1 Формування структури електричної мережі

Згідно з варіантом завдання на декартовій координатній площині сформуємо структуру електричної мережі для електропостачання трьох нових вузлів навантаження ПС1, ПС2, ПС3 (координати трьох ПС та РУ ВН місцевої електростанції наведені у таблицях 1.1 та 1.2 відповідно). Структура розміщення приведена на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 – Структура електричної мережі

При формуванні структури електричної мережі необхідно:

• забезпечити передачу потужності по найкоротшим трасам;

• забезпечити зв’язок між енергосистемою та місцевою електростанцією;

• при наявності приймачів з І категорією за надійністю електропостачання необхідно забезпечити їх зв’язок від двох незалежних джерел живлення.

Згідно завдання всі три ПС мають приймачів з І категорією за надійністю електропостачання.

Згідно з [2] замкнуті електричні мережі мають наступні переваги перед розімкнутими:

― більша надійність електропостачання споживачів;

― менші витрати потужності та енергії в замкнутих однорідних мережах;

― більша пристосованість до різних експлуатаційних режимів;

― більші можливості для проведення технічного обслуговування та ремонтних робіт без вимикання споживачів;

Визначимо відстань між енергетичними об’єктами, зображеними на рисунку 1.1, за наступною формулою:

L² = (x₁ – x₂)² + (y₁ – y₂)²,

де x₁ та x₂ – координати початку та кінця розміщення об’єктів (по осі абсцис);

y₁ та y₂ – координати початку та кінця розміщення об’єктів (по осі ординат).

Отже,

L1 =

L2 =

L3 =

L4 =

L5 =

Сумарна довжина ЛЕП структури електричної мережі, зображеної на рисунку 1.1, становить:

L_Σ = L₁ + L₂ + L₃ + L₄ + L₅;

L_Σ = 22,7 + 29,1 + 20,6 + 29,2 + 69,6 = 171,2 км.

2 Вибір номінальної напруги ліній електропередавання

Вибір номінальної напруги є складною техніко-економічною задачею.

Зазвичай, доцільно напругу U [в кВ] ЛЕП довжиною l [в км], що живить навантаження Р [в МВт], визначати за наступною емпіричною формулою – формулою Ілларіонова:

Розглянемо найгірші умови роботи електричної мережі:

а) відключення РУ ВН місцевої електростанції:

б) відключення ПС енергосистеми:

Зупинимося на виборі єдиного класу напруги для кільцевої мережі, яка становитиме 110 кВ.

3 Вибір типів трансформаторів у вузлах навантаження та розрахунок параметрів їх схем заміщення

3.1 Вибір типу трансформатора та розрахунок параметрів його схеми заміщення для пс1

Відповідно до завдання ПС1 має потужність (33-j14) МВА.

Визначимо модуль розрахункового навантаження:

S_ПС1 =

У зв’язку з тим, що підстанція є двохтрансформаторною, то для визначення потужності трансформатора скористаємося наступною нерівністю:

S_ТР ≥ 0,7 ∙ S_ПС1;

S_ТР = 0,7 ∙ 35.85 = 25.09 МВА.

Найближче більше стандартне значення потужності складає 25000 кВА. Отже, з [4] виберемо трансформатор марки ТДН-25000/110, каталожні параметри якого наведені у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Параметри трансформатора ТРДН- 25000/110

Sном, МВА	UВН, кВ	UНН, кВ	uкз, %	ΔPкз, кВт	ΔPхх, кВт	Iхх, %
25	115	10,5	10,5	85	19	0,7

Як відомо, трансформатори потужністю 25 МВА і вище виконуються з розщепленою обмоткою НН, тому схема заміщення для вибранного трансформатора має вигляд згідно рисунка 3.1.1.

Рисунок 3.1.1 – Схема заміщення трансформатора з розщепленою обмоткою НН

Вважатимемо, що обмотка ВН розташовується між обмотками НН. Для такого випадку:

r_Т1 = х_Т1 = 0.

Визначимо активний опір обмоток трансформатора, приведених до напруги обмотки високої напруги за формулою:

Індуктивний опір розрахуємо так:

Оскільки трансформатор має велику потужність, то можемо взяти до уваги наступну рівність:

u_{p %} ≈ u_{кз %}

Отже,

Активний та індуктивний опори обмоток НН визначимо із наступної системи рівнянь:

Втрати реактивної потужності холостого ходу трансформатора знайдемо наступним чином:

Схема заміщення трансформатора з параметрами опорів [в Ом] та втратами потужності [в МВА] наведена на рисунку 3.1.2.

Рисунок 3.1.2 – Схема заміщення трансформатора з параметрами опорів та втратою потужності холостого ходу

На ПС буде постійно знаходитися в роботі два трансформатора. Схема заміщення в такому випадку прийме вигляд, зображений на рисунку 3.1.3 (порівняно з рисунком 3.1.2 опори обмоток вдвічі зменшаться, а втрати холостого ходу вдвічі збільшаться).

Рисунок 3.1.3 – Схема заміщення для двох паралельно працюючих трансформаторів

Втрати потужності у двохобмотковому трансформаторі з розщепленою обмоткою НН визначаються за наступними формулами:

Потужність, яка протікатиме в кінці обмотки 110 кВ:

_{к 110} = (33-j14) + 2 ∙ (0,0442– j1,349) = (33,0884-j16,698) МВА.

Потужність приведена до шин 110 кВ становить:

_{п 110} = (33,0884-j16,698) + (0.024-j0,35) = (33,1124-j17,048) МВА.

Схема заміщення трансформатора з розрахунковими втратами потужностей [в МВА] на приведена на рисунку 3.1.4.

Рисунок 3.1.4 – Схема заміщення з втратами активної та реактивної потужностей

Втрата потужності в трансформаторі , який встановлено на ПС1: