Обоснование схемы и напряжения электрической сети

Электрическая сеть должна обеспечить надежное электроснабжение потребителей и требовать для своего развития наименьших затрат материальных ресурсов.

Для, приведенного на рисунке 1 взаимного расположения узлов сети примем возможные к сооружению линии электропередачи. Получаем четыре возможных варианта электрической сети (рис.2а, 2б, 2в, 2г). В каждом варианте обеспечивается прямая связь ТЭЦ с энергосистемой; потребители в узлах 3 и 4 получают питание по двум линиям (или двухцепной линии) электропередачи.

Рисунок 2

Во всех схемах при аварийном отключении любой линии электропередачи обеспечивается электроснабжение потребителей 3 и 4 и сохраняется связь ТЭЦ с энергосистемой.

Из сопоставления схем а, б, в, и г видно, что схемы а и в будут дешевле, поскольку суммарная длина линий в этих исполнениях значительно меньше, чем в остальных схемах.

Схемы а и в по суммарной длине линий в одноцепном исполнении практически одинаковы. Сопоставим эти схемы по количеству силовых выключателей, условно обозначенных жирными точками. В схеме в на 2 выключателя больше. Таким образом, для дальнейшего рассмотрения следует оставить схему а.

При определении напряжения электрической сети сначала оценим напряжения отдельных линий, а потом примем напряжение всей сети.

Номинальное напряжение линии электропередачи определяется активной мощностью передаваемой по линии и расстоянием линии, на которое эта мощность передается.

Рассчитать номинальное напряжение линий можно используя различные формулы.

Формула Стилла

Эта формула приемлема для линий до 250 км. И передаваемой мощностью до 60 МВт.

Формула Залесского

Формула применима для больших мощностей передаваемых на расстояния до 1000 км.

Удовлетворительные значения для всех напряжений от 35 до 1150 кВ дает формула Илларионова

.

Для того чтобы найти напряжение отдельных линий, необходимо знать потоки мощности в линиях. Расчет предварительного (без учета потерь) распределения мощностей в разомкнутых сетях определяется по первому закону Кирхгофа.

Для определения предварительного распределения мощностей в разомкнутой сети эта сеть разрезается по источнику питания (узлу 1) и представляется сетью с двухсторонним питанием. На рисунке 3 показана сеть с двухсторонним питанием трех нагрузок – РТЭЦ с, Р3 и Р4. Мощность ТЭЦ представлена отрицательной нагрузкой. Направления мощностей Рij в линиях задаются произвольно. Если при расчете некоторая мощность Рij будет иметь отрицательный знак, то эта мощность течет в направлении, противоположном выбранному.

Рисунок 3

Поскольку сечения линий еще не выбраны, распределение мощностей определяется по длинам линий. Мощности, протекающие по головным участкам сети, определяются по следующим выражениям:

Правильность вычислений можно проверить по формуле:

11,56 + 15,05 = 70 + 40 – 83,4

26,61 = 26,61

Мощности, протекающие по линиям L42 и L23 , рассчитываются по первому закону Кирхгофа.

Номинальное напряжение линии электропередачи определяется активной мощностью Р, передаваемой по линии, и расстоянием L, на которое эта мощность передается.

L14 = 60 км.    L23 = 48 км.

L42 = 60 км.    L31 = 108 км.

Т.к. длина линий менее 250 км и передаваемая по ним мощность менее 60 МВт, то для вычисления напряжения линий электропередачи можно воспользоваться формулой Стилла:

По результатам анализа полученных напряжений принимается номинальное напряжение электрической сети Uном с = 220 кВ.