Выбор конфигурации и номинального напряжения сети

Электрические нагрузки узлов

Цель расчета: получение максимального и минимального режима работы системы, а также времени использования максимальной нагрузки и времени максимальных потерь.

Исходные данные:

Вариант	Номер и название потребителя	РП, МВт	tgφ	X, км	Y, км	Pr, МВт
	1.Электрометаллугический комбинат		0,55
	2. Крупный город		0,42
	3.Абразивный завод		0,39
	4. Электротяга		0,39
	5. Станкостроительный завод		0,36
	6. Система

Методика расчетов

Из справочника выбирают примерные суточные графики нагрузок для заданного потребителя для зимнего и летнего периода.

По примерным графикам нагрузок узлов получают график нагрузки ШБМ, из которого выбирают максимальное и минимальное значение. Нагрузки узлов при максимальной нагрузке сети считаются максимальным режимом, при минимальной нагрузке сети -- минимальным режимом.

По суточным графикам нагрузки ШБМ для зимнего (183 дня) и летнего (182 дня) периода определяют времени использования максимальной нагрузки

и времени максимальных потерь

,

где и -- значение мощности для -го интервала для летнего и зимнего периодов, -- максимальное значение мощности, ч – длительность интервала, -- количество интервалов.

Использование результатов расчета: максимальный и минимальный режимы используются при расчете режимов сети в п.2, 3 и 5, время использования максимальной нагрузки используется при оценке экономической плотности тока п.3, время максимальных потерь -- при расчете годовых потерь энергии п.4.

Графики нагрузок потребителей ([1] стр. 5)

Табл. 2

Ном узла

Рн, МВт

Вр. года

Рн (МВт) при двухчасовом интервале

зима

лето

зима

лето

зима

лето

зима

лето

зима

лето

ШБМ

зима

лето

Рис. 1 Суточный график мощности, потребляемой от ШБМ

Результаты расчета.

Нагрузка потребителей в часы максимума и минимума системы

Табл. 3

Режим	Номер узла
					6 (ШБМ)
максимум
минимум

Мощность генератора при 100% загрузке 180 МВт, собственные нужды ТЭЦ 10% 18 МВт ([3] стр. 59-60), следовательно, выдаваемая мощность в узле 162 МВт.

Время использования максимальной нагрузки 7758 ч.

Время потерь суммарной нагрузки 6941 ч.

Выбор конфигурации и номинального напряжения сети

Цель расчета: получение оптимальной конфигурации сети и определение его оптимального напряжения.

Исходные данные: загрузка узлов в максимальном режиме и время использования максимальной нагрузки (п.1), координаты узлов (задание на курсовой проект).

Методика расчета

Для расчета выбирают 3 варианта сети. При формировании вариантов следует избегать перетоков мощности обратно к источнику.

Расчет сети выполняется в максимальном режиме без учета потерь только для активных мощностей узлов. Для расчета составляется система из q уравнений по первому закону Кирхгофа и n-(q-1) уравнений по второму закону Кирхгофа, где q – количество узлов, n -- количество линий. В результате решения системы получаются мощности, передаваемые по линиям.

Например, для варианта 1 (рис. 2) система уравнений по законам Кирхгофа имеет вид:

1 узел: -Р1+р1=0, 2узел: -Р2-Р1+р2=0, 3 узел: Р3-р3=0, 4 узел: Р4-р4=0,

5 узел: -Р5+р5-р2-р3-р4=0

где -- мощность -го узла, , -- мощность -ой линии, -- длина -ой линии. Здесь и далее индекс без скобок будет обозначать номер узла, индекс без скобок -- номер линии.

Проверку расчета выполняют, составляя баланс мощностей. Например, для варианта 3 (рис. 3) баланс мощностей имеет вид:

Р1+Р2+Р3+Р4+Р5=83

.

Расчет оптимального напряжения выполняется по формуле Стилла

,

где -- оптимальное напряжение линии в кВ, -- длина линии в км, -- мощность линии в МВт, -- число цепей в линии.

Полученные значения округляются до одной из величин 35 кВ, 110 кВ или 220 кВ. Напряжение должно быть одинаковым для всей сети, чтобы избежать лишних ступеней трансформации.

Сравнивая оптимальное напряжение линии и напряжение сети, определяют незагруженные участки сети.

Использование результатов расчета: из 5 вариантов сети оставляют 2 для технико-экономического сравнения (п.4).

Обоснование выбора вариантов СЭС

Основными узлами нагрузки являются узлы 1 (120 МВт) и 5 (60 МВт)

Узел 1: Мощность ТЭЦ 180-18 МВт больше мощности узла 120 МВт, следо-вательно, узел 1 может снабжаться энергией за счет собственной ТЭЦ. Избыточ-ной мощности ТЭЦ 42 МВт достаточно для снабжения двух близлежащих узлов 2 и 4 (20+25 МВт). Однако, при большом коэффициенте загрузки ТЭЦ в узле будет генерироваться большая реактивная мощность (см. табл. 6), которая будет загру-жать близлежащие линии. В расчетах принимаем мощность генерации в узле 1 в нормальном режиме 10 -15 МВт. Узел 1 предпочтительнее соединить только с од-ним из узлов 2 или 4. Линия может быть одноцепная, т.к. для узла 1 она является резервной на случай остановки одного из генераторов.

Схема№1

4

2

42Мвт

1 15Мвт 15Мвт

50Мвт

120Мвт 5

25Мвт 40Мвт

8Мвт

3

35Мвт 35Мвт 75Мвт

Схема№2

4

2

42Мвт 15Мвт 15Мвт

1

120Мвт 5

8Мвт 83Мвт

25Мвт

6

3

35Мвт

35Мвт 83Мвт

Схема№3

4

2

1 42Мвт 15Мвт 15Мвт

50Мвт

120Мвт 8Мвт 5

83Мвт

35Мвт 25Мвт 6

3

83Мвт

35Мвт

Рис. 2 Схемы электроснабжения.

Узел 5: Узел должен снабжаться энергией от ШБМ. Расположение узла 5 от-даленное, следовательно, предпочтительнее выбрать радиальную двухцепную схему электроснабжения. По формуле Стилла при 60 МВт и длине линии 55 км оптимальное напряжение – 100 кВ.

Узлы 3 и 2 (узлы 4 и 2; узлы 4 и 1) расположены приблизительно в одном направлении от ШБМ, поэтому их электроснабжение может осуществляться по магистральной схеме. Это учтено в 3-х рассматриваемых вариантах СЭС (рис. 2).

Расчетные параметры линий

(жирным выделены незагруженные линии)

Табл. 4

Номер линии
Вариант 1
Мощность, МВт	-42
Длина линии, км	44.721	98.489	120.416	117.047	44.721
Количество цепей
Оптимальное напряжение, кВ	73.232	57.982	91.08	72.238	99.415
Напряжение сети, кВ
Вариант 2
Мощность, МВт	-42
Длина линии, км	44.721	72.111	120.416	72.801	44.721
Количество цепей
Оптимальное напряжение, кВ	116.189	50.633	86.845	60.262	89.862
Напряжение сети, кВ
Вариант 3
Мощность, МВт	-42
Длина линии, км	44.721	72.111	111.803	72.801	44.721
Количество цепей
Оптимальное напряжение, кВ	116.189	50.633	86.845	60.262	89.862
Напряжение сети, кВ

Результаты расчета

Для технико-экономического сравнения выбраны варианты 3 и 2 .

В этих вариантах 1) меньше незагруженных линий;

2) нет перетоков мощности по направлению к источнику (ШБМ и ТЭЦ).