскости при расстоянии между проводами соседних фаз D определяется по выражению:

,

в которых эквивалентный радиус расщепленного провода r_э определяется по формуле:

,

где эквивалентная высота подвеса провода Н_Э - по выражению:

.

В выражении (4.13) f - стрела провеса (находится по данным таблицы 4.1 [1]), Н_min - минимальное расстояние от провода до земли в середине пролета.

При проектировании ЛЭП традиционной конструкции значение Н_min определяется по формуле:

,

в которой Н_т - высота траверсы над землей, l_г - длина гирлянды изоляторов:

.

В выражении (4.15) число изоляторов N_и - число изоляторов в подвесной гирлянде [1, таблица 4.2 ], l_стр - строительная высота изолятора .

При расчетах конструктивных параметров фазных проводов в выражениях (4.9) и (4.10) используется значение коэффициента заполнения поперечного сечения провода активным материалом (алюминием) k_З. Для сталеалюминиевых проводов, широко применяемых на линиях электропередачи, k_З = 0,61 - 0,67. Данные о значениях k_З некоторых марок приведены в таблице [1, таблица 4.5]. При расчетах можно принять k_З = 0,67.

Начальная напряженность короны Е_К, входящая в выражения (4.9) и (4.10), может быть определена по формуле:

[кВ/см],

в которой д - относительная плотность воздуха (при расчетах может быть принята равной 1), m_н - коэффициент негладкости поверхности провода (при расчетах может быть принят равным 0,82 - 0,84), r₀ - радиус составляющих расщепленного провода в [см].

Натуральная мощность линии Р_Н, также входящая в выражения (4.9) и (4.10), может быть вычислена по формуле:

,

в которой V_в - скорость распространения электромагнитной волны вдоль линии или фазовая скорость.

Входящее в выражения (4.9) и (4.10) значение коэффициента мощности cosц рекомендуется принять равным cosц = 0,85.

Рассчитывают все вышеперечисленные параметры, проделав несколько итераций.

м;

м;

м.

Первый шаг итерационного процесса:

=;

= В/м;

Вт;

=

=

Полученные первые приближения r_опт и n_опт используют в качестве исходных значений на следующем шаге итерационного расчета, на котором вновь последовательно рассчитываются r_Э, , Е_к , Р_н , r_опт и n_опт. до тех пор, пока не будут выполнены условия:

;

.

Все результаты вычислений оптимального радиуса и числа составляющих приведены в табл.4.4.

Таблица 4.4 - Результаты шагов итерационного расчета

Следует выбрать провод 4хАС 600/72; r_р = 0,42 м; r₀ = 15,7 мм; k_З = 0,67. При D = 18 м и Н_Э = 17,088 м линия характеризуется:

;

В/м;

Вт.

5 Построение расчетной схемы электропередачи и определение параметров ее элементов

5.1 Расчетная схема и электрические параметры ЛЭП СВН

Отличительной особенностью расчета режимов электропередач, содержащих ЛЭП СВН значительной протяженности (более 300 км), является необходимость учета распределенности параметров этих линий по длине. Для этого линия разбивается на участки длиной порядка 50 - 100 км, составляется расчетная схема каждого участка (рисунок 5.1), параметры которой определяются по формулам:

;

;

,

где l - длина участка ЛЭП СВН, N_ц - число параллельных цепей линии, R₀, X₀, b₀ - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления и емкостная проводимость линии.

Активная проводимость линии, определяемая в основном потерями на корону, при расчетах режимов не учитывается.

Удельные характеристики линии определяются по формулам:

,

где щ - угловая частота, с - удельное сопротивление проводов (алюминия), - среднегеометрическое междуфазовое расстояние.

Мвар/км;

= Ом/км;

= Ом/км;

См/км.

Участок от узла “А” (ТЭС) до ПС1 (участки по 90 км).

Ом;

Ом;

См.

Участок от ПС1 до системы “В” (участки по 70 км).

Ом;

Ом;

См.

5.2 Расчетные схемы и параметры элементов электропередачи

Важнейшими элементами электропередачи СВН являются трансформаторы и автотрансформаторы: повышающие трансформаторы электрических станций, автотрансформаторы связи распределительных устройств различных классов напряжения электрических станций, и автотрансформаторы (трансформаторы) потребительских подстанций.

Двухобмоточные трансформаторы представляются в расчетных схемах дальних электропередач схемой, приведенной на рисунке 5.2, R_ТВ, R_нн1, R_нн2 и X_В, X_нн1, X_нн2 - соответственно активные и индуктивные сопротивления обмоток высшего, и низшего напряжений трансформатора (автотрансформатора), а К_ТВС, К_ТВН - соответственно коэффициенты трансформации обмоток высшего-среднего и высшего-низшего напряжений, определяемые по номинальным напряжениям соответствующих обмоток.

Рисунок 5.2 - Расчетная схема двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН

Данные по трансформаторам сведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Данные трансформаторов

Проанализировав параметры и схемы отдельных элементов электропередачи, составляют общую расчетную схему, в которой фигурируют все входящие в электропередачу элементы.

Рисунок 5.4 - Расчетная схема электропередачи

6 Расчет установившихся режимов

6.1 Выбор и расчёт режимов работы линии

Расчет установившихся режимов выполняется с целью выявления уровней напряжения в узлах электропередачи, анализа их допустимости и выбора, при необходимости, средств регулирования напряжения.

При исследовании условий передачи мощности по дальней электропередаче необходимо провести расчеты основных режимов, которые могут возникнуть в процессе ее эксплуатации. Схема для расчетов установившихся режимов приведена на рисунке 5.4.

Для рассматриваемой электропередачи следует рассмотреть следующие режимы:

- максимальная генерация мощности на ТЭС при минимальном потреблении на подстанции (режим 1);

- максимальная генерация мощности на ТЭС при максимальном потреблении мощности на подстанции (режим 2);

- отключение одного блока на ТЭС при минимальном потреблении на подстанции (режим 3);

- отключение одного блока на ТЭС при максимальном потреблении на подстанции (режим 4);

- отключение одной цепи ЛЭП при минимальном потреблении на подстанции (режим 5);

- отключение одной цепи ЛЭП при максимальном потреблении на подстанции (режим 6).

Расчёт режимов работы электропередачи произведём на ЭВМ при помощи специализированной программы «Энергия». Результаты расчета сведены в таблице 6.1.

Т а б л и ц а 6.1 - Напряжения в узлах в различных режимах без установленных шунтирующих реакторов