 |
Расчет мощностей на участках сложнозамкнутой схемы электрической сети
|
|
|
|
Введение
Электроэнергетическая система представляет собой совокупность электро-
станций, электрических и тепловых сетей и узлов потребления, объединенных
процессом производства, передачи и распределения электроэнергии.
В России имеется около ста районных электроэнергетических систем каждая
из которых обеспечивает централизованное электроснабжение потребителей
на территории, охватываемой подчиненными ей электрическими сетями.
Энергосистема обслуживает обычно территорию одной области, края, а иногда
двух или трех областей.
Районная энергосистема представляет собой производственное объединение
нескольких разнородных энергетических предприятий: электростанции, пред-
приятий по эксплуатации электрических сетей, ремонтных баз, проектно –
конструкторских организаций, подстанций.
Граница между электроэнергетической системой и потребителем – условная
проводится на договорной основе в специальных пунктах раздела электрических
сетей, поэтому в ее состав могут входить сети самых низких номинальных напряжений.
Структура и характеристика потребителей определяют условия построения
схемы их электроснабжения, а в ряде случаев могут предъявляться специфичес –
кие требования и существенно влиять на режимы работы системы в целом. Так,
для особо ответственных потребителей может появится необходимость соору-
жения небольших электростанций для обеспечения надежности электроснаб –
жения.
При проектировании электрической сети баланс мощности составляется для
определения суммарного необходимого ввода мощности на электростанциях
и обмена потоками мощностей с энергосистемой.
|
|
|
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2. Исходные данные
Сформировать варианты сетей для электроснабжения трех потребителей района, расположение которых относительно источника питания – районной электростанции (РЭС), задано на рисунке 1. Категории потребителей представлены в таблице1.
Таблица 1 – Категории потребителей
| №подстанции | |||
| Рmax, МВт | |||
| cosf | 0.9 | 0.86 | 0.82 |
| Вторичное напряжение, кВ | |||
| Категория потребителей,% | |||
| Iкатегория | - | ||
| IIкатегория |
РЭС 1
3 2
Рисунок 1 – Расположению источника питания и потребителей электроэнергии.
3. Выбор вариантов электрической сети: радиальной, кольцевой и сложнозамкнутой
Выбор конструкции электрической сети
Для электроснабжения заданного района принимаем воздушные линии электропередач с унифицированными опорами. Провода – голые, сталеалюминиевые (маркаАС).
Для электроснабжения потребителей первой и второй категории применяем двухцепные ЛЭП, а для третьей категории – одноцепные. В замкнутых системах сети все линии выполняются одноцепными.
3.2. Составление схем вариантов проектируемой сети.
По заданному расположению источника питания и потребителей
электроэнергии составляем схемы вариантов электрической сети.
Находим расстояние между районной электрической станцией (РЭС) и подстанциями, и между подстанциями.
Радиальная схема электрической сети.
Расстояние между РЭС и всеми подстанциями:
Количество цепей на схемах условно показано в виде засечек на линиях – одна засечка соответствует одноцепной ЛЭП, две –двухцепной;
L01 = 50 км, L02 = 95 км, L03 = 45 км.
РЭС
3 1
3 2
Рисунок 2 – Радиальная схема электрической сети
Кольцевая схема электрической сети.
|
|
|
Расстояние между РЭС и всеми подстанциями и между подстанциями 1-3,2-3:
L01 = 50 км, L03 = 45 км, L12 = 65 км, L23 =105 км.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
3 2
Рисунок 3 – Кольцевая схема электрической сети
Сложнозамкнутая схема электрической сети.
Расстояние между РЭС и подстанциями 1,2,3 и между подстанциями 1- 2, 2--3:
L01 = 50 км,
L02 = 95 км,
L03 = 45 км,
L12 = 65 км,
L23 =105 км.
РЭС
3 2
Рисунок 4 – Сложнозамкнутая схема электрической сети
Расчет мощностей на участках электрической сети.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Расчет мощностей на участках радиальной схемы электрической сети.
1)Задаем направление мощностей в схеме электрической сети
Разомкнутая электрическая сеть – это сеть, в которой все узлы получают питание только по одной ветви. Т.к. расчет производим без учета потерь мощности, то мощность участка сети будет равна мощности потребителя.
Р01
РЭС
Р1
Р02
Р03
3 Р3 2
Р2
Рисунок 5 – Направление мощностей в радиальной схеме электрической сети
2) Расчет производим без учета потерь мощности на линии электропередачи, поэтому мощность на участках электрической сети равна мощности потребителей. Используем метод расщепления сети и расчет проводим по активной мощности.
Р01= Р1= 17 мВт
Р02= Р2= 23 мВт
Р03= Р3= 9 мВт
3) Расчет реактивной мощности.
Q01= P01·tg (arcos(cosφ1))= 17·tg(arcos(0.9))=8.16, МВар;
Q02= P02·tg (arcos(cosφ2))= 23·tg(arcos(0.86))=13.57, МВар;
Q03= P03·tg (arcos(cosφ3))= 9·tg(arcos(0.82))=6.21, МВар;
4) Расчет полной мощности
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
S02 = P02+j Q02=23+j13.57=26.702ej30.683, МВА;
S03= P03+j Q03=9+j6.21=10.908ej34.915,МВА;
Расчет мощностей на участках кольцевой схемы электрической сети
1) Задаем направление мощностей в схеме электрической сети
РЭС Р01 1
Р03 Р2
Р12
Р23
Р3 2
Р2
Рисунок 6 – Направление мощностей в кольцевой схеме электрической сети.
2) Предполагаем, что сеть является однородной, т.е. сечения всех проводов одинаковые тогда расчет производим через длины линии вместо сопротивления.Используем метод расщепления сети и расчет производим по активной мощности. Находим активную мощность на участках ЛЭП 0 – 1, 0 – 3:
|
|
|
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
P01 
28,3МВт,
P03 
P03 
20.2, МВт,
3) Найдем активные мощности остальных участков по первому закону Кирхгофа для узлов 1 и 3
P12 =P01 -P1,
P12=28.3-17= 11..3,МВт,
P23 =P03 -P3,
P23=20.2-9=11.2,МВт.
4) Проводим проверку сумма мощностей на головных участках (участки, отходящие от РЭС) равна сумме мощностей потребителей:
P01 +P03 =P1 +P2 +P3,
28.3+20.2=17+23+9;
48.5=49 –верно
5) Расчет реактивной мощности.
Q01 = P01·tg (arcos(cosφсети))= 28,3·tg(arcos(0.9))=13.58, МВар;
Q03 = P03·tg (arcos(cosφсети))= 20.2·tg(arcos(0.9))=9.69, МВар;
Q12 = P12·tg (arcos(cosφсети))= 11.3·tg(arcos(0.9))=5.42, МВар;
Q23 = P23·tg (arcos(cosφсети))=11.2·tg(arcos(0.9))=5.37, МВар;
6) Расчет полной мощности.
S01 = P01+j Q01=28.3+j13.58=31.36ej25.84, МВА;
S03 = P03+j Q03=20.2+j9.69=22.38ej25.84, МВА;
S12 = P12+j Q12=11.3+j5.42=12.48ej25.84, МВА;
S23 = P23+j Q23=11.2+j5.37=12.36ej25.85,МВА;
Расчет мощностей на участках сложнозамкнутой схемы электрической сети
1)Задаем направление мощностей в схеме электрической сети
2)Предполагаем, что сеть является однородной, т.е. сечения всех проводов одинаковые тогда расчет производим через длины линии вместо сопротивления. Используем метод расщепления сети и расчет производим по активной мощности. Найдем активные мощности участков методом контурных уравнений.
Составляем уравнение для контура: 0 – 1 – 2 –0
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
P01 · L01 + P12 · L12 – P02 · L02 = 0
Составляем уравнение для контура: 0 – 3 –2 –0
P03 · L03 + P23 · L23 – P02 ·L02 = 0
Р01
РЭС 1
Р1
Р03 Р12
Р02
Р3 2
Р23 Р2
Рисунок 7 – Направление мощностей в сложнозамкнутой схеме электрической сет
Пусть известные мощности P01,P03.
Неизвестные мощности по участкам ЛЭП выражаем через известные мощности нагрузок и контурные мощности:
P12 = P01–P1,
P23 = P03–P3,
P02 = P2 – P12– P23= P2 – (P01 – P1)– (P03 – P3)= P1+P2+P3–P01–P03.
P01 · L01 + (P01 – P1) · L12 – (P1+P2+P3– P01– P03)·L02 = 0
|
|
|
P01 · L01 + P01 · L12–P1 · L12– (P1+P2+P3) · L02+ P01· L02+ P03· L02 = 0
P01 · (L01 +L12 +L02) + P03 · L02–P1· L12 – (P1+P2+P3) · L02 = 0
210·P01+95·P03= P1· 65+ (P1+P2+P3) ·95,
210·P01+95·P03 = 17·65 + (17+23+9) ·95,
210·Р01+ 95·Р03 =5760.
P03 · L03 + (P03 – P3) · L23 – (P1+P2+P3– P01– P03)·L02 = 0
P03 · L03 + P03 · L23 – P3· L23 – (P1+P2+P3) · L02+ P01· L02 + P03· L02 = 0
P03 · (L03 + L23 + L02) + P01· L02 = P3· L23 + (P1+P2+P3) ·L02
245·P03+95·P01=9·105+(17+23+9)·95
245·Р03+95·Р01=5600
Уравнения запишем в виде системы:
ì210·P01 +95·P03 =5760
í
î245·P03 +95·P01 =5600
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
P03= 14,82 МВт.
P01 
20.72, МВт,
3) Подставляем полученные значения мощностей P01, P03 и находим оставшиеся мощности:
P12 = P01 – P1=20.72–17= 3.72, МВт
P23 = P03 – P3=14.82–9= 5.82, МВт
P02 =P1+P2+P3–P01– P03=17+23+9–20.72–14.82=13.46, МВт.
4) Расчет реактивной мощности.
Q01 = P01·tg (arcos(cosφсети))=20.72·tg(arcos(0.9)=9.94, МВар;
Q02 = P02·tg (arcos(cosφсети))=13.46·tg(arcos(0.86))=7.94, МВар;
Q03 = P03·tg (arcos(cosφсети))=14.82·tg(arcos(0.82))=10.22, МВар;
Q12 = P12·tg (arcos(cosφсети))= 3.72·tg(arcos(0.9))=1.78, МВар;
Q23 = P23·tg (arcos(cosφсети))=5.82·tg(arcos(0.9))=2.79, МВар;
5) Расчет полной мощности
S01 = P01+j Q01=20.72+j9.94=22.98ej25.84, МВА;
S02 = P02+j Q02=13.46+j7.94=15.62ej30.68, МВА;
S03 = P03+j Q03=14.82+j10.22=18.12ej34.91, МВА;
S12 = P13+j Q12=3.72+j1.78=4.11ej25.84, МВА;
S23 = P23+j Q23=5.82+j2.79=6.45ej25.84, МВА;
4. Выбор номинального напряжения для вариантов схем электрической сети
4.1.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
Выбор номинального напряжения для радиальной схемы электрической сети
Определяем ориентировочное напряжение по формуле 
=86.24, кВ,
=109.28, кВ,
=71.68, кВ.
1) Исходя из полученных расчетов ориентировочного напряжения, выбираем стандартное номинальное напряжение для данной электрической сети, равным 110кВ.
|
|
|
