Дальняя электропередача сверхвысокого напряжения - Составление вариантов возможного выполнения электропередачи

СОСТАВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ ВОЗМОЖНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И ВЫБОР НАИВЫГОДНЕЙШЕГО
Технико-экономическое сравнение вариантов и выбор целесообразного, исходя из наименьших приведенных затрат, предполагает, что технические возможности этих вариантов равнозначны. Поэтому при рассмотрении вариантов возможного выполнения электропередачи необходимо обеспечивать их равноценную надежность и пропускную способность за счет применения соответствующего основного и дополнительного оборудования и автоматических устройств

Число цепей, номинальное напряжение и сечение проводов воздушных линий

Выбор числа цепей па участках электропередачи производится по условию обоснованно надежного снабжения энергией потребителей промежуточной подстанции, а также потребителей приемной системы, обеспечиваемых энергией от электростанции.
Взаимное сопоставление грех заданных величин (наибольшая мощность, передаваемая от электростанции по проектируемой электропередаче, наибольшая мощность потребителей промежуточной подстанции и оперативный резерв мощности, имеющийся в приемной системе) позволяет наметить варианты выполнения электропередачи по числу цепей воздушных линий (ВЛ) и по их номинальному напряжению, Количество целей должно быть не более двух на каждом из участков. В случае, если на одном или на обоих участках предусматривается сооружение одноцепной линии, при технико-экономическом сопоставлении этого варианта с другими должен быть учтен ожидаемый среднегодовой ущерб от возможного нарушения электроснабжения потребителей промежуточной подстанции и от недоотпуска электроэнергии в приемную систему
Оценка требуемого номинального напряжения для каждого из участков ВЛ осуществляется в соответствии с областями применения разных напряжений [3,] в зависимости от длины ВЛ и передаваемой активной мощности на одну цепь. При выборе номинального напряжения на участке «промежуточная подстанция - система» для всех рассматриваемых вариантов на шинах подстанции системы следует принимать одно и то же номинальное напряжение и предусматривать, при необходимости, автотрансформаторную связь этих шин с подходящими линиями другого номинального напряжения.
Количество и сечение проводов в фазе линии определяются фазным током линии и конструкцией фазы. Для освоенных классов напряжения задача сводится лишь к выбору сечения сталеалюминиевых проводов. При этом можно ориентироваться на значения экономической плотности тока (табл.1), рекомендуемые применительно к линиям высокого напряжения.
В этом случае сечение проводов фазы определяется как частное от деления расчетного тока данного участка линии на принятую экономическую плотность тока. Необходимо при этом учитывать существующие ограничения минимальных сечений проводов по условиям короны для различных номинальных напряжений.

Таблица 1

Под расчетным током линии понимается ток, соответствующий режиму наибольших нагрузок на пятом году ее эксплуатации, умноженный на два поправочных коэффициента, один из которых учитывает изменение токовой нагрузки по годам эксплуатации α1, другой - совпадение максимумов нагрузки приемной системы и линии - α1. Обычно в расчетах принимается αт = 1.
Ток пятого года эксплуатации вычисляется как ток конца участка линии, если наибольшая передаваемая мощность превышает натуральную, а также в тех случаях, когда эта мощность меньше натуральной, но при условии, что Ρиб/λ > 1,2 (базисная мощность - натуральная, λ - волновая длина участка в рад.). В других случаях этот ток находят как среднеквадратичный.

Величина реактивной мощности в конце каждой линии определяется по уравнениям круговых диаграмм. На данном этапе можно использовать усредненные значения волновых сопротивлений линий разных классов напряжения: 330 кВ > 310 Ом; 500кВ > 290 Ом; 750 кВ > 270 Ом.
При определении рабочих токов линий рассматриваемого варианта электропередачи напряжение во всех ее узлах принимается номинальным.
Выбранные по изложенной методике два смежных сечения сопоставляются по предельному экономическому току:

где к02 и к01 - удельные капитальные вложения на сооружение ВЛ соответственно с проводами большего и меньшего сечения при учете зональных и поправочных коэффициентов; Ен= 0,12 - коэффициент эффективности капитальных вложений; а - коэффициент ежегодных издержек на амортизацию и обслуживание ВЛ [3]; - среднегодовые потери мощности
при коронировании проводов большего и меньшего сечения;  - погонные активные сопротивления одного провода соответственно меньшего и большего сечения, вычисляемые по данным табл. 7.6 с введением поправки на среднегодовую температуру воздуха; п - стандартное число проводов в фазе; - удельные затраты на возмещение потерь электроэнергии, зависящие от времени потерь (см. ниже) и района сооружения ВЛ [3]; τ - время потерь для участка ВЛ.
При длине участка не более 400 км, а также при больших длинах, но с условием, что передаваемые мощности всех режимов по графику работы соответствуют диапазону (0,6 - 1,05), время потерь рассчитывается по формуле:.
В случае, если график задан основными показателями (Рнб, Рим, Тнб), величина τ может быть определена по зависимости или по соответствующему уравнению [3].
Для двухцепных электропередач расчеты удобнее вести для одной цепи. В случае, если рассматривается линия 330 кВ, выполненная на двухцепных опорах, расчеты также нужно вести для одной цепи, условно приняв в вышеприведенной формуле величину удельных капиталовложений в линию в два раза меньше, чем указано в справочнике.
По вышеизложенной методике выбираются провода для обоих участков ВЛ в каждом из рассматриваемых вариантов сооружения электропередачи, причем марки проводов указываются согласно действующему ГОСТу [3]. Следует учитывать, что для ВЛ с расщепленными фазами экономически целесообразно применение сталеалюминиевых проводов облегченной конструкции с отношением стандартных сечений алюминия и стали
8 /1, за исключением районов с сильными гололедными нагрузками [5].
Выбранные сечения проводов подлежат проверке на допустимость токовой нагрузки по нагреву в послеаварийных режимах при отключениях одной из цепей двухцепных линий на участках электропередачи или в других послеаварийных ситуациях. Здесь следует учитывать отличие температуры воздуха заданного района от +25 °C, а также возможность быстрого автоматического снижения вырабатываемой мощности электростанции и использования оперативного резерва приемной системы.

Балансирование генерируемой и потребляемой реактивной мощности на шинах промежуточной подстанции

В зависимости от соотношения между передаваемой и натуральной мощностью ВЛ изменяются величина и направление реактивных мощностей на концах ее участков в различных режимах работы электропередачи. Для двух крайних режимов (наибольших и наименьших нагрузок) проводится предварительный расчет балансов реактивной мощности на промежуточной подстанции с целью выявления необходимости установки там дополнительных компенсирующих устройств, таких как синхронные компенсаторы, шунтовые конденсаторные батареи и шунтирующие реакторы.
В уравнение баланса реактивных мощностей входят: реактивная мощность потребителей подстанции в соответствующем режиме, потери реактивной мощности в автотрансформаторах, мощности необходимых компенсирующих устройств, реактивные мощности подходящих к подстанции линий. Последние определяются в предположении поддержания на концах участков ВЛ одинаковых значений напряжения, равных номинальным.
Потери реактивной мощности в трансформаторах приблизительно оцениваются как 10% и 5% от полной мощности потребителей подстанции соответственно для режимов наибольших и наименьших нагрузок. В случае, если в качестве компенсирующих устройств в режиме наибольших нагрузок выбраны синхронные компенсаторы, то необходимо учитывать, что в режиме малых нагрузок они могут потреблять реактивную мощность, равную примерно половине их номинальной. Это может способствовать снижению мощности дополнительно устанавливаемых реакторов.
Полученные по балансу расчетные мощности компенсирующих устройств в дальнейшем используются при технико-экономическом сопоставлении рассматриваемых вариантов.