II. Выбор конфигурации электрической сети.

 

При соединении источника питания с нагрузкой нужно учитывать требования надежности (у нас есть процентный состав электроприемников трех категорий по надежности), и экономичности сети (стремится минимизировать длину ЛЭП, это косвенным путем приводит к экономичному режиму). Намечаем пять вариантов, учитывая все выше сказанное.

III. Расчет параметров электрической сети.

Первый вариант.

 

а) Расчет мощности в ЛЭП.

 

Для каждого варианта сети нужно произвести расчет распределения потока мощности по линиям, без учета потерь.

;

;

;

, ;

 

б) Выбор номинального напряжения.

Рациональным для данной схемы, отталкиваясь от активной мощности в линиях, будет напряжение 110 кВ.

 

в) Выбор сечения проводов.

Выбираем проводник, что бы температура проводника не превышала предельную допустимую температуру, а на нее влияет допустимый ток. Рабочий ток в ЛЭП:

 

, где

 

- выбранное номинальное напряжение сети, кВ;

- мощность, протекающая по данной ЛЭП, МВА;

- количество параллельных линий.

 

;

;

;

;

.

По экономической плотности тока мы выбираем сечения проводов, это первый критерий.

, где

- экономическая плотность тока, (1,1÷1,2);

; ;

; ;

.

По экономическому сечению выбираем сечение из стандартного ряда, не обязательно большее значение.

; ;

; ;

.

 

Мы должны проверить выбранное сечение по нагреву предельно допустимого тока. Нами выбранным стандартным сечениям соответствует допустимый ток .

Теперь необходимо рассчитать ток в аварийном режиме (обрыв одной линии), он не должен превышать длительно допустимый ток, для выбранного нами сечения.

;

;

;

;

.

Что бы не было больших потерь на корону, берут сечение не меньше рекомендованных, т.е. то, что мы выбрали не должно быть меньше определенного сечения. Для нашего номинального напряжения сети это 70 мм².

г) Рассчитываем сопротивления линий.

По справочнику в зависимости от сечения провода и номинального напряжения линии выбираем погонные сопротивления, и уже по ним определяем сопротивления наших линий.

, , где

, - погонное активное и индуктивное сопротивление линий, Ом/км;

- длина линий, км;

- количество параллельных линий.

 

Так как в нашем случае сечение проводов и номинальное напряжение линий одинаковое, то погонные сопротивления будут равны , .

, ;

, ;

, ;

, ;

, .

 

д) Расчет потерь напряжения.

 

Для данного варианта сети необходимо определить максимальные потери напряжения в нормальных и послеаварийных режимах, и сравнить с допустимыми потерями.

- В нормальном режиме:

, где

- номинальное напряжение линии, кВ;

, - активная и реактивная мощность, протекающая по линиям;

, - активное и индуктивное сопротивление линий, Ом.

 

;

;

;

;

.

Если потери напряжения превышают допустимые, делается вывод что вариант не подходит по техническим условиям.

 

;

.

- В послеаварийном режиме:

, где

, - активные и индуктивные сопротивления линий в послеаварийном режиме, , .

;

;

;

;

.

 

 

;

.

 

Все результаты расчетов сведем в таблицу 3.1.1.

 

 

Таблица 3.1.1.

Параметры пунктов	А-1	А-2	1,3	А-4	2,5
ℓ, км	6,3	13,5	12,5	17,5	9,5
S, МВА	37,73	41,982	19,387	19,42	20,46
P, МВт
Q, Мвар	14,09	15,54	7,2	7,29	7,59
Uном, кВ
Fэк, мм²	90,013	100,16	46,251	46,332	48,812
Fст, мм²
Fкор, мм²
r0, Ом/км	0,428	0,428	0,428	0,428	0,428
R, Ом	1,3482	2,889	2,675	3,745	2,033
x0, Ом/км	0,444	0,444	0,444	0,444	0,444
X, Ом	1,3986	2,997	2,775	3,885	2,109
∆U, кВ	0,6081	1,4477	0,6194	0,8703	0,4967
∆Uпа, кВ	1,2162	2,8954	1,2387	1,7406	0,9934
Iраб, А	99,015	110,17	50,877	50,965	53,693
Iпа, А	198,03	220,35	101,75	101,93	107,39
Iдоп, А

 

 

Второй вариант.

 

а) Расчет мощности в ЛЭП.

 

; ;

 

;

.

 

б) Выбор номинального напряжения.

Рациональным для данной схемы, отталкиваясь от активной мощности в линиях, будет напряжение 110 кВ.

 

в) Выбор сечения проводов.

 

Рассчитываем рабочий ток в линиях:

;

;

;

;

;

.

 

По экономической плотности тока мы выбираем сечения проводов, это первый критерий.

, где

- экономическая плотность тока, (1,1÷1,2);

; ;

; ;

; .

 

По экономическому сечению выбираем сечение из стандартного ряда, не обязательно большее значение.

; ;

; ;

; .

 

Мы должны проверить выбранное сечение по нагреву предельно допустимого тока. Нами выбранным стандартным сечениям соответствуют следующие допустимые токи:

; ;

; ;

; .

В данном случае значение сопротивлений линий в аварийном режиме остается тем же, но мощности перераспределяются по-другому, если сравнить с нормальным режимом.

;

;

;

.

 

Теперь необходимо рассчитать ток в аварийном режиме (обрыв одной линии), он не должен превышать длительно допустимый ток, для выбранного нами сечения. .

;

;

;

;

.

Что бы не было больших потерь на корону, берут сечение не меньше рекомендованных, т.е. то, что мы выбрали не должно быть меньше определенного сечения. Для нашего номинального напряжения сети это 70 мм².

 

г) Рассчитываем сопротивления линий.

По справочнику в зависимости от сечения провода и номинального напряжения линии выбираем погонные сопротивления, и уже по ним определяем сопротивления наших линий.

;

;

; ;

; .

 

Теперь рассчитываем сопротивления линий.

, ;

, ;

, ;

, ;

, ;

, .

 

д) Расчет потерь напряжения.

 

Для данного варианта сети необходимо определить максимальную потерю напряжения в нормальных и послеаварийных режимах, и сравнить с допустимыми потерями.

- В нормальном режиме:

, где

- номинальное напряжение линии, кВ;

, - активная и реактивная мощность, протекающая по линиям;

, - активное и индуктивное сопротивление линий, Ом.

 

;

;

;

;

;

.

Если потери напряжения превышают допустимые, делается вывод что вариант не подходит по техническим условиям.

 

;

.

- В послеаварийном режиме:

, где

, - активная и реактивная мощность, протекающая в линии в аварийном режиме.

;

;

;

;

.

 

;

.

В этом варианте потери напряжения превышают допустимые, этот вариант нам не подходит по техническим условиям.

 

Все результаты расчетов сведем в таблицу 3.2.1.

 

Таблица 3.2.1.

Параметры пунктов	А-1	1,3	3,5	5,2	2,4	А-4
ℓ, км	6,3	12,5	9,5	9,5		17,5
S, МВА	52,808	34,465	15,079	5,3811	26,903	46,323
P, МВт	49,004	32,004	14,004	4,996	24,996	42,996
Q, Мвар	19,681	12,791	5,591	1,999	9,949	17,239
Uном, кВ
Fэк, мм²	251,98	164,45	71,949	25,676	128,37	221,03
Fст, мм²
Fкор, мм²
r0, Ом/км	0,12	0,198	0,428	0,306	0,198	0,162
R, Ом	0,756	2,475	4,066	2,907	1,98	2,835
x0, Ом/км	0,405	0,42	0,444	0,434	0,42	0,413
X, Ом	2,5515	5,25	4,218	4,123	4,2	7,2275
∆U, кВ	0,7933	1,3306	0,732	0,207	0,8298	2,2408
∆Uпа, кВ	обрыв	0,7113	1,834	2,2397	2,4633	4,7969
Iраб, А	277,17	180,9	79,143	28,243	141,21	243,13
Sпа1, МВА	обрыв	18,343	37,73	58,19	79,712	99,132
Pпа1, МВт	обрыв
Qпа1, Мвар	обрыв	6,89	14,09	21,68	29,63	36,92
Iпа, А	обрыв	96,277	198,03	305,42	418,38	520,31
Iдоп, А

Третий вариант.

 

а) Расчет мощности в ЛЭП.

Для каждого варианта сети нужно произвести расчет распределения потока мощности по линиям, без учета потерь.

;

; ; .

 

б) Выбор номинального напряжения.

Рациональным для данной схемы, отталкиваясь от активной мощности в линиях, будет напряжение 110 кВ.

 

в) Выбор сечения проводов.

Выбираем проводник, что бы температура проводника не превышала предельную температуру, а на нее влияет допустимый ток. Рабочий ток в ЛЭП:

 

, где

 

- выбранное номинальное напряжение сети, кВ;

- мощность, протекающая по данной ЛЭП, МВА;

- количество параллельных линий.

 

;

 

;

;

;

.

По экономической плотности тока мы выбираем сечения проводов это первый критерий.

, где

- экономическая плотность тока, (1,1÷1,2);

; ;

; ;

.

По экономическому сечению выбираем сечение из стандартного ряда, не обязательно большее значение.

; ;

; ;

.

 

Мы должны проверить выбранное сечение по нагреву предельно допустимого тока. Нами выбранным стандартным сечениям соответствует допустимый ток , .

Теперь необходимо рассчитать ток в аварийном режиме (обрыв одной линии), он не должен превышать длительно допустимый ток, для выбранного нами сечения.

;

;

;

;

.

Что бы не было больших потерь на корону, берут сечение не меньше рекомендованных, т.е. то, что мы выбрали не должно быть меньше определенного сечения. Для нашего номинального напряжения сети это 70 мм².

 

г) Рассчитываем сопротивления линий.

По справочнику в зависимости от сечения провода и номинального напряжения линии выбираем погонные сопротивления, и уже по ним определяем сопротивления наших линий.

, , где

, - погонное активное и индуктивное сопротивление линий, Ом/км;

- длина линий, км;

- количество параллельных линий.

Нами выбранным стандартным сечениям соответствуют следующие погонные сопротивления:

;

.

Определим сопротивления линий.

, ;

, ;

, ;

, ;

, .

 

д) Расчет потерь напряжения.

 

Для данного варианта сети необходимо определить максимальную потерю напряжения в нормальных и послеаварийных режимах, а так же сравнить с допустимыми в этих режимах потерями.

- В нормальном режиме:

, где

- номинальное напряжение линии, кВ;

, - активная и реактивная мощность, протекающая по линиям;

, - активное и индуктивное сопротивление линий, Ом.

 

;

;

;

;

.

Если потери напряжения превышают допустимые, делается вывод что вариант не подходит по техническим условиям.

 

;

.

- В послеаварийном режиме:

, где

, - активные и индуктивные сопротивления линий в послеаварийном режиме, , .

;

;

;

;

.

 

 

;

.

 

Все результаты расчетов сведем в таблицу 3.3.1.

 

Таблица 3.3.1.

Параметры пунктов	А-1	1,3	3,5	1,2	1,4
ℓ, км	6,3	12,5	9,5	8,5	15,8
S, МВА	99,132	39,847	20,46	21,522	19,42
P, МВт
Q, Мвар	36,92	14,79	7,59	7,95	7,29
Uном, кВ
Fэк, мм²	236,5	95,064	48,812	51,346	46,332
Fст, мм²
Fкор, мм²
r0, Ом/км	0,162	0,428	0,428	0,428	0,428
R, Ом	0,5103	2,675	2,033	1,819	3,3812
x0, Ом/км	0,413	0,444	0,444	0,444	0,444
X, Ом	1,301	2,775	2,109	1,887	3,5076
∆U, кВ	0,8634	1,2729	0,4967	0,4671	0,7857
∆Uпа, кВ	1,7269	2,5458	0,9934	0,9342	1,5715
Iраб, А	260,15	104,57	53,693	56,481	50,965
Iпа, А	520,31	209,14	107,39	112,96	101,93
Iдоп, А

Четвертый вариант.

 

а) Расчет мощности в ЛЭП.

;

.

 

б) Выбор номинального напряжения.

Рациональным для данной схемы, отталкиваясь от активной мощности в линиях, будет напряжение 110 кВ.

 

в) Выбор сечения проводов.

 

Рассчитываем рабочий ток в линиях:

;

;

;

;

;

.

 

По экономической плотности тока мы выбираем сечения проводов это первый критерий.

, где

- экономическая плотность тока, (1,1÷1,2);

; ;

; ;

; .

 

По экономическому сечению выбираем сечение из стандартного ряда, не обязательно большее значение.

; ;

; ;

; .

 

Мы должны проверить выбранное сечение по нагреву предельно допустимого тока. Нами выбранным стандартным сечениям соответствуют следующие допустимые токи:

; ;

; ;

; .

 

В этом варианте сети присутствует как кольцевая схема, так и магистральная. И поэтому для одних линий в аварийном режиме увеличится сопротивление, а для части, где схема представляет кольцо, изменится распределение мощности.

;

;

.

 

Теперь необходимо рассчитать ток в аварийном режиме, он не должен превышать длительно допустимый ток, для выбранного нами сечения. .

;

;

;

;

.

Что бы не было больших потерь на корону, берут сечение не меньше рекомендованных, т.е. то, что мы выбрали не должно быть меньше определенного сечения. Для нашего номинального напряжения сети это 70 мм².

 

г) Рассчитываем сопротивления линий.

По справочнику в зависимости от сечения провода и номинального напряжения линии выбираем погонные сопротивления, и уже по ним определяем сопротивления наших линий.

;

;

; ;

;

.

 

Теперь рассчитываем сопротивления линий.

, ;

, ;

, ;

, ;

, ;

, .

 

д) Расчет потерь напряжения.

 

Для данного варианта сети необходимо определить максимальную потерю напряжения в нормальных и послеаварийных режимах, а так же сравнить с допустимыми потерями в этих режимах.

- В нормальном режиме:

, где

- номинальное напряжение линии, кВ;

, - активная и реактивная мощность, протекающая по линиям;

, - активное и индуктивное сопротивление линий, Ом.

 

;

;

;

;

;

.

Если потери напряжения превышают допустимые, делается вывод что вариант не подходит по техническим условиям.

 

;

.

- В послеаварийном режиме:

, где

, - активные и индуктивные сопротивления линий в аварийном режиме;

, - активная и реактивная мощность, протекающая в линии в аварийном режиме.

 

;

;

;

.

;

.

 

Все результаты расчетов сведем в таблицу 3.4.1.

 

Таблица 3.4.1.

Параметры пунктов	А-1	1,2	2,3	3,5	5,4	4,2
ℓ, км	6,3	8,5	9,5	9,5	14,5
S, МВА	99,132	80,789	31,134	11,747	8,7128	28,133
P, МВт			28,908	10,908	8,092	26,092
Q, Мвар	36,92	30,03	11,56	4,36	3,23	10,521
Uном, кВ
Fэк, мм²	236,5	192,74	148,55	56,051	41,573	134,24
Fст, мм²
Fкор, мм²
r0, Ом/км	0,162	0,198	0,198	0,428	0,428	0,249
R, Ом	0,5103	0,8415	1,881	4,066	6,206	2,49
x0, Ом/км	0,413	0,42	0,42	0,444	0,444	0,427
X, Ом	1,301	1,785	3,99	4,218	6,438	4,27
∆U, кВ	0,8634	1,0611	0,9136	0,5704	0,6456	0,999
∆Uпа, кВ	1,7269	2,1221	обрыв	0,9414	2,9531	2,1021
Iраб, А	260,15	212,02	163,41	61,656	45,73	147,66
Sпа1, МВА	------------	------------	обрыв	19,387	39,847	59,267
Pпа1, МВт	------------	------------	обрыв
Qпа1, Мвар	------------	------------	обрыв	7,2	14,79	22,08
Iпа, А	520,31	424,03	обрыв	101,75	209,14	311,07
Iдоп, А

Пятый вариант.

 

а) Расчет мощности в ЛЭП.

Для каждого варианта сети нужно произвести расчет распределения потока мощности по линиям, без учета потерь.

; ; .

 

б) Выбор номинального напряжения.

Рациональным для данной схемы, отталкиваясь от активной мощности в линиях, будет напряжение 110 кВ.

 

в) Выбор сечения проводов.

Выбираем проводник, что бы температура проводника не превышала предельно допучтимую температуру, а на нее влияет допустимый ток. Рабочий ток в ЛЭП:

 

, где

 

- выбранное номинальное напряжение сети, кВ;

- мощность, протекающая по данной ЛЭП, МВА;

- количество параллельных линий.

 

;

 

;

;

;

.

По экономической плотности тока мы выбираем сечения проводов это первый критерий.

, где

- экономическая плотность тока, (1,1÷1,2);

; ;

; ;

.

По экономическому сечению выбираем сечение из стандартного ряда, не обязательно большее значение.

; ;

; ;

.

 

Мы должны проверить выбранное сечение по нагреву предельно допустимого тока. Нами выбранным стандартным сечениям соответствует допустимый ток , , .

Теперь необходимо рассчитать ток в аварийном режиме (обрыв одной линии), он не должен превышать длительно допустимый ток, для выбранного нами сечения.

;

;

;

;

.

Что бы не было больших потерь на корону, берут сечение не меньше рекомендованных, т.е. то, что мы выбрали не должно быть меньше определенного сечения. Для нашего номинального напряжения сети это 70 мм².

 

 

г) Рассчитываем сопротивления линий.

По справочнику в зависимости от сечения провода и номинального напряжения линии выбираем погонные сопротивления, и уже по ним определяем сопротивления наших линий.

, , где

, - погонное активное и индуктивное сопротивление линий, Ом/км;

- длина линий, км;

- количество параллельных линий.

Нами выбранным стандартным сечениям соответствуют следующие погонные сопротивления:

;

;

.

Определим сопротивления линий.

, ;

, ;

, ;

, ;

, .

 

д) Расчет потерь напряжения.

 

Для данного варианта сети необходимо определить максимальную потерю напряжения в нормальных и послеаварийных режимах, а так же сравнить с допустимыми в этих режимах потерями.

- В нормальном режиме:

, где

- номинальное напряжение линии, кВ;

, - активная и реактивная мощность, протекающая по линиям;

, - активное и индуктивное сопротивление линий, Ом.

 

;

;

;