Предварительный расчет потокораспределения в ПАР кольцевой сети, возникающем после отключения линии Л1

Технико-экономические показатели – совокупность показателей, характеризующих технический, экономический и финансовый уровень развития предприятия. К ним относятся рентабельность производства, производительность труда, приведенные затраты, срок окупаемости капитальных вложений, фондоотдача.

Примечание: Рассчитываемые показатели необходимо привести в сопоставимый вид, а именно рассчитывать их или при среднем коэффициенте загрузки оборудования, или с учетом дозагрузки до 0,95.

Рентабельность производства рассчитывается по формуле, %:

(6.1)

Р – прибыль предприятия;

F_ср. – среднегодовая стоимость основных производственных фондов;

ОНС_. – оборотные нормируемые средства.

Примечание: В курсовой работе ОНС принимается в размере 60% от среднегодовой стоимости основных производственных фондов.

 

 

Предварительный расчет потокораспределения в ПАР кольцевой сети, возникающем после отключения линии Л1

Рисунок №3 - Схема расчета ПАР кольцевой сети после отключения линии Л1

 

Мощности в линиях равны:

узел 1:

узел 2:

узел 3:

узел 4:

Предварительный расчет потокораспределения в ПАР кольцевой сети, возникающем после отключения линии Л5

Рисунок №4 - Схема для расчета ПАР кольцевой сети после отключения линии Л5

Мощности в линиях равны:

узел 4:

узел 3:

узел 2:

узел 1:

Представим данные расчетов в виде таблицы:

 

Таблица №3 - Потокораспределение в кольцевой сети

Наименование режима
Нормальный	45,03+j34,19	25,03+j16,551	10,03+j9,285	6,97+j1,251	21,97+j18,788
ПАР при отключении линии Л1	-	20+j17,639	35+j24,905	52+j35,441	67+j52,978
ПАР при отключении линии Л5	67+j52,978	47+j35,339	32+j28,073	15+j17,537	-

 

 

3. Выбор номинального напряжения

 

Определим рациональные напряжения в каждой ЛЭП:

линия Л1:

линия Л2:

линия Л3:

линия Л4:

линия Л5:

Наибольшим рациональным напряжением является напряжение линии Л5, которое равно 103,8 кВ. Ближайшим стандартным напряжением является 110 кВ. Но в качестве номинального напряжения сети принимаем 220 кВ, так как при дальнейших расчетах при напряжении 110 кВ, линии сети их необходимо выполнять двухцепными.

 

4. Выбор сечений проводов ЛЭП

 

Определим токи в нормальном режиме:

Линия Л1:

Линия Л2:

Линия Л3:

Линия Л4:

Линия Л5:

Определим токи в режиме ПАР при отключении линии Л1:

Линия Л2:

Линия Л3:

Линия Л4:

Линия Л5:

Определим токи в режиме ПАР при отключении линии Л5:

Линия Л1:

Линия Л2:

Линия Л3:

Линия Л4:

Далее определим числа часов использования максимума нарузки в линиях. Точка потокораздела по активной мощности находится в узле 3. Соответственно числа часов использования максимума нагрузки в линиях Л3 и Л2, примыкающих к точке потокораздела равны:

 

Электроэнергии потребляемые каждой нагрузкой в год равны:

Подстанция №1:

Подстанция №2:

Подстанция №3:

Подстанция №4:

Определим годовые перетоки энергии в линиях Л3 и Л4 через мощности в нормальном режиме и числа часов использования максимума нагрузки:

Рассчитаем годовые перетоки энергии в остальных линиях по балансу энергии в узлах:

узел 2:

узел 1:

узел 4:

Числа часов использования максимума нагрузки в линиях Л1, Л2, Л5:

Для вычисленных значений нормированные плотности тока в линиях составят .

Экономические и стандартные сечения линий равны:

Для линий Л1,Л2, Л3, Л4, Л5, соответствует марка провода АС - 240/32;

 

Проверка сечений по нагреву

Сведем значения токов в таблицу и в ней же приведем максимальные рабочие токи линий, определенные в зависимости от сечения.

Таблица №4 - Рабочие и допустимые токи линий кольцевой сети

Номер линии
Ток норм. режима Iлi,нр, А	148,4	78,7	35,9	18,6	75,9
Ток ПАР при отключении линии Л1, А	-		112,7	165,1	224,2
Ток ПАР при отключении линии Л5, А	224,2	154,3	111,7	60,6	-
Максимальный раб. ток Iлi,max, А	224,2	154,3	112,7	165,1	224,2
Допустимый ток Iдоп.i, А

Из таблицы видно, что условие проверки по допустимому току выполняется для всех линий. Все выбранные сечения удовлетворяют также условию проверки на коронный разряд.

Проверка по потерям напряжения:

Погонные сопротивления воздушной линии:

АС - 240/32: и

Для линии Л1:

Для линии Л2:

Для линии Л3:

Для линии Л4:

Для линии Л5:

Таблица №5 - Сопротивления линий кольцевой сети

			5,015+j17,014	9,529+j32,329

 

Вычислим потери напряжения в каждой линии для каждого режима.

Для линии Л1:

В нормальном режиме: ;

В ПАР при отключении Л5: .

Для линии Л2:

В нормальном режиме: ;

В ПАР при отключении линии Л1: ;

В ПАР при отключении линии Л5: .

Для линии Л3:

В нормальном режиме: ;

В ПАР при отключении линии Л1: ;

В ПАР при отключении линии Л5: .

Для линии Л4:

В нормальном режиме: ;

В ПАР при отключении линии Л1: ;

В ПАР при отключении линии Л5: .

Для линии Л5:

В нормальном режиме: ;

В ПАР при отключении линии Л1: .

Таблица №6 - Потери напряжения в линиях кольцевой сети

Наименование режима
Нормальный		0,46	0,34	0,12	1,69
ПАР при отключении Л1	-	0,45	0,97	1,78	4,86
ПАР при отключении Л5	1,54	0,95	1,04	0,77	-

Суммарные потери напряжения в нормальном режиме со стороны линий Л1 и Л5 соответственно равны:

Суммарные потери напряжения в ПАР, возникающих после отключения линий Л1 и Л5, соответственно равны:

;

.

Таким образом, выбранные линии удовлетворяют условиям проверки по потерям напряжения. Марки и сечения проводов, а также число цепей линий кольцевой сети приведены в Таблица №7 - Марки, сечения и число цепей линий кольцевой сети

Номер линии
Марка проводов	АС-240/32	АС-240/32	АС-240/32	АС-240/32	АС-240/32
Число цепей

 

 

5. Выбор трансформаторов

 

Модули полной мощности приемников III категории каждой подстанции равны:

где - процентная доля потребителей третьей категории i-й подстанции.

Выберем трансформаторы по условиям и .

Подстанция №1:

Выбираем на подстанции №1 трансформаторов 2xТРДН-40000/220. Параметры этих трансформаторов: номинальная мощность ; пределы регулирования напряжения ; номинальное высшее напряжение ; номинальное низшее напряжение ; активные потери холостого хода ; потери короткого замыкания ; напряжение короткого замыкания ; ток холостого хода . Число трансформаторов .

Подстанция №2:

Выбираем на подстанции №2 трансформаторы 2xТРДН-40000/220. Параметры этих трансформаторов: номинальная мощность ; пределы регулирования напряжения ; номинальное высшее напряжение ; номинальное низшее напряжение ; активные потери холостого хода ; потери короткого замыкания ; напряжение короткого замыкания ; ток холостого хода . Число трансформаторов .

Подстанция №3:

Выбираем на подстанции №3 трансформаторы 2xТРДН-40000/220. Параметры этих трансформаторов: номинальная мощность ; пределы регулирования напряжения ; номинальное высшее напряжение ; номинальное низшее напряжение ; активные потери холостого хода ; потери короткого замыкания ; напряжение короткого замыкания ; ток холостого хода . Число трансформаторов .

Подстанция №4:

Выбираем на подстанции №4 трансформаторы 2xТРДН-40000/220. Параметры этих трансформаторов: номинальная мощность ; пределы регулирования напряжения ; номинальное высшее напряжение ; номинальное низшее напряжение ; активные потери холостого хода ; потери короткого замыкания ; напряжение короткого замыкания ; ток холостого хода . Число трансформаторов .

 

6. Предварительный расчет потерь мощности и энергии и составление баланса мощностей

 

Погонные емкостные проводимости линий проектируемой сети равны:

АС-240/32:

Нагрузочные потери активной и реактивной мощности, емкостная проводимость и общая зарядная мощность линий равны:

Линия Л1:

Линия Л2:

Линия Л3:

Линия Л4:

Линия Л5:

Таблица №8 - Потери мощности в линиях

Номер линии
	0,199	0,051	0,015	0,005	0,165
	0,675	0,174	0,052	0,018	0,558
,	0,000067	0,000062	0,000088	0,000118	0,000213
	3,243	3,001	4,259	5,421	10,309

 

Сопротивления обмоток трансформатора, нагрузочные потери мощности и условно-постоянные потери на подстанциях равны:

Подстанция №1:

Подстанция №2:

Подстанция №3:

Подстанция №4:

Таблица №9 - Потери мощности в трансформаторах

№ подстанции
	2,81	2,81	2,81	2,81
	79,35	79,35	79,35	79,35
	0,041	0,016	0,23	0,31
	1,166	0,455	0,656	0,873
	0,1	0,1	0,1	0,1
	0,72	0,72	0,72	0,72

 

Активная и реактивная мощности, выдаваемые источником неограниченной мощности равны:

Естественная реактивная мощность источника

Так как , то установить дополнительные источники реактивной мощности не требуется.

Рассчитаем потери энергии в линиях и трансформаторах:

Времена максимальных потерь:

Линия №1, Подстанция №1:

Линия №2, Подстанция №2:

Линия №3, Подстанция №3:

Линия №4, Подстанция №4:

Линия №5:

Определим нагрузочные потери энергии в линиях:

Линия №1:

Линия №2:

Линия №3:

Линия №4:

Линия №5:

 

Нагрузочные и условно-постоянные потери энергии на подстанциях:

Т_вкл=8760 ч

Подстанция №1:

Подстанция №2:

Подстанция №3:

Подстанция №4:

 

Таблица №10 - Потери энергии в линиях и трансформаторах

Номер линии или подстанции
	2456,51	2138,07	2405,29	2405,29	2405,29
	2886,21	1968,16	2405,29	2405,29	-
	488,845	109,042	36,079	12,026	396,873
	118,335	31,491	55,322	61,013	-
					-

Суммарные годовые потери энергии в сети равны:

 

7. Технико-экономический расчет

Выберем ОРУ. Все подстанции в кольцевой сети являются проходными. Поэтому выбираем ОРУ "Мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий". Определяем стоимость такого ОРУ в ценах 1991 года при напряжении 220 кВ: .

Стоимость трансформаторов и постоянная часть затрат на одной подстанции в ценах 1991 года:

.

Стоимость ЗРУ определяется как произведение стоимости одной ячейки на их количество. Стоимость ячейки ЗРУ 10 кВ в ценах 1991 года . Число отходящих линий определяется через их пропускную способность , которая при напряжении 10 кВ составляет 4 .

Подстанция №1: ;

Подстанция №2: ;

Подстанция №3: ;

Подстанция №4: ;

Тогда общее число ячеек с выключателями и стоимость ЗРУ в ценах 1991 года составляет:

Подстанция №1:

Подстанция №2:

Подстанция №3:

Подстанция №4:

Зональные коэффициенты для Сибири равны: . Тогда суммарные капитальные вложения в строительства подстанций в ценах 1991 года составят:

Выбираем для всех линий сети стальные свободностоящие опоры. Стоимость линий:

АС-240 = 51 тыс.руб./км.

Суммарные капиталовложения в строительство линий в ценах 1991 года равны:

Приведем капиталовложения к ценам 2003 года:

где - доли затрат на строительно-монтажные работы, технологическое оборудование и прочие работы в общих капиталовложениях; - индексы цен для соответствующих затрат на сентябрь 2003 года.

Суммарные капиталовложения:

Ежегодные отчисления на ремонт и обслуживание линий и подстанций равны ; . Тогда издержки на эксплуатацию линий и подстанций:

Стоимость годовых потерь энергии и суммарные издержки:

Приведенные затраты на строительство и эксплуатацию сети:

 

Примечания к рисунку №5:

1.Трансформаторы с расщепленной обмоткой изображены как двухобмоточные трансформаторы;

2. Распределительное устройство источника питания показано упрощенно.

Рисунок №5 - Схема сети с ОРУ (П/С - трансформаторная подстанция)

 

 

8. Точный электрический расчет

 

Зарядные мощности линий определим через емкостные проводимости:

Номинальные коэффициенты трансформации:

 

Рисунок №6 - Полная схема замещения сети

 

Рисунок №7 - Схема замещения с расчетными нагрузками подстанций (зарядные мощности у источника питания для простоты не показаны)

Определим расчетные нагрузки подстанций:

Подстанция №1:

Подстанция №2:

Подстанция №3:

Подстанция №4:

Таблица №11 - Расчетные нагрузки подстанций

№ подстанции
	0,041	1,166	20,041+j18,805	20,141+j16,404
	0,016	0,455	15,016+j7,721	15,116+j4,811
	0,023	0,656	17,023+j11,192	17,123+j7,072
	0,031	0,873	15,031+j18,41	15,131+j11,265

 

Определяем предварительное потокораспределение без учета потерь (рис. 9.2). Т.к. все линии имеют одинаковый тип и сечение, то сеть однородна и мощности на головных участках (линии

1 и 5) вычисляем по формуле:

Определим мощности на головных участках сети для линии Л1:

 

 

;

МВА

Определим мощности на головных участках сети для линии Л5:

 

Мощности на остальных участках:

 

Так как значения мощности в линии 5, полученные по правилу моментов и по первому закону Кирхгофа, совпали в пределах допустимой погрешности, то предварительный расчет потокораспределения выполнен правильно.

Все мощности положительны, значит точка потокораздела в узле 3. Определяем потери мощности в линии, находящейся между точками потокораздела.

+

+

+

+

+

+

Суммарная мощность, потребляемая от источника питания:

Рассчитаем напряжение в узлах сети. Согласно исходным данным, напряжение на шинах РЭС в нормальном режиме максимальных нагрузок равно , то есть .

Расчет начинаем с одного из головных участков - с линии Л1. Продольная и поперечная составляющие падения напряжения:

Узел №1:

Узел №2:

Узел №4: