Выбор и проверка сечений проводников

    Выбор сечений проводников проектируемой сети производится с учётом экономических характеристик, условий нагрева в нормальном и послеаварийном режимах, допустимых потерь напряжения в нормальных и послеаварийных режимах, механической прочности проводов, термической устойчивости с током короткого замыкания.

    Экономическое сечение рассчитывается по формуле

 

                                               ,                                                      (1.12)

 

где I_р – расчётный ток нормального режима в линии при наибольших нагруз-          ках, А;

  j_ЭК – экономическая плотность тока, А/мм².

    Величина тока определяется из выражения

              

                     ,                                        (1.13)

 

где P, Q, S – активная, реактивная и полная мощности на участке сети в ре-              жимах наибольших нагрузок, А;

  n – количество параллельных цепей на участке сети.

Время максимальных нагрузок

,

                              (1.14)

 

Для остальных линий рабочий ток вычисляем аналогично, результаты вычислений заносим в таблицу 1.5.        

Согласно [1] для воздушных линий при T_max. = 5000,  j_ЭК=1,1;

    Экономическое сечение проводников:

 

 

Таблица 1.5.1 – Выбор сечений проводников по электрической плотности.

Линия	│S│	Iраб., А	n	Uн., кВ	jЭК	FЭК, мм2	FСТ, мм2
1	69,61	182,68	1	220	1	182,68	240
2	43,88	57,58	2	220	1	57,58	240
3	12,73	33,4	1	220	1	33,4	240
4	28,55	149,84	1	110	1.1	136,22	150
5	57,05	149,72	1	220	1	149,72	220

        

Проверим выбранные сечения по длительно допустимому току. Результаты проверки сведены в таблицу 1.6.

Таблица 1.6 – Проверка по длительно допустимому току

Линия	Iдоп.	Smax.	Iрм	Примечания
1	610	115,4+j52,2	332,4	Проходит
2	610	40+j18	115,5	Проходит
3	610	75+j34	216,08	Проходит
4	450	25,7+j12,4	149,84	Проходит
5	610	115,4+j52,2	332,4	Проходит

    Сопротивление линии определяется по выражениям

 

 ,                                                                (1.15)

 

,                                                                (1.16)

 

где r₀, x₀ – удельные сопротивления линии, Ом/км. Параметры схемы замещения линии приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.7 – Параметры схемы замещения линии

Линия	FСТ, мм2	L, км	R0, Ом/км	X0, Ом/км	B0, см/км	R, Ом	X, Ом	B, См
л1	240	25	0,12	0,435	0,0000026	3,6	13,05	0,000078
л2	240	70	0,12	0,435	0,0000026	8,4	30,45	0,000182
л3	240	52	0,12	0,435	0,0000026	6,24	22,62	0,0001352
л4	150	60	0,2	0,406	0,0000027	8,4	17,052	0,0001134
л5	240	25	0,12	0,435	0,0000026	3	10,875	0,000065

 Потери напряжения в нормальном режиме определим по формулам

                                     ,                                          (1.17)

                             

   ,                                              (1.18)

где P, Q – передаваемая по линиям мощность, МВт,

  R, X – сопротивление линии, Ом.

 

 

    Для остальных линий вычисляем аналогично, результаты вычислений сведём в таблицу 1.8.

Таблица 1.8 – Расчёт потерь напряжения в нормальном режиме.

Линия	S, МВА	Z, Ом	∆U, кВ	∆U, %	Uном.
1	63,42+j28,7	3,6+j13,05	2,74	1,24	220
2	40+j18	16,8+j60,9	8,04	3,66	220
3	11,59+j5,27	8,4+j30,45	1,17	0,53	220
4	25,7+j12,4	6,24+j22,62	4,01	3,65	110
5	51,99+j23,5	8,4+j17,05	3,8	1,73	220

 

Для нормального режима формулы для проверки ее по потерям напряжения

 

 

Аварийный режим.

Результаты расчета потерь напряжения при обрыве линии 1 сведем в  

таблицу 1.9

Таблица 1.9 – Потери напряжения при обрыве линии 1

Линия	S, МВА	Z, Ом	∆U, кВ	∆U, %
3	75+j33,98	8,4+j30,45	7,57	3,44
5	115,4+j52,22	8,4+j17,05	8,45	3,84

 

Результаты расчета потерь напряжения при обрыве линии 5 сведем в таблицу 1.10.

Таблица 1.10 – Потери напряжения при обрыве линии 5

Линия	S, МВА	Z, Ом	∆U, кВ	∆U, %
1	40,4+j18,23	8,4+j30,45	4,06	1,85
3	115,4+j52,21	3,6+j13,05	4,98	2,27

 

,

    Сеть проходит по потерям напряжения как в нормальном, так и в послеаварийном режимах.

Выбор трансформаторов

    Допустимый коэффициент послеаварийной перегрузки примем равным 1,4.

    Формула определения мощности трансформатора примет следующий вид:

 

                                                 .                                                (1.19)

 

 

 

 

Выбираем трёхфазные трансформаторы соответствующей мощности. Параметры схемы замещения трансформаторов представим таблицей 1.11.

Таблица 1.11 – Параметры схемы замещения трансформаторов

Узел	Марка	Uном., кВ	Rт., Ом	Xт., Ом	∆Рх.х., кВт	∆Qх.х., кВАр	Предел регулирования
1	ТРДЦН – 100000/220	UВН=230	1,9	63,5	115	700	±8 x 1,5 %
		UНН=11/11; 38,5
2	ТРДН – 40000/220	UВН=230	5,6	158,7	50	360	±8 x 1,5 %
		UНН=11/11
3	ТРДН – 25000/110	UВН=115	2,54	55,9	27	175	±9 x 1,78 %
		UНН=6,3/10,5
4	АТДЦТН – 125000/220/110	UВН=230	0,5	48,6	85	625	±6 x 2 %
		Uсн=121	0,5	0
		Uнн=6,6; 11; 38,5	1	82,5

 

Расчёт потерь мощности

 

Величина потерь мощности зависит от активных и реактивных сопротивлений элементов сети. Нагрузочные потери в линии можно определить по номинальному напряжению сети.

                                       (1.20)

 

 

 

 

        

Результаты расчёта сведём в таблицу 1.12.

Таблица 1.12 – Потери мощности в линиях.

Линия	1	2	3	4	5
∆Sл., МВА	60.79+j26.97	37.4+j15.93	2.01+j0.53	45.7+j22.14	62.91+28.67
Sл., МВА	3.9+j13.19	7.9+j28.3	7.3+j26.1	4.96+j17.8	3.5+j12.6
Zл., Ом	0.36+j1.21	0.27+j0.97	0.0007+j0.0023	0.26+j0.95	0.34+j1.24

        

Суммарные потери мощности в линиях Σ∆S_лi=123+j4.37 МВА.

    Потери мощности в трансформаторах подстанций имеющих n двухобмоточных трансформаторов, определяется по следующей формуле

                      .                 (1.21)

 

 

 

 

 

Расчет потерь мощности в трансформаторе сведен в таблицу 1.13.

Таблица 1.13 – Потери мощности в трансформаторах

Узел	S	ZЭ	DSх.экв	DSнагр.экв	DSS
1	62.8+j27.5	1,95+j50,35	0,164+j1,01	0,173+j4.47	0,34+5.49
2	37.4+j15.93	2,8+j79,35	0,1+j0,72	0,087+j2.48	0,19+j3,20
3	45.7+j22.14	5,6+j158,7	0,050+j0,36	0,136+j3.86	0,186+j4.22
4	60.9+j28.14	1,95+j50.35	0,164+j1.008	0,165+j4.28	0.33+j5.29

.

    Определим потери энергии в линииях

  ,                                           (1.22)

 

где Т_МАХ – число часов использования максимальной нагрузки линии, ч

,

 

,

 

,

 

,

 

.

  

Потери электрической энергии на участке сети определим по формуле

                                     

                    ,                                     (1.23)

 

где DР_л – нагрузочные потери активной мощности. Результаты расчета приведены в таблице 1.14

 

Таблица 1.14 – Потери энергии в линиях.

Линия	ТМАХ	t	DР	DW
1	5000	3411	0,36	1227,96
2	3900	2314	0,27	624,78
3	5000	3411	0,0007	2,39
4	4300	2689	0,26	699,14
5	4201	2593	0,34	881,62

 

Суммарные потери энергии в линиях DW_лS= 3435,89 МВт∙ч

 

Расчет потерь энергии в трансформаторах представлен таблицей 1.15.

Таблица 1.15 – Потери энергии в трансформаторах

Узел	Тмах	t	DРнаг.э	DРх.э	DWнаг.	DWх.х.	DWS
1	5000	3411	0,173	0,164	590	559	1149
2	3900	2314	0,087	0,1	201	231	432
3	4300	2689	0,136	0,05	366	134	500
4	3800	2225	0,165	0,164	367	365	732
Всего					1533	1291	2824