Розрахунок параметрів схем заміщення ліній електропередавання та трансформаторів

Розрахунок параметрів схем заміщення ліній електропередавання та трансформаторів

Розрахунок параметрів схем заміщення ліній електропередавання та трансформаторів

ЗАВДАННЯ

Варіант №3

.        Вибір перерізів проводів ліній електропередавання та типів трансформаторів у електричній мережі (рисунок 1).

Згідно з варіантом вибрати перерізи проводів у лініях електропередавання високої (ВН) (або середньої (СН)) та низької напруги (НН), типи та потужність трансформаторів на підстанціях ПС1 і ПС2.

.        Розрахунок параметрів схем заміщення ліній електропередавання та трансформаторів (таблиця 1).

Розрахувати параметри схем заміщення ліній електропередавання ВН (або СН) та НН та параметри схем заміщення трансформаторів ПС1 та ПС2.

Рисунок 1 - Структура електричної мережі

Таблиця 1 - Параметри ділянок ЛЕП та навантаження підстанцій згідно варіанту №3

ВСТУП

З усіх видів енергії в народному господарстві найпоширеніша електрична енергія. Це пояснюється можливістю передачі значної кількості електроенергії на великі відстані, простотою її розподілу між користувачами та легкістю перетворення її в інші види енергії. Сучасне електропостачання промислових, комунальних та будь-яких інших споживачів електроенергії проводиться від електростанцій різних типів (теплові, атомні, гідроелектростанцій, альтернативні джерела електроенергії) через лінії електропередавання та розподільчі та трансформаторні підстанції.

Початок розвитку електричних систем в нашій країні був покладений планом ДОЕЛРО в 1920 р. Його ідеї привели до створення єдиної енергетичної системи.

Сучасна система електропостачання загального призначення є однією з підсистем загальноенергетичної системи України, яка назавається паливно-енергетичним комплексом (ПЕК).

За роки незалежності Україна ввела в дію три нові енергоблоки на своїх атомних станціях, довівши загальну кількість працюючих реакторів до п'ятнадцяти, сумарна потужність яких складає 13 835 МВт.

Щоб енергетичні мережі і системи надійно і економічно працювали, треба уміти правильно їх проектувати: вибирати найбільш економічні і надійні схеми і конфігурації, раціональну напругу, оптимальні за перетином та іншими характеристиками лінії електропередавння, число і потужність трансформаторів і ін.

1. ВИБІР ПЕРЕРІЗУ ПРОВОДУ ТА РОЗРАХУНОК СХЕМИ ЗАМІЩЕННЯ ЛІНІЇ L2

Визначимо потужність, що передається по лінії L2:

;(1.1)

Визначимо струм, що протікає при визначеній потужності:

Користуючись [3] таблицею 1.3.29 за відомим струмом обираємо переріз та марку проводів лінії L2: АС-35.

Згідно [2], таблиця 3.2, допустимий струм за нагрівом для проводу АС-35 становить I_доп35=175А. Оскільки I_L2=145А<175А, то обраний переріз проводу задовольняє умові нагріву струмом навантаження.

Схема заміщення для повітряних ліній напругою 6-10кВ наведена на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема заміщення повітряних ліній напругою 6-10кВ

 - активний опір;

 - індуктивний опір;

r₀ - погонний активний опір;

x₀ - погонний індуктивний опір.

де D_сер - середньогеометрична відстань між фазами;

N - кількість проводів у фазі при розщепленні фаз.

N=1 для ліній електропередач без розщеплення фаз.

Для лінії напругою 10кВ відстань між фазами, згідно [2] таблиці 4.1, 1м. Тоді, якщо проводи розміщені по вершинах рівностороннього трикутника, D_сер=D=1м, у разі горизонтального розташування проводів . Приймаємо D_сер=1м.

Згідно [1], таблиці 7.1, r₀=0,790 Ом/км, d=8,4мм.

Схема заміщення лінії L2 з параметрами наведена на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема заміщення лінії L2 з параметрами

Визначимо втрати потужності в лінії L2:

. ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ ПІДСТАНЦІЇ ПС2 ТА РОЗРАХУНОК ЇХ СХЕМИ ЗАМІЩЕННЯ

Визначимо розрахункові навантаження на шинах НН ПС2:

Потужність, що протікає через ПС2, становитиме:

При паралельній роботі трансформаторів потужність кожного з них становитиме:

S_тр2≥0,7S₂;

S_тр2=0,79,79=6,85 МВА.

Згідно [4], таблиці 14 обираємо трансформатор ТДН-10000/110. Параметри обраного трансформатора наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Параметри трансформатора ТДН-10000/110

Загальна схема заміщення двохобмоткового трансформатора наведена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема заміщення двохобмоткового трансформатора

Визначимо активний та індуктивний опори обмоток трансформатора. Оскільки трансформатор має велику потужність, то можна прийняти u_р=u_к=10,5%.

Активну та індуктивну провідності трансформатора визначаємо за формулами:

Реактивні втрати потужності холостого ходу знаходимо за формулою:

У зв’язку з тим що, на ПС2 паралельно включено два трансформатори, необхідно опори зменшити в два рази, а втрати потужності холостого ходу збільшити в два рази:

Схема заміщення двохобмоткового трансформатора з розрахованими параметрами наведена на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 - Схема заміщення трансформатора ТДН-10000/110 з параметрами

Знайдемо втрати активної та реактивної потужності в опорах схеми заміщення трансформатора:

Знайдемо сумарні втрати активної та реактивної потужності в трансформаторі:

Тоді активні і реактивні потужності джерела живлення становитимуть (МВА):

Схема заміщення двохобмоткового трансформатора з втратами активної та реактивної потужності наведена на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема заміщення трансформатора ТДН-10000/110 з втратами активної та реактивної потужності

3. ВИБІР ПЕРЕРІЗУ ПРОВОДУ ТА РОЗРАХУНОК СХЕМИ ЗАМІЩЕННЯ ЛІНІЇ L1

Згідно рисунка 1 лінія L1 є двохколовоюю. Потужність лінії в нормальному режимі роботи - 9,117+j4,39. У післяаварійному режимі, у разі відключення одного з кіл, навантаження на іншому збільшиться вдвічі. Схеми заміщення для повітряних ліній напругою 110кВ наведені на рисунку 3.1.

Визначимо потужність, що передається по лінії L1:

Знайдемо струм, що буде протікати у колі:

Оскільки Р_L1=9,117МВт, то згідно [2], таблиці 3.6 для живлення споживачів з потужністю до 20МВт на напрузі 110кВ необхідно використовувати провід з перерізом 120мм², для якого максимально допустимий струм за нагрівом складає I_доп120=375А (згідно [3], таблиці 3.2), що задовольняє умові 375А>53А.

Згідно [1], таблиці 7.1, для проводу марки АС-120: r₀=0,249 Ом/км, d=15,2мм. У зв’язку з тим, що на повітряній лінії напругою 110кВ провідники розміщуються по вершинах рівностороннього трикутника, а середньогеометрична відстань між фазами складає D_сер=D=4м.

Знайдемо погонний індуктивний опір:

Знайдемо активний і індуктивний опір лінії:

Знайдемо погонну ємнісну провідність лінії:

Знайдемо ємнісну провідність лінії:

Схема заміщення одного кола лінії L1 з параметрами наведена на рисунку 3.2

Знайдемо зарядну потужність лінії:

Рисунок 3.2 - Схема заміщення одного кола лінії L1 з параметрами

Оскільки лінія L1 двоколова, то еквівалентні активний і індуктивний опори дорівнюють половині розрахованих:

Еквівалентна схема заміщення з розрахованими параметрами приведена на рисунку 3.3.

Рисунок 3.3 - Еквівалентна схема заміщення лінії L1 з опорами в омах та зарядними потужностями в мегавольтамперах реактивних

Визначимо втрати активної та реактивної потужності в лінії L1:

. ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ ПІДСТАНЦІЇ ПС1 ТА РОЗРАХУНОК ЇХ СХЕМИ ЗАМІЩЕННЯ

Визначимо розрахункові навантаження на шинах НН і СН ПС1:

Потужність, що протікає через ПС1, становитиме:

При паралельній роботі трансформаторів потужність кожного з них становитиме:

S_тр1≥0,7S₁;

S_тр1=0,785,72=60,0 МВА.

Згідно [1], таблиці 6.16 обираємо автотрансформатор АТДЦТН-125000/330/110. Параметри обраного трансформатора наведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Параметри автотрансформатора АТДЦТН-125000/330/110

Схема заміщення автотрансформатора наведена на рисунку 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема заміщення автотрансформатора

r_т1, x_т1, r_т2, x_т2, r_т3, x_т3 - активні та реактивні опори обмоток високої, середньої та низької напруги відповідно.

Визначимо загальний опір обмоток автотрансформатора, та опори його обмоток, приведені до напруги обмотки високої напруги:

Визначимо напруги короткого замикання для кожної з обмоток:

Визначимо індуктивні опори обмоток трансформатора, приведені до напруги обмотки високої напруги:

Визначимо активну та індуктивну провідності трансформатора:

Визначимо реактивні втрати потужності холостого ходу:

У зв’язку з тим що, на ПС1 паралельно включено два трансформатори, необхідно опори зменшити в два рази, а втрати потужності холостого ходу збільшити в два рази:

;

Схема заміщення автотрансформатора з розрахованими параметрами наведена на рисунку 4.2.

Рисунок 4.2 - Схема заміщення автотрансформатора з параметрами

Знайдемо втрати активної та реактивної потужності в опорах схеми заміщення трансформатора на стороні 10 і 110 кВ:

Знайдемо потужності, які протікатимуть на початку обмоток 10 і 110 кВ:

Визначимо потужність, яка буде протікати в кінці обмотки 330 кВ:

Знайдемо втрати активної та реактивної потужності в опорах схеми заміщення трансформатора на стороні 330 кВ:

Знайдемо потужність, приведену до шин 330 кВ (S_С) двохтрансформаторної підстанції:

ВИСНОВКИ

електричний мережа трансформатор

При виконанні розрахунково-графічної роботи було спроектовано електричну мережу напругою 330/110/10 кВ у відповідності до завдання. Виходячи з навантажень на кожній ділянці ми обрали переріз та марки проводів повітряних ліній L1 та L2 та розрахували параметри їх схем заміщення. По заданим навантаженням споживачів ми визначили потужності трансформаторів підстанцій ПС1 та ПС2, з урахування паралельної роботи двох трансформаторів, та підібрали відповідні марки. Також розрахували параметри схем заміщення обраних трансформаторів всіх підстанцій.

Коефіцієнт завантаження трансформаторів ПС1 у нормальному режимі роботи становитиме:

S₁ - потужність, що протікає через підстанцію;

S_Н - потужність трансформатора;

N - кількість трансформаторів.

Коефіцієнт завантаження трансформаторів ПС1 у післяаварійному режимі роботи становитиме:

Коефіцієнт завантаження трансформаторів ПС2 у нормальному режимі роботи становитиме:

Коефіцієнт завантаження трансформаторів ПС2 у післяаварійному режимі роботи становитиме:

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1.  Справочник по проектированию электроенргетических систем / Под ред. С.С. Рокотян и И.М. Шапиро. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 352с.

2.      Електричні системи і мережі. Методичні вказівки до курсового проекту для студентів за напрямом підготовки 6.050701 «Електротехніка та електротехнології». - Чернігів,: ЧДТУ, 2009. - 95с.

.        Правила устройства электроустановок. 3-е изд., перераб. И доп. - Х.: Изд-во «Форт», 2011. - 736 с.

.        Электрические сети : Сб. задач : учеб. пособие для вузов / Петренко Л. И. - 2-е изд., перераб. и доп. - К. : Вища шк., 1985. - 271 с. : табл., ил.