Расчет районной электрической сети

Вид работы:

Курсовая работа (т)
Предмет:

Физика
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

151,67 Кб
Опубликовано:

2015-03-02

Скачать курсовую работу Читать текст online Заказать курсовую
*Помощь в написании! Посмотреть все курсовые работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Расчет районной электрической сети

1. Задание и исходные данные для проектирования

Спроектировать электрическую сеть для электроснабжения указанных потребителей от электрической системы. Месторасположение источника питания и потребителей электроэнергии указано на рисунке 1.1, а их характеристики - в таблице 1.1. электрическая сеть расположена в объединенной энергосистеме Сибири (ОЭС), 2-м районе по гололеду.

В таблице 1.1 даны значения активной, реактивной и полной мощности нагрузок потребителей в максимальном режиме , МВт.

Рисунок 1.1 - Месторасположение источника питания и потребителей электроэнергии

Расстояния между точками:

Рисунок 1.2 - Схема расположения расстояний между потребителями электроэнергии и источником питания

Таблица 1.1 - Характеристика источника питания и потребителей электроэнергии

Параметр	Pi, МВт	Qi, МВт	Si, МВт	cos	Tmi, ч	Uннi, кВ	Доля нагрузки 3-й категории d3i, %
Источник питания 0	-	-	-	0,65	-	-	-
ПС 1	44	28,42119	52,3809	0,84	3700	10	0
ПС 2	40	18,22454	43,9560	0,91	4500	10	5
ПС 3	39	30,2673	49,3670	0,79	5900	6	10
ПС 4	20	11,8673	23,2558	0,86	3300	10	25
ПС 5	36	28,88213	46,1538	0,78	3900	10	50

Полная мощность нагрузок потребителей МВА определяется исходя из активной мощности нагрузки , МВт и коэффициента мощности потребителей, указанных в таблице 1.1.

.
Составление вариантов схемы электрической сети и выбор наиболее рациональных вариантов

2.1 Варианты радиально-магистральной схемы электрической сети

Составляются варианты радиально - магистральной схемы электрической сети (рисунок 2.1.1). На рисунке 2.1.1 а) привдена радиальная схема, на рисунках 2.1.1 б) в) г) - радиально - магистральные. Характеристика вариантов радиально - магистральной схемы электроснабжения приведена в таблице 2.1.1.

а) б)

в) г)

Рисунок 2.1.1 - Варианты радиально - магистральной схемы

Таблица 2.1.1 - Характеристика вариантов радиально - магистральной схемы

вариант	Участок	l ЛЭП, км	l ЛЭП, км	Номер ПС	Кол-во выключателей n, шт.	n, шт.	Pi нагрузки, МВт	Момент мощности МВт·км
а	0; 1	24	122	1	3	21	26	312
	0; 2	46		2	3		23	529
	0; 3	30		3	3		27	405
	0; 4	22		4	3		26	286
				0 (РЭС)	9
б	0; 1	24	100	1	3 (7)	17 (25)	26	312
	1; 2	26		2	3		23	575
	0; 4	22		3	3 (7)		27	297
	3; 4	28		4	3		26	650
				0 (РЭС)	5
в	0; 1	24	102	1	3 (7)	19 (23)	26	312
	1; 2	26		2	3		23	529
	0; 3	30		3	3		27	405
	0; 4	22		4	3		26	286
				0 (РЭС)	7
г	0; 1	24	104	1	3 (7)	17 (21)	26	312
	1; 2	26		2	3		23	575
	1; 3	32		3	3		27	756
	0; 4	22		4	3		26	286
				0 (РЭС)	5

2.2 Варианты схемы электрической сети, имеющей замкнутый контур

Составляются варианты схем электрической сети, имеющей замкнутый контур. Схема является простейшей замкнутой (кольцевой) схемой. Характеристика вариантов схем электрической сети, имеющей замкнутый контур.

а) б)

в) г)

Рисунок 2.2.1 - Варианты схем имеющих замкнутый контур

Таблица 2.2.1 - характеристика вариантов схем имеющих замкнутый контур

вариант	Участок	l ЛЭП, км	l ЛЭП, км	Номер ПС	Кол-во выключателей n, шт.
а	0; 1	12	69	1	3
	1; 2	13		2	3
	2; 3	19		3	3
	3; 4	14		4	3
	0; 4	11		0 (РЭС)	3
б	0; 1	12	88	1	3
	1; 2	13		2	3
	2; 0	23		3	3
	0; 3	15		4	3
	3; 4	14		0 (РЭС)	5
	4; 0	11
в	0; 1	12	79	1	7
	1; 2	26		2	3
	1; 3	16		3	3
	3; 4	14		4	3
	4; 0	11		0 (РЭС)	3
г	0; 1	12	81	1	3
	1; 2	13		2	3
	2; 3	19		3	3
	3; 0	15		4	3
	4; 0	22		0 (РЭС)	7

Вывод о выборе варианта схемы, имеющей замкнутый контур: исходя из упрощенных критериев, наилучшим вариантом исполнения сети из предложенных является вариант, приведенный на рисунке 2.2.1 а.

3.
Приближенный расчет потокораспределения в электрической сети

3.1 Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в нормальном режиме

Составляется схема радиально - магистральной сети в нормальном режиме (рисунок 3.1.1).

Рисунок 3.1.1 - Схема радиально - магистральной сети в нормальном режиме

Расставляются направления потоков мощности на участках сети (рисунок 3.1.1).

Рассчитываются потоки мощности на участках сети:

Рассчитываем мощность, передающуюся через радиальный участок 012 -

Рассчитываем мощность, передающуюся через радиальный участок 03 -

Рассчитываем мощность, передающуюся через радиальный участок 04 -

3.2 Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в послеаварийном режиме

Составляется схема радиально - магистральной сети в послеаварийном режиме (рисунок 3.2.1). В данном случае подстанция 1 является ответвительной.

Рисунок 3.2.1 - Схема радиально - магистральной сети в послеаварийном режиме

Расставляются направления потоков мощности на участках сети (рисунок 3.2.1).

Расставляются направления потоков мощности на участках сети.

Рассчитываем мощности, передающиеся через радиальный участок 012 -

Рассчитываем мощность, передающиеся через радиальный участок 03 -

Рассчитываем мощность, передающуюся через радиальный участок 04 -

3.3 Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в нормальном режиме

Составляется схема кольцевой сети в нормальном режиме (рисунок 3.3.1).

Расставляются направления потоков мощности на участках сети (рисунок 3.3.1).

Рассчитываются потоки мощности, передающейся по участкам кольцевой сети 012340.

Рисунок 3.3.1 - Схема кольцевой сети в нормальном режиме

Потоки мощности для головных участков сети 01 и 04 рассчитываются по правилу электрических моментов:

Потоки мощности для остальных участков сети (промежуточных) 12, 23, 34, рассчитываем по первому закону Кирхгофа:

В кольцевой сети точка 3 является точкой потокораздела активной и реактивной мощностей.

3.4 Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в послеаварийном режиме

Составляется схема кольцевой сети в послеаварийном режиме (рисунок 3.4.1).

В данном случае в кольцевой сети 012340 наиболее загруженным головным участком в нормальном режиме является участок 04. При рассмотрении послеаварийного режима сети предполагается, что данный участок 04 вышел из строя. Тогда в послеаварийном режиме кольцевая сеть 012340 преобразуется в разомкнутую сеть 01234 (рисунок 3.4.1).

Расставляются направления потоков мощности на участках сети (рисунок 3.4.1).

Рассчитываются потоки мощности для участков сети:

4.
Выбор номинальных напряжений для радиально - магистральной сети

4.1 Выбор номинальных напряжений для радиально-магистральной сети

Номинальные напряжения , кВ для каждого участка сети вычисляются по формуле Стилла:

Полученные нестандартные значения номинального напряжения округляются до ближайших стандартных. Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями для всех участков схемы являются: и .

Полученные значения номинальных напряжений проверяются по допустимой суммарной потере напряжения в сети в нормальном и послеаварийном режимах.

Принимаем номинальные напряжения на всех участках сети равными .

Проверка в нормальном режиме:

Так как условие в нормальном режиме не выполняется для одного из участков схемы, следовательно, данное условие не выполняется для всей схемы.

Отсюда, номинальное напряжение для радиально - магистральной сети не подходит.

Номинальное напряжение сети на всех участках схемы принимаются .

Проверка в нормальном режиме:

Для участка 012 -

Для участка 03 -

Для участка 04 -

Проверка в послеаварийном режиме:

Для участка 012 -

Для участка 03 -

Для участка 04 -

Таким образом, для номинального напряжения все условия проверки: в нормальном режиме и в послеаварийном выполняются. Значит выбранное нами номинальное напряжение сети подходит для всех участков радиально - магистральной сети.

4.2 Выбор номинальных напряжений для кольцевой сети

По формуле Стилла рассчитаем номинальное напряжение для наиболее загруженного участка кольцевой сети, таковым является участок 04:

Полученное нестандартное значение номинального напряжения округляем до меньшего и большего стандартных - и .

Номинальное напряжение для кольцевой сети 012340 принимается равным .

Проверка в нормальном режиме (условия должны выполняться до точки потокораздела 3):

Для участка 0123 -

Для участка 043 -

Проверка в послеаварийном режиме, когда из строя выходит наиболее загруженный участок 04 (условия должны выполняться до наиболее удаленной подстанции)

Так как для номинального напряжения в кольцевой схеме сети все условия проверки и выполняются, то номинальное напряжение подходит.

5.
Баланс активной и реактивной мощностей электрической сети

5.1 Приближенный баланс активной мощности электрической сети

5.2 Приближенный баланс реактивной мощности в радиально - магистральной сети

5.3 Приближенный баланс реактивной мощности в кольцевой сети

6.
Определение необходимости установки компенсирующих устройств в электрической сети

6.1 Определение необходимости и выбор компенсирующих устройств (КУ) в радиально - магистральной сети

Определяется мощность компенсирующих устройств (КУ), необходимых для радиально - магистральной сети:

Так как получилось равным > 0,4 то существует необходимость установки компенсирующих устройств в сети.

Суммарная мощность компенсирующих устройств распределяется по подстанциям:

Определяем необходимое количество и мощность батарей конденсаторов компенсирующих устройств (КУ) необходимых для радиально - магистральной сети:

- На подстанции 1 устанавливается батарея конденсаторов КСКГ - 1,05 - 125 номинальным напряжением 10 кВ мощностью, выдаваемой батареей, при

На подстанции 2 устанавливается батарея конденсаторов КСКГ - 1,05 - 125 номинальным напряжением 10 кВ мощностью, выдаваемой батареей, при

На подстанции 3 устанавливается батарея конденсаторов КСКГ - 1,05 - 125 номинальным напряжением 10 кВ мощностью, выдаваемой батареей, при

На подстанции 4 устанавливается батарея конденсаторов КСКГ - 1,05 - 125 номинальным напряжением 10 кВ мощностью, выдаваемой батареей, при

Уточняем мощности нагрузок подстанций на основании выбранных батарей конденсаторов:

Исходя из уточненных мощностей нагрузок подстанций, пересчитываются мощности, передаваемые по участкам сети.

Приближенный расчет потокораспределения в радиально - магистральной сети в нормальном режиме:

Приближенный расчет потокораспределения в радиально - магистральной сети в послеаварийном режиме:

6.2 Определение необходимости и выбор компенсирующих устройств (КУ) в кольцевой сети

Определяется мощность компенсирующих устройств (КУ), необходимых для кольцевой сети:

Так как получилось равным > 0,4 то существует необходимость установки компенсирующих устройств в сети.

Суммарная мощность компенсирующих устройств распределяется по подстанциям:

Определяем необходимое количество и мощность батарей конденсаторов компенсирующих устройств (КУ) необходимых для кольцевой сети:

Уточняем мощности нагрузок подстанций на основании выбранных батарей конденсаторов:

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в нормальном режиме. Потоки мощности для головных участков сети 01 и 04 рассчитываются по правилу электрических моментов:

Потоки мощности для остальных участков сети (промежуточных) 12, 23, 34 определяются по первому закону Кирхгофа:

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в послеаварийном режиме, когда из строя выходит участок 04:

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в послеаварийном режиме, когда из строя выходит участок 01:

7.
Выбор трансформаторов на подстанциях

Так как напряжение сети для радиально - магистральной и кольцевой сети получилось одинаковым - 110 кВ, то выбор трансформаторов для подстанций этих двух вариантов исполнения сети будет одинаковым.

7.1 Выбор трансформаторов на подстанциях для радиально-магистральной сети

На подстанции 1 устанавливаем два трансформатора, необходимая мощность каждого из которых равна:

На подстанции 1 устанавливаем два трехфазных двухобмоточных трансформатора

ТРДН 25000/110.

На подстанции 2 устанавливаем два трансформатора, необходимая мощность каждого из которых равна:

На подстанции 2 устанавливаем два трехфазных двухобмоточных трансформатора

ТРДН 25000/110.

На подстанции 3 устанавливаем два трансформатора, необходимая мощность каждого из которых равна:

На подстанции 3 устанавливаем два трехфазных двухобмоточных трансформатора

ТРДН 25000/110.

На подстанции 4 устанавливаем два трансформатора, необходимая мощность каждого из которых равна:

На подстанции 4 устанавливаем два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН 25000/110.

7.2 Выбор трансформаторов на подстанциях для кольцевой сети

Для кольцевой сети типы трансформаторов на подстанциях будут такими же, потому что мощности нагрузок подстанций у радиально - магистральной и кольцевой сети абсолютно совпадают.

Каталожные и расчетные данные трансформатора ТРДН 25000/110 выписываем из справочника.

Таблица 7.2.1 - Каталожные данные трансформатора ТРДН 25000/110

Тип	S_ном, МВА	±n×E₀, %	U_номВН, кВ	U_номНН, кВ	U_кз, %	DP_кз, кВт	DP_хх, кВт	I_хх, %	R_тр, Ом	X_тр, Ом	DQ_хх, квар
ТРДН 25000/110	25	±9×1,78	115	10,5/10,5	10,5	120	27	0,7	2,54	55,9	175

8.
Выбор сечений проводов воздушных линий электропередачи

Для воздушных ЛЭП напряжением 35 - 220 кВ выбираются сталеалюминевые провода марки АС, а для прокладки линий используют железобетонные опоры.

Результаты выбора сечений проводов воздушных ЛЭП сводятся в соответствующие таблицы, при этом используют следующие формулы:

- для нормального режима;

- для послеаварийного режима.

Для ВЛ 110 кВ будем использовать провод марки АС (сталеалюминевый). Для прокладки ЛЭП будем использовать железобетонные опоры. Цепность линии определяется по схеме рассматриваемой электрической сети.

Таблица 8.1 - Выбор сечений проводов ВЛ электропередач радиально - магистральной сети

Участок	S_i_нр, МВА	\| S_i_нр\|, МВА	I_i_нр, А	Марка-F, мм²	I_доп, А
01	24,5+j5,591	25,13	131,897	АС - 120	390
12	11,5+ j2,242	11,717	61,496	АС - 70	265
03	13,5+ j1,284	13,561	71,176	АС - 95	330
04	13+ j1,284	13,063	68,564	АС - 70	265

Таблица 8.2 - Проверка сечений проводов ВЛ электропередач радиально - магистральной сети

Участок	S_i_павр, МВА	\| S_i_павр\|, МВА	I_i_павр, А	Окончательное F, мм²	I_доп, А
01	49+j11,181	50,259	263,794	АС - 120	390
12	23+ j4,484	23,433	122,991	АС - 70	265
03	27+ j2,568	27,122	142,353	АС - 95	330
04	26+ j5,744	26,627	139,755	АС - 70	265

Таблица 8.3 - Выбор сечений проводов ВЛ электропередач для кольцевой сети

Участок	S_i_нр, МВА	\| S_i_нр\|, МВА	I_i_нр, А	Марка - F, мм²	I_доп, А
01	50,072+j10,238	51,108	268,247	АС - 240	610
12	24,072+ j3,541	24,331	127,705	АС - 150	450
23	1,072 - j0,943	2,168	7,494	АС - 95	330
34	25,928+ j3,511	26,165	137,329	АС - 150	450
40	51,928+ j9,255	52,746	276,864	АС - 240	610

Таблица 8.4 - Выбор сечений проводов ВЛ электропередач для кольцевой сети

Участок	S_i_павр, МВА При выходе из строя уч. №		\| S_i_павр\|, МВА При выходе из строя уч. №		I_i_павр, А При выходе из строя уч. №		I_i_павр_max, А	Окончательное F, мм²
	40	01	40	01	40	01
01	102+j19,493	-	103,846	-	545,05	-	545,05	АС - 240
12	76+ j12,796	26+j6,697	77,07	26,849	404,511	140,919	404,51	АС - 150
23	53+ j8,312	49+ j11,181	53,648	50,259	281,578	263,794	281,57	АС - 95
34	26+ j5,744	76+ j13,749	26,627	77,234	139,755	405,371	405,37	АС - 150
40	-	102+ j19,493	-	103,846	-	545,05	545,05	АС - 240

9.
Составление схемы замещения электрической сети и определение ее параметров

Схема замещения радиально - магистральной сети представлена на рисунке 9.1а, а схема замещения кольцевой сети - на рисунке 9.1б. Результаты расчета параметров схем замещения ВЛ и трансформаторов представлены в таблицах 9.1 и 9.2.

Параметры схем замещения ВЛ и трансформаторов определяются по сдледующим выражениям:

- Для одноцепной ЛЭП:

- Для двухцепной ЛЭП:

- Для однотранформаторной подстанции на которой установлен двухобмоточный трехфазный трансформатор:

- Для двухтрансформаторной подстанции на которой установлены два двухобмоточных трансформатора:

Таблица 9.1 - Параметры схем замещения ВЛЭП

Участок	Кол-во цепей ЛЭП	Марка-сечение F, мм² провода	U_ном, кВ	l_уч, км	r₀, Ом/км	x₀, Ом/км	b₀×10^-6, См/км	R_уч, Ом	X_уч, Ом	Q_суч, Мвар
Радиально - магистральная сеть
01	2	АС-120	110	12	0,249	0,427	2,66	1,494	2,562	0,38623
12	2	АС-70	110	13	0,444	2,55	2,782	2,886	0,40112
03	2	АС-95	110	15	0,306	0,434	2,61	2,295	3,255	0,47372
04	2	АС-70	110	11	0,428	0,444	2,55	2,354	2,442	0,33941
Кольцевая сеть
01	1	АС-240	110	12	0,12	0,405	2,81	1,44	4,86	0,20401
12	1	АС-150	110	13	0,198	0,42	2,7	2,574	5,46	0,21236
23	1	АС-95	110	19	0,306	0,434	2,61	5,814	8,246	0,30002
34	1	АС-150	110	14	0,198	0,42	2,7	2,772	5,88	0,22869
40	1	АС-240	110	11	0,12	0,405	2,81	1,32	4,455	0,18701

Заключение

электроэнергия сеть напряжение районный

В результате выполнения курсового проекта была спроектирована районная электрическая сеть. В качестве окончательного варианта исполнения принята полностью кольцевая сеть, напряжением 110 кВ. Это решение обосновано технико-экономическими расчетами методом приведенных затрат. Для данного варианта выбрано основное электрооборудование: сечения проводов линий электропередачи, трансформаторы и компенсирующие устройства на подстанциях.

Список литературы

1. А.А. Герасименко, В.Т. Федин Передача и распределение электрической энергии: Учебное пособие / Ростов на Дону, Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2006 г.

. В.И. Идельчик Электрические системы и сети: Учебник для ВУЗов/М. Энергоатомиздат, 1989 г.

. И.А. Гутов Рачеты установишихся режимов работы электрических сетей/ Барнаул: издательство АлтГТУ, 2001 г.

. И.А. Гутов Районные электрические сети: Пример выполнения курсового проекта по дисциплине «Электрические сети» для студентов специальности 100400 «Электроснабжение (по отраслям)» / АлтГТУ имени Ползунова - Барнаул: издательство АлтГТУ, 2003 г.

. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные данные для курсового и дипломного проектирования / М. Энергоатомиздат, 1989 г.

Расчет районной электрической сети

Расчет районной электрической сети

Похожие работы на - Расчет районной электрической сети