Выбор класса напряжения при проектировании сетей — различия между версиями
Windsl (обсуждение | вклад) (Новая страница: «{{Незавершенная статья}} Файл:Vibor_Klassa_1.png|thumb|275px| Границы равноэкономичности классов нап…») |
Windsl (обсуждение | вклад) |
||
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | + | Статья посвящена основным принципам выбора [[Класс напряжения|класса напряжения]] [[Электрическая сеть|электрчиеской сети]] при выполнении проектирования. | |
− | + | = Теоретические основы = | |
− | |||
<p style="text-align:justify;"> | <p style="text-align:justify;"> | ||
Выбор класса напряжения при проектировании сетей является комплексным и требует совместного решения задач обеспечения [[Надёжность энергосистемы|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 [[Потери энергии и мощности|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<ref>Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.</ref>. Указанные кривые фактически формируют зоны, в которых каждый из классов напряжения наиболее экономически обоснован. | Выбор класса напряжения при проектировании сетей является комплексным и требует совместного решения задач обеспечения [[Надёжность энергосистемы|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 [[Потери энергии и мощности|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<ref>Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.</ref>. Указанные кривые фактически формируют зоны, в которых каждый из классов напряжения наиболее экономически обоснован. | ||
</p> | </p> | ||
+ | |||
+ | 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 = | ||
+ | |||
+ | [[Файл:Vibor_Klassa_1.png|thumb|275px| Границы равноэкономичности классов напряжения: 1 - 1150 и 500 кВ; 2 - 500 и 220 кВ; 3 - 220 и 110 кВ; 5 - 750 и 330 кВ; 6 - 330 и 150 кВ]] | ||
+ | [[Файл:Vibor_Klassa_2.png|thumb|275px| Границы равноэкономичности классов напряжения: 4 - 110 и 35 кВ; 7 - 150 и 35 кВ]] | ||
<p style="text-align:justify;"> | <p style="text-align:justify;"> | ||
Строка 19: | Строка 42: | ||
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 [[Установившийся режим|установившихся режимов]]. | 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 [[Установившийся режим|установившихся режимов]]. | ||
</p> | </p> | ||
+ | |||
+ | = Эмперический способ = | ||
+ | |||
+ | Эмперические формулы прняты на основе<ref>Идельчик В. И. И 29 Электрические системы и сети: Учебник для ву зов.— М.: Энергоатомиздат, 1989, — 592 с: ил. ISBN 5-283-01012-0.</ref>. | ||
+ | |||
+ | == Формула Стилла == | ||
+ | |||
+ | <math>\displaystyle U_{ном} = 4,43 \cdot \sqrt{L + 16 \cdot P_{max} }</math>. | ||
+ | |||
+ | Область применимости: | ||
+ | * <math>L < 250</math> км; | ||
+ | * <math>P_{max} < 60</math> МВт. | ||
+ | |||
+ | == Формула Зелесского == | ||
+ | |||
+ | <math>\displaystyle U_{ном} = \sqrt{ P_{max} \cdot (100 + 15 \sqrt{L}) }</math>. | ||
+ | |||
+ | Область применимости: | ||
+ | * <math>L < 1000</math> км; | ||
+ | * <math>P_{max} > 60</math> МВт. | ||
+ | |||
+ | == Формула Илларионова == | ||
+ | |||
+ | <math>\displaystyle U_{ном} = \frac{1000}{ \sqrt{ \frac{500}{L} } + \frac{2500}{P_{max}} }</math>. | ||
+ | |||
+ | Область применимости: | ||
+ | * <math>35 < U_{ном} < 1150</math> кВ. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | = Литература = |
Версия 09:08, 22 марта 2020
Статья посвящена основным принципам выбора класса напряжения электрчиеской сети при выполнении проектирования.
Содержание
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.
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{L + 16 \cdot P_{max} }[/math].
Область применимости:
- [math]L \lt 250[/math] км;
- [math]P_{max} \lt 60[/math] МВт.
Формула Зелесского
[math]\displaystyle U_{ном} = \sqrt{ P_{max} \cdot (100 + 15 \sqrt{L}) }[/math].
Область применимости:
- [math]L \lt 1000[/math] км;
- [math]P_{max} \gt 60[/math] МВт.
Формула Илларионова
[math]\displaystyle U_{ном} = \frac{1000}{ \sqrt{ \frac{500}{L} } + \frac{2500}{P_{max}} }[/math].
Область применимости:
- [math]35 \lt U_{ном} \lt 1150[/math] кВ.
Литература
- ↑ Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.
- ↑ Идельчик В. И. И 29 Электрические системы и сети: Учебник для ву зов.— М.: Энергоатомиздат, 1989, — 592 с: ил. ISBN 5-283-01012-0.