Элементы оптимизации режимов электроэнергетических

Систем и сетей

Задача 11.1

Задана неоднородная замкнутая электрическая сеть, содержащая линию 1-2 напряжением 220 кВ, и линии 3-4, 4-5 напряжением 110 кВ (см. рис. 7.3). На каждой подстанции установлены автотрансформаторы с параметрами, приведенными в задаче 7.5. Исходные данные о длинах линий и нагрузках принять для заданного преподавателем варианта из табл. 7.5 и 7.6.

Требуется: рассчитать и проанализировать естественное, экономичное и принудительное распределение мощностей в замкнутой сети.

Расчет произвести в следующем порядке:

1. Составить расчетные схемы с параметрами элементов сети и мощностями (одну – с полными сопротивлениями, другую – только с активными сопротивлениями).

2. Выписать из задачи 7.5 результаты расчета естественного потокораспределения без учета потерь мощности при коэффициентах трансформации автотрансформаторов n₁₃ = n₂₅. Рассчитать потери активной мощности.

3. Определить экономичное распределение мощностей без учета потерь мощности при n₁₃ = n₂₅, используя уравнение .

4. Определить уравнительную мощность по формуле:

.

5. Вычислить требуемые продольную и поперечную ЭДС для перехода от естественного к экономичному распределению мощностей:

	,
	,
	,

где R_K, X_K – сопротивление контура.

6. Подобрать сочетание стандартных коэффициентов трансформации (ответвлений) автотрансформаторов, соответствующее требуемой продольной ЭДС:

.

7. Рассчитать принудительное распределение мощностей без учета потерь мощности при введенной продольной ЭДС. Определить суммарные потери активной мощности сети.

8. Сравнить потери мощности при естественном, экономичном и принудительном распределении мощностей.

Результаты расчетов представить в виде схем сети с нанесенными на них нагрузками узлов и потоками мощности во всех рассчитанных режимах.

Задача 11.2

Задана неоднородная замкнутая электрическая сеть, содержащая линию напряжением 110 кВ, выполненную проводом АС 120/19, и линии напряжением 10 кВ с маркой провода АС 120/19 (рис. 11.1). На каждой подстанции установлено по два трансформатора со следующими номинальными напряжениями и диапазонами регулирования напряжения:
115 ±9 ´ 1,78% /11 кВ. Исходные данные о длинах линий и нагрузках принять для заданного преподавателем варианта из табл. 11.1 и 11.2.

Требуется:

а) рассчитать естественное и экономичное распределение мощностей, а также уравнительную мощность при установленных средних ответвлениях всех трансформаторов;

б) подобрать сочетание ответвлений трансформаторов для перехода от естественного к экономичному распределению мощностей;

в) рассчитать потокораспределение при установленных ответвлениях трансформаторов одной из подстанций +9 ´ 1,78%, а другой ‑9 ´ 1,78%;

г) сделать вывод о допустимости режимов с одинаковыми и различными ответвлениями трансформаторов по условию нагрузочной способности трансформаторов и допустимых по нагреву токов линий.

	Uном = 110 кВ L1 L3 S1 Uном = 10 кВ S2 S3 L2 2 х ТДН – 16000/110 2 х ТМН – 6300/110
	Рис. 11.1. Схема сети

	Таблица 11.1
	Параметры линий
	Длины линий, км Номер варианта 1 - 2 3 - 4 5 - 7 8 - 10 11 - 13 14 - 16 17 - 20 L1 L2 L3

	Таблица 11.2
	Параметры нагрузок сети
	Мощно-сти в узлах, МВ·А Номер варианта 6 - 7 8 - 10 15 + j8 19 + j6 5 + j2 12 + j5 20 + j13 4 + j2 6 + j3 30 + j14 5 + j3 11 + j7 20 + j11 6 + j4 10 + j6 20 + j8 5 + j1 20 + j8 10 + j6 6 + j3 8 + j4 30 + j16 4 + j2

Контрольные вопросы к главе 11

1. Что понимается под естественным, экономичным и принудительным распределением мощностей?

2. С помощью каких устройств можно ввести в контур продольную ЭДС? поперечную ЭДС?

3. На потоки какой мощности (активной или реактивной) в большей степени оказывает влияние введение в контур продольной ЭДС?

4. Какой режим называется оптимальным?

5. В чем заключается процесс оптимизации режима электрической сети?

6. Что называют критерием оптимизации?

В НАЧАЛО

Литература

1. Лычев П.В. Федин В.Т. Электрические системы и сети. Решение практических задач. – Мн.: Дизайн ПРО, 1997.

2. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях / Под ред. В.А. Строева. – М.: Высшая школа, 1999.

3. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Электрические системы и сети. Проектирование. – Мн.: Вышэйшая школа, 1988.

4. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях / Под ред. В.А. Веникова. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

5. Расчеты и анализ режимов работы сетей / Под ред. В.А. Веникова. – М.: Энергия, 1974.

6. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Проектирование электрических сетей и систем. – Мн.: Вышэйшая школа, 1978.

7. Электрические системы. Электрические сети / Под ред. В.А. Веникова, В.А. Строева. – М.: Высшая школа, 1998.

8. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

9. Электротехнический справочник. Т. 3. Кн. 1 / Под ред. И.Н. Орлова и др. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

10. Петренко Л.И. Электрические сети и системы. – Киев: Вища школа, 1981.

11. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

12. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Потери мощности и энергии в электрических сетях . – М.: Энергоиздат, 1981.

13. Поспелов г.Е., Федин В.Т. Энергетические системы. – Мн.: Вышэйшая школа, 1974.

В НАЧАЛО

Приложения

	Приложение 1
	Данные сталеалюминиевых проводов воздушных линий 110 – 220 кВ
	Марка провода Сечение алюминия, мм2 Диаметр провода, мм r0, Ом/км х0, Ом/км b0 10-6, См/км DРк, кВт/км Длительно допустимый ток, А К0 (ВЛ на стальных одноцепных опорах III район по гололеду), тыс.руб/км 110 кВ 220 кВ Напряжение 110 кВ     70/11 68,0 11,4 0,428 0,444 2,55 - 19,4 - 95/16 95,4 13,5 0,306 0,434 2,61 - 19,1 - 120/19 118,0 15,2 0,249 0,427 2,66 - 19,0 - 120/27 114,0 15,4 0,253 0,425 2,67 - 19,1 - 150/19 148,0 16,8 0,199 0,421 2,69 - 18,9 - 150/24 149,0 17,1 0,198 0,420 2,70 - 19,0 - 150/34 147,0 17,5 0,201 0,423 2,71 - 19,1 - 185/29 181,0 18,8 0,162 0,413 2,75 - 19,7 - 185/43 185,0 19,6 0,158 0,410 2,78 - 19,8 - 240/32 244,0 21,6 0,121 0,405 2,81 - 20,0 - Напряжение 220 кВ     240/32 244,0 21,6 0,121 0,435 2,60 2,7 - 22,9 240/39 236,0 21,6 0,124 0,438 2,61 2,5 - 23,0 240/56 241,0 22,4 0,122 0,436 2,62 2,6 - 23,1 300/39 301,0 24,0 0,098 0,429 2,64 2,5 - 24,1 400/51 394,0 27,5 0,075 0,420 2,70 1,7 - 25,0 500/64 490,0 30,6 0,060 0,413 2,74 1,5 - 26,0

Примечание. Здесь и далее, в других приложениях, приведены стоимостные данные из [8], которые существовали до 1992 года

	Приложение 2
	Данные сталеалюминиевых проводов воздушных линий 330 – 750 кВ

Марка провода	Для одного провода	Количество проводов в фазе	Шаг расщепления фазы, мм	330 кВ	500 кВ	750 кВ	К0, тыс.руб/км для ВЛ на стальных одноцепных опорах, III район по гололеду
Сечение алюминия, мм2	Диаметр, мм	Длительно допустимый ток, А	r0, Ом/км	х0, Ом/км	b0·10-6, См/км	DРк кВт/км	r0, Ом/км	х0, Ом/км	b0 ·10-6, См/км	DРк кВт/км	r0, Ом/км	х0, Ом/км	b0 ·10-6, См/км	DРк кВт/км	330 кВ	500 кВ	750 кВ
2´240/32	244,0	21,6				0,060	0,331	3,38	4,3									39,6
2´300/39	288,3	22,1				0,048	0,328	3,41	3,4									40,8
2´400/51	394,0	27,5				0,375	0,323	3,46	2,6									44,0
3´300/66	288,5	24,5								0,034	0,310	3,97	7,9						49,3
3´400/51	394,0	27,5								0,025	0,306	3,62	6,2						54,3
3´500/64	490,0	30,6								0,020	0,304	3,64	4,9						63,6
4´400/93	406,0	29,1												0,019	0,289	4,13	18,3
4´500/64	490,0	30,6												0,015	0,303	3,90	16,6
5´240/56	241,0	22,4												0,024	0,308	3,76	16,0
5´300/66	288,5	24,5												0,021	0,288	4,11	13,7
5´400/51	394,0	27,5												0,015	0,286	4,13	10,8

	Приложение 3
	Данные алюминиевых проводов
	Номинальное сечение, мм2 Сечение, мм2 Диаметр провода, мм r0, Ом/км х0, Ом/км при напряжении, кВ Длительно допустимый ток, А 0,38 24,7 6,4 1,15 0,319 0,389 0,402 34,5 7,5 0,835 0,308 0,380 0,391 49,5 9,0 0,578 0,297 0,369 0,380 69,3 10,7 0,413 0,283 0,355 0,366 92,4 12,3 0,311 0,274 0,346 0,347 117,0 14,0 0,246 - 0,338 0,349

	Приложение 4
	Данные двухобмоточных трансформаторов
	Тип трансформатора Номинальная мощность, МВ·А Каталожные данные Расчетные данные Кт, тыс.руб Uном обмоток, кВ Uк,% DРк, кВт DРх, кВт Iх, % Rт, Ом Хт, Ом DQх, квар ВН НН ТМ-100/10 0,10 0,4 4,5 1,97 0,31 2,6 22,7 40,8 2,6   ТМ-250/10 0,25 0,4 4,5 3,7 1,05 2,3 6,7 15,6 9,2   ТМ-400/10 0,40 0,4 4,5 5,5 0,92 2,1 3,7 10,6 12,0   ТМ-1000/10 1,0 0,4 5,5 12,2 2,1 2,8 1,3 6,1,8 28,0   ТМН-1000/35 1,0 0,4 6,5 16,5 3,6 1,4 7,9 49,8 22,4 15,4 ТМН-2500/35 2,5 6,3; 11 6,5 23,5 5,1 1,1 4,6 31,9 27,5 21,2 ТМН-4000/35 4,0 6,3; 11 7,5 33,5 6,7 1,0 2,6 23,0 40,0 25,7 ТДН-10000/35 10,0 36,75 6,3;10,5 8,0 60,0 12,5 0,6 0,81 10,8 60,0 41,8 ТМН-6300/110 6,3 6,6; 11 10,5 44,0 11,5 0,8 14,7 220,4 50,4 49,0 ТДН-10000/110 10,0 6,6; 11 10,5 60,0 14,0 0,7 7,95 139,0 70,0 54,0 ТДН-16000/110 16,0 6,6; 11 10,5 85,0 19,0 0,7 4,38 86,7 122,0 63,0 ТРДН-25000/110 25,0 6,3;10,5 10,5 120,0 27,0 0,7 2,54 55,9 175,0 84,0 ТРДН-40000/110 40,0 6,3;10,5 10,5 172,0 36,0 0,65 1,4 34,7 260,0 109,0 ТРДЦН-63000/110 63,0 6,3;10,5 10,5 260,0 59,0 0,6 0,87 22,0 410,0 136,0 ТРДН-40000/220 40,0 6,6; 11 12,0 170,0 50,0 0,9 5,6 158,7 360,0 169,0 ТРДЦН-63000/220 63,0 6,6; 11 12,0 300,0 82,0 0,8 3,9 100,7 504,0 193,0

	Приложение 5
	Данные трехобмоточных трансформаторов (автотрансформаторов)
	Тип трансформатора Номинальная мощость, МВ·А Каталожные данные Расчетные данные DQх, квар Кт, тыс. руб. Uном обмоток, кВ UК, % DРк, кВт DРх, кВт Iх, % Rт, Ом Хт, Ом ВН СН НН В-С В-Н С-Н ВН СН НН ВН СН НН ТМТН-6300/110 6,3 38,5 6,6; 11 10,5 1,2 9,7 9,7 9,7 225,7 131,2 75,6 ТДТН-10000/110 38,5 6,6; 11 10,5 1,1 5,0 5,0 5,0 142,2 82,7 ТДТН-16000/110 38,5 6,6; 11 10,5 1,0 2,6 2,6 2,6 88,9 ТДТН-25000/110 38,5 6,6; 11 10,5 17,5 6,5 0,7 1,5 1,5 1,5 56,9 35,7 ТДТН-40000/110 38,5 6,6; 11 10,5 0,6 0,8 0,8 0,8 35,5 22,3 ТДТН-25000/220 38,5 6,6; 11 12,5 6,5 1,2 5,7 5,7 5,7 ТДТН-40000/220 38,5 6,6; 11 12,5 9,5 1,1 3,6 3,6 3,6 АТДЦТН-125000/220/110 6,6; 11; 38,5 0,5 0,55 0,48 3,2 59,2

	Приложение 6
	Стоимостные показатели подстанции 110/10 кВ
	Стоимость ячейки выключателя 110 кВ, тыс. руб Стоимость ОРУ 110 кВ, тыс. руб Стоимость РУ 10 кВ (14 ячеек), тыс. руб. Постоянная часть затрат на подстанцию со схемой “мостик”, тыс. руб. Воздушный выключатель Масляный выключатель Мостик с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов Мостик с выключателем в перемычке и в цепях трансформаторов

Термин приведен в соответствии с источником: Энергетические системы. Терминология. – М.: Наука, 1970.

Термин приведен в соответствии с источником: ГОСТ 13109-97. Межгосударственный стандарт. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего пользования. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.

Термин приведен в соответствии с источником: ГОСТ 24291-90. Электрическая часть электростанций и электрической сети. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1991.

_{Термин приведен в соответствии с источником: ГОСТ 21027-75 с изменениями № 1,2 (1982 и 1986 г.г.). Системы энергетические. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1987.}

Термин приведен в соответствии с источником: ГОСТ 24291-90. Правила устройства электроустановок. Шестое издание. Дополненное с исправлениями. – М.: ЗАО “Энергосервис”, 2000

Термин приведен в соответствии с источником: Электрические системы. Электрические сети/ Под ред. В.А. Веникова и В.А. Строева. – М.: Высшая школа, 1998.

Термин приведен в соответствии с источником: ГОСТ 19431-84. Энергетика и электрификация. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1984.