Выбор номинального напряжения

 

Правильный выбор номинального напряжения сети очень сильно влияет на ее технико-экономические показатели.

Например, при повышении номинального напряжения имеют место положительные моменты:

1. Снижаются потери мощности и электроэнергии, т.е. снижаются эксплуатационные расходы;

2. Уменьшаются сечения проводов и затраты металла на сооружение линий;

3. Растут предельные мощности, передаваемые по линиям;

4. Облегчается дальнейшее развитие сети.

Но в то же время:

1.Увеличиваются капитальные вложения в сооружение сети.

Номинальные напряжения электрических сетей установлены стандартом ГОСТ 721-77 (по состоянию на декабрь 2010 г. последние изменения вносились 19.04.2010 г.).

Экономически целесообразное номинальное напряжение зависит от многих факторов:

- мощности нагрузок;

- удаленности нагрузок от источников питания;

- от взаимного расположения нагрузок;

- от выбранной конфигурации электрической сети;

- от способов регулирования напряжения и других факторов.

Ориентировочно номинальное напряжение можно оценить следующими способами:

1. По кривым равной экономичности сетей близких номинальных напряжений;

2. По таблице пропускной способности и дальности передачи линий;

3. По эмпирическим выражениям.

Кривые равной экономичности сетей близких номинальных напряжений строятся в прямоугольной системе координат и имеют вид, показанный на рис.2.48.

 

Рис. 2.48. Кривые равной экономичности сетей близких номинальных напряжений

 

Кривые построены в результате сравнения приведенных затрат для многочисленных вариантов сети с разными значениями активных мощностей , для линий длины  и номинальных напряжений . Получаемые рекомендации приблизительны.

Таблица пропускной способности и дальности передачи линий 110 -
1150 кВ построены с учетом наиболее часто применяемых сечений проводов и фактической средней длины воздушных линий. Практический опыт проектирования и эксплуатации ВЛ показывает, что передаваемая мощность для средних сечений проводов близка к натуральной мощности электропередачи или совпадает с ней.

Понятие "натуральная мощность" ЛЭП

Наибольшее практическое значение понятие "натуральная мощность" ЛЭП имеет при расчете и анализе линий сверхвысокого напряжения. Поэтому сейчас лишь приведем несколько определений этого понятия.

Определение 1, [7]:

В режиме согласованной нагрузки Z ₂= Z _C (Z _С – волновое сопротивление линии; Z ₂ - комплексное сопротивление нагрузки) мощность электроэнергии, передаваемой электропередачей бегущей волной (обратная волна отсутствует), называют натуральной мощностью линии...

 

Определение 2, [1]:

Натуральная мощность течет по линии, когда сопротивление нагрузки на ее конце равно волновому сопротивлению Z _Н= Z _С.

Натуральная мощность линии с некоторым номинальным напряжением равна

S _НАТ = U ² _НОМ / Z ^* _С.

Для линий без потерь (r _О=0, g _О=0) натуральная мощность является активной и определяется следующим выражением:

S _НАТ= P _НАТ= U ²_НОМ/ Z _С,

где

.

Определение 3, [21]:

...зарядная мощность линии не зависит от нагрузки линии. Потеря же реактивной мощности в индуктивном сопротивлении линии пропорциональна квадрату передаваемой по линии мощности. Поэтому при некоторой передаваемой по линии мощности может возникнуть такой случай, когда потери реактивной мощности в индуктивном сопротивлении линии и ее зарядная мощность будут полностью компенсировать друг друга, т.е.

3 I ² x _O=3 U ² b _O.

Если при этом по линии передается только активная мощность (Cosj=1), то передача будет происходить с наименьшими потерями мощности. Такой режим работы линии называется режимом натуральной мощности.

Подставив в формулу... значения x _O=w L _О и b _O=w C _O и полагая Cosj=1, найдем, что натуральная мощность линии

,

где  - волновое сопротивление линии, значения которого для линий передачи разных конструкций приведены....

Передавать по линии мощность, превышающую натуральную, значит увеличивать потери активной и реактивной (индуктивной) мощностей и снижать уровень напряжения в приемной системе. Тем не менее, экономические соображения приводят к тому, что почти все линии электропередачи напряжением 110 - 220 кВ и не мало линий 330 кВ проектируются для передачи мощностей, превышающих их натуральные мощности. Линии электропередачи более высоких напряжений преимущественно рассчитываются на передачу натуральных мощностей.

Номинальное напряжение может быть предварительно оценено по одной из трех эмпирических формул в функции активной мощности , МВт и длины линии , км:

формула Стилла                 при <250 км, <60 МВт

;

формула Залесского А.М.  при <1000 км, >60 МВт

;

формула Илларионова Г.А.

.

Найденные одним из способов значения  округляются до ближайшего стандартного номинального.

После определения ориентировочного значения  для отдельных линий надо для каждой конкретной сети наметить ограниченное число вариантов различных номинальных напряжений для их последующего технико-экономического сравнения.

Варианты проектируемой электрической сети или отдельные ее участки могут иметь разные номинальные напряжения. Обычно сначала определяют номинальные напряжения головных наиболее загруженных участков. Участки кольцевой сети, как правило, необходимо выполнять на одно номинальное напряжение.

В результате технико-экономического сравнения приведенных затрат вариантов с различным напряжением выбирается обоснованное значение номинального напряжения сети и отдельных ее участков.

При разнице приведенных затрат менее 5% надо выбирать вариант использования более высокого .