Баланс активной мощности и выбор генераторов ТЭЦ

Баланс активной мощности, составляемый в энергосистеме для режима максимальной нагрузки, представляет собой равенство генерируемой и потребляемой мощностей в электрической системе

(1)

где Р_i - активные мощности нагрузок в узлах, i=2, 3, 4;

K_p= 0,9 - коэффициент разновременности максимумов активной нагрузки;

P₁- активная мощность, передаваемая через районную подстанцию;

Р _тэц - мощность генераторов ТЭЦ;

∆ Р_Σ - суммарные потери мощности в линиях и трансформаторах;

Р_сн = 0,1Р _тэц - мощность собственных нужд ТЭЦ.

Величина потерь ∆ Р _S ориентировочно составляет 5 ... 10% от суммарной потребляемой активной мощности в системе.

Из уравнения баланса определяется мощность Р_тэц.

Номинальная мощность генераторов Р _{но м} и их количество выбираются в соответствии с данными табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Тип генератора	Частота вращения, об/мин	S ном, МВ^.А	Р ном, МВт	U ном, кВ	Cos ᵩном
Т-12				10,5	0,8
Т-20				10,5	0,8
Т-32				10,5	0,8
Т-63		78,75		10,5	0,8

После выбора количества и мощности генераторов определяется суммарная установленная мощность ТЭЦ:

; (2)

и мощность, выдаваемая станцией в систему:

; ;

(3)

где Q_сн = Р _снtg _сн - реактивная мощность собственных нужд ТЭЦ.

 

5.3.2.Обоснование схемы и напряжения электрической сети.

Электрическая сеть должна обеспечивать надежное электроснабжение потребителей и требовать для своего развития наименьших затрат материальных ресурсов. С этих позиций и следует в первую очередь намечать схему проектируемой электрической сети.

При выполнении курсового проекта следует:

наметить для заданного взаимного расположения узлов электрической сети возможные к сооружению линии электропередачи;

принять к рассмотрению 3…4 варианта схем и проанализировать их с позиций надежности и экономичности; связь ТЭЦ с подстанцией энергосистемы должна обеспечиваться при отказе любой линии электропередачи;

выбрать для дальнейшего расчета окончательный вариант электрической сети.

Пример. Для приведенного на рис. 2,а взаимного расположения узлов сети примем возможные к сооружению линии электропередачи (рис. 2,б). Проектировать линию между узлами 2 и 3 нецелесообразно, поскольку эта линия имеет большую длину.

Выберем к рассмотрению четыре возможных варианта электрической сети (в, г, д, е). В каждом варианте обеспечивается прямая связь ТЭЦ с энергосистемой (линия 1-2); потребители в узлах 3 и 4 получают питание по двум линиям (или двухцепной линии) электропередачи.

Рис. 2. Варианты развития электрической сети

Во всех схемах при аварийном отключении любой линии электропередачи обеспечивается электроснабжение потребителей 3 и 4 и сохраняется связь ТЭЦ с энергосистемой.

 

Из сопоставления схем в и д видно, что схема д будет дороже, поскольку линия 3-4 в схеме д длиннее, чем линия 1-3 в схеме в. Схему д из дальнейшего расчета исключаем.

В схеме г суммарная длина линий в одноцепном исполнении значительно меньше, чем в схеме е. Схему е из дальнейшего расчета исключаем.

Схемы в и г по суммарной длине линий в одноцепном исполнении практически равноценны. Сопоставим эти схемы по количеству силовых выключателей, условно обозначенных жирными точками. В схеме г на один выключатель меньше. Таким образом, для дальнейшего рассмотрения следует оставить схему г.

При определении напряжения электрической сети следует сначала оценить напряжения отдельных линий, а затем принять напряжение всей сети.

Номинальное напряжение линии электропередачи определяется активной мощностью Р, МВт, передаваемой по линии, и расстоянием L, км, на которое эта мощность передается. Рассчитать номинальное напряжение линии можно, пользуясь различными эмпирическими формулами. Формула Стилла

, кВ (4)

приемлема для линий длиной до 250 км и передаваемых мощностей до 60 МВт.

Для больших мощностей, передаваемых на расстояние до 1000 км, используется формула Залесского

, кВ (5)

Удовлетворительные результаты для всей шкалы номинальных напряжений (35 ... 1150 кВ) дает формула Илларионова

, кВ (6)

Для того чтобы воспользоваться одной из формул для выбора напряжения, необходимо знать потоки мощности в линиях. Расчет предварительного (без учета потерь) распределения мощностей в разомкнутых сетях определяется по первому закону Кирхгофа.

Для определения предварительного распределения мощностей в замкнутой сети эта сеть разрезается по источнику питания (узлу 1) и представляется сетью с двухсторонним питанием. На рис. 3 показана сеть с двусторонним питанием трех нагрузок - Р _тэц с, Р _з и Р₄. Мощность ТЭЦ представлена отрицательной нагрузкой. Направления мощностей Р_ij в линиях задаются произвольно. Если при расчете некоторая мощность Р_ij будет иметь отрицательный знак, то эта мощность течет в направлении, противоположном выбранному.

Поскольку сечения линий еще не выбраны, распределение мощностей определяется по длинами линий. Мощности, протекающие по головным участкам сети, определяется по следующим выражениям:

; (7,а)

, (7,б)

где L _ij – длина линии между узлами i и j, км;

L _ij– cуммарная длина линий замкнутой сети, км.

Рис. 3. Сеть с двухсторонним питанием Правильность вычислений можно проверить по условию

(V, в)

Мощности, протекающие по линиям 2-3 и 3-4, рассчитываются по первому закону Кирхгофа.

По рассчитанным активным мощностям и длинам линий определяются напряжения этих линий в соответствии с формулами (4...6). Полученные напряжения округляются до ближайших больших стандартных величин. По результатам анализа полученных напряжений принимается номинальное напряжение электрической сети.

В замкнутой сети для всех линий, как правило, применяется одно наибольшее номинальное напряжение.