Меню

Формула стилла номинальное напряжение

Формула стилла номинальное напряжение

Обоснование схемы и напряжения электрической сети

Электрическая сеть должна обеспечить надежное электроснабжение потребителей и требовать для своего развития наименьших затрат материальных ресурсов.

Для, приведенного на рисунке 1 взаимного расположения узлов сети примем возможные к сооружению линии электропередачи. Получаем четыре возможных варианта электрической сети (рис.2а, 2б, 2в, 2г). В каждом варианте обеспечивается прямая связь ТЭЦ с энергосистемой; потребители в узлах 3 и 4 получают питание по двум линиям (или двухцепной линии) электропередачи.

Во всех схемах при аварийном отключении любой линии электропередачи обеспечивается электроснабжение потребителей 3 и 4 и сохраняется связь ТЭЦ с энергосистемой.

Из сопоставления схем а, б, в, и г видно, что схемы а и в будут дешевле, поскольку суммарная длина линий в этих исполнениях значительно меньше, чем в остальных схемах.

Схемы а и в по суммарной длине линий в одноцепном исполнении практически одинаковы. Сопоставим эти схемы по количеству силовых выключателей, условно обозначенных жирными точками. В схеме в на 2 выключателя больше. Таким образом, для дальнейшего рассмотрения следует оставить схему а.

При определении напряжения электрической сети сначала оценим напряжения отдельных линий, а потом примем напряжение всей сети.

Номинальное напряжение линии электропередачи определяется активной мощностью передаваемой по линии и расстоянием линии, на которое эта мощность передается.

Рассчитать номинальное напряжение линий можно используя различные формулы.

Эта формула приемлема для линий до 250 км. И передаваемой мощностью до 60 МВт.

Формула применима для больших мощностей передаваемых на расстояния до 1000 км.

Удовлетворительные значения для всех напряжений от 35 до 1150 кВ дает формула Илларионова

Для того чтобы найти напряжение отдельных линий, необходимо знать потоки мощности в линиях. Расчет предварительного (без учета потерь) распределения мощностей в разомкнутых сетях определяется по первому закону Кирхгофа.

Для определения предварительного распределения мощностей в разомкнутой сети эта сеть разрезается по источнику питания (узлу 1) и представляется сетью с двухсторонним питанием. На рисунке 3 показана сеть с двухсторонним питанием трех нагрузок – РТЭЦ с, Р3 и Р4. Мощность ТЭЦ представлена отрицательной нагрузкой. Направления мощностей Рij в линиях задаются произвольно. Если при расчете некоторая мощность Рij будет иметь отрицательный знак, то эта мощность течет в направлении, противоположном выбранному.

Поскольку сечения линий еще не выбраны, распределение мощностей определяется по длинам линий. Мощности, протекающие по головным участкам сети, определяются по следующим выражениям:

Правильность вычислений можно проверить по формуле:

11,56 + 15,05 = 70 + 40 – 83,4

Мощности, протекающие по линиям L42 и L23 , рассчитываются по первому закону Кирхгофа.

Номинальное напряжение линии электропередачи определяется активной мощностью Р, передаваемой по линии, и расстоянием L, на которое эта мощность передается.

Читайте также:  Как понизить падения напряжения

L14 = 60 км. L23 = 48 км.

L42 = 60 км. L31 = 108 км.

Т.к. длина линий менее 250 км и передаваемая по ним мощность менее 60 МВт, то для вычисления напряжения линий электропередачи можно воспользоваться формулой Стилла:

По результатам анализа полученных напряжений принимается номинальное напряжение электрической сети Uном с = 220 кВ.

Источник

Выбор класса напряжения при проектировании сетей

Статья посвящена основным принципам выбора класса напряжения электрчиеской сети при выполнении проектирования.

Содержание

  • 1 Теоретические основы
  • 2 Графический способ
  • 3 Эмперический способ
    • 3.1 Формула Стилла
    • 3.2 Формула Зелесского
    • 3.3 Формула Илларионова
  • 4 Использованные источники

Теоретические основы

Выбор класса напряжения при проектировании сетей является комплексным и требует совместного решения задач обеспечения надёжного электроснабжения с одной стороны и минимума капитальных и эксплуатационных затрат. В частности, очевидно, что внутренние электрические сети промышленного предприятия или населенного района не следует выполнять на сверхвысоком классе напряжения, например 500 кВ, и тому есть ряд причин: колоссальные капиталовложения в оборудование не приведут к существенному снижению потерь мощности, поскольку эти потери зависят от напряжения квадратично, но приведут к усложнению эксплуатации, а также нерациональными расходами на содержание и обновление оборудования. В этой связи для выбора класса напряжения могут быть использованы типовые кривые равноэкономичности, которые очерчивают границы оптимального применения классов напряжения на основании расстояния, на которое требуется передать мощность в системе, и мощности, которую требуется передать [1] . Указанные кривые фактически формируют зоны, в которых каждый из классов напряжения наиболее экономически обоснован.

Экономическая целесообразность применения того или иного класса напряжения зависит от совместного влияния нескольких факторов:

  • мощности нагрузок;
  • расстояния до источников питания;
  • географический район проектирования, в том числе какие классы напряжения уже используются;
  • способ регулирования напряжения;
  • конфигурация электрической сети.

При увеличении класса напряжения в электрической сети происходит следующее:

  • снижаются продольные потери электроэнергии;
  • уменьшаются сечения проводников;
  • увеличивается предел по статической устойчивости;
  • упрощается будущее развитие электрческой сети, за счёт наличия запасов пропускной способности сети;
  • увеличивается стоимость элементов электрической сети.

Существует три способа для ориентировочного выбора класса напряженяи:

  • принять на основе уже существующих классов напряжения;
  • графический способ;
  • эмперический способ.

Графический способ

Рассмотрим следующий простейший пример: необходимо выбрать класс напряжения для передачи 300 МВт на расстояние 400 км. Эта точка попадает в две зоны: зону 220 кВ (между кривыми 2 и 3) и в зону 330 кВ (между кривыми 5 и 6), таким образом между этими двумя классами напряжения и следует производить выбор: формировать варианты развития сети и выполнять проверочные расчёты.

Читайте также:  Резистор понижающий напряжение от 5 вольт

Тем не менее, указанные кривые не являются панацеей с точки зрения выбора номинального напряжения передачи, поскольку имеют целью описать ситуацию в целом без учета конкретных особенностей. Возвращаясь к ранее представленному примеру с недопустимостью применения напряжения 500 кВ в распределительных сетях, можно также указать на то, что при всей парадоксальности предложенного выбора, выбрать между напряжениями 20 и 35 кВ значительно сложнее, поскольку они слишком близки, чтобы принимать в отношении них экспертное решение без дополнительных расчётов. Аналогично, нужно понимать необходимость анализа каждой ситуации в отдельности: в ряде случаев переход на более высокие классы напряжения может стать решением проблем с потерями мощности и и значительным падением напряжения, и наоборот решение о применении низкого класса напряжения позволит значительно сократить капиталовложения и и затраты на эксплуатацию оборудования.

Последние факты указывают на то, что кривые равноэкономичности могут и должны служить инструментом предварительной оценки, но не могут считаться источником истинно верного решения, поскольку всегда требуется дополнительныя оценка схемно-режимной ситуации, в частности, в данном случае серии проверочных расчётов установившихся режимов.

Эмперический способ

Эмперические формулы прняты на основе [2] .

Формула Стилла

[math]\displaystyle U_ <ном>= 4,43 \cdot \sqrt >[/math] .

  • [math]L \lt 250[/math] км;
  • [math] \mid P_ \mid \lt 60[/math] МВт.

Формула Зелесского

[math]\displaystyle U_ <ном>= \sqrt < P_\cdot (100 + 15 \sqrt) >[/math] .

  • [math]L \lt 1000[/math] км;
  • [math]P_ \gt 60[/math] МВт.

Формула Илларионова

  • [math]35 \lt U_ <ном>\lt 1150[/math] кВ.

Источник



Выбор номинального напряжения

В России для распределительных сетей используются напряжения 35, 110 (150) и 220 кВ. При этом напряжение 150 кВ используется для вновь сооружаемых линий только в том случае, если в данной энергосистеме уже имеются линии с таким напряжением. Следует также иметь в виду, что во вновь проектируемых системах электроснабжения городов и промышленных районов напряжение 35 кВ имеет тенденцию к исчезновению, оставаясь широко применяемым только для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей и небольших (до 5…10 МВт) промышленных предприятий.

При выборе напряжения, прежде всего, следует исходить из технической приемлемостиданного номинального напряжения. Под технической приемлемостью понимается возможность в любых режимах, как нормальных, так и послеаварийных, обеспечить в наиболее удаленных точках сети требуемый уровень напряжения (с учетом диапазона регулирования устройств РПН трансформаторов на подстанциях потребителей). А также возможность в послеаварийном режиме длительно и без недопустимого перегрева пропускать по сети токи, необходимые для нормального функционирования потребителей. Чем выше напряжение, тем легче выполнить эти требования, так как при большем напряжении и токи меньше, и потеря напряжения ниже. Но линии электропередачи и особенно подстанции при более высоком напряжении становятся значительно дороже. Поэтому при выборе того или иного номинального напряжения следует учитывать его экономическую целесообразность.Это значит, что чтобыпринять напряжение выше, чем минимальное технически приемлемое, нужно сделать экономическое обоснование.

Для выбора технически приемлемого напряжения можно воспользоваться эмпирическими формулами, показывающими зависимость технически приемлемого напряжения от активной мощности, приходящейся на одну цепь , и расстояния , на которое эту мощность нужно передать, то есть в виде:

В технической литературе представлено несколько эмпирических формул. Здесь отметим лишь две.

1 Формула Стилла применяется при км и МВт, кВ:

где — — длина участка сети, км;

— активная мощность, приходящаяся на одну цепь, МВт.

2 Формула Илларионова (не имеет ограничений ни по расстоянию, ни по передаваемой мощности), кВ:

3 Формула Залесского применяется в случае больших мощностей, передаваемых на расстояние км, кВ:

Во всех случаях выбор напряжения следует начинать с головных участков, как наиболее загруженных. По мере удаления от источника питания номинальное напряжение может быть уменьшено на одну ступень. Исключение составляет кольцевая сеть: для всех участков применяется одно и то же номинальное напряжение. В курсовом проекте выбор напряжения осуществляется по формуле Илларионова.

Выбор сечений проводников

Все реальные проводники обладают некоторым активным сопротивлением, поэтому при пропускании тока греются, то есть часть передаваемой по линии электропередачи мощности неминуемо расходуется на этот нагрев. При этом суммарные потери электроэнергии в электрических сетях достигают колоссальных объемов. Существует только один способ снижения этих потерь — это уменьшение активного сопротивления проводников.

При обычных температурах уменьшить сопротивление проводника из алюминия или меди можно только путем увеличения его сечения. Но увеличение сечения влечет за собой увеличение стоимости ЛЭП. Таким образом, увеличению сечения сопутствуют два конкурирующих фактора. С одной стороны это снижение затрат на компенсацию потерь электроэнергии. С другой – увеличение затрат на сооружение ЛЭП. Понятно, что увеличение сечения выгодно лишь до тех пор, пока первый фактор действует сильнее, чем второй. Сечение, которое соответствует минимуму затрат, называют экономически целесообразным. Выбор экономически целесообразного сечения может производиться разными методами. В курсовом проекте используется метод экономических интервалов.

При выборе сечения, как и при решении любой технико-экономической задачи, необходимо учитывать и существующие технические ограничения.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник