Вибір поперечного перерізу проводів ліній електропередавання

На повітряних лініях (ПЛ) районних мереж напругою 35 кВ і вище рекомендується використовувати сталеалюмінієві проводи марки АС. Більшість ліній напругою 35 –

220 кВ споруджуються на залізобетонних опорах. При спорудженні двох ліній, що проходять по одній трасі, можна використовувати двоколові опори, які забезпечать необхідну надійність електропостачання споживачів першої категорії. Переріз проводів ПЛ виберемо методом економічних інтервалів [1].

Варіант 1. Кільцева мережа.

Визначимо розрахункові навантаження ліній за формулою

(3.2)

де І_р - робочий струм лінії в режимі максимальних навантажень;

a_і - коефіцієнт, який враховує динаміку зміни навантаження в часі. Для ліній напругою 35-220 кВ значення a_і приймають рівним 1,05;

a_Т - коефіцієнт, який залежить від часу використання найбільшого навантаження Т _нб і коефіцієнта К _м попадання цього навантаження в максимум енергосистеми. Значення a_Т приймаємо згідно з таблицею 5.2 [1]. Для Т _нб=4100 годин і К _м = 1 α _Т = 1,0.

Ділянка А–1

Визначимо струм, який протікає по лінії А-1,

.

Розрахункове навантаження лінії А-1

.

Економічний переріз проводів вибираємо за таблицею 5.3 [1] залежно від номінальної напруги лінії, типу опор і кліматичного району за умовою

І _гр.ек ≥ I _р, (3.3)

де І _гр.ек – граничне економічне навантаження лінії.

Для повітряної лінії напругою 110 кВ, яка споруджується на залізобетонних опорах у третьому районі за ожеледю, вибираємо провід АС-240, для якого граничне економічне навантаження І _гр.ек.= 340 А > I _р = 319,5 А_.

Вибраний переріз перевіримо в нормальному і післяаварійному режимах роботи мережі за умовою допустимого нагрівання

І _max ≤ І _д, (3.4)

де І _max – максимальний робочий струм лінії;

І _д – тривалий допустимий струм навантаження проводу, який приймаємо за довідником [5].

Для проводу АС–240

У нормальному режимі I _р = 319,5 А < І _д = 605 А.

У післяаварійному режимі

,

І_{А- 1(ав)} = 526,5 А < І _д = 605 А.

Отже вибраний переріз проводу задовольняє умові допустимого нагрівання.

Аналогічно вибираємо переріз проводів на ділянках А-2 і 1-2. Результати розрахунку зведені в таблицю 3.4.

Перевірка вибраних перерізів проводів на ділянках А-2 і 1-2 за умовою допустимого нагрівання виконана для найважчого післяаварійного режиму роботи мережі – виходу з роботи лінії А-1. При цьому по лінії А-2 протікатиме сумарна потужність навантаження підстанцій 1, 2, а по лінії 1-2 - потужність навантаження підстанції 1.

Варіант 2. Магістральна мережа.

Ділянка A-1

Вибираємо провід марки АС–240, для якого І _гр.ек = 340 А,

У нормальному режимі I _р = 276,5 А < І _д = 605 А.

У післяаварійному режимі

І_{А- 1(ав)} = 553 А < І _д = 605 А.

Вибраний переріз проводу задовольняє умові допустимого нагрівання.

Аналогічно вибираємо переріз проводів на ділянці 1-2. Результати розрахунку зводимо в таблицю 3.4.

Таблиця 3.4 – Вибір проводів ліній електропередавання

Варіант	Ділянка	Струм у нормальному режимі І р, А	Струм у післяаварійному режимі І ав., А	Марка проводу	І гр.ек., А	І доп, А
Кільцева мережа	A-1	319,5	526,5	AC-240
A-2	232,9	504,2	AC-185
1-2		448,2	AC-185
Магістральна мережа	A-1	276,5		AC-240
1-2	129,2	258,4	AC-120

Техніко-економічне порівняння варіантів схем

За ДИСКОНТОВАНИМИ ВИтратами

На цьому етапі проектування виконаємо порівняння вибраних варіантів мережі за дисконтованими витратами [3]

, (4.4)

де В_е - експлуатаційні витрати на технічне обслуговування й ремонт мережі;

В_втр- вартість втрат електроенергії;

К - сумарні капіталовкладення на спорудження ліній і підстанцій, які визначимо за укрупненими показниками вартості обладнання [4];

Е = (0,1-0,2) - норма дисконту.

Варіант 1. Кільцева мережа.

Капітальні вкладення в електричну мережу

Капіталовкладення у спорудження мережі складаються з витрат на спорудження повітряних ліній (К_Л) і підстанцій (К_ПС)

. (4.1)

Витрати на будівництво ліній визначимо за формулою

, (4.2)

де К₀ – питома вартість спорудження повітряної ліній;

l – довжина лінії.

Питомі капіталовкладення для ліній кільцевої мережі, що споруджуються на залізобетонних опорах у третьому районі за інтенсивністю ожеледі, визначимо з таблиць 10.15 та 10.17 [4] в умовних одиницях (доларах):

;

;

.

Витрати на спорудження ліній:

;

;

.

 

Сумарні витрати на спорудження ліній

Витрати на будівництво підстанцій [3] можна визначити як суму вартості вимикачів, силових трансформаторів та постійної складової витрат

, (4.3)

де К_В – розрахункова вартість оливних вимикачів;

К_ТР – розрахункова вартість силових трансформаторів;

К_пост – постійна складова витрат.

Для підстанції ПС-1 згідно з довідником [4]

Для підстанції ПС-2

Вартість вимикачів

Сумарні витрати на будівництво підстанцій будуть

Сумарні капіталовкладення у спорудження мережі становлять

Витрати на експлуатацію електричної мережі

Щорічні експлуатаційні витрати на технічне обслуговування й ремонт електричної мережі складаються із витрат на експлуатацію ліній та підстанцій

, (4.4)

Щорічні витрати на експлуатацію ліній обчислимо за формулою

, (4.5)

а витрати на експлуатацію підстанцій

, (4.6)

де - норми витрат на експлуатацію ліній та підстанцій відповідно (значення приймаємо згідно з таблицею 5.5 [1]).

Сумарні витрати на експлуатацію мережі становитимуть

Вартість втрат електроенергії в мережі

Вартість втрат електричної енергії

, (4.7)

де Ц_вх = 0,15 грн/(кВт×год) - купівельна вартість електричної енергії на вході в мережу.

Втрати електричної енергії складаються з втрат енергії в лініях і трансформаторах

. (4.8)

Втрати енергії в лініях визначимо за формулою [2]

, (4.9)

де S – потужність навантаження лінії;

r _Л– активний опір лінії;

τ – час найбільших втрат,

, (4.10)

.

Розрахуємо активні опори ліній через погонні опори і довжини ділянок [2]:

;

;

Визначимо втрати електроенергії в лініях:

Сумарні втрати електроенергії в лініях

Розрахуємо втрати електроенергії в триобмоткових трансформаторах ТДТН-63000/110, встановлених на ПС-1:

; ; ;

Обчислимо втрати електроенергії в двообмоткових трансформаторах ТДН-16000/110, встановлених на ПС-2:

; ; ; ;

Сумарні втрати електроенергії в трансформаторах

Сумарні втрати електроенергії в кільцевій мережі

Визначимо вартість втрат електричної енергії в мережі за курсом 1$ = 8 грн

Визначимо дисконтовані витрати для кільцевої мережі

Варіант 2. Магістральна мережа.

Капітальні вкладення в електричну мережу

,

,

,

.

Сумарні витрати на будівництво ліній будуть

Визначимо витрати на будівництво підстанцій.

Для підстанції ПС-1

Для підстанції ПС-2

Вартість вимикачів

Сумарні витрати на будівництво підстанцій будуть

Сумарні капіталовкладення у спорудження мережі складатимуть

Витрати на експлуатацію електричної мережі

Визначимо активні опори ліній

,

Розрахуємо втрати електроенергії в лініях

,

Сумарні втрати електроенергії в лініях

Визначимо втрати електроенергії в трансформаторах ТДТН-80000/110, встановлених на ПС-1:

 

Визначимо втрати електроенергії в трансформаторах ТРДН-16000/35, встановлених на ПС-2:

 

Сумарні втрати електроенергії в магістральній мережі

Вартість втрат електричної енергії

 

 

Дисконтовані витрати для магістральної мережі

.

Результати техніко-економічного розрахунку зводимо в таблицю 4.1.

 

Таблиця 4.1 – Техніко - економічне порівняння варіантів схем електричної мережі

Варіант	КЛ, тис. ум.од	КПС, тис. ум.од	К, тис. ум.од	ВЕ, тис. ум.од	Δ W Л, МВт·год	Δ W ТР, МВт·год	Ввтр, тис. ум.од	ВДС, тис. ум.од

 

Критерієм вибору оптимального варіанта схеми районної мережі є мінімум дисконтованих витрат. Порівняємо дисконтовані витрати для варіантів 1, 2, для цього розрахуємо їх відносну різницю

.

З порівняння видно, що варіант кільцевої мережі є економічно доцільнішим. Тому для подальших розрахунків вибираємо варіант кільцевої мережі з меншими дисконтованими витратами і вищою надійністю електропостачання споживачів.
5 розрахунок основних режимів роботи мережі

Метою даного розділу є визначення уточненого потокорозподілу і напруг на шинах підстанцій в нормальному та післяаварійному режимах роботи мережі з врахуванням втрат потужності в лініях і трансформаторах і зарядної потужності ліній.

Основними розрахунковими режимами є режими найбільших і найменших навантажень, а також найбільш важкі післяаварійні режими, які виникають при вимкненні окремих ліній і трансформаторів. Вихідними даними для розрахунку є схема електричної мережі й параметри її елементів, навантаження підстанцій і задані рівні напруг на шинах джерела живлення, які визначають з умови зустрічного регулювання напруги [2].

На рисунку 5.1 зображена принципова схема вибраного варіанта районної мережі.

Рисунок 5.1 – Принципова схема мережі

На підставі принципової схеми складаємо схему заміщення (рисунок 5.2).

Розрахункові параметри r, x, b ліній визначимо через погонні параметри і довжини ліній:

; ; .

Для лінії А-1 з проводом АС–240:

; ; ;

;

;

.

Для лінії А-2 з проводом АС–185:

; ; ;

;

;

.

Для лінії 1–2 з проводом АС–185:

; ; ;

,

;

.

Рисунок 5.2 – Схема заміщення мережі

 

Визначимо параметри схем заміщення трансформаторів за довідковими даними [4].