Материал: Разработка проекта районной электрической сети

Создаём варианты, которые подчиняются следующим определенным логическим требованиям:

передача электроэнергии от источника питания сети до приемных подстанций должна осуществляться по возможно кратчайшему пути;

на приемных подстанциях применяются упрощенные схемы ОРУ без выключателей;

электроснабжение подстанций, в которых есть потребители 1 категории, должно осуществляться не менее чем по двум линиям;

выключатели устанавливаются только в начале линии у источника питания;

длина трассы линии увеличивается на 10% из - за неровностей рельефа, и обхода естественных и искусственных препятствий. Для каждого участка трассы определяем её длину по плану с учётом масштаба.

,

где  - длина трассы линии на плане в см,

М - масштаб линий, указанный в задании, 7,5 км/см.

Расчёт длин трасс и линий электропередач

Для схемы соединения №1.

Суммарная длина трасс:

где l_Ti - длина трассы любой линии (одно и двухцепной), км.

Суммарная длина линии с учётом числа цепей в линии:

где - длина трассы одноцепной линии, км; - длина трассы двухцепной линии, км.

Общее число выключателей при условии установки одного выключателя в начале линии n^в=8 шт.

В дальнейшем усложняем схемы за счет выполнения сети в виде магистральной или магистрально-радиальной схемы. В этих схемах избегаем линий, в которых потоки мощности направлены обратно к источнику. Надо иметь в виду, что ответвления от линии производится глухим присоединением без коммутационных аппаратов. К каждой магистральной линии возможно присоединение не более трех приемных пунктов во избежание перегрузки головных участков магистрали.

Рассчитываем аналогичным образом для шести остальных схем соединений и полученные данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчет основных показателей для расчетных схем

По минимуму расхода оборудования и длины линий для дальнейшего рассмотрения оставляем 2 варианта соединения.

Для каждого из оставшихся вариантов определяем потокораспределение мощностей по линиям, упрощенно, без учета потерь мощности в линиях схемы и трансформаторах.

Для выяснения, какому из номинальных напряжений (35, 110, 220 кВ) соответствует предложенный вариант схемы - сети проводим пробный расчет сечений проводов линий, причем наиболее загруженную линию при напряжении 35 кВ, а наименее загруженную - при 220 кВ. Если сечение линии на напряжении 35 кВ получится значительно больше рекомендованного (АС-35…АС-150), а для линии напряжением 220 кВ значительно меньше рекомендованного (АС-240…АС-400), то эти варианты на напряжениях 35 и 220 кВ в дальнейшем не рассматриваем.

Расчёты ведём по формулам:

;

,

где S^’_j - полная мощность протекающая по одной линии в данном направлении или по одной цепи двухцепной линии, кВА; j_эк =1 А/мм²- экономическая плотность тока. Находится из таблиц ПУЭ.

Для схемы №4.

 мм² >150мм².

мм² <240 мм².

Для схемы №6.

 мм² >150мм².

мм² <240 мм².

Исходя из полученных результатов и поставленных условий можно сделать вывод, что линии на напряжение 35 кВ и 220 кВ в наших схемах соединения не подходят. Поэтому считаем на номинальное напряжение 110 кВ.

Выбор сечений линий на напряжение 110 кВ проводим полностью. Рекомендованные сечения линий 110 кВ - это АС-70…АС-300. Если расчетное сечение < 70мм², то его увеличиваем до АС-70. Если же расчетное сечение > 300мм² - принимаем другое схемное решение, увеличиваем число цепей линии или отказываемся от предложенного варианта.

Сечение проводов линии:

,

где S^’_j - полная мощность, протекающая по одноцепной линии или по одной цепи двухцепной линии, МВА;

U_н =110 кВ- номинальное напряжение сети;

j_эк =1 А/мм²- экономическая плотность тока, А/мм². Находится из таблиц ПУЭ.

Рассчитываем сечения проводов для всех оставшихся вариантов и заносим результаты в таблицы.

Сечение округляем до стандартного и выбираем марки проводов по [1]. Технические характеристики приводятся в [1].

Для схемы №4.

мм²,

марка провода АС-300,(r₀=0,108; x₀=0,396);

мм², марка провода АС-95,(r₀=0,33; x₀=0,429);

мм², марка провода АС-240,(r₀=0,13; x₀=0,396);

мм², марка провода АС-150,(r₀=0,210; x₀=0,416);

мм², марка провода АС-70,(r₀=0,46; x₀=0,44);

мм², марка провода АС-240,(r₀=0,13; x₀=0,396);

мм², марка провода АС-95,(r₀=0,33; x₀=0,429);

мм², марка провода АС-150,(r₀=0,210; x₀=0,422).

Для схемы №6.

мм²,

марка провода АС-300,(r₀=0,108; x₀=0,396);

мм² марка провода АС-240,(r₀=0,13; x₀=0,396);

мм², марка провода АС-150,(r₀=0,210; x₀=0,416);

мм², марка провода АС-70,(r₀=0,46; x₀=0,44);

мм², марка провода АС-240,(r₀=0,13; x₀=0,396);

мм², марка провода АС-95,(r₀=0,33; x₀=0,429);

мм², марка провода АС-150,(r₀=0,210; x₀=0,422).

Дальнейшее технико-экономическое сравнение вариантов производим в два этапа.

На первом этапе сравниваем варианты по потерям напряжения. Лучшими считаются варианты, у которых окажутся меньшие потери напряжения от источника питания до наиболее удаленного приемного пункта. Потери напряжения в j - той линии определяем по формуле:

 ,

где l_j - длина линии, км; P_j, Q_j - активная (МВт) и реактивная (МВАр) мощности, протекающие по линии; r_oj, x_oj - погонное активное (Ом/км) и реактивное (Ом/км) сопротивление линии (взятое из [1] ).

При нескольких последовательно соединенных линиях определяем суммарные потери напряжения на участке "источник питания - наиболее удаленный приемный пункт". Вариант считается пригодным для дальнейшего рассмотрения, если наибольшие потери напряжения будут не более 15% (16,5 кВ) в нормальном и 20% (22 кВ) в послеаварийном режимах работы сети.

Для схемы №4.

 кВ;

;

;

;

;

;

;

.

 кВ.

Послеаварийным режимом, считаем тот при котором у двухцепной линии одна из цепей выходит из строя. Вследствие этого, сопротивление линии и потери напряжения увеличиваются в 2 раза.

 кВ <22 кВ.

Для схемы №6.

 кВ;

;

;

;

;

;

.

 кВ;

 кВ <22 кВ.

Сравнивая полученные результаты с допустимыми потерями напряжения при нормальной работе и послеаварийной, делаем вывод, что при всех трёх вариантах потери в линии по напряжению являются приемлемыми.

На втором этапе производим технико-экономическое сравнение оставшихся 3 вариантов схемы сети и номинального напряжения по приведенным затратам. Для технико-экономического сопоставления каждый вариант сети должен быть тщательно разработан с выбором схем подстанций, с расчетом потерь напряжения, мощности и электроэнергии, с определением параметров линии, трансформаторов и т.п.

Выбор мощности трансформаторов приёмных подстанций

Исходя из условия надежности электроснабжения потребителей 1 категории, на подстанциях принимаем к установке по два трансформатора, мощность каждого определяем приближенно с учетом 40%-ной перегрузки при отключении одного из них. Полученную мощность округляем до ближайшей номинальной мощности трансформатора, указанной в [2], где также приведены типы, каталожные и расчетные данные серийно выпускаемых трансформаторов.

 ,

где S^’_i - полная мощность подстанции за минусом мощности компенсирующих устройств, МВА. Данные берём из таблицы 2.

Подстанция "а":

 МВА.

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТРДН 25000/110. Каждый из них мощностью по 25000 кВА, с расщеплённой обмоткой,с РПН. Общая стоимость 196 тыс. руб.

Подстанция "в":

 МВА.

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТДН 16000/110. Каждый из них мощностью по 16000 кВА, с РПН, две секции. Общая стоимость 138 тыс. руб.

Подстанция "г":

 МВА.

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТДН 16000/110. Каждый из них мощностью по 16000 кВА, с РПН, две секции. Общая стоимость 138 тыс. руб.

Подстанция "д":

 МВА.

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТРДН 25000/110. Каждый из них мощностью по 25000 кВА, с расщеплённой обмоткой,с РПН. Общая стоимость 196 тыс. руб.

Подстанция "е":

 МВА.

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТДН 16000/110. Каждый из них мощностью по 16000 кВА, с РПН, две секции. Общая стоимость 138 тыс. руб.

Выбор другого оборудования подстанций

На стороне низшего напряжения подстанций принимаем одиночные секционированные системы сборных шин, причем в случае установки двух двухобмоточных трансформаторов берём две секции шин, для трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения - четыре, по одной секции на каждую половину обмотки.

Число отходящих от этих секций фидеров принимаем исходя из средней нагрузки фидеров: S_ф = 3 МВА, при номинальном напряжение U_ном = 10 кВ.