Проект электрической сети с номиальным напряжением 110-220 кВт
Введение
Основной задачей курсовой работы является
разработка проекта электрической сети с номинальным напряжением 110-220 кВ,
включающей 4 узла нагрузки, питающихся от подстанции энергосистемы,
расположенной в пункте с координатами Х=0, Y=0.
В задании, приведенном в приложении А,
указываются следующие исходные данные:
характеристики нагрузок электрической сети:
активная мощность, потребляемая в максимальном и минимальном режимах,
коэффициенты мощности нагрузок, состав нагрузок по категориям требуемой надежности
электроснабжения;
координаты нагрузочных узлов в масштабе 1мм:1км.
В работе рассматриваются следующие основные
разделы:
а) составление и выбор целесообразных вариантов
схем электрической сети и выбор номинального напряжения;
б) предварительный расчет мощностей на участках
сети;
в) выбор типа и мощности трансформаторов и
автотрансформаторов на подстанциях;
г) выбор сечений проводов ВЛ;
д) расчет основных режимов работы электрической
сети и определение их параметров.
1. Задание
1. Произвести приближенный электрический расчет
сети с Uн=110
кВ
а. Определить расчетную нагрузку каждого узла;
б. Составить и выбрать целесообразные варианты
схем электрической сети;
в. Найти распределения мощности по участкам;
г. Выбрать сечения проводов;
д. Выбрать тип и мощность трансформатора.
. Произвести уточненный расчет режимов сети
а. Рассчитать максимальный режим;
б. Рассчитать минимальный режим.
Исходные данные:
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
х
|
-15
|
-55
|
35
|
55
|
|
у
|
-45
|
-25
|
20
|
15
|
Климатический район - 3.
2.
Определение расчетных нагрузок
В задании на курсовую работу приводятся значения
максимальной активной мощности, величина коэффициента мощности нагрузок и
отношение Рmin\
Pmax.
Нормативный коэффициент мощности на шинах высокого напряжения подстанций
принимается равным соsφн
= 0.93, что соответствует tgφн=0.4.
Исходя из этого, необходимо предусмотреть на
всех подстанциях установку компенсирующих устройств, мощность которых
определяется по формуле
(2.1)
где - 
максимум нагрузки узла;
Реактивная мощность, потребляемая с
шин низкого напряжения
(2.2)
где - 
(2.3)
Теперь находим расчетные реактивные
нагрузки
По полученным данным можно записать
полную мощность каждого узла:
2.1
Составление и выбор целесообразных вариантов схем электрической сети
Известно следующее месторасположение
потребителей и источника питания А (Рисунок 2.1), Во всех узлах имеются
потребители I категории
Рисунок 2.1 - Месторасположение
потребителей и источника питания
Возможные варианты схем
электрической сети.
Рисунок 2.2-вариант 1 Рисунок
2.3-вариант 2
Предварительно составим таблицу
Таблица 2.1 - Сравнение вариантов
схем сети
|
№
Варианта
|
Суммарные
длины ВЛ, км
|
|
1
2
|
347
289
|
Исходя из суммарной длины линии электропередачи
целесообразно выбрать вариант 2 (Рисунок 2.3).
3. Выбор сечения проводов
.1 Определение распределения
мощности по участкам
Разрежем кольцо по источнику А, и получим схему
с двумя источниками (Рисунок 3.1)
Рисунок 3.1
Найдем мощность на участке 
(3.1)
где - 
- длины участков;
- мощности
соответствующих узлов.
Подставляем значения в (3.1):
Найдем мощность на участке 
.
Найдем мощность на участке 
:
Рисунок 3.2
Найдем мощность на участке 
(3.2)
где - 
- длины участков;
- мощности
соответствующих узлов.
Подставляем значения в (3.2):
Найдем мощность на участке
.
Найдем мощность на участке :
3.2 Выбор сечения проводов
электрический сеть трансформатор
провод
Токи на участках сети одноцепной линии
определяются по формуле:
(3.3)
где - 
мощность на участке n-m; 
-
номинальное напряжение.
Токи на участках сети двух-цепной
линии определяются по формуле:
(3.4)
Ток на участке А-1 равен
Ток на участке 1-2 равен
Ток на участке 2-
равен
Ток на участке A-3 равен
Ток на участке 3-4 равен
Ток на участке 2- равен
По полученным данным выбираем
провода и заносим их в таблицу:
Таблица 1.2
|
№ уч-ка
|
Марка
провода
|
l, км
|
r0, Ом/км
|
x0, Ом/км
|
b0∙10-6 См/км
|
R+jX, Ом
|
Iдоп, А
|
|
А-1
|
АС-240/32
|
48
|
0,12
|
0,405
|
2,81
|
5,76+j19,44
|
605
|
|
1-2
|
АС-70/11
|
45
|
0,42
|
0,44
|
2,55
|
18,9+j19,8
|
265
|
|
А/-2
|
АС-240/32
|
0,12
|
0,405
|
2,81
|
7,2+j24,3
|
605
|
|
A-3
|
АС-240/32
|
40
|
0,12
|
0,405
|
2,81
|
4,8+j16,2
|
605
|
|
3-4
|
АС-95/16
|
40
|
0,306
|
0,434
|
2,61
|
12,24+j17,2
|
330
|
|
A/-4
|
АС-240/32
|
57
|
0,12
|
0,405
|
2,81
|
6,84+j23
|
605
|
4. Выбор трансформаторов для
питающих узлов
Выбор числа трансформаторов
(автотрансформаторов) зависит от требования надежности электроснабжения
питающихся подстанций потребителей и является технико-экономической задачей. В
проекте выбор числа и мощности трансформаторов на понижающих подстанциях
рассматривается с общих позиций и режимы их работы детально не прорабатываются.
Количество трансформаторов (автотрансформаторов),
устанавливаемых на подстанциях всех категорий, принимается, как правило, не
более двух.
При установке двух трансформаторов
(автотрансформаторов) и отсутствии резервирования по сетям среднего и низшего
напряжений мощность каждого из них выбирается с учетом нагрузки трансформатора
не более 70% суммарной максимальной нагрузки подстанций в номинальном режиме, и
из условия покрытия нагрузки потребителей при выходе из работы одного
трансформатора с учетом допустимой перегрузки до 40 %. Согласно ПУЭ /I/
трансформаторы в аварийных режимах допускают перегрузку до 140% на время
максимума нагрузки не более 6 часов в течение 5 суток. Таким образом, желаемая
мощность трансформатора выбирается по выражению
(4.1)
После определения мощности
трансформатора выбирается стандартный трансформатор большей номинальной
мощности и проверяется его коэффициент загрузки
(4.2)
где n - число
трансформаторов.
Трансформаторы и автотрансформаторы
принимаются со встроенным регулированием напряжения под нагрузкой (РПН).
Для узла №1:
Выбираем трансформатор ТРДЦН -
63000/110
Для узла №2:
Выбираем трансформатор ТРДН -
25000/110
Для узла №3:
Выбираем трансформатор ТРДН -
25000/110
Для узла №4:
Выбираем трансформатор ТРДН -
40000/110
Полученные данные вносим в таблицу
Таблица 1.3
№
узла 
,
|
МВАТип
трансформатора      
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
80,78
|
2хТРДЦН-63000/110
|
10,5
|
260
|
59
|
410
|
0,87
|
22
|
0,64
|
|
2
|
37,7
|
-
|
120
|
27
|
175
|
2,54
|
55,9
|
0,75
|
|
3
|
43,08
|
2хТДН-25000/110
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
0,86
|
|
4
|
70
|
2хТРДН-40000/110
|
-
|
172
|
36
|
260
|
1,4
|
34,7
|
0,88
|
5. Уточненный расчет режимов сети
.1 Максимальный режим
Расчет максимального режима в кольцевой сети
Рисунок 5.1 - Схема кольцевой цепи в разрезе
Рассчитаем максимальный режим на участке А-1
Мощность поступающая на шины подстанции 1
(5.1)
где - 
,
-активная и реактивная мощность
узла; 
-
постоянная составляющая потерь трансформатора; 
- переменная составляющая потерь
трансформатора
(5.2)
где 
- активное сопротивление
трансформатора;
(5.3)
где 
- реактивное сопротивление
трансформатора.
Подставим значения в (5.2),(5.3):
Тогда
Мощность поступающая на шины
подстанции 2
Тогда
Определим потоки мощности в
кольцевой цепи
Мощность передаваемая от А к 1
равна:
(5.4)
Подставим значения в (5.4):
Мощность на участке 1-2 равна:
Мощность на участке А’-2 равна:
Рисунок 5.2 - Схема кольцевой цепи в
разрезе
Мощность поступающая на шины
подстанции 3
Тогда
Мощность поступающая на шины
подстанции 4
Тогда
Определим потоки мощности в
кольцевой цепи
Мощность передаваемая от А к 3
равна:
(5.5)
Подставим значения в (5.5):
Мощность на участке 3-4 равна:
Мощность на участке А’-4 равна:
Находим потери напряжения в
максимальном режиме.
Определение потери напряжения
начнется от источника А, где UA=115кВ.
Напряжения следующего узла равно
(5.6)
Найдем напряжение в узле 1
Потеря напряжения в узле 1
Найдем напряжение в узле 2
Потеря напряжения в узле 2
Найдем напряжение в узле 3
Потеря напряжения в узле 3
Найдем напряжение в узле 4
Потеря напряжения в узле 4
5.2 Минимальный режим
Рисунок 5.3 - Схема кольцевой цепи в разрезе
Рассчитаем минимальный режим на участке А-1
Мощность поступающая на шины подстанции 1
(5.7)
Тогда
Мощность поступающая на шины
подстанции 2
Тогда
Определим потоки мощности в
кольцевой цепи
Мощность передаваемая от А к 1
равна:
(5.8)
Подставим значения в (5.8):
Мощность на участке 1-2 равна:
Мощность на участке А’-2 равна:
Рисунок 5.4 - Схема кольцевой цепи в
разрезе
Мощность поступающая на шины
подстанции 3
Тогда
Мощность поступающая на шины
подстанции 4
Тогда
Определим потоки мощности в
кольцевой цепи
Мощность передаваемая от А к 3
равна:
(5.9)
Подставим значения в (2.8):
Мощность на участке 3-4 равна:
Мощность на участке А’-4 равна:
Находим потери напряжения в
максимальном режиме.
Определение потери напряжения
начнется от источника А, где UA=110кВ.
Напряжения следующего узла равно
(5.10)
Найдем напряжение в узле 1
Потеря напряжения в узле 1
Найдем напряжение в узле 2
Потеря напряжения в узле 2
Найдем напряжение в узле 3
Потеря напряжения в узле 3
Найдем напряжение в узле 4
Потеря напряжения в узле 4
5.3 Послеаварийный режим работы
Определим распределение мощностей после
отключения линии по которой проходит самая большая мощность. Отключим линию
А-1.
Найдем мощность на участке А-2
Мощность на участке 1-2 равна
Находим потери напряжения в
послеаварийном режиме.
Определение потери напряжения
начнется от источника А, где UA=115кВ.
Найдем напряжение в узле 3
Потеря напряжения в узле 2
Потеря напряжения в узле 1
Расчет курсовой работы завершен
Заключение
В данной курсовой работе нашей
задачей была научиться проектировать и рассчитывать электрические сети. По
заданию курсовой работы мы должны были сделать приближенный и уточненный
расчеты электрической сети Uн=110 кВ.
В первой части курсовой работы мы
определили расчетные нагрузки в каждом узле; выбрали целесообразную схему сети
исходя из общей длины линий; нашли распределения мощности по участкам сети;
выбрали сечения проводов и трансформаторы.
Во второй части курсовой работы мы
рассчитали два режима работы электрической сети: максимальный и минимальный
(60% от максимального). При максимальном режиме потери напряжения в узлах
достигли 5%, а при минимальном до 1%
В результате выполненной курсовой
работы можно сделать вывод, что при уменьшении нагрузки в сети снижаются потери
мощности в линиях электропередач и напряжения в узлах.
Список литературы
1.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем /Под ред. С.С. Рокотяна
и И.М. Шапиро. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
.
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций:
справочные материала для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособие
для вузов. - М: Энергоатомиздат, 1989.
.
Блок В.М. Электрические сети и системы. - М.: Высшая школа 1986.
.
Пособие по дипломному и курсовому проектированию для электроэнергетических
специальностей /Под ред. В.М. Блока. - М.: Высшая школа, 1981.