Б. Составление схемы замещения электропередачи и расчёт её параметров
Первым этапом расчета электропередачи является составление ее схемы замещения, называемой расчетной схемой. Составить схему замещения какой-либо сети — это значит выбрать схему замещения каждого элемента сети тов в той же последовательности, в какой соединены эти элементы в рассматриваемой сети; привести все параметры схемы замещения сети к одной ступени напряжения и по возможности упростить полученную схему [8, с. 463]. Схема замещения показана в П1.4.
Для выбранного сечения проводов по табл. П.1-2, П.1-3, П.1-4 [6] выписываются удельные активное и реактивное сопротивления и удельная реактивная проводимость линии (r0, Ом/км; х0, Ом/км; b0, См/км×10-6), и определяются параметры схемы замещения двухцепной линии:
,
, (1.22)
,
,
где R1-2, X1-2 — активное и индуктивное сопротивления двухцепной ВЛ, Ом;
В1-2 — реактивная емкостная проводимость двухцепной ВЛ, См;
Qв— зарядная мощность двухцепной ВЛ, Мвар;
L— длина линии, км,
Ом,
Ом,
См,
Мвар,
Мвар.
Для ранее выбранных трансформаторов ГПП по табл. 6.47 [2, с. 284] находятся активное и индуктивное сопротивления обмоток трансформаторов и реактивная мощность холостого хода QX.
,
,
, (1.23)
,
где R2-3, X2-3— активное и индуктивное сопротивления трансформаторов, Ом;
Вт— реактивная индуктивная проводимость трансформаторов, См;
Qх— намагничивающая мощность холостого хода трансформатров,мвар;
Sном.т — номинальная мощность трансформаторов, МВ×А;
Uном.т— номинальное напряжение первичной обмотки трансформров,кВ;
Рт— потери короткого замыкания трансформаторов, кВт;
uк— напряжение короткого замыкания трансформаторов, %;
Iх — ток холостого хода трансформаторов, %,
Ом.
Все определенные параметры схемы замещения линии и трансформаторов ГПП приводятся в табл. 1.5 и 1.6.
Таблица 1.5
Параметры схемы замещения двухцепной линии (ветви 1—2)
| Fэ | Параметры линии (ветви 1—2) | |||||||
| r0 | x0 | b0 | R1-2=RЛ | X1-2=Xл | B1-2=Bл | QB | ||
| мм2 | А | Ом/км | Ом/км | См/км | Ом | Ом | См | Мвар |
| 14,27 | 0,118 | 0,433 | 2,61 | 1,89 | 6,928 | 0,000167 | 0,00808 |
Таблица 1.6
Параметры схемы замещения двух параллельно работающих трансформаторов (ветви 2—3)
| Тип трансфор- маторов | Количество | Sном, МВ×А | Номинальное напряжение обмоток, кВ | Параметры трансформаторов (ветви 2—3) | |||||
| R2–3=Rт, Ом | X2—3=Xт, Ом | B2–3=Bт, См | Qх, Мвар | ||||||
| ВН | НН | ||||||||
| ТДН 10000/220 | 10,5 | 18,392 | 0,0000041 | 0,2 |
В. Расчет баланса мощностей и уровней напряжения в электропередаче при максимальной нагрузке
Для всех узлов схемы замещения, кроме питающего, напряжение электропередачи задается равным номинальному (Uном =220 кВ) и производится расчет баланса (распределения) мощностей по ветвям схемы в направлении от наиболее удаленного узла 3 к питающему узлу 1.
Активная, МВт, реактивная, Мвар, и полная, МВ×А, мощности в конце ветви 2—3 определяются по формулам
,
,
;
МВт,
Мвар
МВА.
Потери мощностей, соответственно МВт, Мвар, МВ×А, в ветви 2—3 (в обмотках трансформаторов) равны:
,
, (1.24)
,
где Uном— номинальное напряжение электропередачи, кВ,
Определяются мощности, соответственно МВт, Мвар, МВ×А, в начале ветви 2—3
,
, (1.25)
.
Мощность, МВ×А, поступающая в трансформаторы (на схеме не обозначена)
, (1.26)
Мощность в конце ветви 1—2 за вычетом половины зарядной мощности линии:
,
, (1.27)
;
Потери мощностей соответственно МВт, Мвар, МВ×А в ветви 1—2 (в сопротивлениях линии):
(1.28)
Мощности в начале ветви 1—2 (в начале линии) соответственно МВт, Мвар, МВ×А:
,
,
, (1.29)
Расчетные мощности, МВт, Мвар, МВ×А, потребляемые с шин 220 кВ РТП:
,
, (1.30)
,
Коэффициент мощности в начале линии (на шинах РТП)
, (1.31)
Коэффициент полезного действия электропередачи
, (1.32)
Далее определяются напряжения в различных точках электропередачи при максимальной нагрузке. По найденному распределению потоков мощности, начиная с питающего узла 1, определяются продольная и поперечная составляющие падения напряжения в ветвях и уровни напряжения во всех узлах схемы замещения.
Продольная составляющая падения напряжения в ветви 1—2 (в линии), кВ
, (1.33)
Поперечная составляющая падения напряжения в ветви 1—2 (в линии), кВ
, (1.34)
Напряжение в конце ветви 1—2, т.е. на шинах 220 кВ ГПП, кВ
, (1.35)
Потеря напряжения в ветви 1—2 (в линии), кВ
,
(1.36)
Составляющие падения напряжения в ветви 2—3 (в трансформаторах) и напряжение в конце ветви 2—3, т.е. на шинах 220 кВ ГПП, приведенное к стороне ВН трансформаторов, кВ
,
, (1.37)
,
,
Потеря напряжения в электропередаче при максимальной нагрузке:
определенная в кВ
,
определенная в процентах
Действительное напряжение на шинах 10 кВ ГПП
, (1.38)
где nТ—коэффициент трансформации трансформаторов,
Результаты расчета баланса мощностей в электропередаче сводятся в
табл. 1.7.
Результаты расчета уровней напряжений в электропередаче сводятся в табл. 1.8.
1.7.2. Расчет баланса мощностей и уровней напряжения
в электропередаче при минимальной нагрузке
Расчет баланса мощностей и уровней напряжения в электропередаче в режиме минимальной нагрузки выполняется по методике расчета при максимальной нагрузке, но с учетом, что минимальная нагрузка (в ночной период) на шинах 10 кВ, составляет 25 – 30 % от расчетной максимальной нагрузки, с тем же коэффициентом мощности.
Результаты расчета сводятся в табл. 1.7, 1.8.
1.7.3. Расчет баланса мощностей и уровней напряжения
электропередачи в послеаварийном режиме
В послеаварийном режиме (при обрыве одной цепи ЛЭП и соответственно работе одного трансформатора на ГПП) изменяются параметры схемы замещения электропередачи. Параметры увеличиваются в 2 раза, а параметры уменьшаются в 2 раза. Нагрузка на шинах 10 кВ ГПП и напряжение на шинах РТП принимаются как при максимальном режиме. Расчет баланса мощностей и уровней напряжения в электропередаче в послеаварийном режиме выполняется по методике расчета при максимальной нагрузке.
Результаты расчета сводятся в табл. 1.7, 1.8.
1.7.4. Выбор рабочих ответвлений на обмотках ВН трансформаторов
и определение действительных напряжений на шинах 10 кВ ГПП
Регулирование напряжения под нагрузкой у двухобмоточных трансформаторов осуществляется со стороны высшего напряжения в зависимости от заданного напряжения вторичной обмотки, к которой непосредственно присоединена распределительная сеть 10 кВ.
Желаемая величина напряжения на шинах 10 кВ ГПП, обеспечивающая нормальную работу присоединенных к ней потребителей [6, с. 256], принимается равной:
в режиме максимальных нагрузок — 10,5—10,7 кВ;
в режиме минимальных нагрузок — 10,2—10,4 кВ.
Исходя из найденных расчетом значений напряжений на шинах 10 кВ, приведенных к стороне высшего напряжения трансформаторов, определяются рабочие ответвления обмоток ВН трансформаторов для разных режимов нагрузки. После этого находятся действительные напряжения на этих шинах при работе трансформаторов на выбранных ответвлениях.
При электрическом расчете электропередачи получены расчетные напряжения на шинах 10 кВ ГПП, приведенные к стороне ВН трансформаторов: при максимальной нагрузке 212,4 кВ; при минимальной нагрузке 217,8 кВ. На ГПП установлены два двухобмоточных трансформатора типа ТДН-10000/220 мощностью 10 МВ×А каждый. Пределы регулирования напряжения 12 ´ 1%. Номинальное напряжение обмоток ВН — 220 кВ, НН — 10,5 кВ. Требуется выбрать рабочие ответвления обмотки ВН трансформаторов для разных режимов нагрузки шин 10 кВ ГПП и определить действительные напряжения на этих шинах при работе трансформаторов на выбранных ответвлениях.
Выбор рабочего ответвления для режима максимальной нагрузки
Желаемое напряжение на шинах 10 кВ ГПП при максимальной нагрузке принимаем 10,6 кВ. Расчетное напряжение на шинах 10 кВ ГПП в режиме максимальной нагрузки, приведенное к стороне ВН трансформаторов, равно 212,4 кВ. Действительное расчетное напряжение на шинах 10 кВ при работе тр ансформаторов на основном ответвлении обмотки ВН ( 0 %), т.е. при коэффициенте трансформации nT = 220/10,5, будет равно
т.е. ниже принятого уровня желаемого напряжения. Отсюда следует, что для получения принятого уровня желаемого напряжения необходимо уменьшить коэффициент трансформации.
Примем число витков обмотки ВН при работе на основном ответвлении за 100 %. Тогда необходимое относительное снижение числа витков обмотки ВН трансформаторов для получения желаемого напряжения на шинах, равного 10,6 кВ, вместо расчетного 10,14 кВ будет равно
что соответствует работе обмотки ВН или на ответвлении –4 ´1% = –4 % (с пониженным относительно желаемого напряжением).
Выберем рабочее ответвление обмотки ВН с относительным числом витков, равным 96%. Напряжение на шинах 10 кВ при работе обмотки на этом ответвлении будет равно
Выбор рабочего ответвления для режима минимальной нагрузки
Желаемое напряжение на шинах 10 кВ в режиме минимальной нагрузки принимаем равным 10,2 кВ. Расчетное напряжение на шинах 10 кВ, приведенное к стороне ВН трансформаторов, при минимальной нагрузке равно 217,8 кВ. Действительное расчетное напряжение на шинах 10 кВ при работе трансформаторов на основном ответвлении (±0 %), т.е. с номинальным коэффициентом трансформации, будет равно
т.е. выше принятого уровня желаемого напряжения. Отсюда следует, что для достижения принятого уровня желаемого напряжения необходимо увеличить коэффициент трансформации трансформаторов.
Примем число витков обмотки ВН при работе на основном ответвлении за 100 %.
Тогда необходимое относительное повышение числа витков обмотки ВН трансформаторов для получения желаемого напряжения на шинах, равного 10,2 кВ, вместо расчетного 10,4 кВ будет равно
Выберем рабочее ответвление обмотки ВН +2 ´1 % = 2 %, т.е. работу ее с относительным числом витков, равным 101 %. Напряжение на шинах 10 кВ при работе обмотки ВН трансформаторов на этом ответвлении будет равно
.
Выбор рабочего ответвления для аварийного режима
Желаемое напряжение на шинах 10 кВ ГПП в аварийном режиме принимаем 10,5 кВ. Расчетное напряжение на шинах 10 кВ ГПП в аварийном режиме, приведенное к стороне ВН трансформаторов, равно 203,7 кВ. Действительное расчетное напряжение на шинах 10 кВ при работе трансформаторов на основном ответвлении обмотки ВН ( 0 %), т.е. при коэффициенте трансформации nT = 220/10,5, будет равно
т.е. ниже принятого уровня желаемого напряжения. Отсюда следует, что для получения принятого уровня желаемого напряжения необходимо уменьшить коэффициент трансформации.
Примем число витков обмотки ВН при работе на основном ответвлении за 100 %. Тогда необходимое относительное снижение числа витков обмотки ВН трансформаторов для получения желаемого напряжения на шинах, равного 10,5 кВ, вместо расчетного 9,7 кВ будет равно
что соответствует работе обмотки ВН или на ответвлении –9 ´1% = –9 % (с пониженным относительно желаемого напряжением).
Выберем рабочее ответвление обмотки ВН с относительным числом витков, равным 9%. Напряжение на шинах 10 кВ при работе обмотки на этом ответвлении будет равно
Таблица 1.7