Идельчик В.И. Электрические системы и сети

Подождите немного. Документ загружается.

120

Расчет

режимов линий электропередачи ?л. 3

подстанция 3:

172

л- 12 75

АР

тз = Т77Г 4,38 - 0,15 МВг;

По

+12,75

= 77^ 86,7 = 3 Мвар;

lot

= 17+ /12,75 + 0,5 (0,15+ /3) +2 (0,019+ /0,112)-/0,74-

— /0,97= 17,11+/12,76 МВ-А;

подстанция 4:

+ 30,75

АР

Т4

= 77^ 1,4 - 0,28 МВт;

115

4-30,75

= ГТТ^

34,7

= 6,9

Мвар;

ltn

= 41 + / 30,75 + 0,5 (0,28 + / 6,9) + 2 (0,036 + / 0,260) —

— /0,97 = 41,21 +/33,75 МВ-А.

3.8.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

НА

СТОРОНЕ НИЗШЕГО

НАПРЯЖЕНИЯ ПОДСТАНЦИЙ

В § 3.6 рассмотрен расчет в два этапа разомкнутой се-

ти из нескольких линий (см. рис. 3.3). Расчет сети, вклю-

чающей кроме линий еще и двухобмоточные трансформа-

торы (рис. 3.4), тоже можно проводить в два этапа, при-

чем 1-й этап, т. е. расчет потоков и потерь мощности для

сети, схема замещения которой включает трансформаторы

(рис.

3.4,6), аналогичен 1-му этапу расчета для сети на

рис.

3.3. Учет трансформаторов приводит к определенным

особенностям на 2-м этапе при расчете напряжений.

На рис. 3.5 приведена схема замещения подстанции 2

сети, приведенной на рис. 3.4, а. При использовании рас-

четных нагрузок подстанций можно определить напряже-

ния на стороне ВН подстанций U

, U

B, U

(рис. 3.4, о).

Рассмотрим способ определения напряжения на стороне

НН подстанций, например напряжения £/

2н

на рис. 3.5.

Здесь трансформатор представлен в виде двух элементов:

первый элемент — сопротивление трансформатора Z

, вто-

рой — идеальный трансформатор. Идеальный трансформа-

тор не имеет сопротивления, но обладает коэффициентом

трансформации

Я"т

^в.ном ^н

ном*

(о.4о)

§ 3.8 Определение напряокения на

стороне

НН подстанций 121

Такое условное разделение трансформатора на его сопро-

тивление и идеальный трансформатор применяется, когда

совместно рассматриваются сети высшего и низшего на-

пряжений без приведения параметров сетей к одному ба-

зисному напряжению. Расчет напряжения НН подстан-

ции ведется точно так же, как напряжения в конце любого

сопротивления.

Обозначим C/fn приведенное к стороне ВН напряжение

на шинах низшего напря-

жения; £/гн—действитель-

ное напряжение на ши-

нах низшего напряжения.

Известна мощность на-

грузки 5

2н

. На 1-м этапе

мощность S^

определя-

ется из следующего выра-

жения:

Си

~т2

&в

—

±>х2>

(3.47)

где мощность S

равна

_2н ' '-^тг

Рис.

3 5. Схема замещения под-

станции 2

Эту же мощность мо-

жно определить из следующего выражения, вытекающего

из (3.42):

& - S

4- /Q«

+ /QH

(

з.48)

По известному напряжению £/

и мощности S*

2 ле

гко

определить напряжение £/£

в конце сопротивления Z

Это напряжение определяется по известным формулам,

приведенным в § 3.4 для случая расчета по данным на-

чала:

^„ = ^2-

^т2

т2 + Q

2 *Т2

— 1

^т2 *т2 ~ QT2

т2 'т2

; (3.49)

-VI

^т2

т2 + QT2

^т2

т2

<&'•

т2 'т2

£/

(3.50)

122 Расчет режимов линий электропередачи Гя. Ь

Таким образом определяются модуль напряжения

2и

и его фаза. Для того чтобы найти действительное напря-

жение НН подстанции, т. е. £/

2н

, надо разделить напряже-

ние £/|

на коэффициент трансформации:

н = — ==(Л

„^ом. (3.52)

^т ^в.ном

3.9.

РАСЧЕТ СЕТИ С РАЗНЫМИ НОМИНАЛЬНЫМИ

НАПРЯЖЕНИЯМИ

На рис, 3.6, а приведена схема сети с двумя номиналь-

ными напряжениями £/

.ном и £/

ом. Трехобмоточный транс-

форматор в данном случае является трансформатором свя-

зи между сетями разного номинального напряжения. На

рис.

3.6, б приведена схема замещения сети с двумя иде-

альными трансформаторами, а на рис. 3.6, в — упрощен-

ная схема замещения, в которой используются расчетные

нагрузки S

и 5

, определенные в соответствии с § 3.7. На

рис.

3.6, в представлен один идеальный трансформатор, со-

ответствующий преобразованию напряжения от высшего

к среднему. Таким образом, на этих рисунках Z

— сопро-

тивление обмотки СН трансформатора, а штрихами изоб-

ражен идеальный трансформатор, не имеющий сопротивле-

ния, но обладающий коэффициентом трансформации.

^в.с

^'в.ном'^'с.ном' (о.Оо)

Расчет сети с разными номинальными напряжениями

можно проводить двумя способами. Первый способ состоит

в приведении сети к одному базисному напряжению. При

этом рассчитывается схема замещения, приведенная на

рис.

3.7, где отсутствуют идеальные трансформаторы, но

сопротивление линии 23 приведено к ВН, т. е. к напряже-

нию

Uв

нот.

Приведенное к ВН сопротивление Z

опреде-

ляется по следующему выражению:

Zh = Z

я|.

= Z

¥f^-)

(3.54)

§39

Расчет сети

с разными номинальными напряжениями 123

ива*

2зи

-^гда

ЦП

70[11

¥0 км

1 2

I—СЙ>

АС50/8,0

| $

HOMZ"

& £/

HDM2

=70KB

/f/7

Z?2

?Ы 5«5Й

-J«b* "Лей ^/Jf+jAft,

из

Рис З 6 Расчет режима сети с двумя номинальными напряжениями

_ схема сети, б

—

схема замещения в —упрощенная схема замещения с не-

четными нагрузками подстанций, г

—

схема сети из двух линий с травсформато

ром связи, д — схема замещения той же сети

124

Расчет

режимов линий электропередачи Гл. 3

Приведение сети к одному напряжению часто использу-

ется при расчете токов короткого замыкания и редко при-

меняется при расчете установившихся режимов электриче-

ских сетей и систем.

Для расчетов сетей часто применяется второй способ,

который состоит в учете идеальных

трансформаторов,

т. е.

•i 0 0

ол у

Ziz

£тб 2

Т-С

Zf? *

Рис. 3.7. Схема замещения сети

I—-*. после приведения к одному напря-

• «

жению

коэффициентов трансформации при определении напряже-

ний. Расчет ведется аналогично тому, как в § 3.8 опреде-

лялось напряжение на стороне НН подстанции. Например,

если расчет ведется в два этапа, то на 1-м этапе потоки

мощности определяются так же, как в сети с одним номи-

нальным напряжением. На 2-м этапе при определении на-

пряжений от источника питания

к нагрузке 3 учитывает-

ся коэффициент трансформации

При этом напряжение на стороне СН U

определяется

следующим образом:

"^"S.f^I.^".

(3.56)

"В.С

В.НОМ

Дальше расчет проводится в сети среднего напряжения

по обычным выражениям. Если в сети есть несколько раз-

личных трансформаторов связи, то коэффициенты транс-

формации учитываются при определении напряжений ана-

логичным образом.

При расчетах установившихся режимов сложных элек-

трических сетей и систем на ЭВМ (см. гл. 9) для расчета

сетей с разными номинальными напряжениями использу-

ются уравнения узловых напряжений, учитывающие нали-

чие трансформаторов в сети.

Пример 3.6. Рассчитываем режим сети с двумя номинальными на-

пряжениями (рис. 3.6, г), линии которой связаны между собой с по-

мощью трансформатора связи типа ТДН-16000/110. Мощности, потреб-

ляемые нагрузками, равны: S

=ll+j 4,8 MB-A; S

=0,7+/ 0,5 MB-A.

§ 3.9 Расчет

сети

с разными номинальными напряжениями 125

Марки проводов, длины линий и

пои

указаны на схеме сети на рис.

3.6, г. Напряжение в начале сети (в ЦП) поддерживается равным

117 кВ.

Составим схему замещения сети (рис. 3.6, д) и определим парамет-

ры ее элементов, найдя по табл. П.4 удельные сопротивления прово-

дов,

а по табл. П.7 — технические данные трансформатора:

= 0,429-40 = 17,16 Ом; *

1а

= 0,444-40 = 17,76 Ом;

=2,55-Г0-

-40=

1,02-Ю-

См; r

= 0,603-5 = 3,02 Ом;

= 0,392-5 = 1,96 Ом; г

= 4,38 Ом; х

= 86,7 Ом;

АР

= 19 кВт; ДР

= 85 кВт; и„ % = 10,5} AQ

= 112 квар;

.HOxM =

5 кВ; ^/н.ном = И кВ; п

= 115/11 = 10,45.

Расчет режима проведем в два этапа.

1-й этап. Поскольку в точках подключения нагрузок напряжения

неизвестны, потери мощности рассчитываем по номинальным напря-

жениям участков сети: первого—110 кВ и второго—10 кВ. Мощ-

ность в конце линии 34 S 34=•54=0,7+/0,5 MB-А.

Потери мощности в этой линии

(*•&)'+(<&)' _,_.

^НОМ

0,7

+ 0,5

J- (3,02+/1,96) = 0,022 + /0,014 МВ-А.

Мощность в начале линии 34

5з4 =

А5

= 0,7 + /0,5 + 0,022 + /0,014 = 0,72 + /0,51 МВ-А.

Мощность на стороне НН трансформатора

§т

= ^34 +5

= 0,72 + /0,51 + 11+/4,8= 11,72 + /5,31 МВ-А.

Модуль S* составит

S« =

V(P*)

(QT)

1^11,722

+5,31

== 12,87 МВ-А.

Потери мощности в сопротивлениях трансформатора определим по

выражениям, аналогичным (2.15), (2.16):

(

^т 1 /12 87\2

=0,085 —т- =0,055 МВт;

ном / \ lb /

АЛ

"к% (

10,5 12,87?

AQT=

ты

-&Z

-щ-

'°

Мвар

126

Расчет режимов

линий

электропередачи

Гл. 3

Мощность на стороне ВН трансформатора

§ = S; + AP

+ /Q

= Н,72+ /5,31+0,055 +/1,09 =

= П,78 + /6,4 MB A

Мощность, генерируемая емкостной проводимостью в конце ли

нии 12,

-—ПО

1,02

10~-*

= 0,62 Мвар.

Мощность в конце линии 12

S«

= S» + АР

+ /AQ

- /<£

= 11,78 + / 6,4 + 0,019 + /0,112

—

/0,62 = 11,8+ /5,89 MB A.

Потери мощности в линии 12

*?Ы

= ~i Си +

'*!»)

^ном2

И «

4- 5 89

' ^ (17,16 + /17,76) = 0,25 + /0,26 МВт.

ПО

Мощность в начале линии 12

= 5f

+ AS

= ll,8 + /5,89 + 0,25 + /0,26 =

= 12,05+ /6,15 MB A.

Мощность, генерируемая в начале линии 12,

®С12

п = "У

11?2 !

-4

= 0,7 Мвар.

Мощность, получаемая от ЦП,

= S"

—

iQcn

=»

12,05 + /6,15

—

/0,7= 12,05 + /5,45 MB A.

2-й эгая Номинальное напряжение линии /2 равно ПО кВ, поэто

му поперечной составляющей вектора падения напряжения пренебре

гаем, учитывая только продольную составляющую

^12

12 + ^12 *12

Д1/

12,05-17,16 + 6,15 17,76

117

2,7 кВ.

Напряжение в узле 2

= U

— ЛС/

= 117 — 2,7= 114,3 кВ.

§ ЗЛО Допущения при расчете разомкнутых сетей 127

Потеря напряжения в трансформаторе

11,78-4,38 + 6,4.86,7

all* = = =

114,3

Напряжение в узле

<3,

приведенное к ВН,

1/з = 1/

— Д1/

= 114,3 —5,31 « 109 кВ.

Действительное напряжение в узле 3

в 1 »09

5,31 кВ.

п = № = — = Ю,43 кВ.

3 3

10,45

Потеря напряжения в линии 34

...

м + Q"

0,72-3,02+ 0,51-1,96

У, 10,43

Напряжение в узле 4

С/

= (/

— А(/

4 = Ю,43 —0,3 = 10,13 кВ.

0,3 кВ.

3.10. ДОПУЩЕНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ РАЗОМКНУТЫХ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ {/

ом^35 кВ

В данном параграфе речь идет о распределительных се-

тях с воздушными и кабельными линиями. Воздушные ли-

нии имеют, как правило, напряжение до 35 кВ включитель-

но (в последнее время появились воздушные распредели-

тельные сети с t/

0M==

1Ю

кВ и даже 220 кВ), Кабельные

линии в распределительных сетях чаще имеют

H0M

до

10 кВ, реже — 20 и 35 кВ. Распределительные сети, как

правило, разомкнутые или работают в разомкнутом режи-

ме (рис. 3.8). Эти сети подразделяются на городские, сель-

скохозяйственные и промышленные. Они содержат очень

большое количество нагрузок, общая их протяженность

и потери электроэнергии в них велики. На их сооружение

расходуется значительное количество металла.

Допущения при расчете распределительных сетей при

£/ном^35 кВ состоят в следующем:

1) зарядная

мощность

линий не

учитывается.

Ее значе-

ние определяется по формуле (3.12). Зарядная мощность

линии с номинальным напряжением ПО кВ (рис. 3.9, а) со-

ставляет Qcno = 3 Мвар.

Линии с

t/ном

6-^-35

кВ короче, чем линии с U

= 110 кВ. Для линии 35 кВ (рис. 3.9,6)

в 100—90 раз

ком

Рис.

3.8. Схема распределительной сети

-*\

Ув

1=700 км

а.)

Цн

д)

НЧ

1 = 70кьл

!>1Z $12. §.1Z

Мк

Рис.

3.9. Допущения при расчете распределительных сетей:

а — ВЛ ПО кВ; б — ВЛ 35 кВ; в

—

схема замещения ВЛ; г ~ схема за

мещения КЛ; д

—

схема замещения трансформатора; е

—

схема заме

щения для расчета потоков мощности; ж — схема замещения для опре

деления мощности головного участка ВЛ; з — векторная диаграмма на

пряжений

оо

а:

-сз

С!

-1

§3.10

Допущения

при

расчете разомкнутых сетей

129

меньше, чем Qcuo'

^s«L»fJiL\

J«L«ioo.

QC35 \

В последнем выражении принято, что проводимость ли-

нии Ь

приближенно пропорциональна длине линии /.

Схема замещения линии при пренебрежении Q

приве-

дена на рис. 3.9, в. Уравнения четырехполюсника для этой

линии имеют следующий вид:

где Ui — напряжение в начале линии; U

— напряжение

в конце линии; h — ток в начале линии; 1

— ток в конце

линии; Zj, — сопротивление линии; А, В, С, D — постоян-

ные четырехполюсника для линии распределительной сети,

в данном случае

л = 1; в

Узг

л]

С = 0; D=l;

2) не

учитывается

реактивное сопротивление (х) кабеля.

Индуктивное сопротивление линии обусловлено перемен-

ным магнитным полем, создаваемым при протекании тока

по проводам линии. Кабели обладают малым реактивным

сопротивлением, так как жилы расположены близко друг

к другу и магнитный поток, сцепляющийся с жилой, мал.

Схема замещения кабельной линии приведена на рис.

3.9, г, где г

— активное сопротивление кабеля;

3) не учитываются потери в стали трансформатора.

Схема замещения трансформатора приведена на рис. 3.9, д,

где Z

— сопротивление трансформатора; U

— напряжение

на шинах высшего напряжения трансформатора; U

— на-

пряжение на шинах низшего напряжения трансформатора.

Потери мощности в стали учитываются лишь при подсчете

потерь активной мощности АР и энергии АЛ во всей сети;

4) при расчете потоков мощности не

учитываются

поте-

ри

мощности.

При этом (рис. 3.9, е)

Ск Он С

"12 ~~~ tll2 ~ ~12»

9—237