Выбор номинального напряжения

Напряжение сети зависит от передаваемой мощности и расстояния, на которое передают электроэнергию. Его выбирают исходя из полученного потокораспределения и протяженности участков. Чем больше передаваемая по линии мощность и расстояние, на которое ее передают, тем выше по техническим и экономическим нормам должно быть номинальное напряжение электропередачи.

Номинальное напряжение можно приближенно оценить по пропускной способности линий 35 – 500 кВ [2] (табл. 4.1), по кривым (рис. 4.4), характеризующим экономически целесообразные области применения указанных сетей, или аналитически, например, по формуле Стилла

, (4.15)

преобразованной С. Н. Никогосовым к более удобному виду

. (4.16)

Эти формулы приемлемы для линий длиной до 250 км и передаваемых мощностей, не превышающих 60 МВт. В случае больших мощностей, передаваемых на расстояние до 1000 км, используют формулу А. М. Залесского

. (4.17)

Найденные напряжения округляют до ближайшего номинального. При этом не всегда целесообразна ЭС, состоящая из линий одного напряжения. Варианты ЭС или отдельные ее участки могут иметь разные номинальные напряжения. Это зависит от многих факторов: мощности нагрузок, удаленности их от источников питания, их расположения относительно друг друга, от выбранной конфигурации ЭС, способов регулирования напряжения и др. Обычно сначала определяют номинальное напряжение питающих, более загруженных участков. Например, головной участок сети от источника питания до узловой подстанции может быть с одним напряжением, все другие линии (с наименьшей нагрузкой) – с другим, более низким номинальным напряжением. Участки кольцевой сети, как правило, необходимо выполнить на одно номинальное напряжение.

На данном этапе проектирования особенно ощутима взаимосвязь конфигурации схемы и параметров ЭС. Общее количество искомых и анализируемых параметров весьма большое.

Таблица 4.1

Пропускная способность электропередач 35 – 500 кВ

Поэтому в общем случае выбирают номинальное напряжение всей ЭС или отдельных ее участков на основе технико-экономической оценки и сравнения вариантов сетей при различных номинальных напряжениях. Применительно к каждому из них определяют приведенные затраты, сопоставление которых позволяет выбрать необходимое напряжение [4].

Рис. 4.4 – Области применения напряжений 35 – 500 кВ

На начальном этапе проектирования в качестве критерия приемлемости намеченных вариантов номинальных напряжений ЭС могут служить суммарные потери напряжения в нормальном и послеаварийном режимах при максимальных нагрузках, а также сечения сталеалюминиевых проводов. Суммарные потери напряжения в сети определяют для режима наибольших нагрузок как алгебраическая сумма потерь напряжения на всех участках ЭС одного номинального напряжения от балансирующего источника до самой удаленной подстанции (станции).

Приемлемы варианты ЭС, где суммарные потери напряжения не выходят за пределы 15 %,а в послеаварийном режиме до 20 % от номинального напряжения сети при условии использования на подстанциях ЭС устройств регулирования напряжения. Если потери напряжения до наиболее удаленного потребителя превосходят 15 – 17 %,а в послеаварийном режиме – 20 – 25 %, то такой вариант ЭС полностью или частично необходимо исключить из дальнейшего рассмотрения, так как обеспечение необходимого уровня напряжения у потребителей потребует чрезмерно больших капитальных затрат на установку устройств регулирования напряжения и в целом вариант ЭС будет экономически нецелесообразным.

Для линий электропередач 35 кВ сечения проводов обычно выбирают в пределах от АС 35 до AC 150, линий 110 кВ – от АС 70 до АСО 240, линий 150 кВ – от AC 120 до ACО 300 и линий 220 кВ – в пределах от АСО 240 до АСО 400. При этом число параллельных цепей ЭС на каждом направлении не следует принимать более трех – четырех.

Большие потери напряжения, превышение в указанных сечениях свидетельствуют о заниженном номинальном напряжении или о нерациональной схеме сети. С другой стороны, если максимальные потери напряжения не превышают 2 – 3 %, значит номинальное напряжение сети завышено.