В этом разделе проекта выбираются номинальное напряжение электрической сети, ее схема, образуемая линиями электропередачи, схемы электрических соединений понижающих подстанций, марки проводов воздушных линий, число и мощности трансформаторов и автотрансформаторов подстанций.
Эти фундаментальные характеристики определяют капиталовложения и расходы по эксплуатации электрической сети, и поэтому их комплекс должен отвечать требованиям экономической целесообразности. При этом следует учитывать, что указанные характеристики и параметры сети находятся в тесной технико-экономической взаимосвязи. Так, изменение схемы сети может повлечь необходимость изменений не только сечения проводов воздушных линий и схем подстанций, но и изменения ее номинального напряжения (по техническим условиям или по технико-экономическим соображениям).
В общем виде требования к комплексу схемы, номинального напряжения и основных параметров сети должны обеспечивать экономическую ее целесообразность (на основе принятых или нормированных технико-экономических критериев) при обеспечении обоснованной (или заданной) надежности электроснабжения потребителей электроэнергии и нормированного качества напряжения.
Решение данной задачи, как правило, осуществляется на основе формирования ряда вариантов выполнения сети, обладающих отличающимися техническими и технико-экономическими характеристиками и показателями.
Общие принципы экономически целесообразного формирования электрических сетей могут быть сформулированы следующим образом:
а) схема сети должна быть по возможности (обоснованно) простой и передача электроэнергии потребителям должна осуществляться по возможно кратчайшему пути, что обеспечивает снижение стоимости сооружения линий и экономию потерь мощности и электроэнергии;
б) схемы электрических соединений понижающих подстанций также должны быть возможно (обоснованно) простыми, что обеспечивает снижение их стоимости сооружения и эксплуатации, а также повышение надежности их работы;
в) следует стремиться осуществлять электрические сети с минимальным количеством трансформаций напряжения, что снижает необходимую установленную мощность трансформаторов и автотрансформаторов, а также потери мощности и электроэнергии;
г) комплекс номинального напряжения и схемы сети должны обеспечивать необходимое качество электроснабжения потребителей и выполнение технических ограничений электрооборудования линий и подстанций (по токам в различных режимах сети, по механической прочности и т.п.).
Для каждого из намеченных вариантов схемы намечаются номинальные напряжения сети. Для этого может быть применено эмпирическое расчетное выражение экономически целесообразного номинального напряжения U эном,кВ
, (1.2.1)
где L – длина линии электропередачи, км; Р – передаваемая активная мощность, МВт.
В наиболее приближенной форме допустимо сформулировать целесообразность передачи электроэнергии при напряжении:
а) 35 кВ – до 10 - 15 МВт на расстояния до 10 – 15 км;
б) 110 кВ – десятков МВт на десятки км;
в) 220 кВ – 100 - 250 МВт на 150 – 250 км.
Введение промежуточных трансформаций в настоящем курсовом проекте (220/110 кВ, 110/35 кВ) может предварительно намечаться, но целесообразность реализации таких вариантов следует подвергнуть тщательному технико-экономическому анализу. Варианты применения двух номинальных напряжений в пределах проектируемой сети могут быть полезны в случаях явного подразделения компактных групп потребителей электроэнергии по величинам нагрузок подстанций и расстояниям передачи электроэнергии. Нецелесообразно введение "второго" номинального напряжения для питания одной или двух подстанций.
Как отмечалось ранее, не рекомендуется без серьезных обоснований применение напряжения 35 кВ. Экономически неоправданно применение близких по техническим и технико-экономическим показателям номинальных напряжений в пределах одной и той же сети (например, 110 и 150 кВ или 220 и 330 кВ).
Приемлемость по техническим показателям намеченных вариантов комплексов схем и номинальных напряжений сети в первом приближении может проверяться по требующимся сечениям токоведущей части проводов (как правило, сталеалюминиевых), а также по наибольшим потерям напряжения в нормальных и послеаварийных режимах сети (см. ниже). Указанные сечения проводов в общем случае должны находиться в пределах: при напряжении 35 кВ – 50 - 150 мм2; при 110 кВ – 120 - 240 мм 2; 220 кВ – 240 - 400 мм2.
Поскольку в современных электрических сетях 110 (35) - 220 кВ практически на всех вновь сооружаемых подстанциях устанавливаются трансформаторы с регулированием коэффициента трансформации под нагрузкой, то для этих сетей отсутствует нормирование потерь напряжения. Вместе с тем для предварительной технической оценки вариантов схем и номинальных напряжений сети можно рекомендовать в качестве допустимых суммарные потери напряжения в сети до 10 – 12 % в нормальных и до 15 – 17 % в послеаварийных режимах работы.
На основе изложенных выше принципов и рекомендаций формируется некоторое количество дополняющих друг друга и конкурирующих между собой вариантов (по комплексу схем и номинальных напряжений) электрической сети заданного района.