Электрический расчёт характерных режимов

Целью расчета является определение параметров режимов (распределение мощностей и потерь мощности) и получение необходимых данных для решения вопросов регулирования напряжения. Он ведётся для трёх характерных режимов: максимальных и минимальных нагрузок и послеаварийного. В качестве послеаварийного рассматривается режим с максимальными нагрузками при отключении какого-то одного элемента сети, приводящего к наиболее тяжёлым последствиям. Чаще это может быть отключение одной из наиболее загруженных линий.

Составим схему замещения электрической сети (см. рис.)

Определение параметров схемы замещения.

В схему замещения электрической сети следует включать только те параметры отдельных элементов (линий и трансформаторов), которые действительно влияют на режим работы сети. Как известно в наибольшей степени это определяется напряжением сети. Определим параметры схемы замещения.

Параметры линий электропередачи определяются по формулам

R_л = r₀×l; (6.1)

X_л = x₀×l; (6.2)

Q_л = U²×b₀×l, (6.3)

где r₀, x₀ – удельное активное и реактивное сопротивления, Ом/км;

b₀ – удельная реактивная проводимость, См/км;

l – длина линии, км.

Ом;

Ом;

Мвар;

Ом;

Ом;

Мвар;

Остальные расчеты производим аналогично, и результаты сводим в таблицу 6.1

Таблица 6.1

Параметры линий электропередачи

№ участка U_н, кВ Марка провода длина линий r₀, Ом/км X₀, Ом/км b₀, См/км. R, Ом X, Ом Q_с_л, МВар

ИП-1 АС-185/29 46,27 0,159 0,413 2,75 3,678 9,55 1,54

1-2 АС-95/16 33,54 0,301 0,421 _ 5,048 7,06 _

1-3 АС-120/19 16,28 0,244 0,427 2,66 3,97 6,95 0,262

1-4 АС-70/11 0,422 0,444 2,55 6,33 6,66 0,231

2-5 АС-25/4,2 6,4 1,152 0,401 _ 3,686 1,283 _

2-6 АС-35/6,2 8,5 0,777 0,386 _ 6,605 3,281 _

Параметры трансформаторов занесены в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Каталожные данные трансформаторов

№ п/п Тип трансформаторов S_н, МВ×А Каталожные данные

U_н, кВ U_к, % DP_к, кВт DP_х, кВт I_х, % DQ_х, квар Rт, Ом Хт, Ом

ТДТН-40000/110 ВН: 115 СН:38,5 НН:11 ВС:10,5 ВН:17 СН:6 0,6 ВН:0,8 СН:0,8 НН:0,8 ВН:35,5 СН:0 НН:22,3

ТМН-10000/35 ВН:36,75 НН: 10,5 7,5 14,5 0,8 0,88 10,1

ТРДН-25000/110 ВН:115 НН:10,5 10,5 0,7 2,54 55,9

ТРДН-25000/110 ВН:115 НН:10,5 10,5 0,7 2,54 55,9

ТМ – 630/10 0,63 ВН:10 НН:0,4 5,5 7,6 1,42 2,0 12,6 1,915 8,73

ТМ – 1000/10 1,0 ВН:10 НН:0,4 5,5 12,2 2,1 2,8 1,22 5,5

Параметры трансформаторов, установленных на подстанциях 1,2,3,4 взяты из [1, с.238-240].

Параметры трансформатора ТМ-630/10

= 1,915 Ом;

= 8,73 Ом;

DQ_х = I_х×S_н/100 = 2,0×630/100 = 12,6 квар;

Аналогично определяются параметры для трансформатора ТМ-1000/10.

Параметры трансформаторов в схеме замещения:

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Рассчитаем потокораспределение для режима максимальных нагрузок:

МВ×А;

Потери в трансформаторе определяются по формуле:

(6.4)

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

=S₃ = 22 + j5,7 МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

Потери в линии определяются по формуле:

(6.5)

МВ×А;

МВ×А;

=S4 =16 + j5,335 МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

;

=82,07+j31,271 МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

Мощность источника питания:

МВ×А;

Расчет нагрузок сведем в таблицу 6.3.

Таблица 6.3

Расчет приведённых нагрузок для режима максимальных нагрузок

Определяемый параметр Номер подстанции

Мощность нагрузки P + jQ, МВ×А 43,335+ j14,078 12,335+ j3,954 22+j5,7 16+j5,335

Потери мощности в трансформаторах DS, МВ×А 0,101+ j3,723 - 0,1+j2,183 0,055+ j1,202

Зарядная мощность линий, примыкающих к подстанции, Мвар. 2,033 - 0,262 0,231

Приведённая нагрузка P + jQ, МВ×А 43,522+ j16,248 - 22,127+ j7,796 16,082+ j6,481

Рассчитаем потокораспределение для режима минимальных нагрузок:

Так как доля всех нагрузок в миниальном режиме Pmin по отношению к максимальной Pm равна 0,58 то все нагрузки в минимальном режиме составляют 0,58 Pm. При этом уменьшаются как активные, так и реактивные нагрузки. В остальном расчет потокораспределения в режиме минимальных нагрузок аналогичен расчету режима максимальных нагрузок. Поэтому здесь приведем лишь мощности в режиме минимальных нагрузок, а все расчетые данные сведем в таблицу 6.5

P1=0,58×31=17,98 МВт;

Q1= Мвар;

МВ×А;

Аналогично находятся остальные нагрузки:

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

=47,51+j15,411 МВ×А;

МВ×А;

Мощность источника питания:

МВ×А;

Расчет нагрузок сведем в таблицу 6.4.

Таблица 6.4

Расчет приведённых нагрузок для режима минимальных нагрузок

Определяемый параметр Номер подстанции

Мощность нагрузки P + jQ, МВ×А 25,134+ j8,165 7,154+ j2,293 12,76+ j3,306 9,28+ j3,094

Потери мощности в трансформаторах DS, МВ×А 0,034+ j1,247 - 0,033+ j0,734 0,018+ j0,404

Зарядная мощность линий, примыкающих к подстанции, Мвар. 2,033 - 0,262 0,231

Приведённая нагрузка P + jQ, МВ×А 25,254+ j7,859 - 12,82+ j3,953 9,325+ j3,442

Рассчитаем потокораспределение для послеаварийного режима при отключении одной цепи двухцепной линии ИП-1:

Параметры схемы замещения:

Ом;

Ом;

Мвар;

Остальные параметры схемы остаются без изменения.

Тогда:

=82,07+j32,041 МВ×А;

МВ×А;

МВ×А;

Мощность источника питания:

МВ×А;

Расчет нагрузок сведем в таблицу 6.5.

Таблица 6.5

Расчет приведённых нагрузок для послеаварийного режима

Определяемый параметр Номер подстанции

Мощность нагрузки P + jQ, МВ×А 43,335+ j14,078 12,335+ j3,954 22+j5,7 16+j5,335

Потери мощности в трансформаторах DS, МВ×А 0,101+ j3,723 - 0,1+j2,183 0,055+ j1,202

Зарядная мощность линий, примыкающих к подстанции, Мвар. 1,263 - 0,262 0,231

Приведённая нагрузка P + jQ, МВ×А 43,522+ j17,018 - 22,127+ j7,796 16,082+ j6,481

Расчет напряжений на стороне высшего напряжения подстанций.

Напряжение на источнике питания в режиме максимальных нагрузок U=1,1Uном = 1,1∙110=121 кВ.

(6.6)

= = 115,62 кВ;

=

= =114,36 кВ;

=

= = 114,35 кВ;

Результаты расчета распределения мощностей и напряжений для режима максимальных нагрузок сведем в таблицу 6.6

Таблица 6.6

Расчёт напряжений на стороне высшего напряжения районных подстанций

Определяемый параметр ИП -1 1-3 1-4

Сопротивление участка R + jX,Ом 3,678+j9,55 3,97+j6,95 6,33+j6,66

Мощность в конце участка P + jQ, МВ×А 82,07+ j31,271

Потери мощности на участке DS, МВ×А

Мощность в начале участка P + jQ, МВ×А

Напряжение в начале участка, кВ 115,62 115,62

Напряжение в конце участка, кВ 115,62 114,36 114,35

Напряжение на источнике питания в режиме минимальных нагрузок U=Uном = 110 кВ. ;

= = 106,94 кВ;

=

= =106,2 кВ;

=

= = 106,17 кВ;

Результаты расчета распределения мощностей и напряжений для режима минимальных нагрузок сведем в таблицу 6.7

Таблица 6.7

Расчёт напряжений на стороне высшего напряжения районных подстанций

Определяемый параметр ИП -1 1-3 1-4

Сопротивление участка R + jX,Ом 3,678+j9,55 3,97+j6,95 6,33+j6,66

Мощность в конце участка P + jQ, МВ×А 47,51+ j15,411

Потери мощности на участке DS, МВ×А

Мощность в начале участка P + jQ, МВ×А

Напряжение в начале участка, кВ 106,94 106,94

Напряжение в конце участка, кВ 106,94 106,2 106,17

Напряжение на источнике питания в послеаварийном режиме

U=1,1Uном = 1,1∙110=121 кВ. ;

= = 109,28кВ;

=

= =107,94 кВ;

=

= = 107,94 кВ;

Результаты расчета распределения мощностей и напряжений для послеаварийного режима сведем в таблицу 6.8

Таблица 6.8

Расчёт напряжений на стороне высшего напряжения районных подстанций

Определяемый параметр ИП -1 1-3 1-4

Сопротивление участка R + jX,Ом 3,97+j6,95 6,33+j6,66

Мощность в конце участка P + jQ, МВ×А 82,07+ j32,041

Потери мощности на участке DS, МВ×А

Мощность в начале участка P + jQ, МВ×А

Напряжение в начале участка, кВ 109,28 109,28

Напряжение в конце участка, кВ 109,28 107,94 107,94