Файл: Актуальность и основные понятия дисциплины.pdf

Рис. 94. Схема распределительной сети
На схеме использованы следующие обозначения узлов сети:

1б – точка присоединения к шинам 10 кВ ближайшего к центру питания трансформаторного пункта (ТП) потребителя;

2б– точка присоединения к шинам 10 кВ наиболее удаленного от центра питания ТП потребителя;

11бб и 11бу – ближайшая и наиболее удаленная от линии 10 кВ точки присоединения электроприемников к шинам 0,4 кВ ближайшего ТП;

22уб и 22уу – ближайшая и наиболее удаленная от линии 10 кВ точки присоединения электроприемников к шинам 0,4 кВ наиболее удаленного ТП;

точка 3 – шины 10 кВ центра питания;

точка 4 – шины 110 кВ центра питания.
Допустимые отклонения напряжения на шинах потребителей
)
(

U

и
)
(

U

составляют 5 %.

U
Т
=
1
%

U
НН
=
6
%
ТП2
ТП3
ТП5
ТП1 110/10 кВ
1б
2у
11бб
11бу
22уу
22уб
1 %
0,5 %
1,3 %
1,2 %
1,5 %
ТП4

U
СН
ТП1…ТП5 – 10/0,4 кВ
3 4

Нормативные значения отклонений напряжения
)
(

U

и
)
(

U

в узле центра питания 3, являющегося точкой передачи электроэнергии, равны 10
%.
Для данной схемы имеются сведения о потерях напряжения в режиме наибольших нагрузок на отдельных участках, т. е. между определенными узлами сети, полученные инструментальным путем:

потери напряжения на всех ТП в режиме наибольших нагрузок составляют
I
T
U

=1 %;

максимальные потери напряжения на линии 0,4 кВ равны
I
HH
U

=
6 %;

потери напряжения на отдельных участках сети СН –
I
CH
U
1

= 1%,
I
CH
U
12

= 0,5%,
I
CH
U
23

= 1,5%,
I
CH
U
34

= 1,3%,
I
CH
U
45

= 1,2 %.
Изменение суточного режима работы данной сети характеризуется коэффициентом нагрузки

= 0,4.
Решение
Предварительно находятся потери напряжения от шин 10 кВ до шин
0,4 кВ каждого из пяти распределительных трансформаторов:
I
T
I
CH
I
ТП
U
U
U





1 1
= 1 + 1= 2 %;
I
T
I
CH
I
CH
I
ТП
U
U
U
U







12 1
2
= 1 + 1 + 0,5= 2,5 %;
I
T
I
CH
I
CH
I
CH
I
ТП
U
U
U
U
U









23 12 1
3
= 1 + 1 + 0,5 + 1,5 = 4 %;
I
T
I
CH
I
CH
I
CH
I
CH
I
ТП
U
U
U
U
U
U











34 23 12 1
4
= 1 + 1 + 0,5 + 1,5 + 1,3 = 5,3
%;
I
T
I
CH
I
CH
I
CH
I
CH
I
CH
I
ТП
U
U
U
U
U
U
U













45 34 23 12 1
5
= 1 + 1 + 0,5 + 1,5 +
1,3 + 1,2 = 6,5 %.
В соответствии с уровнями потерь на распределительных трансформаторах сети выбираются регулировочные ступени устройства
ПБВ:

на РТ1 –
0
N
= 1 с Е
Т
= –5 %;


на РТ2 –
0
N
= 2 с Е
Т
= –2,5 %;

на РТ3 –
0
N
=2 с Е
Т
= –2,5 %;

на РТ4 –
0
N
=3 с Е
Т
= 0 %;

на РТ5 –
0
N
= 4 с Е
Т
= 2,5%.
Максимальный уровень напряжения на шинах питающей подстанции задается требованием к отклонению напряжения в ближайшей к ней точке подключения потребителя – 11бб. Отклонение напряжения в этой точке при выборе первой регулировочной отпайки ПБВ (N
0
= 1) с трансформаторной добавкой ЭДС Е
Т
= –5 % не превысит 5 %, если на шинах питающей подстанции оно будет находиться в пределах






1 1
)
(
(max)
Т
I
ТП
I
ЦП
Е
U
U
U


12
)
5
(
2 5




%.
Полученное отклонение напряжения не допускается по условиям эксплуатации изоляции. Его необходимо снизить до уровня 10 %, допустимого требованиями ГОСТ 32144-2013. Это возможно за счет выбора на РТ1 второго регулировочного ответвления (N
0
= 2) с трансформаторной добавкой ЭДС, равной
1
Т
Е
= –2,5 %. При этом наибольшее отклонение напряжения в центре питания равно






1 1
)
(
(max)
Т
I
ТП
I
ЦП
Е
U
U
U


5
,
9
)
5
,
2
(
2 5




%.
Оно определяет в режиме наибольших нагрузок верхнюю границу диапазона регулирования напряжения.
Нижняя граница регулирования определяется наименьшим допустимым отклонением напряжения на шинах наиболее удаленного потребителя. Если у распределительного трансформатора будет выбрана отпайка с N
0
= 4 и
1
Т
Е
= 2,5 %, то наименьший уровень напряжения в ЦП определяется следующим отклонением:









I
НН
Т
I
ТП
I
ЦП
U
Е
U
U
U
5 5
)
(
(min)


–5 + 6,5 – 2,5 + 6 = 5 %.
Проверим, каким будет напряжение на шинах 0,4 кВ, т. е. на шинах ближайших потребителей во всех трансформаторных пунктах, если для каждого из них будет установлено регулировочное ответвление,

определенное выше, и напряжение в центре питания в режиме наибольших нагрузок поднимется на 9,5 %:
1 1
(max)
11 1
Т
I
TП
I
ЦП
I
бб
I
ТП
Е
U
U
U
U








= 9,5 – 2 + (–2,5) = 5 %;
2 2
(max)
2
Т
I
TП
I
ЦП
I
ТП
Е
U
U
U






= 9,5 – 2,5 + (–2,5) = 4,5 %;
3 3
(max)
3
Т
I
TП
I
ЦП
I
ТП
Е
U
U
U






= 9,5 –4 + (–2,5) = 3 %;
4 4
(max)
4
Т
I
TП
I
ЦП
I
ТП
Е
U
U
U






= 9,5 – 5,3 + 0 = 4,2 %;
5 5
(max)
5
Т
I
TП
I
ЦП
I
ТП
Е
U
U
U






= 9,5 – 6,5 + 2,5 = 5,5 %.
Отклонение напряжения на шинах ближайшего к линии 10 кВ потребителя у ТП5 выходит за требуемые рамки, если на пятом распределительном трансформаторе установлена отпайка
0
N
= 4 с Е
Т
= 2,5 %.
Проверим значения отклонений напряжения в контрольных точках при использовании на РТ5 отпайки с
0
N
= 3 и Е
Т
= 0%:
5 5
(max)
5
Т
I
TП
I
ЦП
I
ТП
Е
U
U
U






= 9,5 – 6,5 + 0 = 3 %.









I
НН
Т
I
ТП
I
ЦП
U
Е
U
U
U
5 5
)
(
(min)


–5 + 6,5 – 0 + 6 = 7,5 %.
Полученные результаты являются приемлемыми.
При выбранных регулировочных отпайках отклонение напряжения на шинах ближайших и удаленных потребителей РП1 (точки 11бб и 11бу) и РП5
(точки22бу и 22уу) в режиме наибольших нагрузок будет составлять при
(max)
I
ЦП
U

= 9,5 %:
1 1
(max)
11
Т
I
TП
I
ЦП
I
бб
Е
U
U
U






= 9,5 – 2 + (–2,5) = 5 %;
НН
I
Т
I
TП
I
ЦП
I
бу
U
Е
U
U
U






1 1
(max)
11


= 9,5 – 2 + (–2,5) – 6 = –1 %;
НН
I
Т
I
TП
I
ЦП
I
бу
U
Е
U
U
U






5 5
(max)
22


= 9,5 – 6,5 + 0 = 3 %;
НН
I
Т
I
TП
I
ЦП
I
уу
U
Е
U
U
U






5 5
(max)
22


= 9,5 – 6,5 + 0 – 6 = –3 %.
При
(min)
I
ЦП
U

= 7,5 % соответственно:
1 1
(min)
11
Т
I
TП
I
ЦП
I
бб
Е
U
U
U






= 7,5 – 2 + (–2,5) = 3 %;
НН
I
Т
I
TП
I
ЦП
I
бу
U
Е
U
U
U






1 1
(min)
11


= 7,5 – 2 + (–2,5) – 6 = –3 %;
НН
I
Т
I
TП
I
ЦП
I
бу
U
Е
U
U
U






5 5
(min)
22


= 7,5 – 6,5 + 0 = 1 %;

НН
I
Т
I
TП
I
ЦП
I
уу
U
Е
U
U
U






5 5
(min)
22


= 7,5 – 6,5 + 0 – 6 = –5 %.
Очевидно, что если в режиме наибольших нагрузок положительное отклонение напряжения в центре питания будет находиться в диапазоне от
7,5 % до 9,5 %, то в рассматриваемой сети на шинах всех потребителей одновременно отклонения напряжения будут соответствовать требованиям нормативных документов. Полученные положительные отклонения напряжения определяют границы регулировочного диапазона питающей подстанции в режиме наибольших нагрузок.
Проведем аналогичную проверку отклонений напряжения для режима наименьших нагрузок. Для сети, рассматриваемой в нашем примере, потери напряжения на всех отдельных участках сократятся примерно на 40 %.





I
ТП
II
ТП
U
U
1 1
= 2

0,4 = 0,8 %;





I
ТП
II
ТП
U
U
2 2
= 2,5

0,4 =1,0%;





I
ТП
II
ТП
U
U
3 3
= 4

0,4 = 1,6 %;





I
ТП
II
ТП
U
U
4 4
= 5,3

0,4 = 2,12 %;





I
ТП
II
ТП
U
U
5 5
= 6,5

0,4 = 2,6 %;





I
НН
II
НН
U
U
= 6

0,4 = 3,2 %.
Минимальный уровень напряжения на шинах питающей подстанции в режиме малых нагрузок задается требованием к отклонению напряжения для наиболее удаленной от нее точки подключения потребителя. В нашем примере это точка 22уу. Отрицательное отклонение напряжения в этой точке не превысит 5 %, если на шинах питающей подстанции напряжение снизится до значения









II
НН
Т
II
ТП
II
ЦП
U
Е
U
U
U
5 5
)
(
(min)


–5 + 2,6 – 0 + 3,2 = 0,8 %.
Максимальный уровень напряжения на шинах питающей подстанции в режиме малых нагрузок задается требованием к отклонению напряжения для наиболее близкой к ней точке подключения потребителя. В нашем примере это точка 11бб. Положительное отклонение напряжения в этой точке не

превысит 5 %, если на шинах питающей подстанции напряжение будет составлять






1 1
)
(
(max)
Т
II
ТП
II
ЦП
Е
U
U
U


5 + 0,8 – (–2,5) = 8,3 %.
Отклонения напряжения на шинах ближайших и удаленных потребителей РП1 (точки 11бб и 11бу) и РП5 (точки22бу и 22уу) в режиме наименьших нагрузок при
(max)
II
ЦП
U

= 8,3 % находятся на уровне следующих значений:
1 1
(max)
11
Т
II
TП
II
ЦП
II
бб
Е
U
U
U






= 8,3 – 0,8 + (–2,5) = 5 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
бу
U
Е
U
U
U






1 1
(max)
11


= 8,3 – 0,8 + (–2,5) – 3,2 = 1,8 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
бу
U
Е
U
U
U






5 5
(max)
22


= 8,3 – 2,6 + 0 = 5,7 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
уу
U
Е
U
U
U






5 5
(max)
22


= 8,3 – 2,6 + 0 – 3,2 = 2,5 %.
При
(min)
I
ЦП
U

= 0,8 % отклонения в рассматриваемых узлах равны:
1 1
(min)
11
Т
II
TП
II
ЦП
II
бб
Е
U
U
U






= 0,8 – 0,8 + (–2,5) = –2,5 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
бу
U
Е
U
U
U






1 1
(min)
11


= 0,8 – 0,8 + (–2,5) – 3,2 = –5,7 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
бу
U
Е
U
U
U






5 5
(min)
22


= 0,8 – 2,6 + 0 = –1,8 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
уу
U
Е
U
U
U






5 5
(min)
22


=0,8 – 2,6 + 0 – 3,2 = –5 %.
Результаты расчета показывают, что в режиме наименьших нагрузок при увеличении напряжения в центре питания на 8,3 % в точке 22бу, т. е. на шинах ближайшего к ТП5 потребителя, напряжение выходит за рамки требуемого предела. Кроме того, в точке 11бу,т. е. в узле подключения удаленного потребителя первого трансформаторного пункта, напряжение опускается ниже допустимого диапазона, если в ЦП напряжение снижается при малых нагрузках до
(min)
II
ЦП
U

= 0,8 %. Для предотвращения недопустимых отклонений требуется откорректировать диапазон регулирования напряжения в режиме потребления минимальной нагрузки.
Если в центре питания наибольшее положительное отклонение напряжения не будет превышать в режиме малых нагрузок уровня 7,6 %, то

отклонения напряжения в контрольных точках будут находиться в допустимых пределах:
1 1
(max)
11
Т
II
TП
II
ЦП
II
бб
Е
U
U
U






= 7,6 – 0,8 + (–2,5) = 4,3 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
бу
U
Е
U
U
U






1 1
(max)
11


= 7,6 – 0,8 + (–2,5) – 3,2 = 1,1 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
бу
U
Е
U
U
U






5 5
(max)
22


= 7,6 – 2,6 + 0 = 5 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
уу
U
Е
U
U
U






5 5
(max)
22


= 7,6 – 2,6 + 0 – 3,2 = 1,8 %.
Таким образом,
(max)
II
ЦП
U

= 7,6 % определяет верхнюю границу регулирования напряжения на шинах питающего трансформатора в режиме наименьших нагрузок.
Нижнюю границу рекомендуется также сместить. Если принять
(min)
II
ЦП
U

= 1,5 %, отклонения напряжения не будут выходить за рамки, установленные требованиями нормативных документов:
1 1
(min)
11
Т
II
TП
II
ЦП
II
бб
Е
U
U
U






= 1,5 – 0,8 + (–2,5) = –1,8 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
бу
U
Е
U
U
U






1 1
(min)
11


= 1,5 – 0,8 + (–2,5) – 3,2 = –5 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
бу
U
Е
U
U
U






5 5
(min)
22


= 1,5 – 2,6 + 0= –1,1 %;
НН
II
Т
II
TП
II
ЦП
II
уу
U
Е
U
U
U






5 5
(min)
22


= 1,5 – 2,6 + 0 – 3,2= –4,3 %.
Таким образом, для выполнения нормативных требований регулирование должно осуществляться в следующих пределах:

при большой нагрузке –
ЦП
U

= [7,5 %...9,5 %];

при малой нагрузке –
ЦП
U

= [1,5 %...7,6 %].
Это значит, что закон регулирования напряжения в питающем центре представляется зоной допустимых отклонений напряжения (рис. 95).
При выполнении практических расчетов по определению допустимого закона регулирования напряжения в центре питания результаты обычно округляются до 0,5 %, так как точность исходных данных обычно является невысокой. Кроме того, при вычислении отклонений напряжения в заданной точке сети в формуле расчета может использоваться не трансформаторная добавка ЭДС
Т
E
, а добавка напряжения
Д
E
(%), которая может создаваться

средствами местного регулирования напряжения энергоснабжающей организации. При использовании только трансформаторов
Д
E
=
Т
E
Рис. 95. Закон регулирования напряжения в ЦП на шинах 10 кВ
При этом если не привязываться к конкретной точки сети, можно вместо
)
( II
I
НН
U

и
)
( II
I
СН
U

брать
)
( II
I
С
U

– потери напряжения в сети энергоснабжающей организации в режиме наибольших или наименьших нагрузок, %. Поскольку точность исходных данных, как было отмечено, обычно не является особенно высокой, то с учетом округления до 0,5 % расчетная формула отклонения напряжения в узлах сети в общем случае будет иметь следующий вид:
5
,
0
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(









Д
II
I
T
II
I
С
II
I
II
I
E
U
U
U
U


(86)