Проектирование районной электрической сети (стр. 3 из 10)
Задача расчета: по заданным максимальным зимним нагрузкам определить остальные зимние и летние вероятностные характеристики
2.2 Расчет режимных характеристик в зимний период времени
Приведем расчет режимных характеристик для подстанции Б, питающую чисто промышленную нагрузку.
Расчет активной средней нагрузки с учетом коэффициента максимума Кmax:
(1) 
МВтРасчет активной эффективной нагрузки с учетом коэффициента формы Кф:
(2) 
МВтРасчет реактивной нагрузки с учетом tg
, заданного в задании для каждой подстанции: 
(3) 
МварС учетом коэффициента летнего снижения нагрузки найдем активную нагрузку в летний период:
(4) 
МварРасчет реактивной нагрузки в летний период времени:
(5) 
МварТаблица 2 - Рассчитанные режимные характеристики потребителей
| Рассчитанная характеристика | Подстанции | |||||
| А | Б | В | Г | Д | Е | |
| Зимний период | ||||||
| PMAXi, МВт | 72 | 99 | 42 | 35 | 29 | 18 |
| Pсрi, МВт | 65,45 | 90 | 38,18 | 31,82 | 26,36 | 16,36 |
| Pэфi,МВт | 68,72 | 94,5 | 40,09 | 33,41 | 27,68 | 17,18 |
| QMAXi, Мвар | 28,8 | 38,61 | 21,42 | 21,7 | 21,17 | 15,12 |
| Летний период | ||||||
| PЛ. i, МВт | 50,4 | 69,7 | 29,4 | 24,5 | 20,3 | 12,6 |
| PЛ. срi, МВт | 45,82 | 63,36 | 26,73 | 22,27 | 18,45 | 11,45 |
| PЛ. эфi,МВт | 48,11 | 66,53 | 28,07 | 23,38 | 19,37 | 12,02 |
| QЛ. i, Мвар | 20,16 | 27,18 | 15 | 15, 19 | 14,82 | 10,58 |
Для того, чтобы рассчитать нагрузки для летнего времени, необходимо умножить режимные характеристики для зимы на коэффициент летнего снижения нагрузки Кл. сн. н., который равен 0,7. Для остальных подстанций расчет производится аналогично, результаты расчетов приведены в таблице 2.
В данном разделе был произведен расчет режимных характеристик, из которого видно, что для их определения нет необходимости в построении графика нагрузки. Достаточно данных о максимальных нагрузках потребителей.
3. Отбор конкурентно-способных вариантов
3.1 Принципы составления вариантов схем
Выбор схемы и параметров сетей производиться на перспективу 5 - 10 лет. При решении вопросов целесообразности введения высшего напряжения в сетях следует рассматривать период, соответствующий полному использованию пропускной способности линий более высокого напряжения.
Каждый вариант схемы вычерчивается в масштабе с указанием длин и числа цепей.
При составлении варианта разветвление сети целесообразно учитывать в узле нагрузки, т.е. в пункте приема электроэнергии.
Необходимо исключать обратные потоки мощности в разомкнутых сетях.
Применять простые схемы распределительных устройств подстанций, с минимальным количеством выключателей.
В кольцевых сетях применять только один уровень напряжения.
Необходимо учитывать и то, что радиально-магистральные цепи имеют, по сравнению с кольцевыми, большую протяженность ВЛ в одноцепном исполнении, менее сложные РУ, меньшую стоимость потерь электроэнергии. Кольцевые схемы более надежны и удобны при диспетчерском управлении. Вероятность отказа двухцепных линии больше, чем у кольцевых схем.
Учитывать возможность дальнейшего развития электрических нагрузок в пунктах потребления.
3.2 Построение и краткая характеристика 10 принятых вариантов
Руководствуясь принципами построения вариантов схем, составляются 10 вариантов схем конфигурации электрической сети. Все варианты должны быть построены с учетом категорийности электроприемников и степени их надежности. Потребители I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания по двум отдельным линиям. Перерыв в их электроснабжении допускается лишь на время автоматического включения резервного питания. Не всегда двухцепная линия обеспечивает необходимую надежность, так как при повреждении опор, гололеде, ветре и т.п. возможен полный перерыв питания. Для потребителей II категории в большинстве случаев также предусматривается питание по двум отдельным линиям либо по двухцепной линии. Так как аварийный ремонт воздушных линий непродолжителен, правила допускают электроснабжение потребителей II категории и по одной линии. Для потребителей III категории достаточно одной линии. В связи с этим применяют резервированные и нерезервированные схемы.
Нерезервированные - без резервных линий и трансформаторов. К этой группе, питающей потребителей III категории (иногда II), относятся радиальные схемы. Резервированные - питают потребителей I и II.
Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимного резервирующего источника питания.
Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.
Замкнутые электрические сети - это резервированные сети. В этих сетях каждый потребитель получает питание не менее чем по двум ветвям. При отключении любой ветви в таких сетях потребитель получает питание по второй ветви. Замкнутые сети более надежны, чем разомкнутые. Недостатки таких сетей состоят в усложнении эксплуатации, трудностях при осуществлении автоматизации и селективности релейной защиты, выборе плавких предохранителей и тепловых автоматов. Замкнутые сети подразделяются на простые и сложно-замкнутые. В простых замкнутых сетях каждый узел питается не более чем по двум ветвям. Эти сети состоят из одного контура. В свою очередь простые замкнутые сети делятся на линии с двухсторонним питанием и кольцевые, которые широко применяются в сельских и городских распределительных сетях.
Сложнозамкнутые сети содержат несколько замкнутых контуров. В этих сетях есть хотя бы один узел, получающий питание по трем и более ветвям. Такие схемы широко распространены в питающих сетях напряжением 110 кВ и выше.
Схемы, составленные с учётом принципов построения и полученных знаний, приведём в приложении А.
Рассматривая отдельно каждую часть любой схемы, можно сделать вывод отдельно по каждой её структурной части. В таблице 3 приведем суммарную длину линий и число выключателей для каждого варианта.
Таблица 3 - Суммарная длина линий и количество выключателей
| № схемы | Длина линии, км | Число выключателей | № схемы | Длина линии, км | Число выключателей |
| 1 | 450 | 26 | 6 | 417,12 | 26 |
| 2 | 597,48 | 20 | 7 | 487,8 | 24 |
| 3 | 402,96 | 27 | 8 | 635,28 | 18 |
| 4 | 519 | 20 | 9 | 454,92 | 24 |
| 5 | 467,76 | 19 | 10 | 440,76 | 25 |
3.3 Выбор четырёх вариантов
Выбор четырех вариантов из принятых десяти схем будет осуществляться по следующим показателям:
Суммарной длине линии в одноцепном исполнении.
Минимальному количеству выключателей.
Минимальному числу трансформаций.
Из полученных вариантов стоит выбрать соответствующие вышеизложенным требованиям. Поэтому к дальнейшей проработке примем схемы 1, 3, 6 и 10.
4. Баланс активной и реактивной мощности
4.1 Баланс активных мощностей
Особенностью производства и потребления электроэнергии является равенство выработанной и израсходованной в единицу времени электроэнергии (мощности). Следовательно, в электрической системе должно выполняться равенство (баланс) активных мощностей:
PГ=Pпотр+∆Pпер+Pс. н, (6)
где PГ - суммарная активная мощность, отдаваемая в сеть генераторами электростанций (в данном случае с шин УРП); Pпотр - суммарная совмещенная активная нагрузка потребителей системы; ∆Pпер - суммарные потери активной мощности во всех элементах передачи электроэнергии (линиях, трансформаторах) по электрическим сетям; Pс. н. - суммарная активная нагрузка собственных нужд УРП при наибольшей нагрузке потребителей.
Основная доля выработанной мощности идет на покрытие нагрузки потребителей.
Суммарные потери на передачу зависят от протяженности линий электрических сетей, их сечений и числа трансформаторов и находятся в пределах 5 - 15% от суммарной нагрузки. Нагрузка собственных нужд электростанции зависит от их типа, рода топлива и типа оборудования. Для УРП составляют 8%.
Располагаемая мощность генераторов системы несколько больше, чем рабочая мощность в режиме максимальных нагрузок.
Требуется учитывать необходимость резервирования при аварийных и плановых (ремонтных) отключениях части основного оборудования. Для УРП мощность резерва системы должна быть не меньше 10 - 12% от ее рабочей мощности. Расчет баланса активной мощности приведен в приложении Б.