Расчёт средневзвешенного коэффициента длины

ВЫБОР ВАРИАНТОВ КОНФИГУРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Напряжение  может быть предварительно определено по формуле, предложенной Г.И.Илларионовым:

где L- средневзвешенная длина линии, км; P- средневзвешенная мощность, передаваемая по линии, МВт,

Где средневзвешенные длина и мощность равны:

Расчёт средневзвешенного коэффициента длины

Длины линий равны:

        

Мощности в пунктах с учетом транзита равны:

             

Произведем расчет по выше приведенным формулам:  

              

Расчёт средневзвешенного коэффициента мощности

           

                                     

Исходя из полученного значения экономически целесообразного напряжения, можно сделать вывод, что следует рассматривать варианты выполнения электрической сети на напряжения 110 кВ, 220 кВ.

1.3 Схемы вариантов сетей

Учитывая взаимное расположение электростанции А и пунктов нагрузок, принимаем два возможных варианта конфигурации сети, представленных на рисунках:

 

Рисунок 1.1 - Радиальная сеть

 

Рисунок 1.2 – Радиально-магистральная сеть

 

 

Рисунок 1.3 - Кольцевая сеть

 

 

ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИИ

Выбор трансформаторов осуществляется без учета транзита, поэтому активные мощности в пунктах будут равны:

             

Далее приведем расчет реактивных мощностей по формуле :

                     

Рассчитаем полную мощность в пунктах по формуле :

Выбираем трансформаторы с учетом коэффициента загрузки. Коэффициент загрузки (k _з) каждого трансформатора 0,6-0,7. Для примера возьмем пункт № 1 для напряжения 110 кВ:

Номинальная мощность с учётом 2 трансформаторов и коэффициентом загрузки = 0,7 равна

Примем 2 трансформатора ТРДН-63000/110, тогда коэффициент загрузки в нормальном режиме

где - полная мощность нагрузки, - номинальная мощность трансформатора, n ‑ количество параллельно включенных трансформаторов.

Коэффициент загрузки в аварийном режиме:

                                         

Аналогично выбираем трансформаторы для других пунктов и сводим результаты в таблицы.

 

Таблица 2.1 - Технические данные выбранных трансформаторов 110 кВ

№ пункта	, МВА	, МВА	Тип трансформатора	, кВт	, кВт	, %	, %	Коэффициент загрузки
								Норм. режим	Авар. режим
1	75,00	63	ТРДНС 63000/110	0,05	0,245	10,5	0,5	0,595	1,190
2	93,33	80	ТРДН 80000/110	0,058	0,31	10,5	0,45	0,583	1,167
3	74,29	63	ТРДНС 63000/110	0,05	0,245	10,5	0,5	0,590	1,179
4	91,67	80	ТРДН 80000/110	0,058	0,31	10,5	0,45	0,573	1,146
5	60,00	63	ТРДНС 63000/110	0,05	0,245	10,5	0,5	0,476	0,952

 

Таблица 2.2 - Технические данные выбранных трансформаторов 220 кВ

№ пункта	, МВА	, МВА	Тип трансформатора	, кВт	, кВт	, %	, %	Коэффициент загрузки
								Норм. режим	Авар. режим
1	75,00	63	ТРДНС 63000/220	0,07	0,265	11,5	0,5	0,595	1,190
2	93,33	100	ТРДЦН 100000/220	0,102	0,34	11	0,65	0,467	0,933
3	74,29	63	ТРДНС 63000/220	0,07	0,265	11,5	0,5	0,590	1,179
4	91,67	100	ТРДЦН 100000/220	0,102	0,34	11	0,65	0,458	0,917
5	60,00	63	ТРДНС 63000/220	0,07	0,265	11,5	0,5	0,476	0,952

 

Определим потери активной и реактивной мощностей в трансформаторах подстанций по формулам:

                                      

Расчётные потери мощности в трансформаторах понизительных подстанций приведены в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3 - Потери мощности в трансформаторах подстанций

Напряжение	110 кВ		220 кВ
Потери мощности, МВА
1	0,274	0,704	0,328	0,711
2	0,327	0,791	0,352	1,348
3	0,270	0,703	0,324	0,710
4	0,320	0,789	0,347	1,346
5	0,211	0,678	0,260	0,682

 

Определим приведенные нагрузки шин ВН подстанций во всех пунктах:

Расчёт для остальных пунктов проводится таким же образом, результаты расчёта приведены ниже.

Таблица 2.4 - Приведенные нагрузки подстанций

Напряжение	110 кВ			220 кВ
Нагрузка	, МВт	, МВАр	, МВА	, МВт	, МВАр	, МВА
1	60,274	45,704	75,643	60,328	45,711	75,690
2	70,327	62,521	94,100	70,352	63,078	94,489
3	52,270	53,753	74,977	52,324	53,760	75,020
4	55,320	74,119	92,487	55,347	74,676	92,950
5	62,211	53,218	81,868	62,260	53,222	81,908

 

Сумма

 

 

 

 

320,095+j312,415

 

 

 

 

447,28

 

Принимаем к установке на электростанции 5 турбогенераторов ТВФ-100-2 номинальной мощностью 100 МВт и при номинальном коэффициенте мощностиcosφ=0,8. Выбор был произведен по активной мощности, взятой из суммарной мощности, вытекающей с шин ВН в линии, с учетом резерва. При этом номинальная мощность генератора равна:

                                                

Для работы по блочной схеме «генератор-трансформатор» выбираем 5 повысительных трансформатора ТДЦ-125000/110 со следующими технико-экономическими характеристиками:

Потери мощности в трансформаторах электростанции:

Мощность, требуемая для электрической сети с шин генераторного напряжения 10 кВ электростанции:

Реактивная мощность, которую могут выдать в сеть генераторы электростанции:

                           

Дефицит реактивной мощности в электрической сети:

                        

Определим технико-экономические показатели варианта радиальной сети напряжением 110 кВ по укрупненным показателям.

Капитальные вложения в электрическую сеть определяются в соответствии с принципиальной схемой.

Капитальные вложения в воздушные линии электропередачи:

  

где k_0ЛЭП - стоимость сооружения воздушных линий напряжением 110 кВ на железобетонных двухцепных опорах; L_i- длина линии; n- число двухцепных цепей;

Капитальные вложения в трансформаторы подстанций:

                                        

Капитальные вложения в ячейки распределительных устройств высокого и низкого напряжений подстанции:

                                

Капитальные вложения в подстанции:

                            

Капитальные вложения в трансформаторы электростанции:

Капитальные вложения в ячейки РУ ВН электростанции:

                                         

Капитальные вложения в ячейки РУ ВН электростанции:

                        

Суммарные капитальные вложения:

             

Издержки на эксплуатацию линий электропередачи:

                      

Издержки на эксплуатацию электрооборудования подстанций и электростанции:

                           

Для определения потерь электроэнергии в сети определим время наибольших потерь по упрощенной формуле:

.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

Определение потерь холостого хода трансформаторов:

Определение нагрузочных потерь в трансформаторах:

Суммарные потери электрической энергии в сети:

Таким образом, стоимость потерь электроэнергии в сети

                                       

Определим издержки на эксплуатацию сети:

Приведенные затраты:

Потери активной мощности в сети:

Потери напряжения в линиях электропередачи определяются по выражению:

Наибольшая потеря напряжения на участке А-2

.

Расход металла:

Алюминия

где М_ал - масса 1 кг/км алюминия; L_i – длинна ЛЭП; m - трехфазная сеть; n - число цепей.

Стали

где М_ст - масса 1 кг/км стали; L_i – длинна ЛЭП; m - трехфазная сеть; n - число цепей.

 

                                                                      Рисунок 3.1 – Радиальная сеть напряжением 110 кВ            

Сумма

 

 

 

 

304,708+j149,438

 

 

 

 

339,38

 

Принимаем к установке на электростанции 4 турбогенератора ТВФ-100-2 номинальной мощностью 100 МВт и при номинальном коэффициенте мощности . Выбор был произведен по активной мощности, взятой из суммарной мощности, вытекающей с шин ВН в линии, с учетом резерва. При этом полная мощность генератора равна:

                                                

Для работы по блочной схеме «генератор-трансформатор» выбираем 3 повышающих трансформаторов марки ТДН-125000/220 с технико-экономическими характеристиками [1]:

Потери мощности в трансформаторах электростанции:

Мощность, требуемая для электрической сети с шин генераторного напряжения 10 кВ электростанции:

Реактивная мощность, которую могут выдать в сеть генераторы электростанции:

                            

Дефицит реактивной мощности в электрической сети:

                         

Определим технико-экономические показатели варианта рассмотренной сети по укрупненным показателям. [1]

Капитальные вложения в линию:

Капитальные вложения в трансформаторы подстанций:

Капитальные вложения в ячейки РУ ВН и РВ НН подстанции:

Капитальные вложения в трансформаторы электростанции:

Капитальные вложения в ячейки РУ ВН электростанции:

                                                 

Капитальные вложения в подстанции:

                                                 

Капитальные вложения в электростанцию:

                                                 

Капитальные вложения в электрическую сеть:

                             

Ежегодные издержки на эксплуатацию линии электропередачи[1]:

Ежегодные издержки на эксплуатацию электрооборудования подстанций и электростанции:

                                                   

Потери электроэнергии в ЛЭП:

Определение потерь холостого хода трансформаторов:

Определение нагрузочных потерь в трансформаторах:

                                                 

Суммарные потери электрической энергии в сети:

                                                 

Таким образом, стоимость потерь электроэнергии в сети

                                                 

Издержки на эксплуатацию сети:

                               

Приведенные затраты:

Потери активной мощности в сети:

Потери напряжения в линиях электропередачи:

Наибольшая потеря напряжения на участке А-1

.

Расход металла:

Алюминия

                     

Стали

                     

 

 

Рисунок 3.2– Радиальня сеть напряжением 220 кВ

 

Сумма

 

 

 

 

301,03+j233,57

 

 

 

 

381,02

 

Принимаем к установке на электростанции 4 турбогенератора ТВФ-100-2 номинальной мощностью 100 МВт и при номинальном коэффициенте мощности cosφ=0,8. Выбор был произведен по активной мощности, взятой из суммарной мощности, вытекающей с шин ВН в линии, с учетом резерва. При этом номинальная мощность генератора равна:

                                                

Для работы по блочной схеме «генератор-трансформатор» выбираем 4 повысительных трансформатора ТДЦ-125000/220.

Потери мощности в трансформаторах электростанции:

Мощность, требуемая для электрической сети с шин генераторного напряжения 10 кВ электростанции:

              

Реактивная мощность, которую могут выдать в сеть генераторы электростанции:

                            

Дефицит реактивной мощности в электрической сети:

                        

Капитальные вложения в электрическую сеть определяются в соответствии с принципиальной схемой.

Капитальные вложения в воздушные линии электропередачи:

                                               

Капитальные вложения в трансформаторы подстанций:

                                                  

Капитальные вложения в ячейки распределительных устройств высокого и низкого напряжений подстанции:

                                                 

Капитальные вложения в подстанции:

                                                

Капитальные вложения в трансформаторы электростанции:

Капитальные вложения в ячейки РУ ВН электростанции:

                                                 

Капитальные вложения в ячейки РУ ВН электростанции:

                       

Суммарные капитальные вложения:

                       

Издержки на эксплуатацию линий электропередачи:

                                               

Издержки на эксплуатацию электрооборудования подстанций и электростанции:

                                                  

Для определения потерь электроэнергии в сети определим время наибольших потерь по упрощенной формуле:

.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

                   

Определение потерь холостого хода трансформаторов:

Определение нагрузочных потерь в трансформаторах:

Суммарные потери электрической энергии в сети:

Таким образом, стоимость потерь электроэнергии в сети

                                                  

Определим издержки на эксплуатацию сети:

Приведенные затраты:

Потери активной мощности в сети:

Потери напряжения в линиях электропередачи определяются по выражению:

Наибольшая потеря напряжения на участке А-3

.

Расход металла:

Алюминия

Стали

 

Рисунок 3.5 – Кольцевая сеть напряжением 220 кВ

Сумма

 

 

 

 

304,708+j149,438

 

 

 

 

339,38

 

Суммарная мощность, вытекающая с шин высшего напряжения электростанции в линии:

                   

Принимаем к установке на электростанции 4 турбогенератора ТВФ-100-2 номинальной мощностью 100 МВт и при номинальном коэффициенте мощности . Выбор был произведен по активной мощности, взятой из суммарной мощности, вытекающей с шин ВН в линии, с учетом резерва. При этом полная мощность генератора равна:

                                                

Для работы по блочной схеме «генератор-трансформатор» выбираем 4 повышающих трансформаторов марки ТДН-125000/220 с технико-экономическими характеристиками [1]:

Потери мощности в трансформаторах электростанции:

Мощность, требуемая для электрической сети с шин генераторного напряжения 10 кВ электростанции:

Реактивная мощность, которую могут выдать в сеть генераторы электростанции:

                           

Дефицит реактивной мощности в электрической сети:

                         

Таким образом имеется резерв реактивной мощности.

Рисунок 5.1 – Расчетная схема замещения сети

 

Заключение

В процессе проектирования была установлена наиболее целесообразная конфигурация сети – радиальная сеть 220 кВ, главным критерием выбора наиболее экономически целесообразного варианта были приведенные затраты. Выбраны номинальные напряжения источников сети, трансформаторов. В результате проверки баланса реактивных мощностей в проектируемой сети выбраны и установлены необходимые дополнительные источники реактивной мощности выбираются ориентировочные значения номинального напряжения электрической сети. Вновь выбираются трансформаторы в каждом пункте, линии электропередач, выключатели и разъединители.

Для принятого варианта сети производится технико-экономическая оценка.

 

ВЫБОР ВАРИАНТОВ КОНФИГУРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Напряжение  может быть предварительно определено по формуле, предложенной Г.И.Илларионовым:

где L- средневзвешенная длина линии, км; P- средневзвешенная мощность, передаваемая по линии, МВт,

Где средневзвешенные длина и мощность равны:

Расчёт средневзвешенного коэффициента длины

Длины линий равны:

        

Мощности в пунктах с учетом транзита равны:

             

Произведем расчет по выше приведенным формулам: