Электроэнергетическая система

 
 
 

1. Введение.

 

Электроэнергетическая система представляет собой совокупность электро-

станций, электрических  и тепловых сетей и узлов потребления, объединенных

процессом производства, передачи и распределения электроэнергии.

    В  России имеется около ста районных электроэнергетических систем каждая

из которых  обеспечивает централизованное электроснабжение потребителей

на территории, охватываемой подчиненными ей электрическими сетями.

Энергосистема обслуживает обычно территорию одной  области, края, а иногда

двух или трех областей.

   Районная  энергосистема представляет собой  производственное объединение

нескольких разнородных  энергетических предприятий: электростанции, пред-

приятий по эксплуатации электрических сетей, ремонтных  баз, проектно – конст-

рукторских организаций, подстанций.

    Граница  между электроэнергетической системой  и потребителем – условная 

проводится на договорной основе в специальных  пунктах раздела электрических

сетей, поэтому  в ее состав могут входить сети самых низких номинальных напряжений.

    Структура  и характеристика потребителей  определяют условия построения 

схемы их электроснабжения, а в ряде случаев могут предъявляться  специфичес – 

кие требования и существенно влиять на режимы работы системы в целом. Так,

для особо ответственных потребителей может появится необходимость сооруже – ния небольших электростанций для обеспечения надежности электроснаб –

жения.

    В  силу одновременности процессов  производства и потребления электроэнер  – 

гии в энергосистеме  для каждого момента времени должно иметь место соответствие между расходной частью баланса мощности, к которой относится мощность нагрузок с учетом потерь в сетях и собственных нужд электростанций, и его приходной частью, к которой относится располагаемая мощность электростанций.

    В  условиях эксплуатации баланс  мощности составляется на каждый  час суток

(диспетчерский  график нагрузки), и на каждый  месяц следующего квартала.

    При  проектировании электрической сети  баланс мощности составляется  для

определения суммарного необходимого ввода мощности на электростанциях

и обмена потоками мощностей с энергосистемой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

1. Исходные  данные по проекту.

 

 По заданным P_max и cosφ определяем Q_max и S_max по формулам :

φ (1)

                                                                                                               (2) 

Таблица. 1 – Исходные данные.

 
 

2. Предварительный расчет эл сети. 

2.1. Расчет  баланса активной и реактивной  мощности в сети. 

2.1.1 Расчет  баланса активной мощности сети. 

    Расчет  баланса активной мощности электрической сети рассчитываем по

формуле: 

  Р_сист = Р_нагр +ΔР_сети + ΔР_сн                                                                                                                             (3)

где  Р_сист- активная мощность системы, требуемая для работы проектируемой сети;

       Р_нагр- суммарная мощность потребителей;

       ΔР_сети- суммарные потери активной мощности в элементах сети;

       ΔР_сн- расход активной мощности на собственные нужды электростанции.

Р_нагр= Р₁+Р₂+Р₃+Р₄+Р₅=125 мВт 

ΔР_сети= ΔР_лэп+ ΔР_тр

где ΔР_лэп- потери активной мощности в линиях;

      ΔР_тр – потери активной мощности в трансформаторах.

Принимаем :

      ΔР_сети=0,05* Р_нагр=0,05*125=6,25 мВт

      ΔР_сн=0,04* Р_нагр=0,04*125=5 мВт

Тогда требуемая  мощность системы равна:

  Р_сист=125+6,25+5=136,25 мВт 
 
 
 
 

2.1.2 Баланс  реактивной мощности в сети. 
 

    Расчет  баланса реактивной мощности  электрической сети рассчитываем  по 

формуле:

   Q_сист = Q_нагр +ΔQ_сети + ΔQ_сн (4)

где  Q_сист- реактивная мощность системы, требуемая для работы проектируемой    сети;

       Q_нагр- суммарная реактивная мощность потребителей;

       ΔQ_сети- суммарные потери реактивной мощности в элементах сети;

       ΔQ_сн- расход реактивной мощности на собственные нужды электростанции.

   Q_ист= Q_сист+ Q_ку

или     Q_сист+ Q_ку= Q_нагр+ ΔQ_сети +ΔQ_сн

где    Q_ку – реактивная мощность компенсирующих устройств;

          Q_сист – реактивная мощность системы, необходимая для работы всей проектируемой электрической сети;

   Q_сист=  Р_сист* tgφ_сист

   cosφ_сист= 0.906

   tgφ_сист= 0.467

Тогда получаем     Q_сист=136,25*0,467=63,63 мвар

  Q_ку=   Q_нагр+ΔQ_сети+ΔQ_сн-ΔQ_сист

Принимаем  ΔQ_сн=0,04*S_нагр=0,04*141,8=5,672 мвар

где   S_нагр- суммарная мощность нагрузки проектируемой сети.

   ΔQ_сети= ΔQ_тр

где  ΔQ_тр=0,1* S_нагр=0,1*141,8=14,18 мвар

    Полученные  значения подставляем в исходную формулу и получаем мощность

Q_ку;

Q_ку=66,605+14,18+5,672-63,63=22,827 мвар

          Распределяем компенсирующие устройства по подстанциям из условия:

 cosφ₁= cosφ₂= cosφ₃= cosφ₄= cosφ₅

 tgφ_сети=(   Q_нагр- Q_ку)/ Р_нагр=(66,605-22,827)/125=0,35

       При этом потери мощности компенсирующих устройств каждой подстанции будут равны:

 Q_ку= Р_и(tgφ_и- tgφ_сети)                                                                                        (5)

где    Р_и; tgφ_и , активная мощность и тангенс угла каждой подстанции.

 Q_ку1=10(0,54-0,35) = 1,9 мвар

 Q_ку2=20(0,455-0,35) = 2,1 мвар

 Q_ку3=30(0,567-0,35) = 6,51 мвар

 Q_ку4=40(0,593-0,35) = 9,72 мвар

 Q_ку5=25(0,455-0,35) = 2,625 мвар

    Реактивная  мощность потребителей каждой подстанции будет равна:

Q_i= Q_iз- Q_куi

tgφ_i= Q_i/ Р_i 
 
 
 
 
 

 Q₁=5,4-1,9=3,5 мвар

 Q₂=9,1-2,1=7 мвар

 Q₃=17,01-6,51=10,5 мвар

 Q₄=23,72-9,72=14 мвар

 Q₅=11,375-2,625=8,725 мвар

 tgφ₁=3,5/10=0,35          cosφ=0,944

 tgφ₂=7/20=0,35             cosφ=0,944

 tgφ₃=10,5/30=0,35        cosφ=0,944

 tgφ₄=14/40=0,35           cosφ=0,944

 tgφ₅=8,725/25=0,35      cosφ=0,944 

  Результаты расчета баланса активной и реактивной мощности заносим в таблицу. 

Таблица 2 – Баланс мощностей.

 
 

2.2 Выбор  конструкции сети, материалов проводов  и

номинального  напряжения. 

2.2.1 Выбор  конструкции сети. 
 

    Для электроснабжения заданного района принимаем воздушные линии электро-

передач с унифицированными опорами. Провода-голые, сталеалюминевые  АС.

    Для электроснабжения потребителей первой категории применяем двухцепные

ЛЭП, а для  второй категории – одноцепные. В замкнутых системах сети все

линии выполняются  одноцепными.