Проектирование электрических сетей

Методы и задачи проектирования электрических сетей

Проектирование электрической сети – это комплексная задача, которая предполагает решение экономических и технических вопросов относительно исходных данных, которые определяются техническим заданием на разработку проекта сети.

Процесс проектирования электрической сети начинается с разработки обоснования используемых материалов для определения экономической целесообразности и эффективности проектирования, реконструкции, строительства или расширения сети. Данный комплекс проектных работ включает в себя:

1. Схемы развития электрической сети.
2. Разработку энергетических и электросетевых разделов.
3. Схемы внешнего электроснабжения.

Проект развития электрической сети может выполняться, как самостоятельная работа, так и, как составная часть развития энергетической системы. В проекте электрической сети должны быть указаны решения по развитию разных по напряжению и назначению сетей. В зависимости от технического задания, имеющихся материальных и натуральных ресурсов, процесс проектирования может состоять из разных этапов. В его состав могут входить:

1. Сбор данных, касающихся намеченного объема и очередности развития электрической сети в денежных и натуральных показателях.
2. Выбор и обоснование числа, мест установки и мощности реакторов для компенсации емкостных токов.
3. Расчет токов короткого замыкания разрабатываемой электрической сети, а также установление требований к коммутационной аппаратуре, отключающей способности.
4. Составление баланса мощностей и выявление всех условий регулировки напряжения в сети, обоснование мест и способов размещения компенсирующих устройств, а также их мощности и типа.
5. Проверочные расчеты динамической и статической параллельной работы электрических станций и определение требований по отношению к системе противоаварийной автоматики.
6. Электрические расчеты режимов функционирования электрических станций и определение загрузки сети.
7. Электрические расчеты режимов работы сети и обоснование схемы ее построения.
8. Анализ существующей энергетической системы, который включает в себя ее рассмотрение с точки зрения условий регулирования напряжения, условий эксплуатации, климатических условий, загрузки, выявления “узких мест” и т.п.
9. Определение нагрузок по электричеству потребителей и составление баланса активной мощности по отдельным энергетическим узлам и электрическим подстанциям, а также обоснования для строительства новых подстанций.

Расчет нагрузок и баланс реактивных и активных мощностей

При расчете нагрузок электрической сети рассчитываются реактивные и полные мощности отдельных потребителей в минимальном и максимальном режимам по следующим формулам:

$Si = Pi / cosф$

$Qi = Pi / tgф$

где, Рi - минимальная или максимальная активная мощность i-го потребителя; cosф и tgф - коэффициенты мощности i-го потребителя.

Баланс активной мощности составляется для максимальных нагрузок. Активная мощность, которая потребляется слагается из нагрузок в установленных пунктах потребления, мощности резерва собственных нужд поставщика электрической энергии, а также потери мощности в трансформаторах и линиях. Таким образом уравнение баланса имеет следующий вид:

Рисунок 1. Уравнение. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

где, Рг - установленная мощность генератора; Рmax - максимальная мощность; Кoi = 0,9 - коэффициент одновременности в максимуме нагрузок потавщика электрической энергии; З Рнк и Рtj - потеря мощности в j-м трансформаторе и i-й линии (7%); Рр - резерв мощности; Рсн - потребление собственных нужд поставщика энергии.

При расчете мощности больших электрических сетей (районных, городских и т.п.) определяют мощность компенсирующих устройств, в данном случае компенсирующие устройства преимущественно размещаются на шинах электроприемников. Компенсация реактивной мощности воздействует на величину полных нагрузок подстанций и выбор мощности трансформаторов, потери напряжения, сечение проводов и т.п. При составлении баланса могут быть приняты следующие допущения: совпадение по времени периодов потребления реактивных и активных нагрузок подстанций; потери реактивной мощности в индуктивном сопротивлении воздушных линий электропередач компенсируются за счет генерации емкостной мощности данных линий, то есть:

Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Потери реактивной мощности в трансформаторах при каждом процессе трансформации составляет около 10 % от полной и трансформируемой мощности, то есть

Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

где, m - количество ступеней трансформации

Следовательно, уравнение баланса мощностей будет иметь следующий вид:

Рисунок 4. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

где, Qг - реактивная мощность, которая отдается электротехническим средствам при условии максимального режим; Qт - мощность трансформатора; Qку - мощность компенсирующих устройств.