Расчетными режимами работы электрической сети являются нормальные и послеаварийные установившиеся режимы, при которых нагрузки элементов сети имеют наибольшие и наименьшие значения, а рабочие напряжения на подстанциях – высшие и низшие значения. Такими режимами являются нормальные режимы наибольших и наименьших нагрузок подстанций, а также наиболее тяжелые послеаварийные режимы, связанные с отключением линий и трансформаторов.
Нормальный режим наибольших нагрузок рассчитывается по активным нагрузкам подстанций, указанным в задании на проект, и по реактивным нагрузкам подстанций с учетом мощности установленных на них компенсирующих устройств. По окончании расчета этого режима следует проверить, не оказалась ли реактивная мощность, передаваемая из энергосистемы в электрическую сеть, больше того значения мощности Q с, которую допустимо потреблять в заданном питающем сеть узле энергосистемы. В случае невыполнения этого условия дополнительные конденсаторные батареи соответствующей мощности должны быть размещены на подстанциях сети. Размещение следует выполнять, руководствуясь теми же рекомендациями, что приведены во втором разделе указаний. Корректировку режима работы сети после этого допустимо выполнить приближенно с помощью метода наложения мощностей. В ряде случаев после расчета потокораспределения может оказаться, что расчетный ток, протекающий по какой-либо из линий, не соответствует экономическому интервалу применения выбранного на основании предварительных расчетов сечения проводов этой линии. Наиболее вероятно это может иметь место в кольцевых неоднородных сетях. В этом случае следует выбрать экономическое сечение проводов, пересчитать параметры схемы замещения такой линии и вновь выполнить расчет режима наибольших нагрузок.
Расчет нормального режима при наименьших нагрузках подстанций выполняется при заданном уменьшении активных нагрузок и таком же уменьшении реактивных нагрузок подстанций. Конденсаторные установки на подстанциях в этом режиме могут быть отключены во избежание выдачи реактивной мощности из проектируемой сети в систему. На некоторых двухтрансформаторных подстанциях в этом режиме может оказаться экономически целесообразным отключение одного из трансформаторов, что позволит снизить потери мощности в стали, но при этом увеличатся нагрузочные потери. Решение возможности отключения одного из трансформаторов принимается на основании соответствующего расчета потерь мощности и электроэнергии и в зависимости от схемы электрических соединений подстанции и сети. Оно не допустимо в случаях существенного снижения надежности электроснабжения потребителей вследствие необходимости одновременного с трансформаторами отключения линий сети, при отсутствии автоматизированного или телемеханизированного управления коммутационными аппаратами в цепях трансформаторов и т.п.
Кроме того, в курсовом проекте должен быть рассчитан послеаварийный режим в период наибольших нагрузок подстанций, приводящий к наибольшему снижению напряжений на шинах высшего напряжения подстанций потребителей. В качестве послеаварийного режима рассматривается режим, соответствующий отключению одной из линий сети. Выбор отключаемой линии выполняется в каждом конкретном случае индивидуально. Чаще всего это может быть наиболее загруженная линия кольцевой части сети, отключение которой приводит к значительному перераспределению потоков мощности, или отключение одной цепи двухцепной линии, по которой получают питание все или большая часть подстанций. Совпадение аварийных отключений двух и более взаимнорезервирующих линий не рассматривается как маловероятное. При расчете послеаварийных режимов следует учитывать, что повреждение ВЛ на одном из участков может приводить к отключению ее и на других участках, а также к отключению трансформаторов. Поэтому следует внимательно анализировать состав линий и трансформаторов, отключенных с учетом конкретных схем электрических соединений сети и действий релейной защиты, устройств автоматики и оперативного персонала.
После расчета послеаварийного режима, как правило, оказывается, что реактивная мощность, передаваемая из энергосистемы в проектируемую сеть, больше экономически целесообразного значения Q с.Так как такой режим работы сети относительно кратковременен и не скажется на экономичности работы энергосистемы в целом, то в этом случае допускается отклонение от заданного потребления реактивной мощности. Установка дополнительных КУ в электрической сети не предусматривается, а повышенное потребление реактивной мощности покрывается за счет использования резерва реактивной мощности в энергосистеме.
Расчет установившихся режимов работы спроектированной электрической сети выполняется методом "в два этапа". На первом этапе расчета выполняется расчет потокораспределения в сети с учетом потерь мощности в элементах сети. Потери мощности определяются по номинальному напряжению сети. Для кольцевых участков сети предварительно определяется точка потокораздела. После этого уже выполняется расчет потокораспределения с учетом потерь мощности.
На втором этапе расчета определяются напряжения в узлах сети. Исходными данными для расчета падения напряжения является напряжение в начале элемента и поток мощности в начале этого же элемента, вычисленный на предыдущем этапе расчета. Для электрических сетей напряжением 110 кВ и ниже допускается ограничиваться только потерями (продольной составляющей падения) напряжения.
Уровни напряжения на шинах источника питания в режимах наибольших и наименьших нагрузок указываются в задании на проектирование. Возможности регулирования напряжения на шинах источника питания сети в послеаварийных режимах должны быть согласованы с техническими возможностями осуществления такого регулирования и указаны в расчетно-пояснительной записке. При этом следует иметь в виду, что оперативные повышения напряжения возможны лишь при отдельных наиболее тяжелых авариях, какими могут считаться отключения линий 110 кВ длиной около 100 км и более и линий 220 кВ длиной 200 км и более, по которым передаются значительные мощности.
В сетях двух номинальных напряжений (например, 220/110 кВ), обычно связанных автотрансформаторами, при переходе к расчету напряжений в сети среднего (например, 110 кВ) напряжения следует выбрать коэффициент трансформации, который может отличаться от номинального значения. Для снижения потерь активной и реактивной мощности и потерь электроэнергии в сети целесообразно поддержание возможно большего уровня рабочего напряжения на шинах источника питания в режиме наибольших нагрузок. Так как подстанция с автотрансформаторами является источником питания для сети более низкого напряжения, то коэффициент трансформации автотрансформаторов следует выбирать таким, чтобы напряжение на стороне среднего напряжения составляло ~110 % номинального напряжения в режиме наибольших нагрузок и в послеаварийных режимах 100 – 105 % номинального напряжения в режиме наименьших нагрузок. В частности, оно может быть принято таким же, как задано на шинах источника питания проектируемой сети: 220 и 110 кВ. Автотрансформаторы, используемые для связи этих сетей, имеют следующие номинальные напряжения обмоток: U ВН=230 кВ; U СН=121 кВ; U НН=11 кВ. Регулирование напряжения осуществляется за счет РПН на стороне среднего напряжения и имеет пределы регулирования напряжения ± 6´2 %. При известном желаемом напряжении на стороне среднего напряжения U C желтребуемое ответвление регулируемой части обмотки может быть определено по выражению
, (4.1)
где U 'C– рассчитанное напряжение со стороны среднего напряжения, приведенное к стороне высшего напряжения; D U отв– ступень регулирования напряжения, % (D U отв= 2 %).
Полученное значение округляется до ближайшего целого значения n отв, по модулю не превышающего максимального количества ответвлений, равного шести, и вычисляется действительное напряжение со стороны среднего напряжения
, (4.2)
Далее выполняется расчет напряжений в сети напряжением 110 кВ.
По заданию руководителя проекта расчеты ряда установившихся режимов работы спроектированной сети могут быть выполнены на ЭВМ с помощью специальных программ. Подготовка исходных данных и расчетов в этом случае выполняются на основе программ, имеющихся в сети, а также установленных на компьютерах дисплейного класса кафедры ЭСиС.
В расчетно-пояснительной записке может приводиться только расчет режима наибольших нагрузок. Результаты расчетов режима наименьших нагрузок и послеаварийного режима могут быть сведены в таблицы, в которых должны быть указаны расчетные нагрузки подстанций, мощности, протекающие в начале и конце каждой линии электрической сети, а также напряжения в узлах сети.
Максимальный режим