3

Тема курсовой работы:

«Минимизация потерь мощности

при распределении нагрузок в сети электропередачи»

1. Назначение и количественные параметры сети

В качестве исследуемой части сети объединенной энергосистемы выступает региональная электрическая сеть, охватывающая территории Юго-Восточного округа г.Москвы и Люберецкого района Московской области.

Основной функцией электросети является передача и распределение между потребителями электрической энергии от вырабатывающей её станции ТЭЦ 22, обеспечивающей электроэнергией районы Жулебино, Лыткарино, снабжающей Московский нефтеперерабатывающий завод в Капотне и большую часть населенных пунктов Люберецкого района Московской области: Чагино, Красково, Малаховка, Некрасовка и т.д.

Номинальная мощность ТЭЦ составляет 500МВт, которые отпускаются в сеть и распределяются между потребителями. Передача энергии от электростанции к потребителями осуществляется по магистральным и региональным линиям электропередачи при напряжениях 110кВ и 220кВ. Для взаимной связи линий электропередачи и потребителей служат электрические подстанции, предназначенные для преобразования и распределения электрической энергии.

Все электроподстанции, включая ТЭЦ, имеют своё наименование и характеризуются индивидуальной пропускной способностью, то есть номинальной мощностью, на которую каждая из них рассчитана. Данные по станции и подстанциям сети приведены в таблице 1.

Таблица 1. Пропускная способность подстанций сети

№ п/п	Обозначение ЭП	Наименование ЭП	Номинальная мощность Sном, МВт
1	a1	ТЭЦ 22	500
2	b2	Чагино 1	125
3	b3	Восточная	200
4	b4	МНПЗ 1	40
5	b5	МНПЗ 2	100
6	b6	Красково 3	40
7	b7	Красково 4	70
8	c8	Жулебино	80
9	c9	Некрасовка	180
10	c10	Красково 1,2	88
11	c11	Болятино	125
12	c12	Юбилейная	63
13	d13	Минеральная	250
14	d14	Малаховка	70
15	d15	Мячково	63
16	d16	Лыткарино	125
17	d17	Чагино 2	40

Конечными потребителями энергии являются подстанции d13-d17: Минеральная (231 МВт), Малаховка (53 МВт), Мячково (59 МВт), Лыткарино (119 МВт), Чагино 2 (38 МВт). В скобках указана величина нормативного спроса (потребления) мощности для каждой подстанции-потребителя.

Каждая линия электропередачи между станцией и подстанциями, обладает номинальным напряжением и имеет различную длину. Данные по линиям сети электропередачи приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики линий электропередачи

№ п/п	Наименование ЛЭП	Номинальное напряжение Uном, кВ	Длина линии L, км
1	ТЭЦ 22 – МНПЗ 1	110	1,2
2	ТЭЦ 22 – МНПЗ 2	110	1,5
3	ТЭЦ 22 – Красково 3	110	7,5
4	ТЭЦ 22 – Красково 4	110	7
5	МНПЗ 1 – МНПЗ 2	110	1,35
6	МНПЗ 2 – Красково 3	110	5,8
7	Красково 3 – Красково 4	110	1,2
8	МНПЗ 1 – Красково 1,2	110	7,4
9	МНПЗ 2 – Красково 1,2	110	7,45
10	МНПЗ 2 - Болятино	110	14
11	Красково 3 - Болятино	110	9
12	Красково 4 - Юбилейная	110	5,1
13	Болятино - Юбилейная	110	4
14	Красково 1,2 - Некрасовка	110	9,5
15	Красково 1,2 - Малаховка	110	11,5
16	Красково 1,2 - Мячково	110	18
17	Красково 1,2 - Лыткарино	110	19,5
18	Болятино - Лыткарино	110	17
19	Болятино – Чагино 2	110	16,5
20	Юбилейная – Чагино 2	110	4,5
21	Мячково - Лыткарино	110	2
22	ТЭЦ 22 – Чагино 1	220	6,25
23	ТЭЦ 22 - Восточная	220	15
24	Чагино 1 - Восточная	220	8,5
25	Чагино 1 - Жулебино	220	4,8
26	Восточная - Жулебино	220	5,75
27	Восточная - Некрасовка	220	5
28	Жулебино - Некрасовка	220	6,7
29	Жулебино - Минеральная	220	8,4
30	Некрасовка - Минеральная	220	6
31	Минеральная - Малаховка	220	10

На рис.1 изображена топографическая схема сети, состоящая из источника энергии, электроподстанций и линий электропередачи.

Жулебино

Чагино 1

80Мвт

125Мвт

Восточная

200Мвт Минеральная 250Мвт

ТЭЦ 22

МНПЗ 2

500Мвт

100Мвт

Красково 3

40Мвт

Некрасовка

180Мвт

Малаховка

70Мвт

Мячково

63Мвт

88Мвт

Лыткарино

125Мвт

125Мвт

Болятино

Красково 4

70Мвт

Юбилейная

63Мвт

Чагино 2

40Мвт

МНПЗ 1

40Мвт

Красково 1,2

Рис.1. Топографическая схема сети электропередачи

Топографическая схема сети показывает соединение станции ТЭЦ 22 с электроподстанциями Чагино, Красково, МНПЗ, Восточная и т.д., через магистральные и региональные линии электропередачи, которые имеют своё номинальное напряжение и определяются по цвету. Так, магистральные линии напряжением 220кВ изображены синим цветом, а региональные 220кВ – зелёным; магистральные линии 110кВ представленны красным цветом, а региональные 110кВ – чёрным. Двунаправленные стрелки на схеме означают, что электроэнергия между этими подстанциями может передаваться как в прямом, так и в обратном направлении.

В кружках, обозначающих электроподстанции, вписаны их номинальные мощности, которые можно отличить также по цвету. Например, подстанция с номинальной мощностью 125МВт, имеет красную окраску, а мощностью в 40 МВт – зелёную и так далее. Некоторые подстанции-потребители могут отдавать часть мощности смежной подстанции-потребителю.

2. Потери электроэнергии в лэп и их физическая сущность

В процессе передачи электроэнергии на линиях сети возникают потери мощности, которые включают в себя три составляющих:

нагрузочные потери – потери, обусловленные физическими процессами передачи электроэнергии по линиям электросети и выражающиеся в преобразовании части электроэнергии в тепло, а также в расходе части электроэнергии на технологическое функционирование сети.

потери на корону – потери электроэнергии при её передаче из-за возникновения коронного разряда (короны) вокруг проводника. Вследствие высокого напряжения на проводах ЛЭП происходит ионизация воздуха вокруг провода, и в результате – коронный разряд.

потери от токов утечки по изоляторам – потери, возникающие в результате осаждения на изоляторах загрязнений разной интенсивности и влаги, присутствующих в воздухе. Это существенно снижает сопротивление изолятора, что приводит к утечкам тока, т.е. потерям мощности.

Величина нагрузочных потерь и потерь на корону на линиях электропередачи зависит от электрического тока, то есть от мощности. Величина утечек зависит от напряжения и не зависит от протекающего электрического тока, а значит, не зависит от мощности. Поскольку напряжение постоянно, то токовые утечки фиксированы и отсутствуют только в том случае, если линия обесточена (отключена).

3. Расчет потерь мощности

Специалисты по электротехнике используют различные подходы и методики для определения величины потерь электроэнергии. Одна из таких методик содержит подходящую для данной задачи формулу расчета удельных потерь на участке линии от подстанции i до подстанции j:

∆P_ij^уд = 0, если x_ij = 0; (1a)

∆P_ij^уд = ∆P_ij^утеч + k_ij ∙ x_ij, если x_ij > 0; (1б)

где

∆P_ij^уд [МВт/км] – удельные потери на 1 км длины линии;

∆P_ij^утеч [МВт/км] – удельные потери мощности из-за утечек;

k_ij [1/км] – коэффициент удельных потерь на нагрев и корону;

x_ij [МВт] – величина потока мощности.

Числовые значения коэффициентов потерь для линий электропередачи определяются в зависимости от напряжения на линии, сечения проводов, конструкции фазы провода, географического положения, метеороло­гических условий на трассе линии с учетом времени года и могут быть взяты из статистических данных. Для поставленной задачи их можно принять следующими:

Для магистральных линий 220кВ: Для магистральных линий 110кВ:

∆P_ij^утеч = 0,0023 ∆P_ij^утеч = 0,00236

k_ij = 0,00202 k_ij = 0,00208

Для региональных линий 220кВ: Для региональных линий 110кВ:

∆P_ij^утеч = 0,0042 ∆P_ij^утеч = 0,0048

k_ij = 0,0016 k_ij = 0,0018

Умножая удельные потери, вычисленные по (1), на длину L_ij участка линии электропередачи, получим абсолютные потери мощности ∆P_ij [МВт] на участке линии от подстанции i до подстанции j:

∆P_ij (x_ij) = ∆P_ij^уд (x_ij) ∙ L_ij (2)