Выбор оптимального напряжения передачи по эмпирическим выражениям

Номинальное напряжение электропередачи можно предварительно оценить по известной передаваемой мощности P_i, МВт, и длине линии электропередач l_i,км, по эмпирическим выражениям:

по формуле Стилла, при условии P_i £ 60 МВт, :

,

(3.1)

 

по формуле Залесского А.М., при условии , :

,

(3.2)

 

по формуле Илларионова Г.А. (без ограничений)

,

(3.3)

Найденные по расчетным выражениям приближенные значения напряжений округляются до ближайшего номинального. Условной границей между наиболее вероятными в данном курсовом проекте номинальными напряжениями участков сетей 110 и 220 кВ считать расчетное значение 140 кВ.

Расчет представлен в форме таблиц 3.1 и 3.2. В кольцевых схемах принимаем одинаковое напряжение во всех линиях.

 

Таблица 3.1 - Выбор номинальных напряжений воздушных линий сетевого района (вариант1)
Расчетные параметры	Ед. изм	Л А-33	Л 33-35	Л 33-34	Л 33-36
Длина ЛЭП (таблица 1.1)	км	61,7	64	35,7	78,7
Активная мощность на одну цепь (таблица 2.1)	МВт	79	12,5	9	15
Расчетные значения напряжений электропередач по эмпирическим выражениям:
1.формуле Стилла при                                        P i < 60МВт и L i < 250км (формула 3.1)	кВ	-	70,5	58,2	77,5
2.формуле Залесского при                                     P i > 60МВт и L i < 1000км (формула 3.2)	кВ	131,2	-	-	-
3. формуле Илларионова (без ограничений) (формула 3.3)	кВ	158,6	69,4	58,5	76,0
Номинальное стандартное напряжение электропередачи по эмпирическим выражениям	кВ	220	110	35	110
Номинальное стандартное напряжение электропередачи окончательно	кВ	220	110	110	110
Предпочтительный диапазон сечений при выбранном напряжении	мм. кв.	240-400	70-240	70-240	70-240

 

Таблица 3.2 - Выбор номинальных напряжений воздушных линий сетевого района (вариант 2)
Расчетные параметры	Ед. изм	Л А-33	Л 33-34	Л 33-36	Л 33-35	Л 34-35
Длина ЛЭП (таблица 1.2)	км	61,7	35,7	78,7	64	15,7
Активная мощность на одну цепь (таблица 2.4)	МВт	79	9	17,7	18,65	6,15
Расчетные значения напряжений электропередач по эмпирическим выражениям:
1. формуле Стилла при                                        P i < 60МВт и L i < 170км (формула 3.1)	кВ	-	58,2	82,6	82,6	46,4
2.формуле Залесского при                                    P i > 60МВт и L i < 1000км (формула 3.2)	кВ	131,2	-	-	-	-
3. формуле Илларионова (без ограничений) (формула 3.3)	кВ	158,6	58,5	82,3	84,0	47,8
Номинальное стандартное  напряжение электропередачи по  эмпирическим выражениям	кВ	220	35	110	110	35
Номинальное стандартное напряжение электропередачи окончательно	кВ	220	110	110	110	110
Предпочтительный диапазон  сечений при выбранном напряжении	мм2	240-400	70-240	70-240	70-240	70-240

Выбор силовых трансформаторов и автотрансформаторов и

расчет потерь мощности в трансформаторах и автотрансфор-

Маторах

Нагрузки подстанций одинаковы в обоих вариантах задания, выбор трансформаторов и автотрансформаторов будет одинаков для обоих вариантов. Результаты по выбору трансформаторов и автотрансформаторов сводим в таблицы 4.1 и 4.2.

Выбор схемы рабочего заземления нейтрали электроустановок, в соответствии с ПУЭ, должен осуществляться с учётом бесперебойности электроснабжения приёмников электроэнергии, безопасности системы, надёжности сетей, минимума потерь электроэнергии, возможности ограничения коммутационных перенапряжений, снижения электромагнитных влияний на линии связи, избирательности действия релейной защиты и простоты её выполнения, возможности удержания ЛЭП в работе, предотвращения развития в сети феррорезонансных явлений, возможности дальнейшего развития системы без значительной реконструкции и др.

Наибольшее распространение в системах высокого напряжения получили системы с эффективно заземлённой нейтралью. В них нейтраль заземляется наглухо только у части трансформаторов, с таким расчётом, чтобы при коротком замыкании напряжение неповреждённых фаз относительно земли было менее 1.4U_Ф, а ток однофазного короткого замыкания в любой точке системы был менее 60% тока трёхфазного короткого замыкания в той же точке. В таких системах кратность внутренних перенапряжений k=U_ВН/ U_Ф в момент к.з. менее 2,5.

Глухое и эффективное заземление нейтрали предупреждает возникновение в системе перенапряжений больших значений, приводит к облегчению изоляции по отношению к земле, а следовательно, к уменьшению затрат на сооружение, причём экономия увеличивается с ростом напряжения.

 

 

Таблица 4.1 - Выбор силовых трансформаторов и определение потерь мощности в режимах наибольших и наименьших нагрузок
Параметры	Ед. изм.	ПС-34	ПС-35	ПС-36
1	2	3	4	5
Активная мощность ПС в час наибольших нагрузок (ТЗ), Рi	МВт	18	25	30
Коэффициент мощности нагрузки (ТЗ), tg φi	о.е.	0,35	0,36	0,37
Реактивная мощность ПС в час наибольших нагрузок,	МВАр	6,3	9	11,1
Число трансформаторов в узле, К	шт.	2	2	2
Расчетная трансформируемая мощность,	МВА	19,07	26,57	31,99
Коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора,	о.е.	1,4	1,4	1,4
Расчетная мощность трансформатора,	МВА	13,62	18,98	22,85
Тип трансформатора		ТРДН 16000/110	ТРДН 25000/110	ТРДН 25000/110
Фактические коэффициенты загрузки трансформаторов:
в режиме наибольших нагрузок,	о.е.	0,6	0,53	0,64
в послеаварийном режиме,	о.е.	1,2	1,06	1,28
Контроль правильности выбора мощности трансформаторов:
	о.е.	0,6<0,7	0,53<0,7	0,64<0,7
	о.е.	1,2<1,4	1,06<1,4	1,28<1,4
Паспортные данные единичного трансформатора:
Номинальная мощность трансформатора,	МВА	16	25	25
Номинальное напряжение обмотки ВН, Uв.ном	кВ	115	115	115
Номинальное напряжение обмотки НН, Uн.ном		11	10,5	10,5

 

 

Продолжение таблицы 4.1
1	2	3	4	5
Напряжение короткого замыкания, U к
ВН-НН	%	10,5	10,5	10,5
Потери КЗ,	МВт	0,06	0,12	0,12
Потери ХХ,	МВт	0,0155	0,03	0,03
Ток ХХ,	%	0,9	0,8	0,8
Реактивное сопротивление,	Ом	138,9	55,5	55,5
Активное сопротивление,	Ом	7,9	2,54	2,54
Активное сопротивление трансформаторной группы	Ом	3,95	1,27	1,27
Реактивное сопротивление трансформаторной группы	Ом	69,5	27,75	27,75
Расчет потерь в трансформаторной группе. Режим наибольших нагрузок						Расчет потерь в трансформаторной группе. Режим наибольших нагрузок
Активные потери холостого хода	МВт	0,031	0,06	0,06
Реактивные потери холостого хода	МВАр	0,288	0,400	0,400
Активные нагрузочные потери	МВт	0,011	0,017	0,025
Реактивные нагрузочные потери	МВАр	1,948	1,512	2,191
Полные активные потери в трансформаторной группе,	МВт	0,042	0,077	0,085
Полные реактивные потери в трансформаторной группе,	МВАр	2,236	1,912	2,591

 

 

Продолжение таблицы 4.1
1	2	3	4	5
Расчет потерь в трансформаторной группе. Режим наименьших нагрузок
Активная мощность ПС в час наибольших нагрузок (ТЗ), Рi	МВт	10	12	15
Коэффициент мощности нагрузки (ТЗ), tg φ	о.е.	0,35	0,36	0,37
Реактивная мощность ПС в час наименьших нагрузок,	МВАр	3,5	4,32	5,55
Расчетная трансформируемая мощность,	МВА	10,59	12,75	15,99
Активные нагрузочные потери	МВт	0,010	0,008	0,012
Реактивные нагрузочные  потери	МВАр	1,178	0,682	1,073
Полные активные потери в трансформаторной группе,	МВт	0,041	0,068	0,072
Полные реактивные потери в трансформаторной группе,	МВАр	1,466	1,082	1,473

 

 

Таблица 4.2 - Выбор силового трансформатора и определение потерь мощности в режимах наибольших и наименьших нагрузок
Наименование параметра	Ед. изм.	ПС-33
1	2	3
Активная мощность ПС в час наибольших нагрузок на стороне НН (ТЗ),	МВт	20
Коэффициент мощности нагрузки НН, tg jннi	о.е.	0,4
Реактивная мощность ПС в час наибольших нагрузок на стороне НН (ТЗ),	МВАр	5
Активная мощность ПС в час наибольших нагрузок на стороне СН (ТЗ),	МВт	138
Реактивная мощность ПС в час наибольших нагрузок на стороне СН (ТЗ),	МВАр	55,2
Расчетная трансформируемая мощность,	МВ·А	169,1
Расчетная трансформируемая мощность обмотки СН,	МВ·А	148,6
Расчетная трансформируемая мощность обмотки НН,	МВ·А	20,6
Число трансформаторов на подстанции, ki	шт.	2
Коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора, kз.ав.	о.е.	1,4
Расчетная мощность трансформатора,	МВ·А	120,8
Тип трансформатора (автотрансформатора)		АТДЦТН-125 000/220/110
Номинальная мощность трансформатора,Sном.i	МВ·А	125
Номинальная мощность обмотки НН,Sном.нн.i	МВ·А	63

 

 

 

Продолжение таблицы 4.2
1	2	3
Фактические коэффициенты загрузки трансформаторов: в режиме наибольших нагрузок:
обмотки ВН	о.е.	0,68
обмотки НН	о.е.	0,082
в послеаварийном режиме,
обмотки ВН	о.е.	1,36
обмотки НН	о.е.	0,164
Контроль правильности выбора мощности трансформаторов:
и		0,68<0,7
		0,082<0,7
и		1,36<1,4
		0,164<1,4
Дополнительные паспортные данные единичного трансформатора:				Дополнительные паспортные данные единичного трансформатора:
Ном. коэффициент трансформации,	кВ/кВ/кВ	230/121/10,5
Потери холостого хода,	МВт	0,065
Ток холостого хода трансформатора,	%	0,4
Потери короткого замыкания:
	МВт	-
	МВт	0,315
	МВт	-
Напряжение короткого замыкания:
	%	11
	%	31
	%	19
Расчет параметров схемы замещения единичного транс-ра:
Сквозное активное сопротивление,	Ом	1,07
Активные сопротивления схемы замещения:
	Ом	0,535
	Ом	0,535
	Ом	0,535

 

 

Продолжение таблицы 4.2
1	2	3
Реактивные сопротивления схемы
	Ом	48,67
	Ом	0
	Ом	82,52
Расчет потерь в трансформаторной группе. Режим наибольших нагрузок				Расчет потерь в трансформаторной группе. Режим наибольших нагрузок
Активные нагрузочные потери в трансформаторе,                  в том числе:	МВт	0,497
	МВт	0,27
	МВт	0,223
	МВт	0,004
Реактивные нагрузочные потери в трансформаторе,                    в том числе:	МВАр	24,45
	МВАр	23,79
	МВАр	0
	МВАр	0,66
Полные активные потери в трансформаторной группе,	МВт	0,378
Полные реактивные потери в трансформаторной группе,	МВАр	12,86
Режим наименьших нагрузок
Активная мощность ПС в час наименьших нагрузок на стороне НН (ТЗ),Pнн.i	МВт	8
Активная мощность ПС в час наименьших нагрузок на стороне СН (ТЗ),Pсн.i	МВт	69

 

 

Продолжение таблицы 4.2
1	2	3
Коэффициент мощности нагрузки НН (ТЗ), tg jнн.	о.е.	0,4
Реактивная мощность ПС в час наименьших нагрузок на стороне НН,Qнн.i	МВАр	3,2
Коэффициент мощности нагрузки СН (ТЗ), tg jсн.	о.е.	0,4
Реактивная мощность ПС в час наименьших нагрузок на стороне СН,Qсн.i	МВАр	27,6
Трансформируемая мощность обмотки ВН,	МВ·А	82,9
Трансформируемая мощность обмотки СН,	МВ·А	74,3
Трансформируемая мощность обмотки НН,	МВ·А	8,6
Активные нагрузочные потери в трансформаторе,                          в том числе:	МВт	0,12
	МВт	0,063
	МВт	0,056
	МВт	0,001
Реактивные нагрузочные потери в трансформаторе,                    в том числе:	МВАр	5,805
	МВАр	5,69
	МВАр	0
	МВАр	0,115
Полные активные потери в трансформаторной группе,	МВт	0,136
Полные реактивные потери в трансформаторной группе,	МВАр	3,98