Проектирование электрической сети

Рефераты / Физика и энергетика / Проектирование электрической сети

· Большая загрузка реактивной мощностью генераторов электростанций приводит к перегрузке по току генераторов.

· Передача больших потоков реактивной мощности от генераторов по элементам сети приводит к перегрузке по току генераторов и, как следствие к увеличению затрат на сооружение сети, повышенным потерям активной мощности.

· Недостаток реактивной мощности в системе влечет за собой сни

жение напряжения в узлах электрических сетей и у потребителей.

На основе специальных расчетов распределения реактивной мощности в электроэнергетической системе, для каждого узла системы определяется реактивная мощность, которую целесообразно передавать из системы в распределительные сети, питающиеся от того или иного узла.

Суммарная наибольшая реактивная мощность, потребляемая с шин электростанции, являющаяся источником питания для проектируемой сети, может быть оценена по выражению:

(9)

где kО.Q – коэффициент одновременности наибольших реактивных нагрузок потребителей kО.Q=0,98;

QП.нб – наибольшая реактивная нагрузка узла i;

n – количество пунктов потребления электроэнергии;

– суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах;

– потери реактивной мощности в линии;

– реактивная мощность, генерируемая линией;

Для оценки потерь реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах можно принять, что при каждой трансформации напряжения, потери реактивной мощности составляют приблизительно 10% от передаваемой через трансформатор полной мощности:

(10)

где – количество трансформаций напряжения от источника до потребителей.

Потери реактивной мощности в линии DQВЛ существенно зависят от передаваемой мощности и длины линии; генерируемая линией реактивная мощность Qc.ВЛ пропорциональна длине линии. Обе эти величины зависят от напряжения электропередачи, при чем потери мощности обратно пропорциональны, а зарядная мощность прямо пропорциональна квадрату напряжения линии электропередачи. Вследствие этого соотношение DQВЛ и Qc.ВЛ весьма различается для линий разных номинальных напряжений. Сечение проводов воздушной линии практически не оказывает влияния на величины DQВЛ и Qc.ВЛ . Для воздушных линий 110 кВ допускается на этой стадии расчета принимать равными величины потерь и генерации реактивной мощности.

Наибольшая суммарная активная мощность, потребляемая в проектируемой сети, составляет:

(11)

где PП.нб – наибольшая активная нагрузка подстанции i;

kо.P=0,95 - 0,96 – коэффициент одновременности наибольших нагрузок подстанций;

DPс=0,05 – суммарные потери мощности в сети в долях от суммарной нагрузки подстанций.

Соответствующая данной PП.нб необходимая установленная мощность генераторов электростанций определяется следующими составляющими:

PЭС= PП.Нб + PЭС.сн + PЭС.рез (12)

где РЭС.сн – электрическая нагрузка собственных нужд станции;

РЭС.рез – оперативный резерв мощности станции.

Нагрузка собственных нужд зависит от типа электрической станции и может быть ориентировочно принята для ТЭЦ 8 — 14 %, от установленной мощности генераторов электрической станции.

Оперативный резерв (РЭС.рез) обосновывается экономическим сопоставлением ущербов от вероятного недоотпуска электроэнергии при аварийном повреждении агрегатов на электростанции с дополнительными затратами на создание резерва мощности. Ориентировочно резервная мощность электростанций должна составлять 10—12% от суммарной установленной мощности генераторов, питающих рассматриваемых потребителей.

Расчет баланса реактивной мощности приведен в приложении В.

4.3 Выбор компенсирующих устройств

Для получения баланса реактивных мощностей вблизи основных потребителей реактивной мощности устанавливают дополнительные источники с выдаваемой реактивной мощностью QКУ. Отсюда возникает задача оптимизации режима реактивной мощности в системе электроснабжения промышленного предприятия, выбора типа и мощности, а также места установки компенсирующих устройств.

Прежде, чем определить мощности устанавливаемых на подстанциях трансформаторов, необходимо выбрать по какому коэффициенту мощности будет производиться выбор компенсирующих устройств. Это может быть балансирующий коэффициент tgjбал, выбирающийся из условия равенства коэффициентов мощности на шинах 10 кВ подстанции, либо экономический коэффициент tgjэк, обеспечивающий минимум суммарных потерь мощности в схеме. Значения для tgjэк для каждого уровня напряжения приведены в задании.

Таким образом, нам необходимо найти экономически целесообразный коэффициент мощности, удовлетворяющий требованиям минимума суммарных потерь мощности в сети. Он получается путём сравнения tgjбал с tgjэк. Расчет баланса активной и реактивной мощности приведен в приложении Б.

С учетом баланса реактивной мощности определяем требуемую реактивную мощность для каждой секции шин. Если полученное значение не превосходит 10 Мвар, то целесообразно установить батареи статических конденсаторов (БСК). В противном случае устанавливаются синхронные компенсаторы.

Определяем требуемую реактивную мощность на подстанции А, на одну секцию шин для схемы 2 по формуле:

(13)

Мощность, требуемая ПС А, менее 10 Мвар. Значит к установке принимаем комплектные конденсаторные установки (ККУ) типа УКЛ(П) напряжением 10 кВ.

Батареи конденсаторов комплектуются из отдельных конденсаторов, соединенных последовательно и параллельно. Конденсаторы выпускаются в однофазном и трехфазном исполнениях на номинальное напряжение 0,22 – 10,5 кВ. Увеличение рабочего напряжения БК достигается увеличением числа последовательно включенных конденсаторов. Для увеличения мощности БК применяют параллельное их соединение.

Эти установки не дают полной компенсация, они обладают ступенчатой регулировкой. При изменении требуемой реактивной мощности – снижении нагрузки, например, в летний период, можно просто отключить часть из них. Батареи конденсаторов выполнены мощностью 300, 450, 900, 1350, 1800, 2250, 2700 и 3150 квар. Подбираем количество батарей так, что скомпенсировать реактивную мощность на подстанции более точно.

Подберём установленную мощность батареи на одну секцию шин:

(14)