Выбор ориентировочного значения номинального напряжения

При предварительном определении значения напряжения можно пользоваться эмпирической формулой, предложенной Г.А. Илларионовым. С целью уменьшения объема расчетов, определяем ориентировочное значение рационального напряжения по средневзвешенным значениям мощности и длины :

, (1.1)

где - средневзвешенное значение мощности

- средневзвешенное значение длинны линии

(1.2)

(1.3)

В дальнейшем будем рассматривать варианты выполнения электрической сети на напряжения 110 и 220 кВ.

Варианты конфигурации сети

Выбор схемы электрической сети производится одновременно с выбором номинального напряжения и заключается в определении размещения подстанций, связей между ними (граф сети), предварительной разработке принципиальных схем подстанций, определении типа, числа и мощности трансформаторов на подстанциях и сечений проводов линий электропередачи. Выбор схемы производится на перспективу 5-10 лет, при этом следует исходить из общих принципов ее построения на более далекую перспективу.

Топология электрических сетей развивается в соответствии с географическими условиями, распределением нагрузок и размещением энергоисточников. Многообразие и несхожесть этих условий приводят к большому количеству конфигураций и схем электрической сети, обладающих разными свойствами и технико-экономическими показателями. Оптимальное решение может быть найдено путем технико-экономического сравнения вариантов.

Составление наиболее целесообразных вариантов схемы является практически достаточно сложной задачей.

Варианты схем сети для их дальнейшего сопоставления обосновываются с учетом следующих основных требований:

1. схема должна обеспечивать необходимую надежность электроснабжения и требуемое качество электроэнергии у потребителей в соответствии с Правилами устройства электроустановок[1]. Под надежностью понимается способность выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в условиях, оговоренных в нормативных документах. Согласно [1] все электроприемники по требуемой степени надежности разделены на три категории.

Первая категория – электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, нарушения функционирования особо важных элементов городского хозяйства и т.п. Эти приемники должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания (таковыми, в частности, считаются две системы или две секции шин одной подстанции, питающейся от двух источников), и перерыв в их электроснабжении может быть допущен только на время автоматического ввода резервного питания.

Из состава этой категории выделяется особая группа электроприемников, внезапные перерывы электроснабжения которой угрожают жизни людей и могут приводить к взрывам и нарушениям основного технологического оборудования. Для электроснабжения этой группы электроприемников должен предусматриваться третий (аварийный) независимый источник, мощность которого достаточна для безаварийного останова производства и который автоматически включается при исчезновении напряжения на основных источниках.

Вторая категория – электроприемники, перерыв электроснабжения которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и т.п. Эти электроприемники рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания, при этом допустим перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной бригадой. Допускается питание электроприемников второй категории от одного трансформатора или по одной линии, если обеспечена возможность проведения ремонта линии или замены поврежденного трансформатора в течении одних суток.

Третья категория – все остальные электроприемники. Электроснабжение этих приемников может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента сети, не превышают одних суток.

2. Схема должна быть достаточно гибкой, приспособленной к различным режимам распределения мощности, возникающим в результате изменения нагрузок потребителей или отклонений балансов мощности в питающей электросистеме от планируемых или аварийных отключениях элементов сети; конфигурация и параметры сети должны обеспечивать возможность ее последующего развития без коренных изменений с учетом рационального сочетания с будущими сетями более высокой ступени напряжения, а также передачу и распределение мощности в течении длительного времени.

3. Нагрузки сети должны получать питание по кратчайшему расстоянию от источников электроснабжения;

4. Схема сети должна строиться с максимальным охватом территории для комплексного электроснабжения всех расположенных на этой территории потребителей независимо от их ведомственной принадлежности.

5. Следует избегать сооружения протяженных незагруженных участков, используемых только в послеаварийных режимах;

6. Схема сети должна обеспечивать оптимальный уровень токов короткого замыкания;

7. Одним из важнейших требований к схеме и конфигурации сети является возможность ее построения из унифицированных элементов линий, подстанций.

8. Схема должна учитывать возможность выполнения релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики;

9. Построение схемы должно соответствовать условиям окружающей среды, что при выборе схемы выражается в уменьшении площади отчуждаемой для электросетевого строительства территории путем повышения пропускной способности действующих ВЛ, применения двухцепных и многоцепных ВЛ и т.п.

При составлении возможных вариантов схем электрической сети рекомендуется использовать их типичные конфигурации: разомкнутые нерезервированные, радиальные и магистральные сети, разомкнутые резервированные и замкнутые сети.

Радиальная нерезервированная сеть является наиболее простой, но в то же время характеризуется недостаточной надежностью электроснабжения. Она используется в начальный период электрификации района и в последующем трансформируется в резервированную разомкнутую или замкнутую сеть. Питание осуществляется от источника до потребителя по одноцепным линиям. Радиальная резервированная сеть выполняется проложенными к каждой подстанции двумя одноцепными линиями или одной двухцепной. Она характеризуется более высокой надежностью электроснабжения, не вызывает увеличения токов короткого замыкания в смежных участках сети, обеспечивает возможность присоединения подстанций по простейшим схемам (блок линия – трансформатор), может иметь равномерную загрузку обеих цепей или линий.

Магистральные нерезервированные и резервированные сети обладают такими же достоинствами и недостатками, как и радиальные.

Простейшие замкнутые сети (линия с двухсторонним питанием, кольцевые сети) характеризуются высокой степенью надежности электроснабжения, максимальным охватом территории, уменьшением суммарной длины линий электропередач, наименьшими потерями мощности и электроэнергии. Недостатками этих схем являются: увеличение токов короткого замыкания, усложнение эксплуатации сети, трудности обеспечения автоматизации и селективной работы релейной защиты.

Варианты возможных схем электроснабжения с учетом взаимного расположения электростанции А и пунктов нагрузок приведены на рис.2.1 –2.3.

Рисунок 2.1- Радиально-магистральная сеть

Рисунок 2.2- Радиально-магистральная сеть с ответвлением

Рисунок 2.3- Кольцевая сеть с ответвлением

Таблица 2- Расстояния между пунктами и электростанцией, км