Устройств регулирования под нагрузкой

Для провода воздушной линии 110 кВ:

- максимальная мощность нагрузки S_maх= 5030 кВА;

- номинальное напряжение U_ном=110 кВ;

- длина линии – lуч = 13 км.

 

 

Рисунок 4 – Схема замещения линия – трансформатор 110 кВ

 

Считая неизменными коэффициенты мощности cosj = 0,78 и sinj = 0,626 выразим нагрузки в комплексном виде:

 

В режиме максимальных нагрузок.

 

Активная нагрузка:

 

Р₁ = S_нагр  • cosφ, кВт                                                                (16)[10]

 

где S_нагр  - расчетная нагрузка, кВА

 cosφ – коэффициент мощности

 

 Р₁ = 5030 • 0,78 = 3923,4 (кВт)

 

Реактивная нагрузка:

 

Q₁ = S_нагр • sinφ, кВАр                                                                (17)[10]

 

где S_нагр  - расчетная нагрузка, кВА

     

Q₁ = 5030 • 0,626 = 3148,78 (кВАр)

 

S₁ = Р₁ + ј Q₁ = 3923,4 + ј 3148,78 (кВА)

 

Определим потери мощности в трансформаторе.

 

Активные потери:

 

, кВт                                                            (18)[10]

где  Р₁, Q₁ – в режиме максимальных нагрузок

 U – напряжение на шинах ВН, кВ

 R_тр – активное сопротивление трансформатора, Ом

 

(кВт)

 

 

Реактивные потери:

 

, кВАр                                                   (19)[10]

где  Р₁, Q₁ – в режиме максимальных нагрузок

 Х_тр – реактивное сопротивление трансформатора, Ом

 

(кВАр)

 

Мощность, входящая на обмотку 110 кВ составит:

 

S_110-1 = Р₁ + ∆ Р_тр1 + ј (Q₁ + ∆ Q_тр1), кВА                                      (20)[10]

 

где Р₁ Q₁ – активная (реактивная) нагрузка

 ∆ Р_тр1 ∆ Q_тр1 – активные (реактивные) потери мощности в трансформаторе

 

S_110-1 = 3923,4 + 34,21 + ј (3148,78 + 471,2) = 3957,61 + ј 3619,98 (кВА)

 

Мощность, поступающая в трансформатор в режиме максимальных нагрузок:

 

S_тр1 = Р_110-1 + ∆ Р_хх + ј (Q_110-1 + ∆ Q_хх), кВА                           (21)[10]

 

где  Р_110-1Q_110-1 – активная (реактивная) мощность, входящая на обмотку 110 кВ

 ∆ Р_хх ∆ Q_хх – активные (реактивные) потери холостого хода

 

S_тр1 = 3957,61 +10+ ј (3619,98+50) = 3967,61 + ј 3669,98 (кВА)

 

Для линии 110 кВ активное сопротивление линии:

 

R_л=r₀•L, Ом                                                                                (22)[10]

 

где  r₀ – удельное активное сопротивление, Ом/км

 L – длина линии, км

 

R_л = 0,249•13 = 3,24 (Ом)

 

Удельное индуктивное сопротивление линии:

 

Х_л=х₀•L, Ом                                                                               (23)[10]

 

где х₀ – удельное активное сопротивление, Ом/км

      L – длина линии, км

 

Х_л =0,427•13= 5,55 (Ом)

 

Определяем зарядную мощность линии.

 

                                                               (24)[10]

 

где В – проводимость линии, См

      B=b_o•l₃₅, См

 

                        (25)[10]

 

 

Для всей линии получим

 

В=3,24•10^-6•13 =42,12•10^-6 (См)

Q_В=108,8²•42,12•10^-6•10³=498,6(кВАр)

 

      Зарядную мощность прикладываем по концам схемы замещения линии поровну

 

(кВАр)

 

Мощность конца звена линии:

 

S^//_л1 = Р_тр1 + ј (Q_тр1 - Q _в1), кВА                                                  (26)[10]

 

где Р_тр1 Q_тр1 – активная (реактивная) нагрузка, входящая на обмотку 110 кВ

Q _в1 – зарядная мощность, кВАр

 

S^//_л1 = 3967,61 + ј (3669,98 - 249,3) = 3967,61 + ј 3420,69 (кВА)

 

Потери мощности в линии:

 

∆ S_л1= ((Р^//2_л1 + Q^//2_л1)/U²)•R_л•10 ^-3 + ј((Р^//2_л1 + Q^//2_л1)/U²)•Х_л•10 ^-3, кВА (27)[10]

 

где   Р^//_л1 Q^//_л1 – активная (реактивная) мощность конца звена линии

 U – напряжение на шинах ВН, кВ

R_л – активное сопротивление линии, Ом

Х _л – реактивное сопротивление линии, Ом

 

 

Продолжаем расчет:

 

∆ S_л1=((3967,61²+3420,69²)/108,8²)•3,24•10^-3+ј((3967,61²+3420,69²)/108,8²)

•5,55•10^-3 = 7,5+ ј 12,87 (кВА)

 

Мощность начала звена линии:

 

S ^/_л1 = 3967,61 + 7,5 + ј (3420,69 + 12,87) = 3975,11 + ј 3433,56 (кВА)

 

Мощность, поступающая в линию из системы:

 

S _с1 =3975,11 + ј (3433,56 – 249,3) = 3975,11 + ј 3184,26 (кВА)

= 5093,23 (кВА)

cos φ₁ = 3975,11/5093,23 = 0,78

 

КПД электропередачи 110кВ рассчитывается как отношение мощности на выходе к активной мощности поступающей в систему:

 

=98,7 %

 

Аналогичный расчет проведем для режима минимальных нагрузок:

 

Принимая неизменный cosφ, получим в режиме минимальных нагрузок:

 

Р₂ = 1710 • 0,78 = 1333,8 (кВт)

 

Q₂ = 1710 • 0,626 = 1070,46 (кВАр)

 

Продолжаем расчет:

 

S₂ = Р₂ + ј Q₂ = 1333,8 + ј 1070,46 (кВА)

 

 (кВт)

(кВАр)

S_110-2 =1333,8 + 3,56 + ј (1070,46 + 49,09) =1337,36 + ј 1119,55 (кВА)

 

S_тр2 = 1337,36 + 10 +ј (1119,55 + 50) = 1347,36 + ј 1169,55 (кВА)

 

S^//_л2 = 1347,36 + ј (1169,55 - 249,3) = 1347,36 + ј 920,25 (кВА)

 

∆S_л2=((1347,36²+920,25²)/114,6²)•3,24•10^-3+ј((1347,36²+920,25²)/114,6²)•5,55

•10^-3= 0,66+ ј 1,12 (кВА)

 

S ^/_л2 = 1347,36 + 0,66 + ј (920,25 + 1,12) = 1348,02 + ј 921,37 (кВА)

 

S _с2 = 1348,02 + ј (921,37 – 249,3) = 1348,02 + ј 672,07 (кВА)

 

= 1506,27 (кВА)

 

cos φ₂  = 1348,02/1506,27 = 0,89

 

= 98,95 %

 

При расчете падения напряжения в линии мы учитываем только продольную составляющую. Поперечная составляющая учитывается при расчете ВЛ-220 кВ и выше.

 

ΔU = ,кВ                                                                      (28)[10]    

 

где   Р – активная нагрузка, кВт;

Q – реактивная нагрузка, квар;

U – номинальное напряжение, кВ;

R – активное сопротивление линии, Ом;

X – индуктивное сопротивление линии, Ом.

 

ΔU_макс = = 0,277(кВ)       

 

ΔU_мин = = 0,09 (кВ) 

 

Для регулирования напряжения на РТП используется устройство регулирования под нагрузкой (РПН), включенное со стороны высокого напряжения на трансформаторе ТМН-6300/110. 

Пределы регулирования напряжения составляют ± 10 х 1,5 % номинального напряжения.

Расчет проведем для максимального и минимального режимов.

 

В режиме максимальных нагрузок напряжение источника питания – 108,8 кВ, на шинах ВН ПС величина напряжения с учетом потерь ВЛ – 110 кВ:

U_{В мах} = 108,8 – 0,277 = 108,523 (кВ)

В режиме минимальных нагрузок напряжение источника питания – 114,6 кВ, на шинах ВН ПС величина напряжения с учетом потерь ВЛ – 110 кВ:

U_{В мin} = 114,6 – 0,09 = 114,51 (кВ)

 

Расчет представим в таблице 10.

 

Потери напряжения в трансформаторе:

 

                                                    (29)[10]

 

где  Р – активная нагрузка, кВт

Q – реактивная нагрузка, кВар

R – активное сопротивление трансформатора, Ом

X – индуктивное сопротивление трансформатора, Ом

U_ВН – напряжение на шинах ВН, кВ

 

Приведение напряжения стороны НН:

U_HH = U_BH - DU_T, кВ                                                                  (30)[10]

 

где U_BH – напряжение на шинах ВН, кВ

DU_T – потери напряжения в трансформаторе, кВ

 

Номер отпайки РПН:

                                                                             (31)[10]

 

где U_НH – приведенное напряжение стороны НН, кВ

U_Н – номинальное напряжение, кВ

Коэффициент трансформации:

 

                                                         (32)[10]

 

где U_НH – номинальное напряжение стороны НН = 10,5 кВ

N – номер стороны РПН

DU_СТ – ступень регулировки

 

Действительное напряжение на шинах НН:

 

 

                                                                             (33)[10]

 

 

где U_НH – приведенное напряжение стороны НН, кВ

К_Т – коэффициент трансформации

 

Отклонение напряжения:

 

 

                                                                       (34)[10]

 

где U_Н – действительное напряжение НН, кВ

U_НH – напряжение стороны НН = 10,5 кВ

 

Таблица 13 – Выбор ответвлений трансформаторов