Материал: Разработка схемы районной электрической сети

2. Составление вариантов конфигурации сети и её географическое расположение

Любая сеть может быть выполнена различными конфигурациями и схемами соединений. При составлении вариантов конфигурации сети следует исходить из следующих соображений:

а) Электрическая сеть должна обеспечить заданную надежность электроснабжения потребителей. Согласно ПУЭ, потребители первой и второй категории должны обеспечиваться электроэнергией не менее чем от двух независимых источников питания. При электроснабжении потребителей района от шин распределительных устройств электрических станций или подстанций энергосистемы независимыми источниками можно считать разные секции шин этих распределительных устройств, если они имеют питание от разных генераторов или трансформаторов и электрически между собой не связаны или имеют связь, автоматически отключаемую при нарушении нормальной работы одной из секций.

Для питания потребителей первой категории применяют резервированные схемы с АВР.

Питание потребителей второй категории осуществляется, как правило, тоже по резервированным схемам, но включение резерва при этом может быть ручным. Допускается питание потребителей второй категории и по не резервированным схемам, но целесообразность такого решения должна доказываться сравнением ущерба от недоотпуска электроэнергии в послеаварийном режиме при не резервированной схеме с необходимым повышением затрат на создание резервированной схемы.

Питание потребителей третьей категории может, осуществляется по не резервированной схеме.

Если в одном пункте имеются потребители разных категорий, то при выборе конфигурации сети следует исходить из высшей категории потребителей данного пункта.

б) Проектируемая сеть должна быть по возможности простой. В районных сетях применяют три типа схем электроснабжения:

разомкнутые не резервированные радиальные и магистральные, выполняемые одноцепными линиями;

разомкнутые резервированные радиальные и магистральные, выполняемые двуцепными линиями;

замкнутые резервированные (в том числе с двусторонним питанием), выполняемые одноцепными линиями.

Выбор конкретного типа схемы определяется взаимным расположением пунктов потребления и составом потребителей по категориям.

в) Применение более сложных замкнутых схем повышает надежность электроснабжения, но имеет и отрицательные стороны. Как правило, применение замкнутой схемы электроснабжения экономически целесообразно только в том случае, если суммарная длина линий замкнутой сети получается существенно ниже, чем суммарная длина линий разомкнутой сети (в одноцепном исчислении), то есть, если экономятся капиталовложения на строительство линий и требуется меньший расход алюминия. Применение замкнутой сети, как правило, экономически нецелесообразно, если при объединении линий в замкнутый контур образуется протяженный малонагруженный участок.

г) Комплекс номинального напряжения и схемы сети должны обеспечивать необходимое качество электроснабжения потребителей и выполнение технических ограничений электрооборудования линий и подстанций.

Разработку вариантов необходимо начинать на основе принципов, приведенных выше, и с учетом соображений альтернативности качеств и показателей определенных типов схем сетей.

Примеры возможных вариантов расчётных схем показаны на рис. 1-5.

Рисунок 1 - Смешанная схема

Рисунок 2 - Кольцевая схема

Рисунок 3 - Радиально-магистральная схема

Рисунок 4 - Радиально-магистральная схема

Рисунок 5 - Смешанная схема

В соответствии с заданием на выпускную работу состав потребителей в процентах по категориям надёжности 30/30/40. При выборе конфигурации сети исходят из высшей категории потребителей, т.е. первой.

Рассмотрение составленных схем.

Схема №1

Длина проводов линии электропередач составляет:

ℓ3-1=90 км; ℓ1-5=50 км; ℓ5-7=60 км; ℓ7-6=50 км;

ℓ6-4=30 км; ℓ4-2=45 км; ℓ2-8=90 км.

n=22- количество выключателей и отсюда следует что:

lвыкл=22*4=88 км;

ℓобщ= км.

Схема №2

Длина проводов линии электропередач составляет:

ℓ3-5=30 км; ℓ5-1=50 км; ℓ1-7=45 км; ℓ7-6=50 км;

ℓ6-4=30 км; ℓ4-2=45 км; ℓ2-8=60 км; ℓ8-3=67 км.

n=22 - количество выключателей и отсюда следует что:

lвыкл=22*4=88 км;

ℓобщ=км.

Схема №3

Длина проводов линии электропередач составляет:

ℓ3-5=45 км; ℓ5-1=75 км; ℓ1-7=67 км; ℓ7-6=75 км; ℓ8-2=90 км; ℓ2-4=67 км.

n=26 - количество выключателей и отсюда следует что:

lвыкл=26*4=104 км;

ℓобщ= км.

Схема №4

Длина проводов линии электропередач составляет:

ℓ5-1=75 км; ℓ1-7=67 км; ℓ1-6=67 км; ℓ6-4=45 км;

ℓ3-2=100 км; ℓ8-2=90 км.

n=26 - количество выключателей и отсюда следует что:

lвыкл=26*4=104 км;

ℓобщ= км.

Схема №5

Длина проводов линии электропередач составляет:

ℓ2-8=90 км; ℓ8-3=100 км; ℓ1-5=50 км; ℓ5-7=60 км; ℓ7-6=50 км;

ℓ6-4=30 км; ℓ1-4=67 км.

n=23 - количество выключателей и отсюда следует что:

lвыкл=23*4=92 км;

ℓобщ= км

Исходя из минимальных затрат выбираются три схемы, которые являются наименьшими по протяжённости:

Схема №1=503 км,

Схема №2=465 км,

Схема №3=511 км,

Схема №4=548 км,

Схема №5=539 км.

Учитывая что кольцевые схемы дешевле, для предварительного расчёта приняты три схемы: схема№1, схема№2, схема№3.

. Предварительный электрический расчет отобранных вариантов

Задачей предварительного расчета является приближенное определение некоторых параметров сети, на основании которых можно было бы сделать технико-экономическое сравнение отобранных вариантов и выбрать из них лучший.

В приближенном расчете находим:

1.   Потокораспределение сети;

2.      Сечение проводов на всех участках;

3.   Потери активной мощности и наибольшая потеря напряжения в нормальном режиме;

4.      Потокораспределение в наиболее тяжелом послеаварийном режиме.

При предварительном расчете режима сети делаются следующие допущения:

1.   Потери мощности в трансформаторах и зарядная мощность линий не учитывается;

2.      Источники ограниченной мощности учитываются как нагрузки с отрицательным знаком;

.        Напряжения во всех точках сети считаются равными номинальному;

.        Район по гололеду - 3.

Расчет потокораспределения сетей производится по первому закону Кирхгофа, двигаясь от наиболее удаленного потребителя к источнику питания.

Схема 1. Определение потоков мощности на каждом участке линии

При аварии на участке линии 7-6, питание потребителя 6 от источника 2 будет недостаточным, следовательно, участок 1-6 необходимо выполнить двухцепной линией.

Определяются потоки мощности на участках ЛЭП:  (МВА)

Так как источник 2 - источник ограниченной мощности, то потокораспределение начинается с источника №2:

По 1 закону Кирхгофа для узла 4:

По 1 закону Кирхгофа для узла 6:

Направление потока мощности на участках 7-6 и 6-4 изменится и точка 6 будет точкой потокораздела.

По 1 закону Кирхгофа для узла 7:

По 1 закону Кирхгофа для узла 5:

Рисунок 7 - Потокораспределение в нормальном режиме

Для предварительного выбора напряжения источника пользуются формулой Илларионова:

где Рkj - передаваемая мощность по наиболее загруженному головному участку активная мощность, МВт;

lkj- длина этого участка, км.

 кВ.

Принимается  кВ.

Определяются токи на участках линии, и методом экономических интервалов тока определяем сечение участков сети, т.к. линия 1-6 и 1-3 двухцепные, то значение тока уменьшаем в два раза. Ток участка линии определяется по формуле:

 (А) провод АС-240

 (А) провод АС-240;

 (А) провод АС-240;

 (А) провод АС-240;

 (А) провод АС-240;

 (А) провод АС-240;

 (А) провод АС-240;

По табл. 7.35, стр. 428-430 [2] выбираются расчётные данные проводов ЛЭП марки АС. Принимается: материал опор - железобетон , 3 район по гололёду, ЛЭП-220 кВ.

Определение активных и индуктивных сопротивлений участков линии. По табл. 7.38, стр. 432-433 [2] выбираются активные и реактивные сопротивления проводов ЛЭП марки АС.

Для каждого выбранного сечения определяют активные и индуктивные сопротивления двухцепных участков линии:

 (Ом), (Ом),

 (Ом), (Ом),

 (Ом), (Ом),

 (Ом), (Ом),

 (Ом), (Ом),

Для одноцепных линий сопротивление в два раза не уменьшается:

 (Ом), (Ом),

 (Ом), (Ом),

Определение потерь активной мощности и потери напряжения. Потери активной мощности по участкам определяются по формуле:

 (МВт),

 (МВт),

 (МВт),

 (МВт),

 (МВт),

 (МВт).

 (МВт).

где ;  - потоки активной и реактивной мощности на участке сети.

Далее потери мощности суммируются для всей сети:

 (МВт).

Затем определяется потери напряжения на участках ЛЭП по формуле.

 (кВ),

 (кВ),

 (кВ),

 (кВ),

 (кВ),

 (кВ),

 (кВ).

Определяется потеря напряжения в %:

 %, %,

%, %,

%, %,

%.

Определение наибольшей потери напряжения, то есть потери напряжения от источника до самого удаленного потребителя:

%,

Расчет послеаварийного режима данного варианта сети. Исключается одну из цепей линии на участке цепи 1-3

Рисунок 8 - Потокораспределение участка 1-3 в аварийном режиме

Рассчитываются активное и индуктивное сопротивление:

 (Ом),  (Ом).

Рассчитываются потери напряжения на этом участке цепи:

 (кВ).

Определяется потеря напряжения в % в аварийном режиме:

.

Исключается одну из цепей линии на участке цепи 1 -2

Рисунок 10 - Потокораспределение участка 1-2 в аварийном режиме