Потери мощности в трансформаторах не учитываются. Следовательно, заданные нагрузки узлов можно подключить в узлы связи линий и трансформаторы в расчетах не учитывать.

Для расчётов мы используем программу RASTR на ЭВМ, поэтому этих допущений не достаточно, и принимаются два дополнительных параметра сети:

а) средневзвешенное удельное сопротивление линий принимается равным

, Ом/км; (2.1)

где R₀ – удельное активное сопротивление линии; X₀ – удельное индуктивное сопротивление линии; тогда сопротивление линий найдём по формуле:

Z = (R₀ + jX₀)∙L, (2.2)

где L - длина участка линии, рассчитанная в пункте 1;

б) номинальное напряжение электрической сети зададим заведомо завышенным, чтобы потери мощности и потери напряжения в ветвях существенно не искажали приближенное потокораспределение. Для расчётов принимаем U_ном=750 кВ.

Зная активную составляющую мощности, из треугольника мощностей находим реактивную составляющую:

Q_i=P_i×tgj_i, (2.3)

где P_i – активная мощности в i-ом узле сети;

Q_i – реактивная мощности в i-ом узле сети.

Произведем расчет для линии 1-5 и узла 5:

Z = (R₀ + jX₀) ·L = (0,2 + j0,4)·27,6 = (5,52 + j11,04) Ом;

cosj = 0,84;

tgj = tg(arcos(0,84)) = 0,646;

Q_н5 = Р_н5∙tgj = 16·0,646 = 10,336 Мвар.

Генерация мощности задаётся в узлах 4 и 8.

Таблица 2.1 – Исходная информация по мощностям нагрузки в узлах

Номер узла	Мощность генерации	Мощность нагрузки	Номинальное напряжение
активная, Рг, МВт	реактивная, Qг, МВар	активная, Рн, МВт	реактивная, Qн, МВар
	---	---
	---	---		7.75
	---	---		20.67
		26,5		16.15
	---	---		10.33
	---	---		13.96
	---	---		7.68
		37,5		24.43

 

Таблица 2.2­­­­­­­ − Исходные данные по линиям

Схема №1	Схема №2
№ линии	Длина линии L, км	R, Ом	Х, Ом	№ линии	Длина линии L, км	R, Ом	Х, Ом
1--5	27.6	5.52	11.04	1--5	27.6	27.6	5.52
1--6	27.6	5.52	11.04	1--6	27.6	27.6	5.52
2--5	46.8	9.36	18.72	2--7	37.2	7.44	14.88
2--8	27.6	5.52	11.04	2--8	27.6	27.6	5.52
3--4		9.6	19.2	3--4		9.6	19.2
3--8	27.6	5.52	11.04	3--8	27.6	27.6	5.52
4--6	50.4	10.08	20.16	4--6	50.4	10.08	20.16
5--7	19.2	3.84	7.68	4--7	37.2	7.44	14.88
				5--7	19.2	3.84	7.68

 

 

Проведем расчеты предварительного потокораспределения с помощью программы RASTR. Результаты расчетов представлены на рисунках 2.1 и 2.2.

 

Рис 2.1 Потокораспределение (Схема 1)

Рис 2.2 Потокораспределение (Схема 2)

 

По предварительному расчету потокораспределения выбираем номинальное напряжение линий по формуле Илларионова и по экономическим зонам.

Номинальное напряжение – это основной параметр сети, определяющий габаритные размеры линий, трансформаторов, подстанций, коммутационных аппаратов и их стоимость. Чем выше номинальное напряжение сети, тем выше капитальные затраты на её сооружение, однако за счёт снижения потерь электроэнергии снижаются годовые эксплуатационные расходы.

В результате расчетов по программе RASTR получены приближенные потоки активных мощностей на линиях, которые будем использовать для определения оптимального номинального напряжения линий.

Предварительный выбор номинальных напряжений будем производить по экономическим зонам и по одной из эмпирических формул (формуле Илларионова).

Формула Илларионова:

, (2.4)

где L – длина линии, км;

P – передаваемая активная мощность, МВт.

Во всех случаях независимыми переменными при выборе номинальных напряжений являются длины линий и протекающие по ним активные мощности. Эти параметры уже определены на этапе предварительного расчета.

Приведем пример расчета для линии 1-5 схемы №1. По формуле 2.4:

Р = 38,4 МВт – передаваемая активная мощность по линии 1-5 схемы №1 напряжением в узлах U = 750 кВ.

Выбор номинального напряжения по экономическим областям произведём по графику [1, с.45].

Результаты выбора номинального напряжения сведем в таблицы 2.3 и 2.4.

 

Таблица 2.3 − Предварительный выбор номинального напряжения линий

электропередачи (схема №1)

Линия	Длина линии, км	Передаваемая активная мощность, МВт	Расчётное номинальное напряжение, кВ	Принятое Uном, кВ
по экономическим зонам	по формуле Илларионова
1--5	27.6	37,8		108,9
1--6	27.6	27,1		95,2
2--5	46.8	11,2		65,4
2--8	27.6	0,5		14,1
3--4		17,4		80,5
3--8	27.6	14,3		71,9
4--6	50.4	7,2		52,9
5--7	19.2			62,8

 

Таблица 2.4 − Предварительный выбор номинального напряжения линий

электропередачи (схема №2)

Линия	Длина линии, км	Передаваемая активная мощность, МВт	Расчётное номинальное напряжение, кВ	Принятое Uном, кВ
по экономическим зонам	по формуле Илларионова
1--5	27.6	34,8		105,4
1--6	27.6			97,9
Продолжение таблицы 2.4
Линия	Длина линии, км	Передаваемая активная мощность, МВт	Расчётное номинальное напряжение, кВ	Принятое Uном, кВ
по экономическим зонам	по формуле Илларионова
2--7	37.2	10,8		63,9
2--8	27.6	0,7		16,7
3--4		17,5		80,7
3--8	27.6	14,1		71,5
4--6	50.4	9,2		59,6
4--7	37.2	1,9		27,4
5--7	19.2	19,4		80,31

По данным таблиц принимаем решение о том, что вся сеть (все линии электропередач) будет работать при номинальном напряжении U_ном = 110 кВ как для схемы №1, так и для схемы №2.

Проведем расчет потокораспределения сети при выбранном номинальном напряжении. Расчет режимов проводим, используя программу RASTR.

Рис 2.3 Потокораспределение в режиме наибольших нагрузок (Схема 1)

Рис 2.4 Потокораспределение в послеаварийном режиме при отключенной линии 1-5 (Схема 1)

 

Таблица 2.5

Напряжения в узлах схемы 1 в нормальном и послеаварийных режимах

 

№ узла	Напр. в норм.режиме, кВ	Напряжения в узлах при отключении ветви, кВ	Наиб.напр., кВ	Наим.напр., кВ
1-5	1-6	2-5	2-8	3-4	3-8	4-6	5-7
	115.19	65.91	105.05	107.89	114.38	109.05	119.66	113.44	116.23		119.66	65.91
	113.86	78.21	96.38	108.63	115.54	103.26		111.01	114.66		114.66	78.21
	117.24	95.19	94.28	114.01	118.29	122.69	111.78	113.61	117.76		122.69	94.28
	116.92	56.7	113.07	118.03	116.64	114.59	118.64	116.23	118.14		118.14	56.7
	118.2	110.22	88.83	117.03	118.59	120.17	116.23	118.77	118.4		120.17	88.83
	116.05		112.16	117.16	115.77	113.7	117.78	115.36			117.78
	115.51	73.55	101.81	109.3	117.47	107.2	121.53	113.2	116.42		121.53	73.55

 

В расчетах режимов будем использовать уточненную конфигурацию сети с использованием двухцепных линий электропередач и компенсирующих устройств на некоторых участках сети. Данные изменения были внесены по причине невозможности обеспечения необходимого уровня напряжения в узлах в послеаварийных режимах при использовании одноцепных линий электропередач.

Проведем расчеты для схемы 2:

Рис 2.5 Потокораспределение в режиме наибольших нагрузок (Схема 2)

Рис 2.6 Потокораспределение в послеаварийном режиме при отключенной линии 1-5 (Схема 2)

Таблица 2.6

Напряжения в узлах схемы 2 в нормальном и послеаварийных режимах

 

№ узла	Напр. в норм.режиме, кВ	Напряжения в узлах при отключении ветви, кВ	Наиб.напр., кВ	Наим.напр., кВ
1-5	1-6	2-7	2-8	3-4	3-8	4-6	4-7	5-5
	111.43	86.23	100.78	104.27	111.36	106.85	113.98	107.4	111.28	98.43	111.36	86.23
	109.63	86.56	96.71	105.45	109.2	100.48	104.57	104.75	109.23	97.83	109.2	86.56
	113.01	93.21	98.85	111.67	112.79	113.82	111.37	107.69	112.48	102.84	113.82	93.21
	115.35	85.31	109.97	115.51	115.26	114.51	115.52	113.32	115.37	118.28	118.28	85.31
	116.05	108.87	93.66	115.56	115.97	116.34	115.46	117.75	115.86	112.38	117.75	93.66
	113.34	86.96	104.32	113.61	113.2	111.93	113.64	109.93	113.38	99.66	113.64	86.96
	111.35	87.45	99.66	105.73	110.86	104.53	115.57	106.93	111.08	99.06	115.57	87.45

 

В расчетах режимов схемы 2 будем использовать компенсирующие устройства в узлах №3, №7, так как они по экономическим показателям дешевле чем двухцепные линии. Данные изменения были внесены по причине невозможности обеспечения необходимого уровня напряжения в узлах (0,9U_н<U_i<1,1U_н) в послеаварийных режимах.

Определим напряжения в нормальном и послеаварийных режимах при использовании двухцепных линий и компенсирующих устройств и сведем их в таблицы 2.7 и 2.8.

 

Проведем расчеты для схемы 1:

 

Напряжения в узлах схемы 1 в нормальном и послеаварийных режимах

 

Рис 2.7 Потокораспределение в режиме наибольших нагрузок (Схема 1)

 

Рис 2.8 Потокораспределение в послеаварийном режиме при отключенной линии 1-5 (Схема 1)

 

 

Таблица 2.7

Напряжения в узлах схемы 1 в нормальном и послеаварийных режимах

 

№ узла	Напр. в норм.режиме, кВ	Напряжения в узлах при отключении ветви, кВ	Наиб.напр., кВ	Наим.напр., кВ
1-5	1-6	2-5	2-8	3-4	3-8	4-6	5-7
	114.69	113.01	114.15	103.03	115.62	110.5	119.07	110.72	115.22		119.07	103.03
	112.29	111.15	111.27	104.22	110.67	104.37	102.62	104.69	112.68		112.68	102.62
	115.12	114.47	113.74	110.49	114.21	118.93	109.55	104.73	115.35		118.93	104.73
	117.63	115.49	117.51	118.52	117.85	116.66	118.65	116.72	118.25		118.65	115.49
	118.07	117.93	116.3	117.07	117.87	118.89	116.86	118.89	118.12		118.89	116.3
	116.77	114.6	116.64	117.66	116.98	115.78	117.79	115.85			117.79	114.6
	114.3	112.9	113.53	104.51	112.31	108.27	120.59	108.55	114.75		120.59	104.51

 

 

Проведем расчеты для схемы 2:

 

Напряжения в узлах схемы 2 в нормальном и послеаварийных режимах

 

Рис 2.9 Потокораспределение в режиме наибольших нагрузок (Схема 2)

 

Рис 2.10 Потокораспределение в послеаварийном режиме при отключенной линии 1-5 (Схема 2)

Таблица 2.8

Напряжения в узлах схемы 2 в нормальном и послеаварийных режимах

 

№ узла	Напр. в норм.режиме, кВ	Напряжения в узлах при отключении ветви, кВ	Наиб.напр., кВ	Наим.напр., кВ
1-5	1-6	2-7	2-8	3-4	3-8	4-6	4-7	5-7
	115.17	101.01	108.04	111.82	113.97	113.46	116.64	113.77	114.87	109.78	116.64	101.01
	114.85	102.13	106.3	112.91	116.25	111.64	112.16	113.19	114.47	110.01	116.25	102.13
	116.01	104.78	106.38	115.39	116.35	116.25	115.14	114.16	115.67	111.74	116.35	104.78
	116.97	99.66	113.3	117.07	116.78	116.62	117.1	116.25	116.82	118.28	118.28	99.66
	117.12	112.95	101.6	116.88	117.23	117.2	116.8	117.75	116.98	115.52	117.75	101.6
	116.09	101.08	109.99	116.25	115.77	115.52	116.3	114.9	115.89	110.38	116.25	101.08
	115.8	102.47	108.02	113.18	117.81	113.33	118.2	114.28	115.48	110.73	118.2	102.47

Как видно из результатов расчетов, напряжения во всех узлах во всех рассмотренных режимах находятся в норме (в пределах интервала допустимых значений 0,9U_н<U_i<1,1U_н).