Подстанция

Тип

S_ном

МВА

Пределы

регулир.

Каталожные данные

Расчетные данные

U_ном

U_К

%

êР_к

_КВТ

êР_х

квт

Ix,

%

R_т

О_м

Х_т

О_м

êQ_х

квар

ВН

НН

Линия

Rл_ип1= r₀ l=Ом

Хл_ип-1=x₀ l=Ом

Вл_ип-1=nвl=2*2,7*10 ^-6*44=237,6*10 ^-6 См

Qв_ип-1=Вл_ип-1*U ²_ном=237,6*10 ⁶*110 ²=2,875 Мвар

Rл_ип-1=*0,428*58=12,412 Ом

Rл_1-2=*0,428*58=12,412 Ом

Хл_1-2*0,444*58=12,876 Ом

Вл_1-2=2*2,55*10 ^-6*58=2958,*10 ^-6 См

Qв_1-2=295,8*10 ^-6*110 ²=3,579 Мвар

2.4 Расчёт потоков мощности по звеньям разомкнутой сети

Вычисляем потоки мощности вконце и начале каждой линии, начиная с конца сети.

Sк.зв._1-2=Sприв₂-j=(15,084+j8,4)-jj6,605 (МВ А)

Sн.зв.1-2=Sк.зв.1-2+êS1-2=Рк.зв.1-2+jQк.зв.1-

2+

êР_1-2=0,278 МВт;êQ_1-2=0,289 Мвар

S_{к.зв.ип-1}=S_н.зв.1-2-j

Sн.зв.ип1=Sк.зв.ип1+êSип1=57,551+j27,387+

Мощность, выдаваемая в сеть от источника питания

S_ип=S_{н.зв.пп-1}-j

3. Расчет замкнутой сети в режиме максимальных нагрузок

3.1 Распределение приведенных мощностей по линиям замкнутой сети.

Потоки мощности в линии кольцевой сети определить сложнее, чем в линиях разомкнутой сети.

Выполняется приближенное потокараспределение по длинам линии следующим образом. Рассекается кольцевая сеть по ИП и представляется линией с двухсторонним питанием:

Определяем потоки на головных линиях:

Проверка:

S_ип-2+S_ип-2=S_прив.1+S_прив.2

(37,065+j20,808)+(20,208+j11,312)=(42,189+j23,72)+(15,084+j8,4)

57,273+j32,12=57,273+j32,12 - ТОЖДЕСТВО

Определяем поток на средней линии 1-2

S_1-2=S_ип-2-S_прив.1

S_1-2=(20,208+j11,312)-(15,08+j8,4)=5,124+j2,912 (МВ А)

3.2 Выбор проводов

Линия ИП-1

Выбираем стандартный провод АС-185

Проверяем условия.

Условия по потерям на корону 185мм²>70мм²- выполняется.

Наибольший послеаварийный ток по линии ИП-1 возникает при отключении другой головной линии ИП-2

Sп.а._ип-1=S_прив.-1+S_прив-2=57,273+j32,12 МВ А

Допустимый ток по нагреву для АС-185 равен 510А

Условия 345<510 А выполняется

Линия ИП-2

Принимаем АС-120

• Условия по потерям на корону выполняется:

  • 120мм²>70мм²

• Условия In.а._ип-2<Iдon выполняется:

  • 345А<345A

Линия 1-2

С учетом минимально допустимого сечения по потерям принимаем АС-70.I_доп=270А

Наибольший Iп.а._1-2 будет при подключении линии ИП-1

• Условие Iп.а._1-2<Iдоп выполняется. 254<170A

3.3 Определение параметров линии и расчетных нагрузок в узлах замкнутой сети

Составим схему замещения замкнутой сети, представленной линией с двухсторонним питанием

-j -j

Рассчитаем параметры линии и занесем их в таблицу 3

Таблица 3 Параметры линии замкнутой сети.

Рассчитаем в точках 1 и 2 расчетные нагрузки:

3.4 Распределение расчетных нагрузок по линии замкнутой сети

Рассчитаем приближенные потоки мощности в линиях без учета потерь мощности в этих линиях. Для этого определим активные и реактивные проводимости и сопротивления:

Р_ип-1=G_{ип`-ип``</sub>(P<sub>расч.1</sub>*R<sub>1-ип``</sub>+Q<sub>расч.1</sub>*Х<sub>1-ип``</sub>+Р<sub>расч2</sub>*R<sub>2-ип``+</sub>Q<sub>расч.2</sub>*Х<sub>2-ип``</sub>)+ +B<sub>ип`-ип``</sub>(Р<sub>расч.1</sub>*Х<sub>1-ип``}-Q_расч.1*R_{1-ип``+</sub>Р<sub>расч.2</sub>*Х<sub>2-ип``}-Q_расч.2*R_2-ип``)= =0,006416832*(42,189*41,258+22,093*53,934+13,084*16,434+6,443*28,182)+

+0,00956252(42,189*53,934-22,093*41,258+15,084*28,182-6,443*16,434)= =0,006416832*3361,664706+0,00956252*1683,121558=

=21,57123766+16,09488356=37,6661

Q_ип-1=B_{ип`-ип``</sub>(P<sub>расч.1</sub>*R<sub>1-ип``}+Q_расч.1*Х_{1-ип``</sub>+Р<sub>расч2</sub>*R<sub>2-ип``+}Q_расч.2*Х_2-ип``) –

-G_{ип`-ип``</sub>(Р<sub>расч.1</sub>*Х<sub>1-ип``}-Q_расч.1*R_{1-ип``+</sub>Р<sub>расч.2</sub>*Х<sub>2-ип``}-Q_расч.2*R_2-ип``)= =0,00956252*3361,664706-0,006416832*1683,121558=

=32,145986-10,800308=21,3457 Мвар.

S_ип-1=37,666+j21,3457

Р_ип-2=G_{ип`-ип``</sub>(P<sub>расч.2</sub>*R2<sub>-ип``</sub>+Q<sub>расч.2</sub>*Х<sub>2-ип``</sub>+Р<sub>расч1</sub>*R<sub>1-ип``+</sub>Q<sub>расч.1</sub>*Х<sub>1ип``</sub>)+ +B<sub>ип`-ип``</sub>(Р<sub>расч.2</sub>*Х<sub>2-ип``}-Q_расч.2*R_{2-ип``+</sub>Р<sub>раёч1</sub>Х<sub>1-ип``}-Q_расч.1*R_1-ип``)=0,006416832(15,084*31,952+6,443*43,924+42,189*7,128+22,093*18,172)+0,00956252(15,084*43,924-6,443*31,952+42,189*18,172-22,093*7,128)= =0,008416832*1467,163488+0,00956252*1065,862484=9,41454+10,19233=19,6069

Q_ип-2=B_{ип`-ип``</sub>(P<sub>расч.2</sub>*R<sub>2-ип``}+Q_расч.2*Х_{2-ип``</sub>+Р<sub>расч1</sub>*R1<sub>-ип``+}Q_расч.1*Х_1-ип``) –

-G_{ип`-ип``</sub> (Р<sub>расч.2</sub>*Х<sub>2-ип``}-Q_расч.2*R_{2-ип``+</sub>Р<sub>расч.1</sub>*Х<sub>1-ип``}-Q_расч.1*R²_-ип``)=

=0,00956252*1467,163488-0,006416832*1065,862484=

=14,02978-6,83946 =7,1903Мвар

Sип-2=Рип-2+jQип-2=19+j7,1903Мвар

Проверка: Sип1+Sип-2=Sрасч1+Sрасч2

(37,666+j21,3457)+(19,607+j7,1903)=(42,189+j22,093)+(15,084+j6,443)

57,273+j28,536=57,273+j28,536 – Тождество

Поток мощности в линии 1-2 определили по первому

закону Кирхгофа для узла 1.

S_1-2=S_ип-2-S_расч.1=(19,607+j7,19)-(15,084+j6,443)=4,523+j0,747(МВА)

Узел 1 является точкой потокораздела

3.5 Расчет потоков мощности по звеньям замкнутой сети

Уточним потоки мощности в линиях за счет учета потерь мощности в сопротивлениях этих линий. Для этого размыкаем кольцевую сеть в точки потокораздела (в узле 1) и получаем разомкнутую цепь. Далее считаем потоки как для разомкнутой сети.

Sк.зв._1-2=S_1-2=4,523+j0,747 (МВА)

Sн.зв._1-2=Sк.зв._1-2+êS_1-2= (Рк.зв._1-2+jQк.зв._1-2)+(êР_1-2+jêQ_1-2)

êР_1-2+jêQ_1-2=

Sн.зв._1-2=(4,523+j0,747)+(0,043+j0,045)=4,566+j0,792(МВА)

Sк.зв._1п-2=Sн.зв._1-2+Sрасч.1=(4,566+j0,792)+(15,084+j6,443)=19,65+j7,235(МВА)

Sн.зв._ип-2=Sк.зв._ип-1+êS_ип-1

Sн.зв._ип-2=(19,65+j7,235)+(0,596+j1,021)=20,246+j8256 (МВА)

Sн.л._ип-2=Sн.зв._ип-2-j

Sк.зв._ип-1=S_ип-1=37,666+j21,346(МВА);

Sзв._ип-1=Sк.зв._ип-1+êS_ип-1;

êS_ип-1=

Sм.зв._ип-1=(37,666+j21,346)+(1,104+j2,815)=38,77+j24,161(МВА);

Sн.л_ип-1=Sн.зв._ип-1-j

S_ип=Sн.л._ип-1+Sн.л._ип-2 =(38,77+j23,429)+(20,246+j7,194)=59,016+j30,623(МВА)

4. Технико-экономическое сравнение вариантов схемы сети

4.1 Выбор схемы электрической сети

Выбор схем РУ подстанции 1 и 2 производиться только на стороне ВН, так как на стороне НН схемы одинаковы для обоих вариантов.

В соответствии с перечнем типовых схем РУ из [3] в замкнутой сети для проходных подстанций примем схему мостика с отделителями и выключателем в перемычки, в разомкнутой сети для узловой ПС-1. В варианте 1 возьмем секстонированную систему шин с обходной, для тупиковой подстанции ПС-2 возьмем схему два блока с отделителями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой между блоками.

а) разомкнутая сеть

б) замкнутая сеть

4.2 Расчетные затраты разомкнутой сети

З_расч.=Е_н*К+И,_у.е.

Коэффициент эффективности капиталовложений в энергетики Е_н=0,12Капиталовложения складываются из капиталовложений в линии и подстанции К=К_л+К_пс К_л=К_ип-1+К_1-2

Таблица 4 Капиталовложения в строительство линии

К_л=2335,2 тыс. руб.

Капиталовложение в подстанции складывается из капиталовложений в трансформаторы и капиталовложений в распределенные устройства К_пс=К_т=К_ру

Так как трансформаторы в обоих вариантах одинаковы, то их стоимость не следует включать в приведенные затраты. Для определение стоимости РУ на

ПС-1 расчетная стоимость одной ячейки с включателем умножается на количество ячеек. На ПС таких ячеек 7. В расчетную стоимость ячейки включены стоимость выключателя, разъединителей, трансформаторы тока и напряжений и прочего оборудования РУ.

Расчетная стоимость ячейки с масляным выключателем для U_ном=110кв равна 35 тыс. руб. [ 3]

К_{ру пс-1}=35*7=245 тыс.руб.

Схема РУ на ПС-2 представлена двумя блоками с перемычкой и отделителем в цепях трансформаторов. Расчетная стоимость этой схемы при U=110кв равна 30 тыс.руб.

К_{ру пс-2}= 30 тыс.руб.

Итак, стоимость РУ в разомкнутой сети

К_ру=К_рупс-1+К_рупс-2=245+30=275 тыс.руб.

Капиталовложения в разомкнутую сеть

К=К_л+К_ру=2335,2+275=2610,2

Издержки И состоят из издержек на амортизацию, издержек на обслуживание и издержек на потери электроэнергии И=И_а+И_обсл.+И_э,тыс.руб.

Издержки на амортизацию и обслуживание определяется по % от капиталовложений, которые приведены в [3] для линии и подстанции разного напряжения

И_ал+И_обсл==2335,2=65,39 тыс.руб.

И_ил+И_{обсл пс}=

Издержки на потери электроэнергии в линиях

И_э=Ђ*êW_лин=0,006*3570,624=21,42тыс.руб

êW_лин=Р_лин*Ј=1,74*2052=3570,624МВтч.

êР_лин=êР_ип-1+êР_1-2=1,462+0,278=1,74МВт

Время максимальных потерь Ј=£(Т_мак)

Ј=(0,124+

Издержки для варианта 1

И=(И_ал+И_обсл)+(И_апс+И_{обсл пс})+И_э=65,39+25,85+21,42=112,66 тыс.руб.

Расчетные затраты для варианта 1

З_расч1=0,12*2310,2+112,664=425,9 тыс.руб.

4.3 Расчетные затраты разомкнутой сети (вариант 2)

Таблица 5 Капиталовложения в строительство линий.

К_л=2636,2 тыс.руб К_ру=75*2=150тыс руб

К=2636,2+150=2786,2 тыс.руб.

И_ал

И_апс+И_{обсл пс}=

êР_лин=êР_ип-1êР_1-2+êР_ип-2=1,104+0,043+0,596=1,743МВт

êW_лин=êР_лин*Ј=1,743*2052=3576,636МВт.ч

И_э= Ђ*êW_лин=0,006*3576,636=21,5 тыс.руб

И=(И_ал+И_обсл.л)+(И_{а пс}+_{Иобсл пс})+И_э=13,8+14,1+21,5=109,4 тыс.руб

З_расч2=0,12*2786,2+109,4=443,8 тыс.руб.

4.4 Сравнение вариантов по расчетным затратам и выборов оптимального

êЗ,%=

Вариант разомкнутой сети экономичнее варианта замкнутой сети на 4,2% и поэтому для строительства выбираем его.

5. Расчет потоков и потерь мощности в оптимальной разомкнутой сети в режиме минимальных нагрузок

Р_мин=24МВт; cosj=0,9 S_{1 min}=

5.1 Потери мощности в трансформаторах

ПС-1

1

Потери в стали:

êР_ст1=пêР_х=2*0,036=0,072

êQ_ст1=пêР_х=2*0,26=0,52Мвар

Потери в меди:

êS_н.зв.1=S₁+êS_мн1=(24+j11,62)+(0,038+j0,933)=24,038+j12,553

êS_т=(0,072+0,52)+j(0,038+0,933)=0,11+j1,453 (МВА)

S_пив.1=(24+j11,62)+(0,11+j1,453)=24,11+j13,073 (МВА)

ПС-2 2

Потери в меди:

êS_н.зв.2=S₂+êS_мн2=(8+j3,87)+(0,013+j0,259)=8,013+j4,129

êS_т2=(0,038+0224)+j(0,013+0,259)=0,051+j0,483 (МВА)

S_пив.2=S₂₊êS_т2=(8+j3,87)+(0,051+j0,483)=8,051+j4,353 (МВА)

5.2 Расчет потоков и потерь мощности в линиях .

Схему замещение сети берем из п.3.4

6. Расчет потоков и потерь мощности в оптимальной разомкнутой сети в послеаварийном режиме

Рассматриваем послеаварийный режим сети при максимальных нагрузках и отключенной одной цепи линии ИП-1.

Схема замещения.

В линии ИП-1 при отключении одной цепи сопротивления возросли в два года, а зарядная мощность уменьшилась в два раза.

Потоки мощности в линии 1-2 те же, что и в режиме максимальных нагрузок (см. п. 3.4).

S_к.зв.1-2=15,084+j6,605 (МВА)

S_н.зв.1-2=15,362+j6,894 (МВА)

Вычисляем потоки мощности в линии ИП-1

7. Расчет напряжений на типах ПС во всех режимов

7.1 Максимальный режим

Заданное напряжение в узле МП U_ип=117кв. Схему замещения и потоки мощности берем в п. 3.4.

Напряжение в узле 1 будем определять без учета поперечной составляющей падения напряжения.

U₁=U_ип-êU_ип1=117-4,605=112,395

Продольная составляющая падения напряжения в линии ИП-1

Напряжение в узле 2.

Напряжение на стороне НН ПС-1

Действительное напряжение на стороне НН

Средний коэффициент трансформации при нулевом ответвлении

Напряжение на стороне НН ПС-2

Схема замещения из п.2.

7.2 Минимальный режим

Заданное напряжение на шинах ИП U_ип=113кв

U₁=U_ип-êU_ип-1=113-2,355=110,645кв

Потоки мощности и схему замещения берем из п.6.

êU_ип-1=

U₂=U₁-êU_1-2=110,645-1,219=109,426кв

êU_1-2=

U₁=107.781кв

7.3 Послеаварийный режим

Заданное напряжение на шинах ИП U_ип=120кв. Потоки мощности и схему замещения берём из п.7.

U₁=U_ип-êU_ип-1=120-9,686=110,314 кв

êU_ип-1=

U₂=U₁-êU_1-2=110,314-2,533=107,781кв

êU_1-2=

U₁=110,314кв

U₂=107,781кв

8. Регулирование напряжения

8.1 Режим максимальных нагрузок

Желаемое напряжение на стороне НН подстанций

U_нн.жкл=1,05 U_ном=1,05*10кв=10,5кв

ПС-1

В п.8.1 было получено U_1н=9,912кв при среднем коэффициенте трансформации К_т1=10,952, то есть при нулевом ответвлении п=0

Для того, чтобы получить желаемое напряжение на стороне НН подберем нужное ответвление п(из п=+-9). Для этого найдем желаемое напряжение ответвления

Имеем ступень регулирование (при диапазоне регулирование +-9*1,78%)

êе=0,0178*115=2,0,47кв

Определим нужное ответвление

Найдем действительное напряжение ответвление

Действительное напряжение на стороне НН с учетом выбранного ответвление

п=-3 (то есть в результате встречного регулирования)

ПС-2

При п=0 и К_Т2=10,455 на стороне НН подстанции ПС-2 полученоU_2п=10,175(СМ.п.8.1) Проведем встречное регулирование как ПС-1

8.2 Режим минимальных нагрузок

Желаемое напряжение на стороне НН подстанции в режиме минимальных нагрузок U_нн.жел=1,0*U_ном=1,0*10=10кв

Проводим встречное регулирование на подстанциях ПС-1 ПС-2

ПС-1

При п=0 и К_т1=10,952 получено U_1п=9,909кв (см. п. 8.2).

ПС-2

При п=0 и К_т2=10,455 получено U_2п=10,295 (см. п. 8.2).

8.3. Послеаварийный режим

Данный режим рассматривается при максимальных нагрузках для которых U_нн.жел=1,05*U_ном=10,5кв

Проводим встречное регулирование на подстанции ПС-1 и ПС-2

ПС-1

При п=0 и К_т1=10,952 получено U_1п=9,715кв (см. п. 8.3).

ПС-2

При п=0 и К_т2=10,455 получено U_2п=9,966 кв (см. п. 8.3).

Результаты регулирование напряжение занесем в таблицу

Список использованной литературы

1. Нормы технического проектирования подстанции переменного тока с высшим напряжением 35-750 кв.- М.: Энергосетьпроект, 1991.

2. Правила устройство электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

3. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. / Под редакцией С.С. Рокотяна, И.М. Шапиро.-М.: Энергоатомиздат, 1985.

4. Типовые схемы принципиальных электрических распределительных устройств напряжением 6-750 кв ПС и указание по их применению.-М.: Минтопэнерго Р.Ф., 1993.