Определение способа питания и номинального напряжения

Номинальное напряжение ЛЭП существенно влияет на ее технико-экономические показатели. При большом номинальном напряжении возможна передача большой мощности на большие расстояния и с меньшими потерями. Пропускная способность электропередачи при переходе на следующую ступень номинального напряжения увеличивается в несколько раз. В то же время с повышением номинального напряжения существенно возрастают капитальные вложения в оборудование и сооружение ЛЭП. Поэтому выбор напряжения ЛЭП очень важная задача, при его выборе необходимо учесть множество факторов.

Для определения напряжения ЛЭП по передаваемой мощности и расстоянию, на которое необходимо передать эту мощность, существует ряд эмпирических формул. В нашем случае воспользуемся формулой Стилла, преобразованной С.Н. Никоггосовым к виду.

 

,

 

где Р - активная мощность передаваемая по ЛЭП, l - расстояние на которое необходимо передать эту мощность.

Эта формула пригодна для нахождения напряжения ЛЭП, если мощность передачи не превышает 60 МВА, а дальность передачи 250 км.

 кВ.

 

Тогда для дальнейшего анализа принимаем два близлежащих значения номинальных напряжений 35<33,5<110 кВ.

В качестве линии электропередач (ЛЭП) будем применять воздушную линию (ВЛ) так как ее сооружение и связанные с ним затраты являются экономически выгоднее по сравнению с установкой кабельных линий.

Для выбора оптимального варианта электроснабжения завода, проведем технико-экономический расчет:

Вариант-1. Питание завода осуществляется по четырех цепной ВЛ напряжением 35 кВ.

Определим сечение проводов ЛЭП методом экономической плотности тока.

Токовая нагрузка ЛЭП, А,

 

,

 

где U_НОМ - номинальное напряжение ЛЭП;

n_Ц - число параллельных цепей ЛЭП.

Определяем сечение провода, мм²,

 

,

 

где j_ЭК - экономическая плотность тока /4, с. 220 /, выбранная в зависимости от годового числа часов использования максимума нагрузки приведенного в /2, с. 66/. ч. для электротехнических заводов.

Выбираем ближайшее стандартное сечение провода /5, с. 432/ АС 95 и его характеристики Z₀=0,306+j0,421 Ом/км; I_доп=330 A.

Проверим выбранное сечение по нагреву для послеаварийного режима:

 

 А;

 => , условие выполняется.

Проверка сечения по допустимой потере напряжения в нормальном и послеаварийном режимах, В,

 

,

 

Потери напряжения не превышают 5%, следовательно, сечение выбрано верно.

Для того чтобы осуществить передачу ЭЭ от генератора станции (100 МВт) до потребителей по ЛЭП, необходима трансформация на высшее напряжение, в данном случае 35 кВ. Но чтобы это реализовать при мощности 100 МВт потребуется установить 6 трансформаторов мощностью 16 МВА на один блок, что является практически не возможным и не экономичным. Исходя из выше названного, этот вариант далее считаем не целесообразным и рассматриваем только 2 вариант снабжения завода «электросталей» на напряжении 110 кВ.

Вариант-2. Питание завода осуществляется по двух цепной ВЛ напряжением 110 кВ, для заводской подстанции в качестве схемы электроснабжения применяем - схему мостик.

 

Рисунок 2 - Электрическая схема ВН

 

Определим сечение проводов ЛЭП методом экономической плотности тока.

Токовая нагрузка ЛЭП, А,

 

,

 

где U_НОМ - номинальное напряжение ЛЭП;

n_Ц - число параллельных цепей ЛЭП.

Определяем сечение провода, мм²,

 

,

 

где j_ЭК - экономическая плотность тока выбранная по /4, с. 220/.

Ближайшее стандартное сечение провода /5, с. 432/ АС 70 его характеристики Z₀=0,428+j0,444 Ом/км; I_доп=265 A.

Проверка по условиям коронирования выполняется при напряжениях выше 35 кВ

Определим начальную критическую напряженность электрического поля по выражению, кВ/см,

 

,

 

где m - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m = 0,82);

r₀ - радиус провода, см

Определяем напряженность около поверхности провода по, кВ/см,

 

,

 

r₀ - радиус расщепленного провода, см;

D - среднегеометрическое расстояние между проводами фаз при горизонтальном расположении фаз, см

 

 

Тогда

Таким образом, провод АС 70/11 по условиям короны проходит.

Проверим выбранное сечение по нагреву для послеаварийного режима, А.

 

;

 => , условие выполняется.

Проверка сечения по допустимой потере напряжения в нормальном и послеаварийном режимах, В,

 

,

.

 

Потери напряжения не превышают 5%, следовательно, сечение выбрано верно.