Выбор конфигурации сети

Таблица 1.1 Координаты точек расположения источников питания и подстанции, км. № варианта РЭС (источник неограниченной мощности) Подстанция №1 Подстанция №2 Подстанция №3 или электростанция Подстанция №4 1730, 000, 015, 5075, 5090, 00Таблица 1.2 Наибольшие зимние активные нагрузки подстанций и источников ограниченной мощности(электростанций) Pmax, МВт. № варианта Подстанция №1 Подстанция №2 Подстанция №3 или электростанция Подстанция №4 3820231815 Таблица 1.3 Коэффициенты мощности (cosφ) нагрузок и источников ограниченной мощности (электростанций) № варианта Подстанция №1 Подстанция №2 Подстанция №3 или электростанция Подстанция №4 120,950,850,750,65 Таблица 1.4 Числа часов использования максимума нагрузки Тmax, ч № варианта Подстанция №1 Подстанция №2 Подстанция №3 или электростанция Подстанция №4 302 0003 000 4 000 5 000 Таблица 1.5 Процентный состав потребителей электроэнергии по категориям надѐжности № варианта Подстанция №1 Подстанция №2 Подстанция №3 или электростанция Подстанция №4 1335/35/30 25/25/50 40/40/20 60/40/-Отношение меньших летних нагрузок к наибольшим зимним – 0,65Дополнительные исходные данные: 1) Напряжение на шинах РЭС в номинальном режиме максимальных нагрузок и в послеаварийном режиме равно 1,1*Uном, а в режиме минимальных нагрузок - 1,05*Uном, где Uном – номинальное напряжение сети. 2) Средний номинальный коэффициент мощности cosφср генераторов системы, в которую входит проектируемый район, составляет 0,85. 3) Сеть проектируется для Западной Сибири. 1 Выбор конфигурации сети.Рисунок 1.1 - Взаимное расположение подстанций и источника питанияРисунок 1.2 – Кольцевая сетьРисунок 1.3 – Замкнуто-разомкнутая сеть. Рисунок 1.4– «Звезда» 2 Предварительный расчет потокораспределенияВсе линии кольцевой сети выполнены проводом одного сечения с одинаковым расположением фаз на опорах. Сеть однородна. Не учитываются потери мощности в элементах сети и зарядные мощности линий. Определим длины линий Li и полные комплексные мощности нагрузок и источника ограниченной мощности SiLi = хi+1-хi2+yi+1-yi2 (2.1)где: хi – координата начальной точки линии по оси Х по исходным данным таблицы 1.1, хi+1 – координата конечной точки линии по оси Х по исходным данным таблицы 1.1, yi – координата начальной точки линии по оси Y по исходным данным таблицы 1.1, yi+1 – координата конечной точки линии по оси Y по исходным данным таблицы 1.1.L1 = 30-02+0-02 = 30 кмL2 = 0-152+0-502 = 52,2 кмL3 = 15-752+50-502 = 60 кмL4 = 75-902+50-02 = 52,2 кмL5 = 30-902+0-02 = 60 кмL6 = 30-752+0-502 = 67,3 кмL7 = 30-152+0-502 = 52,2 кмТаблица 2.1 – Длины линий в кольцевой сети, кмL1L2L3L4L53052,26052,260Таблица 2.2 – Длины линий в замкнуто-разомкнутой сети, кмL1L2L3L5L63052,2606067,3Таблица 2.3 – Длины линий в сети «Звезда»L1L5L6L7306067,352,2Рассчитаем нагрузки потребителей. Si = Picosφi (2.2)где: Рi - активная мощность потребителей по исходным данным таблицы 1.2, соsφ - коэффициент мощности (cosφ) нагрузок и источников ограниченной мощности по исходным данным таблицы 1.3.S1= 200,95 = 21,05 МВ*А S2 = 230,85 = 27,06 МВ*А S3 = 180,75 = 24,0 МВ*А S4 = 150,65 = 23,08 МВ*АQi = Si2-Pi2 (2.3) где: Si – модуль полной мощности потребителей по формуле 2.2, Рi - активная мощность потребителей по исходным данным таблицы 1.2, Q1 = 21,052-202 = 6,57 МварQ2 = 27,062-232 = 14,26 МварQ3 = 242-182 = 15,87 Мвар Q4 = 23,082-152 = 17,54 МварŚi = Pi + jQi (2.4)где: Рi - активная мощность потребителей по исходным данным таблицы 1.2, Qi – реактивная мощность подстанции по формуле 2.3.Ś1 = 20 + j6,57 МВ*АŚ2= 23 + j14,26 МВ*АŚ1 = 18 + j15,87 МВ*АŚ1 = 15 + j17,54 МВ*АТаблица 2.4 – Нагрузки потребителей №потребителяPi, МВт cosφ Si, МВ*А Qi, Мвар Ṡi, МВ*А 1 20 0,9521,05 6,57 20 + j6,57 2 23 0,8527,0614,2623 + j14,263 180,75 30,015,8718 + j15,874150,6527,5317,5415 + j17,543 Предварительный расчет потокораспределения в кольцевой сети в нормальном режимеОпределим мощности на головных участках сети Рr = i+1nРiZi∑*Z∑* (3.1)где: Рi – - активная мощность потребителей по исходным данным таблицы 1.2, n – суммарное число нагрузок и источников ограниченной мощности, Z*i∑ - сопряженный комплекс суммарного сопротивления между i-й нагрузкой и противоположным выбранному главному участку. Активная мощность потребителей головной линии Л1: Рл1 = Р1*L2+L3+L4+L5+ Р2*L3+L4+L5+Р3*L4+L5+Р4 *L5L1+L2+L3+L4+L5 (3.2)Рл5 = Р1* L1+ P2L1+L2+ Р3*L1+L2+L3+Р4*L1+L2+L3+L4L1+L2+L3+L4+L5 (3.3)где: Рi - активная мощность потребителей по исходным данным таблицы 1.2, Li – длина линии по формуле 1.2. Рл1 = 20*52,2+60+52,2+60+ 23*60+52,2+60+18*52,2+60+15*6030+52,2+60+52,2+60 = 44,69 МВтРл5 = 20* 30+ 23*30+52,2+ 18*30+52,2+60+15*30+52,2+60+52,230+52,2+60+52,2+60 = 31,31 МВтРеактивная мощность потребителей головной линии Л1: Qл1 = Q1*L2+L3+L4+L5+ Q2*L3+L4+L5+Q3*L4+L5+Q4 *L5L1+L2+L3+L4+L5 (3.4) Qл5 = Q1* L1+ Q2*L1+L2+ Q3*L1+L2+L3+Q4*L1+L2+L3+L4L1+L2+L3+L4+L5 (3.5)где: Qi - реактивная мощность потребителей по формуле 2.3 Li – длина линии по формуле 1.2. Qл1 = 6.57*52,2+60+52,2+60+ 14.26*60+52,2+60+15.87*52,2+60+17.54*6030+52,2+60+52,2+60 == 26.58 МварQл5 = 6,57* 30+ 14,26*30+52,2+ 15,87*30+52,2+60+17,54*30+52,2+60+52,230+52,2+60+52,2+60 = = 27,66 МВтŚлi = Рлi + jQлi (3.6)где: Рлi - активная мощность потребителей линии по формуле 3.2 и 3.3, Qлi - реактивная мощность потребителей линии по формуле 3.4 и 3.5.Śл1 = 44,69+ j26,58 МВ*АŚл5 = 31,31+ j27,66 МВ*А Определим мощности в остальных линиях в нормальном режиме: Śл2 = Śл1 - Ś1 (3.7)где: Śл1 = 44,69 + j26.58 МВ*А – комплекс полной мощности потребителей по формуле 3.6, Ś1 = 20 + j6,57 МВ*А комплекс полной мощности потребителейподстанции 1 по формуле 3.6.Śл2 = (44,69 + j26,58) - (20 + j6,57) =24,69 + j20,01 МВ*АŚл3 = Śл2 – Ś2 (3.8)где: Śл2 = 24,69 + j20,01 МВ*А – комплекс полной мощности потребителей по формуле 3.7, Ś2 = 23 + j14,26 МВ*А комплекс полной мощности потребителей подстанции 2 по формуле 3.6.Śл3 = (24,69 + j20,01) – (23 + j14,26) = 1,69 + j5,75 МВ*АŚл4 = Śл3 – Ś3 (3.9)где: Śл3 = 1,69 + j5,75 МВ*А МВ*А – комплекс полной мощности потребителей по формуле 3.8, Ś3= 18 + j15,87 МВ*А комплекс полной мощности потребителей подстанции 3 по формуле 3.6.Śл4 = (1,69 + j5,75) – (18 + j15,87) = - 16,31- j10,12 МВ*А.И активная и реактивная мощности поменяли знак, значит найдена общая точка потокораздела по активной и реактивной мощности.350139013017500263461523495036061652349501682115234950004701540234950548259013017585344012065085344023495000РЭС Л1 Л2 Л3 Л4 Л5 РЭС3815715128270480631512827027774901282701824990128270977265128270 Śл1 Śл2 Śл3 Śл4 Śл5 Ś1 Ś2 Ś3 Ś3Рисунок 3.1 - Развернутый вид кольцевой сети с точками потокоразделаПолучаем Śл4:Śл4 = (18 + j15,87) - (1,69 + j5,75) = 16,31 + j10,12 МВ*А.Śл5 = Śл4 – Ś4 (3.10) где: Śл4 = 16,31 + j10,12 МВ*А МВ*А – комплекс полной мощности потребителей по формуле 3.10, Ś4= 15 + j17,54 МВ*А комплекс полной мощности потребителей подстанции 4 по формуле 3.6.Śл5 = (16,31 + j10,12) – (-15 - j17,54) = 31,31 + j27,66Значения мощности, определенные по правилу моментов и по закону Кирхгофа совпали, что говорит о правильности проведённых вычислений.