Вибір потужності трансформаторів на підстанціях

Підстанція № ІІІ

На даній підстанції споживачі І та ІІ категорії, тобто потрібно встановлювати два трансформатора:

Розрахункова потужність трансформатора:

Обираємо трансформатор ТРДН 25000/110/10

 

Завантаження трансформатора складає:

Аналогічно розраховуємо на потужність трансформаторів на підстанціях IV, V, VI результати розрахунків заносимо до таблиці 4.1

Підстанція № ІІ

На підстанції ІІ з економічних міркувань приймаємо до встановлення автотрансформатори, їх кількість по умовам надійності дорівнює 2.

Розрахункова потужність трансформатора:

Приймаємо до встановлення два автотрансформатори АТДЦТН 125000/220/110. Для автотрансформатора потужність обмотки НН складає S_нн=0,474* , тому потрібно перевірити завантаження цієї обмотки в аварійному режимі:

Розрахунок показує, що , тому обрані трансформатори задовольняють вимоги ПУЕ.

В таблиці 4.2 приведені технічні дані силових трансформаторів 110/10 кВ.

Параметри автотрансформатора АТДЦТН 125000/220/110 приведені в таблиці 4.3.

Таблиці 4.1. Вибір трансформаторів 110/10 кВ.

Підстанція		n
III	33,6		0,67	16,08	ТРДН 25	0,672
IV	25,5		0,67	12,204	ТДН 16	0,797
V	25,741		0,68	12,503	ТДН 16	0,804
VI	26,37		0,69	12,996	ТДН 16	0,824

 

Таблиці 4.2. Технічні дані трансформаторів 110/10 кВ.

Підстанція
III	ТРДН 25		10,5		0,7
IV	ТДН 16		10,5		0,7
V	ТДН 16		10,5		0,7
VI	ТДН 16		10,5		0,7

 

 

Таблиця 4.3 Технічні дані автотрансформатора АТДЦТН 125000/220/110.

					0,5

Розрахунок Г-подібної схеми заміщення

Трансформатор 2* ТРДН 25000/110 підстанція III

Активний опір трансформатора:

Реактивний опір трансформатора:

Втрати в сталі трансформатора:

Аналогічно розраховуємо параметри інших трансформаторів і зводимо їх у таблицю 4.4.

 

Таблиця 4.4 Параметри трансформаторів 110/10 кВ.

Підстанція		n
III	ТРДН 25		1,27	27,7	0,054	0,35
IV	ТДН 16		2,2	43,4	0,038	0,224
V	ТДН 16		2,2	43,4	0,038	0,224
VI	ТДН 16		2,2	43,4	0,038	0,224

Розрахунок параметрів заміщення схеми автотрансформатора АТДЦТН 125000/220/110

Активні опори автотрансформатора:

так як , то , звідки

Реактивні опори автотрансформатора:

Втрати в сталі автотрансформатора:

Розрахунок приведених навантажень підстанцій.

Для вибору перерізів проводів на ділянках спроектованої мережі у кожному з розглянутих варіантів необхідно виконати розрахунок приведених навантажень підстанцій. Кожна двотрансформаторна підстанція може бути представлена лише одним вузлом, що відповідає стороні вищої напруги; шляхом приведення до цієї сторони навантаження, яке задане на шинах 10 кВ.

Приведене навантаження і-тої підстанції:

S _{прив. і} = P _{НН і} - jQ _{НН і} + D P _{т сум і} - j D Q _{т сум і} , (4.16)

де , МВт, (4.17)

, МВар. (4.18)

Розрахунок приведеного навантаження підстанції ІІ, де встановлені автотрансформатори, виконується за трьохпроменевою схемою заміщення. Так як всі параметри схеми заміщення автотрансформатора приведені до високої сторони, то і втрати потужності у всіх променях схеми заміщення розраховуються за номінальною напругою обмотки високої напруги, тобто U _ВН= 230 кВ.

Підстанція ІІІ

Рис.4.1 Схема заміщення трансформатора 110/10 кВ

Розраховуємо втрати активної та реактивної потужності в обмотках трансформатора:

Знаходимо потужність на початку ланки схеми заміщення (в т. а₃):

Знаходимо приведену потужність:

Аналогічно розраховуємо приведені навантаження на IV,V,VI підстанціях. Результати зводимо в таблицю 4.4

Таблиця 4.5 Приведені навантаження в максимальному режимі

Підстанція	Р, МВт	Q-
III	33,6		0,108	2,365	33,708	2,365	33,762	2,715	33,871
IV	25,5		0,108	2,134	25,608	2,134	25,646	2,358	25,754
V	23,9	9,56	0,11	2,174	24,01	11,734	24,048	11,958	26,857
VI	24,4		0,116	2,282	24,516	12,282	24,554	12,506	27,555

 

Підстанція ІІ

Розраховуємо втрати активної та реактивної потужності в обмотках автотрансформатора 2*АТДЦТН 125000/220/110

Рис. 4.2 Схема заміщення автотрансформатора

Сумарні приведені навантаження на шинах СН:

Знаходимо втрати в обмотці СН автотрансформатора:

Знаходимо втрати в обмотці НН автотрансформатора:

Знаходимо втрати в обмотці ВН автотрансформатора:

Приведене навантаження на підстанції ІІ:

 

 

5. Вибір перерізів проводів повітряних ліній

Критерієм для вибору перерізу проводів повітряних ліній є мінімум приведених витрат. На практиці проектування ліній масового будівництва вибір перерізу провідників проводиться не порівняльним техніко-економічним розрахунком, а за узагальненими нормованими показниками.

В якості такого показника при проектуванні повітряних ліній 35 – 500 кВ використовувалася на протязі багатьох років економічна густина струму (J_ек).

Умови вибору перерізу проводу, мм²:

F = I_max / j _ек, (5.1)

де – струм у фазі при максимальному навантаженні, А; j _ек – економічна густина струму, А/мм²; значення економічної густини наведені в табл. 7.1[1] і вибираються в залежності від матеріалу провідника, розміру та географічного району. Тут S _прив, МВА тієї підстанції, для якої розраховується переріз лінії живлення.

Значення економічної густини струму, зведені до табл. 7.1[1], були встановлені, виходячи з прямої залежності вартості будівництва повітряної лінії (ПЛ) від перерізу проводів. Перехід до масового будівництва ПЛ на уніфікованих опорах суттєво змінив співвідношення вартості ПЛ з різними перерізами проводів. Зокрема, виявилося, що будівництво деяких ПЛ 110 кВ з меншими перерізами проводів коштує дорожче, ніж ПЛ з великим перерізом.

Розрахункове струмове навантаження лінії

І _р=a _і a _ТІ ₅, (5.2)

де І ₅ – струм ліній на п’ятий рік її експлуатації в номінальному експлуатаційному режимі; a _і – коефіцієнт, який враховує зміну навантаження по рокам експлуатації лінії; a _Т – коефіцієнт, який враховує час використання максимального навантаження лінії Т_max і коефіцієнт її попадання в максимум енергосистеми К _м.

Для ліній 110-220 кВ значення a _і приймається рівним 1,05, що відповідає математичному сподіванню цього коефіцієнту в зоні найбільш частих темпів росту навантаження. Коефіцієнт a _Т приймається за табл. 7.2 [1].

Вибрані за економічною густиною або за струмовими інтервалами перерізи перевіряють за рядом умов, які можуть обмежувати значення перерізу провода (коронування, допустимий нагрів).

Вибране значення перерізу провода повинно бути перевірене за припустимим струмовим навантаженням за нагрівом:

І _р.н.£ І _доп, (5.3)

де І _р.н.– розрахунковий струм для перевірки проводів за нагрівом, в якості якого приймається струм найбільш важкого після аварійного або ремонтного режиму (відключення одного із паралельних кіл головної ділянки радіальної схеми, відключення найбільш довгої і завантаженої лінії у кільці); І _доп– допустимі тривалі струми навантаження.

Перерізи повинні задовольняти умовам механічного навантаження на опори. Верхня межа перерізу проводу при напрузі 110 кВ – 300 мм², при 220 кВ – 500 мм².

У замкненій мережі потоки потужності по окремих ділянках визначаються параметрами лінії, які, в свою чергу, залежать від перерізу проводів. Тому при невизначеності даної задачі вона розв’язується методом послідовних наближень. Вважають, спочатку, що мережа є однорідною і потоки потужностей розраховують по довжині ділянок. По знайденому струморозподілу обирають переріз проводів лінії для яких потім знаходять дійсні параметри. Далі уточнюють потоки потужності і перерізи проводів.

Для вибору перерізу проводів у замкненій мережі можуть бути використані програми на алгоритмічній мові BASIC (FZAM1, FZAM2). Програми дозволяють вести розрахунок у режимі діалогу.

Для вибраних проводів знаходять параметри на одиницю довжини (r ₀, x ₀, b ₀) і обчислюють необхідні параметри ліній з урахуванням кількості (R _л, X _л, B _л).

Розрахункові вирази:

, , , (5.4)

де n – кількість кіл лінії, l – довжина лінії.

Результати вибору перерізу проводів і розрахунку їх параметрів зводяться у таблиці.

Розрахунки по вибору перерізу проводів

Переріз проводів обираємо по економічним струмовим інтервалам:

- Л1: дволанцюгова, опори залізобетонні, ІІІ район по ожеледиці, 220 кВ;

- Л2, Л3, Л4, Л5: дволанцюгові, опори залізобетонні, ІІІ район по ожеледиці,
110 кВ;

 

 

Вибір перерізу проводів для лінії Л1 напругою 220 кВ.

Для даного розрахункового струму обираємо провід марки АС 240/32, І_доп=605 А

Перевіряємо провід на тривалий струм нагріву по умові:

Аналогічно обираємо переріз проводів ліній напругою 110 кВ. Результати розрахунків зводимо в таблицю 5.1, а в таблиці 5.2 приведені значення погонних опорів проводів ліній.

 

Таблиця 5.1 Радіальна схема мережі

Лінія	Uном, кВ			Провід
Л1		204,465	281,705	АС240/32		563,411
Л2		51,715	142,504	АС120/19		285,008
Л3		33,871	93,334	АС120/19		186,668
Л4		26,857	74,007	АС120/19		148,013
Л5		27,555	75,929	АС120/19		151,858

 

Таблиця 5.Погонні опори ліній

Лінія	Uном, кВ	Провід
Л1		АС240/32	0,121	0,435	2,6
Л2		АС120/19	0,249	0,427	2,66
Л3		АС120/19	0,249	0,427	2,66
Л4		АС120/19	0,249	0,427	2,66
Л5		АС120/19	0,249	0,427	2,66

 

Розрахунок параметрів схеми заміщення ліній:

Лінія 1

Активний опір лінії:

Індуктивний опір лінії:

Ємнісна провідність лінії:

Реактивна потужність, що генерується лінією:

Аналогічно розраховуємо параметри інших ліній і зводимо результати до таблиці 5.3

 

Таблиця 5.3 Параметри схем заміщення лінії

Лінія	Провід	L,км	n
Л1	АС240/32			8,349	30,015	717,6	17,366
Л2	АС120/19			10,458	17,934	446,88	2,704
Л3	АС120/19			10,085	17,293	430,92	2,607
Л4	АС120/19			6,848	11,742	292,6	1,77
Л5	АС120/19			7,47	12,81	319,2	1,931

6. Уточнюючий електричний розрахунок мережі

Мета уточнюючого розрахунку мережі – знаходження потокорозподілу активної та реактивної потужностей на ділянках мережі і дійсних напруг на шинах низької напруги районних підстанцій. Даний розрахунок проводиться для режиму максимальних і мінімальних навантажень, а також для визначеного аварійного режиму мережі. Для розрахунку режимів складаються повні схеми заміщення мережі. При цьому лінії заміщуються П-подібними схемами заміщення, в яких не враховуються активна провідність (G _л= 0); двообмоткові трансформатори заміщуються Г-подібними схемами, в яких гілка провідності враховується у вигляді допоміжного навантаження:

D S _ст=D P _cт- j D Q _ст, (6.1)

де D P _ст– втрати активної потужності в сталі трансформатора;

– втрати реактивної потужності в сталі трансформатора.

Автотрансформатори представляються 3-х променевою схемою заміщення.

Обчислення потрібно вести ітераційними методами, так як задані струми вузлів (при постійно заданих потужностях) – функція шуканих напруг вузлів. У курсовому проекті при проведенні обчислень досить обмежитися двома етапами.

Перший етап – розрахунок режиму потужностей. В якості першого наближення напруг на шинах районних підстанцій може бути прийнята номінальна напруга мережі, тобто:

U ₁⁽⁰⁾= U ₂⁽⁰⁾= U ₃⁽⁰⁾= … = U_i ⁽⁰⁾= U _ном.(6.2)

Розраховують від кінця схеми заміщення мережі в напрямку балансуючого вузла, тобто джерела живлення. При цьому послідовно визначають втрати потужності у кожному елементі мережі. Результатом розрахунку є потоки потужності на всіх ділянках мережі і значення потрібної потужності спроектованої мережі. Порівнюючи значення розрахованого коефіцієнту потужності і заданого для пункту живлення, вирішують питання про установку додаткових компенсуючих пристроїв.

Втрати потужності в лініях розраховують за формулами:

, , (6.3)

де Р _к, Q _к– активна та реактивна потужність в кінці ланки схеми заміщення лінії (Р _к= Р _прив, Q _к= Q _прив- Q_{В 2}).

Потужність на початку ланки схеми заміщення визначається:

P _п= P _к+D P _л, Q _п= Q _к+D Q _л.(6.4)

Реактивна потужність на початку лінії розраховується з урахуванням генерації реактивної потужності гілкою провідності В 1:

, .(6.5)

Другий етап – розрахунок режиму напруги.

По знайденому потокорозподілу і заданій напрузі на шинах балансуючого вузла розраховують рівні напруги у вузлах схеми і на шинах НН підстанцій. Вибором необхідних регулюючих відгалужень трансформаторів з РПН забезпечуються необхідні значення напруги у споживача.

Поздовжня та поперечна складові спаду напруги в елементі мережі розраховуються за наступними виразами:

, . (6.6)

При проектуванні електричної мережі, як було зазначено, на шинах НН районних підстанцій забезпечується зустрічне регулювання напруги. При цьому в максимальному режимі напруга повинна бути рівна 1,05*Uном, а в аварійному режимі при максимальних навантаженнях (1,0-1,05)Uном і в мінімальному – номінальному.

Крім того, варто мати на увазі, що в режимі мінімальних навантажень, щоб не допустити підвищення напруги, знижують також потужність компенсуючих пристроїв. Батареї статичних конденсаторів можуть бути відключені, а синхронні компенсатори переведені в режим споживання реактивної потужності.

Розрахунки замкненої мережі виконуються на персональному комп’ютері ІВМ РС по програмам ЕРР-08, Regim. При підготовці вихідних даних для розрахунку замкненої мережі використовуються результати розрахунку радіальної схеми.

Рис.6.1 Загальна схема заміщення електромережі