Анализ уровней напряжения в системе электроснабжения

 

Целью анализа уровней напряжения являются:

1) Определение необходимости применения средств регулирования напряжения;

2) Выбор средств регулирования напряжения, мест их установки и требуемого диапозона регулирования;

3) Определение номеров ответвлений трансформаторов с ПБВ.

Анализ режима напряжений ведется одновременно для всей распределительной сети, все нагрузки и напряжения предполагаются симметричными и линейными, рассматриваются два режима: режим минимальных нагрузок и режим максимальных нагрузок.

Уровни напряжения на зажимах приемников 0,4 кВ соответствуют требованиям ГОСТ 13109-97, если отклонение напряжения от номинального на шинах 0,4 кВ цеховых подстанций находится в пределах:

+ 4% + 6% - в режиме максимальных нагрузок;

+ 1% + 5% - в режиме минимальных нагрузок.

Нахождение потерь напряжения в трансформаторах подстанции на примере КТП1:

Сопротивления трансформатора, определяются по формулам, Ом:

 

, (8.1)

, (8.2)

 

,

.

 

Активная мощность, протекающая по обмоткам трансформатора,(см. таблицу 7.2) кВт:

 

, (8.3)

 

где Р_p и ΔР_к – расчетная активная мощность нагрузки и потери реактивной мощности в трансформаторе, кВт (по таблице 7.2).

 

для режима минимальных нагрузок

 

;

 

для режима максимальных нагрузок

 

.

 

Реактивная мощность, протекающая по обмоткам трансформатора, квар:

 

, (8.4)

где Q_p и ΔQ_к – расчетная реактивная мощность нагрузки с учетом включенных на шинах 0,4 кВ КТП конденсаторных установок в максимальном режиме и потери реактивной мощности в трансформаторе, квар (по таблице 7.2).

 

для режима минимальных нагрузок

 

.

 

для режима максимальных нагрузок:

 

.

 

Потери напряжения, %:

 

%. (8.5)

 

где N – количество работающих трансформаторов (ночью предполагается работа только одного трансформатора);

 

;

.

 

Расчет потерь напряжения для остальных КТП выполнен аналогично, результаты сведены в таблицу 8.1.

 

Таблица 8.1 – Потери напряжения в цеховых КТП

№ КТП	Роб.max кВт	Qоб.max квар	Роб.min кВт	Qоб.min квар	r, Ом	x, Ом	ΔUmax %	ΔUmin %
	417,577	142,993	82,846	110,215	5,920	18,000	2,523	2,474
	810,050	444,436	161,096	308,095	1,915	8,730	2,716	2,998
	810,050	444,436	161,096	308,095	1,915	8,730	2,716	2,998
	810,050	444,436	161,096	308,095	1,915	8,730	2,716	2,998
	346,495	106,052	173,248	163,026	5,920	18,000	1,980	3,960
	479,226	75,382	94,860	194,227	5,920	18,000	2,097	4,058
	479,226	75,382	94,860	194,227	5,920	18,000	2,097	4,058
	341,169	207,237	67,227	98,449	3,438	11,250	1,752	1,339
	781,899	471,101	155,638	164,099	1,915	8,730	2,805	1,731
	363,027	46,485	181,513	233,242	5,920	18,000	1,493	4,746
	536,631	334,887	105,854	166,752	1,915	8,730	1,976	1,658

 

Расчет потерь напряжения в кабельных линиях приведен на примере линии ГПП-КТП2.

Активная мощность, протекающая по кабельной линии, кВт:

 

, (8.6)

 

где ∑Р_рi – суммарная активная нагрузка, присоединенная к КТП, кВт;

∑ΔР – суммарные потери активной мощности в трансформаторах КТП, кВт;

 

;

.

 

Реактивная мощность, протекающая по кабельной линии, квар:

 

, (8.7)

 

где ∑Q_рi – суммарная реактивная нагрузка, присоединенная к КТП, с учетом установленных конденсаторных батарей, кВт;

∑ΔQ – суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах КТП, кВт.

 

;

.

 

Потери напряжения, %

 

. (8.8)

 

.

.

 

Расчет остальных линий аналогичен и представлен в таблице 8.2.

 

Таблица 8.2 – Потери напряжения в кабельных линиях

Линия		L	r0	x0	R	X	Pmax	Qmax	Pmin	Qmin	ΔUmax	ΔUmin
	м	Ом/км	Ом/км	Ом	Ом	кВт	квар	кВт	квар	%	%
			1,940	0,113	1,385	0,081	419,677	154,493	83,896	115,965	0,269	0,114
			0,890	0,095	0,650	0,069	1232,567	624,128	246,412	436,660	0,383	0,173
			0,326	0,083	0,249	0,063	3212,890	2269,636	162,516	320,695	0,428	0,055
			1,240	0,099	0,340	0,027	812,890	1089,636	162,516	320,695	0,139	0,058
			0,890	0,095	0,755	0,081	1724,595	117,552	174,298	168,776	0,595	0,132
			1,940	0,113	0,446	0,026	481,326	686,882	95,910	199,977	0,105	0,044
			1,940	0,113	0,784	0,046	823,415	302,519	164,057	306,825	0,299	0,129
			1,940	0,113	0,380	0,022	342,089	215,637	68,147	106,849	0,122	0,026
			0,258	0,081	0,281	0,088	1687,916	1681,772	446,896	595,043	0,282	0,161
			1,240	0,099	0,305	0,024	903,177	405,471	289,838	418,344	0,129	0,089
			1,240	0,099	0,171	0,014	538,051	607,487	107,274	179,352	0,091	0,019
			0,326	0,060	0,140	0,026	112,125	153,515	22,425	46,055	6,121	2,695
			0,258	0,060	0,120	0,028	147,247	84,597	29,449	25,379	6,271	2,656
			0,167	0,059	0,019	0,007	98,614	134,542	19,723	40,363	1,724	0,401
			0,326	0,060	0,029	0,005	64,686	76,451	12,937	22,935	1,444	0,315
			1,240	0,066	0,063	0,003	13,293	17,476	2,659	5,243	0,562	0,116
			0,443	0,061	0,067	0,009	63,264	44,777	12,653	13,433	2,922	0,610
			0,326	0,060	0,018	0,003	58,668	94,456	11,734	28,337	0,837	0,186
			0,206	0,059	0,008	0,002	80,802	115,745	16,160	34,723	0,587	0,134
			0,258	0,060	0,017	0,004	66,090	95,186	13,218	28,556	0,910	0,205
			0,258	0,060	0,008	0,002	66,090	95,186	13,218	28,556	0,427	0,096
			0,258	0,060	0,022	0,005	80,316	107,987	16,063	32,396	1,479	0,331
			1,940	0,068	0,322	0,011	13,008	9,998	2,602	2,999	2,689	0,545
			0,206	0,059	0,025	0,007	109,202	100,397	21,840	30,119	2,149	0,475
			0,890	0,064	0,021	0,002	23,485	25,427	4,697	7,628	0,338	0,070

 

Далее необходимо найти потери напряжения в трансформаторах ГПП.

Активная суммарная мощность нагрузки ГПП, кВт:

 

. (8.9)

 

;

.

 

Реактивная нагрузка, квар:

 

. (8.10)

 

;

.

 

Сопротивления трансформатора, [13, таблица П.5]. Для ТМН-10000/35:

 

R=0,88 Ом;

X=10,1 Ом;

U_к=7,5%, ΔР_к=65 кВт, ΔР_х=14,5 кВт, I_х=0,8 %.

 

Потери в максимальном режиме:

 

кВт;

кВт.

квар;

квар.

 

Потери в минимальном режиме:

 

кВт;

кВт.

квар;

квар.

 

Потери напряжения в трансформаторах ГПП в максимальном режиме, %:

 

.

 

Потери напряжения в трансформаторах ГПП в минимальном режиме, %:

 

.

 

Расчет потерь напряжения в линии 35 кВ (две параллельные линии длиной 11,025 км, выполненные проводом АС-95, для которого r_о=0,330 Ом/км, х_о=0,407;)

Зарядную мощность линии 35 кВ можно не учитывать [13].

Сопротивления воздушной линии, Ом:

 

;

.

 

Потери мощности в ВЛ, кВА:

 

(8.11)

 

где ΣР_ВЛ и ΣQ_ВЛ – суммарные активная и реактивная мощности, протекаемые по линии, с учетом потерь в трансформаторах ГПП, кВт и квар соответственно.

 

 

 

Потери напряжения в ВЛ-35, кВ, %:

 

.

 

Выбор положения РПН трансформаторов ГПП, ПБВ удаленной подстанции КТП11 и ближайшей подстанции КТП4 сведен в таблицу 8.3 и таблицу 8.4. На трансформаторах ГПП имеется РПН , цеховые ТП оборудованы ПБВ .

 

Таблица 8.3 – Выбор положения РПН трансформаторов ГПП, ПБВ КТП11

Наименование элемента	Потери напряжения, %
Без регулирования	С регулированием
max	min	max	min
Шины 35 кВ		+5
ЛЭП 35 кВ	-1,915	-0,523	-1,915	-0,523
Трансформатор ГПП
а) конструктивная надбавка	+5	+5	+5	+5
б) потеря напряжения	-1,164	-0,212	-1,164	-0,212
в) надбавка Е (РПН)				-
Шины ГПП 10 кВ	+1,921	+9,265	+1,921	+2,765
КЛ ГПП-КТП11	-0,502	-0,269	-0,502	-0,269
Трансформатор КТП11
а) конструктивная надбавка	+5	+5	+5	+5
б) потеря напряжения	-1,493	-4,746	-1,493	-4,746
в) надбавка Е (ПБВ)			-	-
Итого на шинах 0,4 кВ КТП11	+4,926	+9,250	+3,426	+1,250

 

Таблица 8.4 – Выбор положения РПН трансформаторов ГПП, ПБВ КТП4

Наименование элемента	Потери напряжения, %
Без регулирования	С регулированием
max	min	max	min
Шины 35 кВ		+5
ЛЭП 35 кВ	-1,915	-0,523	-1,915	-0,523
Трансформатор ГПП а) конструктивная надбавка б) потеря напряжения в) надбавка Е (РПН)
+5	+5	+5	+5
-1,164	-0,212	-1,164	-0,212
			-
Шины ГПП 10 кВ	+1,921	+9,265	+1,921	+2,765
КЛ ГПП-КТП6	-0,139	-0,058	-0,139	-0,058
Трансформатор КТП4 а) конструктивная надбавка б) потеря напряжения в) надбавка Е (ПБВ)
+5	+5	+5	+5
-2,716	-2,998	-2,716	-2,998
Итого на шинах 0,4 кВ КТП4	+4,066	+11,209	+4,066	+4,709

 

Расчетные уровни напряжений на шинах 0,4 кВ цеховых подстанций, как следует из таблиц 8.3 и 8.4, соответствуют требуемым значениям, после применения средств регулирования РПН и ПБВ.