1

Reele electrice IISe consider un sistem electroenergetic n zona localitilor A, B, C avnd n structura sa: - o central electric ndeprtat B, de mare putere amplasat n zona resurselor energetice primare, prevzut cu o staie de interconexiune ridictoare de 10,5/220 kV i o staie cobortoare de 220/11 kV; - o central electric de putere limitat n zona A prevzut cu un generator de 50 MW, o staie ridictoare de 10,5/220 kV i o staie cobortoare de 220/11 kV. n zona A exist i un puternic centru industrial; - o staie cobortoare de 110/10 kV prevzut n localitatea C, din care se alimenteaz consumatorul C. Se cere: - alegerea schemei monofilare n varianta economic; - verificarea seciunii LEA la efectul corona; - verificarea seciunii LEA la curentul maxim admisibil; - calculul parametrilor de secven direct ai elementelor ce compun sistemul electroenergetic; - calculul cderilor de tensiune i a pierderilor de putere din sistemul menionat. Se dau: - amplasarea geografic a localitilor A, B i C; - puterea electric a centralei limitate din localitatea A: Pn = 50 MW; Sn = 58,8 MVA; Un = 10,5 kV; cosn = 0,85. - puterea electric a centralei de mare putere, situat n localitatea B: Pn = 3 X 100 MW; Sn = 3 X 117,5 MVA; Un = 10,5 kV; cosn = 0,85. - caracteristicile consumatorilor A, B, C, conform tabelului 1.Tabel 1 Distante (Km) 1 d1 130 + n d2 25 + n d3 53 + n Centrale limitate din A Pn=50MV Un=10,5kV cosn=0,85 Caracteristicile consumatorilor A P [MW] 170+n Un [kV] 10 cat 0 0,1P coskimp 0,92 B P [MW] 48+n Un [kV] 10 cat 0 0,11 P coskimp 0,93 C P [MW] 27+n Un [kV] 10 cat 0 0,12 coskimp 0,91

n acest tabel n reprezint numrul de ordine al studentului.

2

Etapa I1. Alegerea schemei circuitelor principale pe baza considerentelor tehnico-economice. 2. Stabilirea seciunilor economice ale LEA.

Amplasarea geografic i distanele dintre localiti 1. Alegerea schemei circuitelor principale pe baza considerentelor tehnico-economie 1.1. Calculul puterilor active PA = 170 + n = 170 + 34 = 234 MW PB = 48 + n = 48 +34 = 82 MW PC = 27 + n = 27 + 34 = 61 MW 1.2. Calculul consumului de categoria 0 PA0 = 0,1PA = 0,1234= 23,4 MW PB0 = 0,1PB = 0,1182 = 9,02 MW PC0 = 0,12PC = 0,1261 = 7,32 MW 1.3Calculul consumului de putere reactiva a consumatorilor A, B, Ctg = Q Q = P tg Psin kimp cos kimp = 1 cos 2 kimp cos kimp

tg kimp =

Q A = PA tg kimpA Q B = PB tg kimpB QC = PC tg kimpC

tgk impA = 0,426 tgk impB = 0,395 tgk impC = 0,456

3

QA = 2340,426 = 99,45 MVAr QB = 820,395 = 32,39 MVAr QC = 610,456 = 27,75MVAr 1.4. Calculul distanelor AB, BC i AC d1 = 130 + 34 = 164 km d2 = 25 + 34 = 59 km d3 = 53 + 34 = 87 km LAB = d1 + d2 = 164+ 59 = 223 km LAC= d12 + d 32 =185,64~186 km LBC= d 22 + d 32 =105,11~105 km 1.5. Scheme de alimentare posibile Datorit faptului c toi consumatorii au i componente de categoria 0 conform normativelor n vigoare ei vor trebui alimentai prin circuite duble. n continuare se prezint cteva variante de scheme de alimentare a consumatorilor din localitile A, B i C. Schemele prezentate sunt scheme monofilare. Pentru rezolvarea acestei probleme se prezint n tabelele 1 i 2 capacitatea de transport, distana i costul pentru diferite tensiuni nominale ale LEA.

Varianta I :

Ct = Cst 2 LEA 220 kV + Cst 2 LEA 110 kV = 0,775 mil. lei/km LAB + 0,311 mil. lei/km LBC = 0,775 223 + 0,311 105 = 205,48 mil. lei.

4

Varianta II:

Ct = Cst 2 LEA 220 kV + Cst 2 LEA 110 kV = 0,775 mil. lei/km LAB + 0,311 mil. lei/km LAC =0,775 223 + 0,311 186 = 230,671 mil. lei. Varianta III:

Ct = Cst 2 LEA 220 kV + Cst 2 LEA 220 kV = 0,775 mil. lei/km LAC + 0,775 mil. lei/km LBC = = 0,775 105 + 0,775 186 = 225mil. lei. Concluzii: Din analiza celor trei variante de scheme rezult c cea mai avantajoas este varianta I att din punct de vedere al costului, ct i din punct de vedere al distanelor pe care se transport puterea. 2. Stabilirea seciunilor economice ale LEA Una din metodele utilizate pentru dimensionarea cilor de curent a LEA este metoda timpului de pierderi.

5

Acest timp este un timp fictiv de calcul, pentru care, dac consumatroul ar funciona constant la sarcin maxim, n reeaua de alimentare s-ar produce aceleai pierderi ca i n funcionare real dup curba de sarcin. Dup aceast metod, seciunea economic a LEA se calculeaz cu relaia:Sec = S max k UnPcalc 2 - sarcina maxim aparent ce traverseaz linia; = cos kimp

unde :S max

Un tensiunea nominal; k coeficient ce are urmtoarele valori: - 0,408 pentru LEA 110 kV; - 0,423 pentru LEA 220 kV. 2.1 Sectiunea economica a LEA de 110 kVS ec 110 kV = S max 110 kV k110 kV Un

S max 110 kVSec =

Pcalc 110 kV 61 10 3 2 2 = = = 33,516 10 3 MVA 34 10 3 MVA cos kimpC 0,91

34 10 3 0,408 = 126 ,1mm 2 110

n tabelul 3 se dau valorile standardizate ale seciunilor conductoarelor de Ol-Al fabricate la noi n ar.

Seciunea liniei de 110 kV se alege dintre valorile standardizate, valoarea imediat superioar celei rezultate din calcul => S110 kV = 150/25 mm2 cu diametrul 2r = 17,3 mm. 2.2 Sectiunea economica a LEA de 22 kVSec 220 kV = S max 220 kV k 220 kV Un

6S max 220 kV Pcalc 220 kV 2 = cos kimpA2 PA (0,9 PnG ) 2 =

P 220 kV = Calc

234 2 (0,9 50 ) 2 = 229 ,63

S max 220 kV

Pcalc 220 kV 229 ,63 10 3 2 2 = = = 124 ,79 10 3 MVA 125 10 3 MVA cos kimpA 0,92125 10 3 0,423 = 240 ,3mm 2 220

Sec max 220 kV =

Pentru linia de 220 kV, din valorile standardizate, se alege seciunea de 240/40 mm2 cu diametrul 2r = 21,7 mm.

Etapa II3. Verificarea seciunii liniilor de 110 i 220 kV Verificarea seciunii liniilor se face la efectul corona i la curentul maxim admisibil. 3.1. Verificarea la efectul corona Pentru aceast verificare este necesar s se calculeze tensiunea critic utilizndu-se relaia:; Dm U cr = 84 m1 m2 r (cm) n lg r' in care : D;m distanta medie geometrica intre conductoare

D' m = D m

Dm1 Dm 2

Dm distana medie geometric ntre conductoarele aceleiai faze; Dm1 distana medie geometric dintre fazele neomoloage; Dm2 distana medie geometric dintre fazele omoloage. m1 coeficient ce ine seama de suprafaa conductorului i se adopt egal cu 0,85; m2 coeficient ce ine seama de starea atmosferic: 1 pentru timp frumos; 0,8 pentru timp umed. r raza exterioar a conductorului n cm; n numrul conductoarelor pe faz. Dac Ucr > Un => nu apare efectul corona. 3.1.1. Linia de 110 kV

7

U cr = 84 m1 m2 r (cm) n lg' D m = Dm

; Dm r

Dm1 Dm 2

Dm = 3 DRS DST DTR Dm1 = 3 D RS ' DST ' DTR ' Dm 2 = 3 D RR ' DSS ' DTT '

Dm = 3 DRS DST DTRD RS = 4200 2 + (3534 2734 ) 2 = 4200 2 + 800 2 = 4275 ,5mm

DST = 4200 2 + (3534 2834 ) 2 = 4200 2 + 700 2 = 4257 ,9mmDTR = 8400 2 + (2834 2734 ) 2 = 8400 2 + 100 2 = 4201 ,1mm

8Dm = 3 4275 ,5 4257 ,9 4201 ,1 = 4244Dm1 = 3 D RS ' DST ' DTR 'D RS ' = 4200 2 + (3534 + 2734 ) 2 = 4200 2 + 6268 2 = 7545 mm

DST ' = 4200 2 + (3534 + 2734 ) 2 = 4200 2 + 6268 2 = 7545 mmDTR ' = 8400 2 + ( 2834 + 2734 ) 2 = 8400 2 + 5568 2 = 10077 ,8mm

Dm1 = 3 7545 7545 10077 ,8 = 8309 ,02 mm

Dm 2 = 3 D RR ' DSS ' DTT 'D RR ' = 8400 2 + (2834 + 2734 ) 2 = 8400 2 + 5568 2 = 10077 ,8mm

D SS ' = 3534 + 3534 = 7068 mmDTT '' = 8400 2 + ( 2834 + 2734 ) 2 = 8400 2 + 5568 2 = 10077 ,8mm

Dm 2 = 3 10077 ,8 7068 10077 ,8 = 8953 ,36 mm' Dm = Dm

Dm1 8309 ,02 = 4244 = 3938 ,575 mm Dm 2 8953 ,36

r=

2r 17 ,3 = = 8,65 mm 2 2

Calculul tensiunii critice de apariie a efectului corona pe timp frumos:U cr = 84 m1 m2 r (cm) n lg

Ucr=165,55 kV>Un=110 kV pe timp frumos nu apare efectul corona. Calculul tensiunii critice de apariie a efectului corona pe timp umed:U cr = 84 m1 m2 r (cm) n lg

' Dm 3938 ,575 = 84 0,85 1 0,865 lg = 165,55kV r 8,65 0.95

Ucr=132,44 kV>Un=110 kV pe timp umed nu apare efectul corona Datorit faptului c efectul corona nu apare pe timp umed, i nici pe timp frumos, rezult c seciunea aleas, S110 kV = 150/25 mm2, pentru linia de 110 kV corespunde din acest punct de vedere.

' Dm 3938 ,575 = 84 0,85 0,8 0,865 lg = 132 ,44 kV r 8,65 0,95

3.1.2 Linia de 220 kV

9

U cr = 84 m1 m2 r (cm) n lg' D m = Dm

; Dm r

Dm1 Dm 2

Dm = 3 DRS DST DTR Dm1 = 3 D RS ' DST ' DTR ' Dm 2 = 3 D RR ' DSS ' DTT ' Dm = 3 DRS DST DTRDRS = 6500 2 + (7034 4534 ) 2 = 6500 2 + 2500 2 = 6964 mmDST = 6500 2 + (7034 5034 ) 2 = 6500 2 + 2000 2 = 6800 mm

DTR = 13000 2 + (5034 4534 ) 2 = 13000

2

+ 500 2 = 13009 mm

Dm = 3 6964 6800 13009 = 8508 ,8mmDm1 = 3 D RS ' DST ' DTR '

10DRS ' = 6500 2 + (7034 + 4534 ) 2 = 6500 2 + 11568DST '' = 6500 + (7034 + 4534 ) = 6500 + 115682 2 2 2 2

= 13269 mm= 13269 mm

DTR ' = 5034 + 5034 = 10068 mm

Dm = 3 13269 13269 10068 = 12102 mmDm 2 = 3 D RR ' DSS ' DTT 'DRR ' = 13000DTT '' = 130002

+ (5034 + 4534 ) 2 = 13000+ (5034 + 4534 ) 2 = 13000

2

+ 9568 2 = 16141 mm+ 9568 2 = 16141 mm

DSS ' = 7034 + 7034 = 14068 mm2 2

Dm 2 = 3 16141 14068 16141 = 15418 mm' Dm = Dm

Dm1 12102 = 8508 ,8 = 6678 ,78 mm Dm 2 15418

r=

2r 21,7 = = 10 ,85 mm 2 2

Calculul tensiunii critice de apariie a efectului corona pe timp frumos:U cr = 84 m1 m2 r (cm) n lg

Ucr=217,83 kVUn=220 kV pe timp frumos nu apare efectul corona. Calculul tensiunii critice de apariie a efectului corona pe timp umed:U cr' Dm 6678 ,78 = 84 m1 m 2 r (cm ) n lg = 84 0,85 0,8 1,21 1 lg = 191,04 kV r 12,1 0,95

' Dm 6678 ,78 = 84 0,85 1 1,21 1 lg = 238 ,8kV r 12,1 0,95

Ucr=191,04kVUn=220 kV pe timp frumos nu apare efectul corona. Calculul tensiunii critice de apariie a efectului corona pe timp umed:U cr = 84 m1 m2 r (cm ) n lg

' Dm 6678 ,78 = 84 0,85 1 1,445 1 lg = 277 ,26 kV r 14,45 0,95

Ucr=221,8V>Un=220 kV pe timp umed nu apare efectul corona. Datorit faptului c efectul corona nu apare pe timp umed, i nici pe timp frumos, rezult c seciunea aleas, S220 kV = 400/75 mm2, pentru linia de 220 kV corespunde din acest punct de vedere. 3.2. Verificarea la curentul maxim admisibil Se utilizeaz relaia:I max = 1 Pmax [kW ] 2 3 0,95 U n [kW ] cos kimp

' Dm 6678 ,78 = 84 0,85 0,8 1,445 1 lg = 221,8kV r 14,45 0,95

n care: Pmax puterea maxim tranzitat pe linie; Un tensiunea nominal a liniei; cosk imp ia valoarea consumatorului pe care linia respectiv l alimenteaz. Pentru ca linia s corespund din punct de vederea al curentului maxim admisibil, trebuie ca valoarea rezultat din calcul a curentului maxim s fie mai mare sau egal cu valoarea curentului maxim admisibil dat pentru respectiva seciune n tabelul 3. 3.2.1. Linia de 110 kVI max 110 kV =2

Imax 110 kV=226,79 A