Электротехнические системы и комплексы

нагрi = Pнагрi+ j(Qнагрi - Qку). (31) Расчет распределения потока в разомкнутых схемах с учетом потерь мощности производится от источников мощности сети, а в кольцевой сети - от точки раздела потоков. Опреде6ление потока мощностей в замкнутой сети осуществляется с сопротивлений участков сети, то есть в выражение (1) вместо длин линий подставляются сопротивления.Расчет потерь напряжения на участках сети и значений уровней напряжения в узлах нагрузки начинается от узла, в котором задано напряжение. Значение напряжения по концам любого участка схемы определяется как: (32)где - продольная и поперечная составляющие падения напряжения на сопротивлении Z, следующим образом связаные с параметрами режима и сети: . (33) Поперечную составляющую U следует учитывать для линий напряжением 220 кВ и более.При расчете основным узлом является РЭС. В этом случае расчет проводится в два этапа. На первом этапе во всех узлах сети рассчитываются все мощности и мощности потерь. На втором этапе исходя из заданных мощностей определяются напряжения во всех узлах сети.1 этап. Расчет мощностей.Так как схема является смешанной из замкнутого участка сети образованной линией 1,2,3, и разомкнутых участков 2-3, 2-4, то расчет начинается с разомкнутого участка сети.Схема замещения для этих участков представлена на рис.(5).Расчет потоков мощности начнем с линии № 5.Мощности в этой линии вычисляются по следующей совокупности выражений:Расчет зарядных мощностей приведен в таблице 16.Таблица 16. Зарядные мощности линий.ЛинияL1L2L3L4L5Qзл(Мвар)13,0518,2112,95,618,6Мвар.Талица 15ЛинияL1L2L3L4L5ΔSл (МВА)0,6+j2,170,035+j0,1281,28+j4,710,2+j0,680,13+j0,44Sл (МВА)50.1+j34.410.07+j3.3564.98+ј39.4630+ј1520+ј13.34Zл (Ом)10,85+j39,3215.12+j54,8110,73+j38,98,64+j29,1610,85+36,60Потерянные мощности необходимо компенсировать за счет станции питания.C учетом потерь в линии МВАУчтем потери трансформатора данные в таблице 13.Таблица 13.Потери мощности в трансформаторах.УзелS(МВА)Zэ (Ом)ΔSхэ(МВА)ΔSнагр.э(МВА)ΔSтр∑(МВА)140+j31.11,9+j67,60,13+j1,40,023+j0,820,153+j2,22330+j150,87+j220,13+j0,80,031+j0,780,161+j2,18420+j13.341,46+j34,80,08+j0,520,017+j0,290,1+j0,84275+j42.750+j28.3425+j14.370,3+j30.40,3+j00,6+j50,40,25+j20,011+j1,070,01+j00,01+j0,790,283+j3,82ΔS∑0,697+j29,09Для МВА МВА.Для S3МВА.Cучетом потерь в трансформаторах МВА.При определении потерь мощности нагрузки в обмотках среднего и низкого напряжения в качестве расчетного напряжения используется номинальное напряжение обмотки высокого напряжения, поскольку все параметры трансформатора приведены к этому напряжению.Рис. 5 Схема замещения разомкнутого участка сети.Для S2 учтем потери в трансформаторе во второй обмоткеМВА.А также учтем потери на ХХ.МВА.После окончания расчета разомкнутой части сети, переходим к расчету кольцевого участка, образованного линиями 1,2, 3. Схема замещения, для этой части сети приведена на рис. (6).Как уже отмечалось ранее, расчет мощностей замкнутой сети осуществляется с помощью правила момента, поэтому сначала определим расчетные мощности в узлах 1 и 2.Рис.6 Схема замещения кольцевого участка сети.Зарядные мощности, примыкающих к узлам линий, определятся из нижеследующих выражений:Мвар.Мвар.Поскольку S1 постоянной мощности, то будем вычитать все потери из данного значения.Тогда S1cучетом потерь в трансформаторе МВА.После введения понятия расчетной нагрузки схема замещения кольцевого участка сети примет вид, представленный на рис. ( 7 ).Рис.7. Упрощенная схема замещения кольцевого участка сети.Теперь найдем точку потокораздела. Мощности на головных участках сети определяется по правилу моментов по следующим выражениям:Импедансы линий возьмем из таблицы 12..ЛинияL1L2L3L4L5Zл (Ом)10,85 +j39,3215.12+j54,8110,73+j38,98,64+j29,1610,85+36,60А мощности определенные№ подстанции1234, МВА75+j42.730+j1520+j13.34Sл1=Так как в нашем случае кольцо является однородным (один уровень напряжения и сечения проводников всех линий одинаковы), то в принципе и на этапе точного расчета также в формуле правила моментов можно использовать длины вместо сопротивлений. Поэтом для второго головного участка расчет проведем по длинам линий.№ линии12345План, см4,526.34.473.65Реально, км90.412689.472100 МВА.Для проверки проверим баланс между количеством потребляемой и поступающей в систему энергии:Мощность в линии 2 определяется по первому закону Кирхгофа:==10.3+j8,76 МВА.Таким образом, узел 1 является точкой потокораздела. Потоки мощности определенные по линиям 1,2,3 на данном этапе определены без учета потерь мощности в линиях. Поэтому следует провести второй этап расчета с учетом потерь. Для этого кольцо в точке потокоразделаразделяют на две разомкнутых сети. Схемы замещения в этом случае имеют вид, представленный на рис (8).Рис. 8. Схема замещения кольцевого участка сети для расчета мощностей с учетом потерь.Значения мощностей и берутся из расчета по правилу моментов.Определим потоки мощности с учетом потерь. МВА. МВА.2 этап. Расчет потерь напряженияПо условиям встречного регулирования напряжения принимаем напряжение на шинах РЭС в режиме максимальных нагрузок равным 1.1Uн=242 кВ.Рассмотрим подробно расчет напряжения для узла 1.Значения для расчета берем из таблицыЛинияL1L2L3Sл (МВА)Zл (Ом)10,85+j39,3215.12+j54,8110,73+j38,9Напряжение в начале линии Л-1,1.05Uн=230, UРЭС=237 кВ. Определим продольную и поперечную составляющие падения напряжения: кВ. кВ.Напряжение в узле 1 кВ.На обмотке НН напряжение будетНапряжение генератора кВ.Аналогичным образом считается напряжение для узлов 2 и 1' (см. рис. 8), учитывая, что напряжения в начале линии Л-2 равно напряжению в конце линии Л-3, то есть напряжению в узле 2.Возьмем напряжение в начале линии Л-2 UРЭС=230 кВ. Определим продольную и поперечную составляющие падения напряжения: кВ. кВ.Напряжение в узле 2 кВ. Результаты расчета для этих узлов представлены в таблице 17. Таблица17. Напряжения в узлах кольцевого фрагмента сети.Номер узла(кВ)Рл(МВт)Qл (Мвар)Uпрл (кВ)Uл (кВ)2228.963.4532.988,278.92123049,2528,296,946,9Чтобы завершить расчет напряжений кольцевого сечения сети, все же необходимо определить напряжение на нижней стороне понижающего трансформатора, установленного на подстанции 1 (см. Рис. 6).Расчет напряжения в узле 9 ’выполняется по формулам, аналогичным приведенным выше, а для узла 9 необходимо учитывать коэффициент преобразования. Поскольку точка 1 является границей между потоком и напряжениями, рассчитанными по разным путям, они обычно различаются, и в дальнейших расчетах, где используется напряжение этого блока, принимается равным среднему значению.Это завершает расчет напряжений для кольцевого участка сети. Далее рассчитываются напряжения в узлах открытого участка сети (рис. 5). Расчет начинается с расчета падений напряжения на автотрансформаторе, установленном в узле 2, т.е. необходимо определить напряжения в узлах 2, 5, 6, 6’, 7, 7’. Расчеты осуществляются по формулам, аналогичным приведенным выше.Расчет разомкнутой системыВ узле 2 используются два трансформатора 220/110 кВ и 110/10 для подключения генератора 2, 3, 4 к сети 230 кВ. В узлах 3, 4 используются двухобмоточные трансформаторы 110/10 кВ. Поскольку трансформаторы имеют достаточно высокое реактивное сопротивление, то для компенсации реактивного импеданса используем компенсирующие емкости. Хотя эта емкость заложена в линии. Но методики по компенсации нет, поэтому компенсаторы устанавливаем c точностью j10 Ом.Продольная и поперечная составляющие падения напряжения в обмотке высокого напряжения (220/110) равны: к В. кВ.Тогда напряжение в узле 2должно быть c учетом потерь: кВ.U= 225.9кВ.Поэтому для обмотки трансформатора110 кВ на станции 2 будет напряжение 112.95 кВ.Возьмем напряжение в конце линии Л4 и Л5 U2РЭС= 112.95 кВ соответственно. Определим продольную и поперечную составляющие падения напряжения Л4:Были определены мощности для станций 330.36+j9.16420.23+j9.06Определим падение напряжения в линии 4кВ. кВ.Напряжение в узле 3 . кВУчтем потери напряжения в трансформаторе станции 3.Продольная и поперечная составляющие падения напряжения в обмотке низкого напряжения равны:30,87+2241,46+j34.8Компенсируем импеданс трансформатора c точностью до j10 Ом кВ. кВ.Напряжение на низкой стороне приведенное к высокой кВ.U=107.5кВ.Напряжение на обмотке НН станции 3. кВОпределим напряжения в линии 5.Падение напряжения в линии 5кВ. кВ.Напряжение в узле 4 . кВУчтем потери напряжения в трансформаторе станции 4.Компенсируем импеданс трансформатора c точностью до j10 ОмПродольная и поперечная составляющие падения напряжения в обмотке низкого напряжения равны: кВ. кВ.Напряжение на низкой стороне приведенное к высокой кВ.U=107.13кВ.Напряжение на обмотке НН станции 3. кВОпределим напряжение НН для станции 2Учтем потери НН в трансформаторе кВ. кВ.Напряжение в узле 3 . кВНапряжение НН станции 2. кВ.11 РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОДСТАНЦИЯХРегулирование напряжения на шинах понижающих подстанций (Un) осуществляется для обеспечения заданных значений напряжения во всех узлах вторичной распределительной сети для любых режимов работы последней. На практике это реализуется благодаря регулированию напряжения включения-выключения, при котором в условиях максимальной нагрузки напряжение Un должно удовлетворять условию:Uн=(1,0-1,05)Uном сети,а в режиме наименьших нагрузок и послеаварийных режимах:Uн=(1,05-1,1)Uном сети.Основным и простым способом регулирования напряжения является использование устройства РПН. Все остальные методы регулирования напряжения (устройства PBB, линейные регуляторы, генераторы станций, изменение сопротивления сети и потоков реактивной мощности) менее важны и являются вспомогательными [1].Трансформаторы с устройством РПН в узлах распределения могут выполнять регулирование противодействующего напряжения, поскольку в таких трансформаторах коэффициенты преобразования могут изменяться под нагрузкой. Трансформаторы с устройством РПН используются для напряжения 35 кВ и выше.Как правило, устройство РПН с двумя и тремя обмотками находится в нейтрали высоковольтной обмотки, а автотрансформаторы, как правило, в обмотке среднего напряжения. Поэтому для трехобмоточных трансформаторов напряжение регулируется для всех обмоток, то есть, когда изменяется напряжение на средней обмотке, напряжение также меняется на низкое и наоборот. Следовательно, используя устройство РПН, желаемый уровень напряжения можно получить только для одной из обмоток. Регулирование осуществляется относительно среднего напряжения. Для автотрансформаторов напряжение можно регулировать с помощью устройства РПН только на средней обмотке.Выбор требуемого паяльного номера контрольного устройства может быть осуществлен по формулам, приведенным в таблице 18.Таблица 18. Формулы выбора отпаек РПН.№п/пДвухобмоточный трансформаторТрехобмоточный трансформатор (регулирование относительно обмотки среднего напряжения)Автотрансформатор(устройство РПН в обмотке среднего напряжения)Условные обозначения в таблице 18 следующие:Uотвж – напряжение на желаемом ответвлении (отпайке); Uнж (Uсж) – желаемое напряжение на обмотке низкого (среднего) напряжения; Uвн, Uсн, Uвн– номинальные напряжения обмоток высокого, среднего и низкого напряжения; Uотвст – стандартное напряжение отпайки; U* - ступень регулирования коэффициента трансформации в относительных единицах (приводится в справочниках); nж, nст – желаемый и стандартный номер отпайки; Uсд, Uнд – действительные напряжения на обмотках среднего и низкого напряжений после выполнения регулировки.При необходимости применения линейного регулятора выбор номера отпайки осуществляется по следующему алгоритму:Определение желаемого номера отпайки:, (34)где Uраб – рабочее напряжение питающей обмотки линейного регулятора. Оно равно напряжению на шинах которое необходимо регулировать.Желаемый номер отпайки округляется до стандартного значения nст.Определяется действительное напряжения на обмотке низкого напряжения. (35)U6ж=1,1Uном.сети=1,1*110=121 кВ.На подстанции 2 установлен автотрансформатор с РПН в обмотке среднего напряжения. Воспользовавшись формулами, приведенными в таблице17с учетом принятых в примере обозначений, выполним расчет номера отпайки, на которую необходимо переключить устройство РПН, для получения желаемого напряжения. кВ.Принимаем стандартное значение nст= -1121∙(1-1∙0,02)=118,58 кВ. кВ. Выполнив регулировку напряжения в узле 6, определяем напряжения в узлах 3,4, 8’, 8. Расчет осуществляется аналогично выполненному в примере 11, только в этом случае не учитывается поперечная составляющая падения напряжения. Результаты расчета приведены в таблице 19. Таблица 19. Напряжения в узлах разомкнутого участка сети.Номер узла(кВ)Рл(МВт)Qл(Мвар)Uтр(кВ)Uузл(кВ)3108.530151,06107.74108.22013.341,11107.22228.97542,72,13225.9ЗАКЛЮЧЕНИЕПроведен расчет распределения мощностей в ветвях сети для различных режимов работы (наибольших и наименьших нагрузок и наиболее тяжелого послеаварийного.На основе анализа параметров этих схем проведен выбор линий передачи трансформаторов в узлах сети. Линии передачи и трансформаторы выбраны из соображения, как надежной работы, так и параметров нагрузок при аварийных и предельных состояниях. В кольцевой линии основным напряжением является 220 кВ. Такая схема объединения нагрузок и суммирования их мощностей позволяет, как распределить нагрузки в линиях, так и избежать полного отключения потребителя при обрыве одной из линий. Последовательное соединение линий в узел, так же позволяет избежать полного обесточивания потребителя при обрыве одной из линий или станции, но является более дорогой, так как автономная работа каждой станции требует отдельного оборудования и отдельной линии. Конечно, полного расчета c учетом всех характеристик в данной работе сделать невозможно, но освоен способ постепенного расчета все характеристик сети распределения.Список литературы