Электрический расчёт характерных режимов
Целью расчета является определение параметров режимов (распределение мощностей и потерь мощности) и получение необходимых данных для решения вопросов регулирования напряжения. Он ведётся для трёх характерных режимов: максимальных и минимальных нагрузок и послеаварийного. В качестве послеаварийного рассматривается режим с максимальными нагрузками при отключении какого-то одного элемента сети, приводящего к наиболее тяжёлым последствиям. Чаще это может быть отключение одной из наиболее загруженных линий.
Составим схему замещения электрической сети (см. рис.)
Определение параметров схемы замещения.
В схему замещения электрической сети следует включать только те параметры отдельных элементов (линий и трансформаторов), которые действительно влияют на режим работы сети. Как известно в наибольшей степени это определяется напряжением сети. Определим параметры схемы замещения.
Параметры линий электропередачи определяются по формулам
Rл = r0×l; (6.1)
Xл = x0×l; (6.2)
Qл = U2×b0×l, (6.3)
где r0, x0 – удельное активное и реактивное сопротивления, Ом/км;
b0 – удельная реактивная проводимость, См/км;
l – длина линии, км.
Ом;
Ом;
Мвар;
Ом;
Ом;
Мвар;
Остальные расчеты производим аналогично, и результаты сводим в таблицу 6.1 
Таблица 6.1
Параметры линий электропередачи
| № участка | Uн, кВ | Марка провода | длина линий | r0, Ом/км | X0, Ом/км | b0, См/км. | R, Ом | X, Ом | Qсл, МВар |
| ИП-1 | АС-185/29 | 46,27 | 0,159 | 0,413 | 2,75 | 3,678 | 9,55 | 1,54 | |
| 1-2 | АС-95/16 | 33,54 | 0,301 | 0,421 | _ | 5,048 | 7,06 | _ | |
| 1-3 | АС-120/19 | 16,28 | 0,244 | 0,427 | 2,66 | 3,97 | 6,95 | 0,262 | |
| 1-4 | АС-70/11 | 0,422 | 0,444 | 2,55 | 6,33 | 6,66 | 0,231 | ||
| 2-5 | АС-25/4,2 | 6,4 | 1,152 | 0,401 | _ | 3,686 | 1,283 | _ | |
| 2-6 | АС-35/6,2 | 8,5 | 0,777 | 0,386 | _ | 6,605 | 3,281 | _ |
Параметры трансформаторов занесены в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Каталожные данные трансформаторов
| № п/п | Тип трансформаторов | Sн, МВ×А | Каталожные данные | |||||||
| Uн, кВ | Uк, % | DPк, кВт | DPх, кВт | Iх, % | DQх, квар | Rт, Ом | Хт, Ом | |||
| ТДТН-40000/110 | ВН: 115 СН:38,5 НН:11 | ВС:10,5 ВН:17 СН:6 | 0,6 | ВН:0,8 СН:0,8 НН:0,8 | ВН:35,5 СН:0 НН:22,3 | |||||
| ТМН-10000/35 | ВН:36,75 НН: 10,5 | 7,5 | 14,5 | 0,8 | 0,88 | 10,1 | ||||
| ТРДН-25000/110 | ВН:115 НН:10,5 | 10,5 | 0,7 | 2,54 | 55,9 | |||||
| ТРДН-25000/110 | ВН:115 НН:10,5 | 10,5 | 0,7 | 2,54 | 55,9 | |||||
| ТМ – 630/10 | 0,63 | ВН:10 НН:0,4 | 5,5 | 7,6 | 1,42 | 2,0 | 12,6 | 1,915 | 8,73 | |
| ТМ – 1000/10 | 1,0 | ВН:10 НН:0,4 | 5,5 | 12,2 | 2,1 | 2,8 | 1,22 | 5,5 |
Параметры трансформаторов, установленных на подстанциях 1,2,3,4 взяты из [1, с.238-240].
Параметры трансформатора ТМ-630/10
= 1,915 Ом;
= 8,73 Ом;
DQх = Iх×Sн/100 = 2,0×630/100 = 12,6 квар;
Аналогично определяются параметры для трансформатора ТМ-1000/10.
Параметры трансформаторов в схеме замещения:
Ом;
Ом;
Ом;
Ом;
Ом;
Ом;
Рассчитаем потокораспределение для режима максимальных нагрузок:
МВ×А;
Потери в трансформаторе определяются по формуле:
(6.4)
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
=S3 = 22 + j5,7 МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
Потери в линии определяются по формуле:
(6.5)
МВ×А;
МВ×А;
=S4 =16 + j5,335 МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
;
=82,07+j31,271 МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
Мощность источника питания:
МВ×А;
Расчет нагрузок сведем в таблицу 6.3.
Таблица 6.3
Расчет приведённых нагрузок для режима максимальных нагрузок
| Определяемый параметр | Номер подстанции | |||
| Мощность нагрузки P + jQ, МВ×А | 43,335+ j14,078 | 12,335+ j3,954 | 22+j5,7 | 16+j5,335 |
| Потери мощности в трансформаторах DS, МВ×А | 0,101+ j3,723 | - | 0,1+j2,183 | 0,055+ j1,202 |
| Зарядная мощность линий , примыкающих к подстанции, Мвар. | 2,033 | - | 0,262 | 0,231 |
| Приведённая нагрузка P + jQ, МВ×А | 43,522+ j16,248 | - | 22,127+ j7,796 | 16,082+ j6,481 |
Рассчитаем потокораспределение для режима минимальных нагрузок:
Так как доля всех нагрузок в миниальном режиме Pmin по отношению к максимальной Pm равна 0,58 то все нагрузки в минимальном режиме составляют 0,58 Pm . При этом уменьшаются как активные, так и реактивные нагрузки. В остальном расчет потокораспределения в режиме минимальных нагрузок аналогичен расчету режима максимальных нагрузок. Поэтому здесь приведем лишь мощности в режиме минимальных нагрузок, а все расчетые данные сведем в таблицу 6.5
P1=0,58×31=17,98 МВт;
Q1= 
Мвар;
МВ×А;
Аналогично находятся остальные нагрузки:
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
=47,51+j15,411 МВ×А;
МВ×А;
Мощность источника питания:
МВ×А;
Расчет нагрузок сведем в таблицу 6.4.
Таблица 6.4
Расчет приведённых нагрузок для режима минимальных нагрузок
| Определяемый параметр | Номер подстанции | |||
| Мощность нагрузки P + jQ, МВ×А | 25,134+ j8,165 | 7,154+ j2,293 | 12,76+ j3,306 | 9,28+ j3,094 |
| Потери мощности в трансформаторах DS, МВ×А | 0,034+ j1,247 | - | 0,033+ j0,734 | 0,018+ j0,404 |
| Зарядная мощность линий , примыкающих к подстанции, Мвар. | 2,033 | - | 0,262 | 0,231 |
| Приведённая нагрузка P + jQ, МВ×А | 25,254+ j7,859 | - | 12,82+ j3,953 | 9,325+ j3,442 |
Рассчитаем потокораспределение для послеаварийного режима при отключении одной цепи двухцепной линии ИП-1:
Параметры схемы замещения:
Ом;
Ом;
Мвар;
Остальные параметры схемы остаются без изменения.
Тогда:
=82,07+j32,041 МВ×А;
МВ×А;
МВ×А;
Мощность источника питания:
МВ×А;
Расчет нагрузок сведем в таблицу 6.5.
Таблица 6.5
Расчет приведённых нагрузок для послеаварийного режима
| Определяемый параметр | Номер подстанции | |||
| Мощность нагрузки P + jQ, МВ×А | 43,335+ j14,078 | 12,335+ j3,954 | 22+j5,7 | 16+j5,335 |
| Потери мощности в трансформаторах DS, МВ×А | 0,101+ j3,723 | - | 0,1+j2,183 | 0,055+ j1,202 |
| Зарядная мощность линий , примыкающих к подстанции, Мвар. | 1,263 | - | 0,262 | 0,231 |
| Приведённая нагрузка P + jQ, МВ×А | 43,522+ j17,018 | - | 22,127+ j7,796 | 16,082+ j6,481 |
Расчет напряжений на стороне высшего напряжения подстанций.
Напряжение на источнике питания в режиме максимальных нагрузок U=1,1Uном = 1,1∙110=121 кВ.
(6.6)
= 
= 115,62 кВ;
=
= 
=114,36 кВ;
=
= 
= 114,35 кВ;
Результаты расчета распределения мощностей и напряжений для режима максимальных нагрузок сведем в таблицу 6.6
Таблица 6.6
Расчёт напряжений на стороне высшего напряжения районных подстанций
| Определяемый параметр | ИП -1 | 1-3 | 1-4 |
| Сопротивление участка R + jX,Ом | 3,678+j9,55 | 3,97+j6,95 | 6,33+j6,66 |
| Мощность в конце участка P + jQ, МВ×А | 82,07+ j31,271 | 
| 
|
| Потери мощности на участке DS, МВ×А | 
| 
| 
|
| Мощность в начале участка P + jQ, МВ×А | 
| 
| 
|
| Напряжение в начале участка, кВ | 115,62 | 115,62 | |
| Напряжение в конце участка, кВ | 115,62 | 114,36 | 114,35 |
Напряжение на источнике питания в режиме минимальных нагрузок U=Uном = 110 кВ. ;
= 
= 106,94 кВ;
=
= 
=106,2 кВ;
=
= 
= 106,17 кВ;
Результаты расчета распределения мощностей и напряжений для режима минимальных нагрузок сведем в таблицу 6.7
Таблица 6.7
Расчёт напряжений на стороне высшего напряжения районных подстанций
| Определяемый параметр | ИП -1 | 1-3 | 1-4 |
| Сопротивление участка R + jX,Ом | 3,678+j9,55 | 3,97+j6,95 | 6,33+j6,66 |
| Мощность в конце участка P + jQ, МВ×А | 47,51+ j15,411 | 
| 
|
| Потери мощности на участке DS, МВ×А | 
| 
| 
|
| Мощность в начале участка P + jQ, МВ×А | 
| 
| 
|
| Напряжение в начале участка, кВ | 106,94 | 106,94 | |
| Напряжение в конце участка, кВ | 106,94 | 106,2 | 106,17 |
Напряжение на источнике питания в послеаварийном режиме
U=1,1Uном = 1,1∙110=121 кВ. ;
= 
= 109,28кВ;
=
= 
=107,94 кВ;
=
= 
= 107,94 кВ;
Результаты расчета распределения мощностей и напряжений для послеаварийного режима сведем в таблицу 6.8
Таблица 6.8
Расчёт напряжений на стороне высшего напряжения районных подстанций
| Определяемый параметр | ИП -1 | 1-3 | 1-4 |
| Сопротивление участка R + jX,Ом | 
| 3,97+j6,95 | 6,33+j6,66 |
| Мощность в конце участка P + jQ, МВ×А | 82,07+ j32,041 |
|
|
| Потери мощности на участке DS, МВ×А | 
|
|
|
| Мощность в начале участка P + jQ, МВ×А | 
|
|
|
| Напряжение в начале участка, кВ | 109,28 | 109,28 | |
| Напряжение в конце участка, кВ | 109,28 | 107,94 | 107,94 |