Выбор номинального напряжения электрической сети

При проектировании развития электрической сети одновременно с разработкой вопроса о конфигурации электрической сети решается вопрос о выборе ее номинального значения. Выбор напряжения осуществляется из шкалы номинальных значений, установленных ГОСТ 23366-78 и ГОСТ 721-77.

Номинальное напряжение U_ном зависит от многих факторов, поэтому задача его выбора не может иметь однозначного решения.

Выбираемое номинальное напряжение должно удовлетворять двум условиям. Во первых, оно должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить передачу заданной мощности на заданное расстояние без перегрузок входящих в сеть элементов и гарантировать достаточный уровень напряжения во всех точках сети. Во-вторых, оно должно оставаться экономически целесообразным, поскольку с ростом напряжения возрастает стоимость линий и подстанций.

Все элементы электрической сети, а также электроприёмники выполняются на определенное номинальное напряжение и могут работать при значениях напряжения, отличающихся от номинального лишь с некоторыми допусками. Все элементы сети обладают определенными сопротивлениями, поэтому токи в них вызывают изменение напряжения, в результате комплексные значения напряжения во всех узлах сети получаются различными.

Величина U_ном зависит от передаваемой мощности. Наиболее выгодное напряжение для выбранного варианта конфигурации электрической сети предварительно определим по эмпирической формуле Г. А. Илларионова:

U_эк = ; (1)

где U_эк - экономическое напряжение участка сети, кВ;

L - длина линии, км;

P - передаваемая мощность на одну цепь, МВт.

В отличие от других экспериментальных выражений приведенная формула дает удовлетворительные результаты для всей шкалы номинальных напряжений переменного тока в диапазоне от 35 до 1150 кВ.

Рассчитаем экономически целесообразное напряжение для выбранных схем электрической сети.

Вариант № 1

			> 3					> 1
					А
				3’
				2’

 

Рис.2.2. Конфигурация электрической сети, вариант 1

 

Для первого варианта конфигурации электрической сети (рис. 2.2) рассчитаем перетоки активных мощностей без учета потерь мощности.

Рассмотрим двухцепную линию А-1. Определим мощность, передаваемую по двухцепной линии (рис. 2.3).

 

A 1

Р_А-1

Рис.2.3. Распределение потоков мощности на участке А-1.

 

Так как выбранный вариант конфигурации районной электрической сети спроектирован с отпайками (рис. 2.2), то в месте присоединения отпаек получаем виртуальную точку 3’ и 2’ и для дальнейших расчетов определяем длины линий (А-3', 3'-3, 3'-4) и (А-2’, 2’-2, 2’-5). Затем определяем потоки мощности (рис. 2.4)

 

а)

А 3 3 3 3 4

P_A-3’ P_3’-3 P_3’-4

 

б)

А 2 2 2 2 5

P_A-2’ P_2’-2 P_2’-5

 

Рис. 2.4. Распределение потоков мощности на участках а)А-3’, 3’-3, 3’-4

б)А-2’, 2’-2, 2’-5

б)А-2’, 2’-2, 2’-5

 

 

 

 

Экономически целесообразными напряжениями для соответствующих линий являются:

Исходя из полученных результатов видно, что выбранная схема электрической сети будет выполняться на напряжение

Вариант № 2

					> А

 

Рис.2.5. Конфигурация электрической сети, вариант 2

 

Аналогичный расчет проведем для второго варианта конфигурации электрической сети (рис. 2.5). Рассчитаем перетоки активных мощностей без учета потерь мощности.

Рассмотрим двухцепную линию А-3. Определим мощность, передаваемую по двухцепной линии (рис. 2.6).

 

A 3

Р_А-3

Рис.1.6. Распределение потоков мощности на участке А-3.

Так как выбранный вариант конфигурации районной электрической сети спроектирован с отпайками (рис. 2.5), то в месте присоединения отпаек получаем виртуальную точку 5’ и для дальнейших расчетов определяем длины линий (А-5', 5'-5, 5'-4) (рис. 2.7):

 

 

A 5’ 5’ 5 5’ 4

Р_А-5’ Р_5’-5 Р_5’-4

Рис. 2.7. Распределение потоков мощности на участках А-5’, 5’-5, 5’-4

 

Рассмотрим кольцо А-2-3-А. Представим простейший замкнутый контур в виде линии с двухсторонним питанием и определим соответствующие мощности. Зададим направление мощности (рис. 2.8).

 

A 1 2 A

 

P_A-1 P_1-2 P_A-2

P1 P2

Рис.2.8. Распределение потоков мощности на участке А-2-3-А

 

По первому закону Кирхгофа определим распределение мощности на участке P_1-2 :

Экономически целесообразными напряжениями для соответствующих линий являются:

Исходя из полученных результатов, видно, что выбранная схема электрической сети будет выполняться на напряжение