Розвиток електричної мережі ВАТ "Львівобленерго"

Розвиток електричної мережі ВАТ "Львівобленерго"

1. АНАЛІЗ ВИХІДНИХ ДАНИХ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ

Електроенергетичні системи мають зв’язок з усіма галузями господарства України. Зміни, які відбуваються в них зумовлюють неперервний динамічний розвиток електроенергетичних систем, який проявляється у зростанні чи зниженні навантаження, введенні нових генеруючих потужностей, зміні структури існуючих мереж. В рамках країни практично відсутні моменти проектування автономних електроенергетичних систем. Очевидно, що це вимагає відповідних проектів розвитку та реконструкції електроенергетичних об’єктів: станцій, підстанцій, мереж тощо, як на даний час, так і на перспективу. При цьому потрібно враховувати історичні аспекти розвитку електроенергетики:

· стан генеруючих потужностей;

· перспективи розроблення електроматеріалів;

· стан електротехнічної промисловості;

· існуючий стан і архітектура енергетичних систем.

Згідно завдання, передбачається розвиток електричної мережі 35 кВ ВАТ «Львівобленерго». Прогнозується зростання потужності навантаження підстанції «Добромиль-14» до 4.25 МВт. Склад споживачів, які отримують живлення від шин підстанції 10 кВ по категоріях надійності наступний: І категорія – 20%, ІІ категорія – 30%, ІІІ категорія – 50% від потужності підстанції. Коефіцієнт реактивної потужності на шинах підстанції для режиму найбільшого навантаження tgj=0,593. Час максимального навантаження – 5800 год.

Електрична мережа розташована в центрі і півдні Львівської області. Район розташування мережі відноситься до третього по швидкості напору вітру та другого по ожеледі. Середньорічна температура на території, охопленій мережею, становить 9,9°С, а середньорічна тривалість гроз становить 1000 год за рік.

На рис. 1.1 наведена ділянка схеми електричної мережі ВАТ «Львівобленерго».

Рис. 1.1 - Ділянка схеми електричної мережі ВАТ «Львівобленерго»

Живильними вузлами електричної мережі є підстанції «Ст. Самбір-Т» та «Чижки-68». Це вузли, які живлять певну частину Львівської області. На ПС «Ст. Самбір-Т» встановлено 2 трансформатори потужністю 40 МВ×А кожен, які живлять шини 35 кВ від шин 110кВ. На ПС «Чижки-68» встановлено трансформатор потужністю 10 МВ×А.

1.1 Розрахунок режиму роботи мережі для вихідної схеми

Вихідними даними для розрахунку режиму роботи мережі є схема мережі (рис. 1.1), параметри ліній електропересилання, які наведені у табл. 1.1 та навантаження підстанцій мережі – табл. 1.2.

Згідно [1] на рис. 1.2 зображена заступна схема лінії електропересилання напругою 35кВ. Її параметри розраховуються за формулами, наведеними нижче.

Рис. 1.2 - Заступна схема лінії 35кВ

, , ,

де:

l - довжина лінії, (км);

n - кількість проводів у розщепленій фазі;

F – поперечний переріз проводу, (мм2);

ρ = 28,9 Ом·мм2/км - питомий опір;

tcp - середньорічна температура(°С);

α = 0,004 °С-1 – температурний коефіцієнт розширення.

Розрахуємо параметри для лінії L1 ПС «Ст. Самбір-Т» - ПС « Хирів-13».

 Ом;

 Ом/км;

 Ом.

Параметри всіх інших ліній розраховується аналогічно як і для L1 між ПС «Ст. Самбір-Т» - ПС « Хирів-13».

Результати обчислень занесені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1 - Параметри ліній електричної мережі 35 кВ

Розрахунок виконаний для мережі 35 кВ. За балансуючі вузли (100 і 200) були прийняті шини 35 кВ підстанції «Ст. Самбір-Т» та підстанції «Чижки-68» відповідно. Напруга у цих вузлах підтримувалась на рівні 37.8кВ. Мінімальні навантаження складають 60% від максимальних.

Таблиця 1.2 - Навантаження вузлів

Результати розрахунку, який виконаний на графічно-розрахунковому

комплексі «DAKAR», коротка характеристика якого наведена у параграфі 3.1, даної пояснювальної записки, наведені у дод. А «Стартовий режим».

1.2 Характеристика підстанції «Добромиль-14»

На підстанції «Добромиль-14» 35/10 кВ, схема якої наведена на рис.1.3, встановлено два трансформатори потужністю 4 і 2.5 МВ×А. Від шин 10 кВ живляться споживачі потужністю 3.366+j1.84МВ×А

Прогнозується збільшення навантаження підстанції до 4.25 МВт. На шинах 10 кВ навантаження зросте до потужності 4.25+j2.12 МВ×А.7

Запроектована схема підстанції «Добромиль-14», яка вибрана для електропостачання споживачів, наведена на рис. 1.4.

Схеми розподільних злагод підстанції «Добромиль-14» вибрані, виходячи з наступних вимог:

· надійності електропостачання споживачів та потрібні перетоки потужностей через шини підстанції;

· поетапний розвиток підстанції;

· можливість проведення ремонтних робіт на окремих елементах без вимкнення сусідніх приєднань;

· врахування вимог релейного захисту та аавтоматики;

· наочність;

· економічність.

Рис. 1.3 - Існуюча схема підстанції «Добромиль-14»

На стороні ВН – одна секціонована вимикачем система шин.

На стороні НН – одна одинока секціонована вимикачем система шин. (рис 1.3)

Рис. 1.4 - Запроектована схема підстанції «Добромиль-14»

Для розподільної злагоди 35 кВ вибрана схема – місток з вимикачами в колах трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів, передбачається встановлення вакуумних вимикачів фірми SIEMENS типу 3AF01.

На стороні НН – одна одинока секціонована вимикачем система шин, передбачається встановлення вакуумних вимикачів заводу РЗВА типу ВР2.(рис 1.4)

2. ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ ПІДСТАНЦІЇ

Вибір кількості та номінальної потужності трансформаторів виконуємо для максимального робочого режиму.

З умов надійності на підстанції «Добромиль-14» встановлюємо два трансформатори.

Потужність трансформатора двотрансформаторної підстанції визначається з врахуванням допустимого перевантаження трансформатора на 40% під час аварійного вимкнення одного з трансформаторів в максимальному режимі роботи.

Визначаємо потужність навантаження підстанції:

Отже,

Згідно [4], вибираємо трансформатор типу ТМ–4000/35.

Паспортні дані трансформатора:

Розраховуємо параметри трансформатора:

3. РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ МЕРЕЖІ

Розрахунок режимів роботи електричної мережі виконується для визначення:

а) завантаження елементів мережі, визначення пропускної здатності мережі при очікуваних перетоках потужності;

б) перерізу проводів і кабелів та потужності трансформаторів і автотрансформаторів;

в) рівня напруг у вузлах і на елементах мережі, заходів по забезпеченню допустимих відхилень напруги, втрат потужності і енергії, для оцінки економічності роботи мережі;

г) рівнів струмів коротких замикань (КЗ), відповідність очікуваним струмам КЗ, заходів по обмеженню струмів КЗ;

д) пропускної здатності мережі з умов стійкості.

Координати режиму мережі в процесі її експлуатації постійно змінюються, тому що мають місце неперервні зміни навантаження, може змінюватись і сама схема мережі внаслідок експлуатаційного чи аварійного вимкнення окремих елементів.

Вихідними даними для розрахунку основних режимів роботи мережі є схема електричної мережі, що наведена на рис. 3.1, параметри ЛЕП (табл. 1.1), навантаження підстанцій (табл. 1.2).

Усі розрахунки режимів роботи мережі здійснюються за допомогою комплексу «DAKAR».

Рис. 3.1 - Схема електричної мережі

3.1 Коротка характеристика комплексу «DAKAR»

Графічно-розрахунковий комплекс «DAKAR» призначений:

· розрахунку режимів роботи мережі;

· визначення струмів КЗ;

· дослідження мереж на статичну та динамічну стійкість;

· дослідження режимів роботи генераторів та синхронних компенсаторів.

Комплекс використовується як для навчальних розрахунків, так і для диспетчерських розрахунків діючих мереж, дозволяє прогнозувати усі можливі перетоки потужності по мережах для кожної години доби.

Вхідними даними для розрахунку у комплексі «DAKAR» є навантаження у вузлах і параметри ліній електропересилання та трансформаторів. Коефіцієнт трансформації задається як відношення напруг.

Усі вхідні параметри можна вводити вручну або автоматично. При автоматичному заданні параметрів ліній електропересилання вхідною інформацією є марка проводу і довжина лінії, для трансформаторів –це двообмоткові чи триобмоткові та їх потужність.

При ручному вводі користуємся заступною схемою лінії – рис.3.2. та трансформатора – рис.3.3., та формулами для рорахунків їх параметрів, які наведені нижче.

Рис. 3.2 - Заступна схема лінії 35кВ

Рис. 3.3 - Заступна схема двообмоткового трансформатора

При розрахунку струмів КЗ потрібно вказати вид КЗ (одно-, дво- чи трифазне) та місце (на лінії, у вузлі) і також сформувати схеми послідовностей(пряма, зворотня чи нульова).

Балансуючим вузлом задається потужна електростанція або шини потужної підстанції.

3.2 Розрахунок режиму максимальних навантажень

Максимальний режим – це режим, при якому споживачі характеризуються максимальним споживанням електроенергії. У цьому режимі в мережі мають місце максимальні втрати потужності та напруги. Бажана напруга на шинах 10 кВ підстанції «Добромиль-14» у цьому режимі повинна бути близькою 1,08Uном. Результати розрахунку режиму наведені у дод. Б. Напруга у балансуючих вузлах дорівнює 37.8 кВ.

Таблиця 1 - Напруги у вузлах режиму максимальних навантажень

3.3 Розрахунок відрегульованого режиму максимальних навантажень

Напруги на шинах НН ПС в максимальному режимі повинні знаходитись в межах 1,08·Uном. Але вони знаходяться на незадовільному рівні (табл. 3.1). Виконання цієї вимоги досягається з допомогою зміни коефіцієнтів трансформації у відповідних трансформаторів.

Потрібні коефіцієнти трансформації визначаються наступним чином:

де: - потрібне положення РПН, для підтримання необхідного рівня напруги;

 - номінальний коефіцієнт трансформації;

 - відсоткова зміна напруги при зміні положення РПН;

 - дійсна напруга без використання РПН;

 - бажана напруга, кВ.

Проводимо розрахунки для трансформаторів на ПС «Добромиль-14».

Для НН:

;

.

Вибрані коефіцієнти трансформації трансформаторів наведені у табл. 3.2.

Таблиця 3.2 - Коефіцієнти трансформації трансформаторів підстанції «Добромиль-14»

З новими коефіціентами трансформації проводимо розрахунки режиму максимальних навантажень. Отримані значення напруг наведені в табл. 3.3, підтверджують правильність вибору коефіціентів трансформації. Результати розрахунку режиму наведені у дод. В.

Таблиця 3.3 - Напруги у вузлах відрегульованого режиму максимальних навантажень

3.4 Розрахунок режиму мінімальних навантажень

Мінімальний режим – це режим, при якому споживачі характеризуються мінімальним споживанням електроенергії. В мінімальному режимі бажана напруга на шинах споживачів повинна бути близькою до 1,03Uном

Розраховані напруги у вузлах наведені в табл. 3.4. Результати розрахунку режиму наведені у дод. Г.

Таблиця 3.4 - Напруги у вузлах режиму мінімальних навантажень

3.5 Розрахунок відрегульованого режиму мінімальних навантажень

Провівши аналіз результатів розрахунку, бачимо, що цей режим характеризується малими втратами активної потужності і напруги, що є характерним для цих режимів. Потрібні коефіцієнти трансформації визначаються аналогічно як у розділі 3.3. Вибрані коефіцієнти трансформації трансформаторів наведені у табл. 3.5.

Таблиця 3.5 - Коефіцієнти трансформації трансформаторів підстанції «Добромиль-14»

З новими коефіціентами трансформації проводимо розрахунки режиму мінімальних навантажень. Отримані значення напруг наведені в табл. 3.6, підтверджують правильність вибору коефіціентів трансформації. Результати розрахунку режиму наведені у дод. Д.

Таблиця 3.6 - Напруги у вузлах відрегульованого режиму мінімальних навантажень

3.6 Розрахунок післяаварійних режимів

Післяаварійні та обтяжені режими роботи виникають внаслідок аварійного або планового вимкнення елементу електричної мережі. Усі аварійні режими розраховуються при максимальному навантаженні підстанції. Напруга на шинах 10 кВ підстанції «Добромиль-14» повинна бути близькою до номінальної.

Розглянемо усі аварійні режими роботи електричної мережі.

3.6.1 Аварійний режим №1

Вимкнено один трансформатор на підстанції «Добромиль-14»

У цьому режимі усе навантаження припадає на один трансформатор. Результати розрахунку цього режиму наведені у дод. Е. Цей режим характеризується збільшенням втрат активної потужності та напруги, порівнюючи з максимальним режимом навантаження. Розраховані напруги у вузлах наведені в табл. 3.7.

Таблиця 3.7 - Напруги у вузлах аварійного режиму №1

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6