Расчетное задание по курсу «Передача и распределение электрической энергии»
Задание:
Выбрать двухобмоточные трансформаторы. По правилу моментов рассчитать предварительные значения перетоков мощности и по методу экономической плотности тока выбрать сечения проводов ВЛ. Проверить предварительно выбранные сечения проводов. Рассчитать установившийся режим в простейшей электроэнергетической системе (рис. 1). Определить узловые напряжения и перетоки мощностей в ветвях схемы. Проверить уровни напряжений на шинах подключения нагрузок.
Исходные данные:
Вариант №7
| № вар | РН1,МВт | РН2,МВт | L1,км | L2,км | L3,км | UA,кВ | cos 
|
| 0,87 |
Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 110 – 220 кВ
| тип тр-ра | SM ном, МВА | Пределы регул. КM, % | UВН ном кВ | UНН ном, кВ | RM, Ом | ХМ, Ом | QX, Мвар |
| ТРДН-25000/110 | 
| 10.5/10.5 | 2.54 | 55.9 | 0.175 | ||
| ТРДН-40000/110 |
| 10.5/10.5 | 1.4 | 34.7 | 0.26 | ||
| ТРДЦН-63000/110 |
| 10.5/10.5 | 0.87 | 0.41 | |||
| ТРДЦН-80000/110 |
| 10.5/10.5 | 0.6 | 17.4 | 0.48 | ||
| ТРДЦН-125000/110 |
| 10.5/10.5 | 0.4 | 11.1 | 0.69 | ||
| ТРДН-40000/220 | 
| 11/11 | 5.6 | 158.7 | 0.35 | ||
| ТРДЦН-63000/220 |
| 11/11 | 3.9 | 0.54 | |||
| ТРДЦН-10000/220 |
| 11/11 | 1.9 | 63.5 | 0.7 | ||
| ТРДЦН-160000/220 |
| 11/11 | 1.08 | 39.7 | 0.96 |
Рис.1. Расчётная схема
Выбор двухобмоточных трансформаторов. Расчет предварительных значений перетоков мощностей.
Для однотрансформаторных подстанций мощность трансформатора выбирается по условию:
T1 выбираем ТДЦ(Ц) – 200000/220
T2 выбираем ТРДЦН – 160000/220
Выбор трансформаторов
SP – расчетная нагрузка
- номинальная мощность одного трансформатора
n – количество трансформаторов
Так как 
Принимаем к установке:
| Тр-р | 
| UВН, кВ | UHH, кВ | 
| 
| UK, % | IX, % | 
| RT, Ом | XT, Ом |
| ТДЦ(Ц) – 200000/220 | 13,8/15,75/18 | 0,45 | 0,77 | 32,2 | ||||||
| ТРДЦН – 160000/220 | 11/11 | 0,6 | 1,08 | 39,7 |
Обычно на подстанции устанавливают два и более трансформаторов. (В расчетном задании обязательно выбирать два или более трансформаторов по условиям указанным ниже.)
На двухтрансформаторной подстанции мощность трансформатора выбирается такой, чтобы при выходе из строя одного из трансформаторов, другой воспринял бы на себя всю нагрузку без недопустимой перегрузки. По ГОСТ 14209-69 для погодных условий средней полосы допускается аварийная перегрузка трансформатора с масляным охлаждением на 40 % сверх номинального тока на время максимумов нагрузки (не более 6 ч в сутки в течение 5 суток). Следовательно, для выбора номинальной мощности трансформатора можно записать следующее условие:
,
Мощность тр-ра подстанции 1:
МВА
где: nтр - количество трансформаторов на подстанции;
bн.р. - коэффициент загрузки в нормальном режиме, принимается равным 0,7.
На основе полученного результата выбирается трансформатор, имеющий ближайшую номинальную мощность. После предварительного выбора трансформатора необходимо провести проверку по условиям загрузки в нормальном и послеаварийном режиме. Проверка осуществляется по формулам:
;
,
где: bав. - коэффициент загрузки в послеаварийном режиме, с учетом вышесказанного не должен превышать 1,4.
bн.р. - коэффициент загрузки в нормальном режиме, должен находиться в пределах 0,65¸0,7.
Мощность тр-ра подстанции 2:
МВА
Для расчета потокораспределения в сети примем сечение ВЛ всех участков равными.Представим кольцевую схему сетью двухсторонним питанием от источников А и 
А 100 км 1 150 км 2 120 км
 |
|
|
Мощность, протекающая по головному участку А1:
Мощности остальных участков электрической сети найдём по первому закону Кирхгофа:
На участке 12 мощность течёт в направлении, противоположном предварительно выбранному.
Так как 
(ВЛ1=100 км, ВЛ2=150км, ВЛ3=120км) принимаем 
.
Выбор и проверка сечений ВЛ
Согласно справочным данным при UНОМ = 220 кВ натуральная передаваемая активная мощность при плотности тока 0,9 А/мм2 составляет (74-123)МВт
На участке А1: 
сеть будет перегружена.
Будем полагать, что линия двухцепная.
А 100 км 1 150 км 2 120 км
 |
|
|
Ток, протекающий по каждой линии в нормальном режиме работы электрической сети:
Пусть Тmax = (3000-5000)ч/год, тогда для ВЛ J ЭК = 1.1 А/мм2
Экономические сечения каждой линии составляют:
Полученные сечения округляем до ближайших стандартных сечений и принимаем для линий стали алюминиевые провода следующих марок:
А1:АС-300
12:АС-35
:АС-240
Выполняем проверку выбранных сечений по техническим ограничениям.
Для ВЛ при UНОМ = 220 кВ минимальное сечение по условиям потерь на корону составляет 240 мм2 для линии 12 принимаем провод марки АС-240.
Условию механической прочности удовлетворяют все выбранные сечения, так как min по механической прочности сечение сталеалюминевых проводов составляет 35 мм2.
Согласно справочным данным, допустимые длительные токи для выбранных сечений:
Рассмотрим два расчетных режима:
· аварийное или плановое отключение головного участка А1;
· аварийное или плановое отключение головного участка 
При отключении А1 полные мощности и токи, протекающие по оставшимся в работе линиям составляют:
При отключении участка 
Все выбранные сечения удовлетворяют условию допустимого нагрева длительным током.
| Линия | Провод | 
| 
| 
| R, Ом | X, Ом | 
| 
| l, км |
| A1 | AC300 | 0,096 | 0,429 | 2,645 | 4,8 | 21,45 | 25,6 | ||
| AC240 | 0,118 | 0,435 | 2,605 | 8,85 | 32,62 | 781,5 | 37,82 | ||
|
| AC240 | 0,118 | 0,435 | 2,605 | 7,08 | 26,1 | 625,2 | 30,25 |
После выбора сечений проводов ВЛ и трансформаторов на подстанциях принципиальная схема электрической сети будет иметь вид:
