Проект сети вновь электрифицируемого района

Введение

В данной контрольной работе произведем выбор одной из наиболее выгодной схемы электроснабжения района. Так же выберем необходимые трансформаторы, для подстанций на нагрузках и рассчитаем необходимые параметры для составления схемы замещения.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения потребители электрической энергии разделяются на три категории. В данной контрольной работе учтены категории потребителей, и в целях обеспечения надежности выбраны соответствующие параметры оборудования с последующей их проверкой как в номинальном режиме, так и в режиме перегрузки.

Исходные данные В курсовом проекте необходимо выполнить проект сети вновь электрифицируемого района.

Во всех электропотребляемых пунктах (ЭП), кроме ЭП4, имеются потребители I и II категории, а также потребители III категории, составляющие 30% от общей нагрузки. В ЭП 4 потребители только III категории.

Потребители:

1-станкостроение;

2-автомобильная промышленность;

3 и 5 — машиностроение и металлообработка;

4- деревообрабатывающая промышленность.

Тнб4=3000 час. =1600 час напряжение на шинах подстанции, А принять неизменным:

U1ном=116 кВ, U2ном=37,5 кВ.

Нагрузки электропотребителей. Таблица № 1

cos cos

Координаты центра электрических нагрузок потребителей Таблица № 2

Координаты источника электроснабжения районной понизительной подстанциипринять X0=0, Y0=0, район по гололеду 1, по ветру 3.

Требуется:

1. На основании заданного вида нагрузок построить типовые суточные графики нагрузки по продолжительности.

2. Выбрать и обосновать:

а) схему сети для каждого варианта;

б) напряжение линии электропередачи;

в) материал, марку сечение проводов с проверкой по экономической плотности тока, допустимой нагрузке и короне г) параметры линии передачиактивное и индуктивное сопротивление, емкостную проводимость;

д) технико-экономическое сопоставление вариантов.

3. Выбрать тип, мощность и число понизительных трансформаторов для выбранного варианта, схему замещения трансформатора.

1. Типовые графики нагрузок Одной из наиболее существенных характеристик нагрузки является величина потребляемой активной и реактивной мощности. Характеристика потребителей по нагрузке будет полной, когда будет известна вся совокупность возможных значений мощности. Эта характеристика дается графиками нагрузки. Графики нагрузки удобно характеризовать показателями — временем наибольшей нагрузки Тнб и временем потерь нб.

; ;

Для типовых графиков нагрузки:

=8760

1. для станкостроения:

Рис 1. Суточный график активной и реактивной мощности Рис 2. Годовые графики активной и реактивной мощности по продолжительности

2. Для автомобильной промышленности.

Рис 3. суточные графики Рис. 4 годовой график активной нагрузки по продолжительности

3. Для машиностроения и металлообработки.

Рис 5. суточный график активной и реактивной мощности Рис 6. Годовой график активной нагрузки по продолжительности

4. для деревообрабатывающей промышленности.

Рис 7. Суточные графики активной и реактивной мощности Рис 8. Годовой график активной нагрузки по продолжительности

5. Для машиностроения и металлообработки.

Рис 9. Суточные графики активной и реактивной мощности Рис 10. Годовые графики активной и реактивной мощности по продолжительности.

2. Выбор схемы сети а. Радиальная схема сети б. Смешанная схема сети

2.1 Выбор напряжения сети а. для радиальной сети: Оптимальное напряжение рассчитываем по формуле:

Uопт=4,34

где L-длина линии (км);

Р-активная мощность узла (кВт), для двухцепной линии берется Р/2.

Длина линий рассчитывается по теореме Пифагора из координат.

Для линии А1:

LА1===53,85 км;

P1=S1=22=18,04 кВт

Uопт1=4,34=80,32 кВ;

Принимаем для линии А1 Uном=116 кВ (по условию) Расчет для других линий сведены в таблицу № 3

Таблица № 3

б. Выбор напряжения для смешанной сети:

Рассчитаем наиболее нагруженный участок кольца 1−2, потребителей А-1.

Полная мощность линии А-1

SA-1=

SA-1==37,85

где LА1, L12, L2Адлина линий в кольце А-1−2(км);

SA-1=37,85МВА РA-1= SA-1*cos?=37,85*0,82=31,04

Uопт=4,34=101,82кВ Принимаем для всех линий в кольце Uном =116кВ (по условию) Для линии А-4 расчет как в радиальном варианте:

Uопт4=4,34

Р4= S4*cos?4=2500*0,8=2000

Uопт4=4,34

Uопт4=34,34кВ

2.2 Выбор сечения проводов ВЛ По годовым графикам активной нагрузки определим время наибольшей нагрузки Тнб потребителей

;

Для станкостроения:

Тнб= = 138 582,6

Расчеты сведены в таблицу № 4

Таблица 4

а. Радиальная сеть: сечение определяем по формуле

Fi, j= ;

для двухцепной линии Si, j/2;

Для линии А-1: FA1= мм2;

выбираем провод марки АС-70/11.

Аналогично для других линий радиальной схемы данные представлены в таблице № 5.

Таблица № 5

Произведем проверку выбранных проводов по коронированию:

Напряженность электрического поля на поверхности проводника:

E=;

Начальная напряженность поля коронирования:

Eо.к=30,3;

Где: -радиус проводника, см;

mкоэффициент не гладкости проводника (для много проволочных проводов m=0,85);

— относительная плотность воздуха;

Dср — среднегеометрическое расстояние между проводами ВЛ.

Для данного варианта ВЛ- 110 кВ выбираем железобетонные опоры типа:

ПБ-110 с двухцепным расположением проводов.

Dcp= ;

Где D1−2, D3−2, D1−3-расстояния между проводами

Dср==7,3 м.

Для выполнения условия требуется: E0,9 Eо.к.

Рассчитаем АС-70/11 на корону:

E== 23,18 кВ/см.

Eо.к.= 30,3= 35,98 кВ/см;

23,180,9 Eо. к=32,38

В нашем случае АС-70/11 по короне проходит.

Проверим участок А-4 на коронирование:

Выбираем железобетонную опору ПБ 35 с одноцепным расположением проводов.

Dср==4,08 м.

E== 9,6 кВ/см;

Eо.к.= 30,3= 36,9 кВ/см;

9,633,2 кВ/см.

Провод АС-50/8 по условию коронирования проходит.

Проверим выбранные провода радиальной схемы по допустимой нагрузке:

Iр=;

где: Spрасчетная нагрузка, кВ;

Uном — напряжение линии электропередачи, кВ.

nчисло цепей линии.

Условие: IpI доп.

Для линии А-1:

IрА1==54,72 А;

Для АС-70/11 Iдоп=265 А; 54,72 условие выполняется.

Для остальных ВЛ-116 кВ аналогично Для линии А-4:

IрА1==42А;

Iдоп=210 А для АС50/8, 42;

Условие по допустимой нагрузке выполняется.

б. Смешанная сеть:

Произведем расчет потока мощности в кольцевой части сети:

SА-1 =37,85 МВА

S1−2= SА-1-S1=37,85−22= 15,85 МВА

S2−3= S1−2-S3=15,85−18= -2,15 МВА

SA-5=

SA-5==44,57

SA-5= 44,57МВА

S5−3= SA-5- S5=44,57−17=27,57 МВА Рассчитываем сечение проводов линии по формуле:

Fi, j=, мм2;

FA-1==98,96 мм²;

Расчет проводов сводим в таблицу № 6

Таблица № 6

Произведем проверку выбранных проводов на корону и допустимую нагрузку. Расчет аналогичен расчету радиальных линий. Для данного варианта ВЛ-110 кВ выбираем опоры типа ПБ-110 с одноцепным расположением проводов.

Dср==5,07 м;

E== 19,14 кВ/см;

Eо.к.= 30,3= 34,61 кВ/см;

31,15кВ/см.

Провод АС-120/19 по условию коронирования проходит.

Проверим выбранные провода смешанной схемы по допустимой нагрузке:

Iр=;

где: Spрасчетная нагрузка, кВ;

Uном — напряжение линии электропередачи, кВ.

nчисло цепей линии.

Условие: IpI доп.

Iр1==188,39 А;

Для АС-240/32 Iдоп=605 А; 188,39 условие выполняется.

Аналогично для остальных участков кольцевых цепей.

Результат проверки проводов кольцевой схемы на коронирование и допустимую нагрузку сводим в таблицу № 7.

Таблица № 7

Из таблицы видно, что данные марки проводов ВЛ соответствуют условиям проверки и выбраны правильно.

2.3 Расчет параметров схемы замещения ВЛ Расчет производим по следующим формулам:

— удельное активное сопротивление линии

;

Где Р0=31,5 Ом;

— активное сопротивление линии: ri, j=L i, j

— удельное индуктивное сопротивление линии

X0=0,1445+

где Dсрсреднегеометрическое расстояние между проводами, м:

для ВЛ-35 кВ Dср=4,08 м;

для ВЛ-116 кВ двухцепные Dср=7,3 м;

для ВЛ-116 кВ одноцепные Dср=5,07 м;

Rэквэквивалентный радиус провода, м;

nчисло проводов в фазе, при n=1 Rэкв=Rп, где Rпрадиус провода, м;

— индуктивное сопротивление линии:

xi, j=L i, j;

— удельная емкостная проводимость линии:

b0=;

— емкостная проводимость линии: bi, j=L i, j;

а. Радиальная сеть:

Расчет параметров схемы замещения для А-1

= 0,45 Ом/км; rA-1= 0,45= 24,23 Ом;

При двухцепной линии сопротивление делится на 2;

X0=0,1445+;

xА-1=;

b0=;;

bА-1= См;

Для ВЛ 35 кВ радиальной сети А-4:

= 0,63 Ом/км; rA-4= 0,63= 18,9 Ом;

X0=0,1445+;

xА-4=;

b0=;

bА-1= См;

Результаты расчетов сводим в таблицу № 8.

Таблица№ 8

б. Расчет параметров схемы замещения для смешанной сети:

Для участка сети А-1:

= 0,13 Ом/км;

X0=0,1445+;

b0=;

Результаты расчетов сводим в таблицу № 9.

Таблица № 9

2.4 Технико-экономическое сопоставление вариантов Для окончательного выбора варианта проектируемой сети необходимо произвести сравнение двух наиболее приемлемых вариантов сети на основе технико-экономических расчетов.

При сооружении всей сети в течении одного года приведенные затраты для каждого варианта без учета ущерба от ненадежности и не качественного электроснабжения.

Згi=Кi (E+Ha)+Игi;

где Кiкапиталовложения в i варианте, руб;

Енорма дисконта, % (У=12,5%),

Нанорма амортизационных отчислений, % (На=2,5%),

Игiежегодные издержки без учета амортизации I варианте.

К=

где Кo, iусредненная стоимость одного км линии, руб,

Liдлина линии, км,

nчисло линий в сети.

K2014= DК1985

где D поправочный коэффициент D=100;

Иг=Ио+Иэ;

где Ио — обслуживание (Ио=2,5%);

Иэстоимость потерь электроэнергии, руб.

Иэ=;

где bстоимость 1 кВт потерь электроэнергии, (b=1,5 руб/кВт);

rл ;

28 760;

а. Радиальная сеть:

Для двухцепной линии железобетонные опоры, провод АС-70/11 в первом районе по гололеду:

Ко1985=21,6 тыс. руб/км;

К2014=100 руб/км;

Для одноцепной линии 35 кВ, провода АС-50/8 в первом районе по гололеду:

Ко, 1985=9,4 тыс. руб/км ;

К 2014=9 400 100=940000 руб/км КА = (53,85+70,71+72,80+72,11)+ 940 000= 610 255,2 тыс. руб ;

ИО, А=0,025= 15 256,4 тыс. руб;

28 760=5578 ч;

;

Таблица № 10.

Иг= 15 256,4+8938,05=22 307,15 ;

ЗГ, А=610 255,2 + 22 307,15= 102 521,75 тыс. руб.

б. Расчет смешанной сети:

Значение К1985 для одноцепной линии 110 кВ на железобетонных опорах в первом районе по гололеду :

Таблица № 11.

Ио=0,025 тыс. руб;

Иэ=11 246 тыс. руб;

Иг= +11 246=22939,5 ;

Зг б=0,15+22 939,5 =93 100,95 тыс. руб;

Сравниваем варианты:

;

Как видим из результатов подсчета, смешанная сеть экономически выгодней радиальной на 9,1%.

Для данного проекта выбираем вариант со смешанной схемой электроснабжения района.

3. Выбор трансформаторов, схемы их замещения Исходя из категорий потребителей выбираем на подстанциях 1,2,3,5 потребителей по 2 трансформатора, так как потребители 1−2 категорий. На подстанции 4 потребителя выбираем один трансформатор, так как потребитель 3 категории.

Определим тип и номинальную мощность возможных вариантов трансформаторов с учетом допустимой нагрузки их в номинальном режиме работы и допустимой перегрузки в послеаварийном режиме.

Условия:

— для однотрансформаторной подстанции:

Sном.т Sн. мах,

— для двухтрансформаторной подстанции в номинальном режиме работы :

2Sном.т Sн. мах, в режиме послеаварийной перегрузки ;

Sном.т Sн. мах, где Кп-1,4.

№ 1. Sн. мах1=22 000 кВА;

1. ТРДН-25 000/110;

225 000=5000022000 кВА;

1,425 000=35000 кВА22 000 кВА;

2. ТРДН-32 000/110

232 000=6400022000 кВА;

1,42 000=44800 кВА22 000 кВА;

№ 2. Sн. мах2=18 000 кВА;

1. ТДН-16 000/110

216 000=3200018000 кВА;

1,416 000=22400 кВА18 000 кВА;

2. ТРДН-25 000/110;

225 000=5000018000 кВА;

1,425 000=35000 кВА18 000 кВА;

№ 3. Sн. мах3=28 000 кВА;

2. ТРДН-32 000/110

232 000=6400028000 кВА;

1,42 000=44800 кВА28 000 кВА;

2. ТРДН-25 000/110;

225 000=5000028000 кВА;

1,425 000=35000 кВА28 000 кВА;

№ 4. Sн. мах4=2500 кВА;

1. ТМН-4000/35;

40 002 500 кВА;

2. ТМН-6300/35

63 002 500 кВА;

№ 5. Sн. мах5=17 000 кВА;

1. ТДН-16 000/110

216 000=3200017000 кВА;

1,416 000=22400 кВА17 000 кВА;

2. ТРДН-25 000/110;

225 000=5000017000 кВА;

1,425 000=35000 кВА7000 кВА;

3.1 Технико-экономическое сопоставление вариантов Проведем технико-экономическое сравнение вариантов выбранных трансформаторов и выберем один из них на каждой подстанции.

Технико-экономическое сравнение трансформаторов производится по приведенным затратам:

Згi=Кi (E+Ha)+Иэi;

где Кiкапитальные затраты на сооружение трансформаторов, включающие заводскую стоимость, транспортные издержки, затраты на установку трансформаторов и пр, руб;

Енорма дисконта, % (У=12,5%),

Нанорма амортизационных отчислений, % (На=2,5%),

Иэiстоимость потерь электроэнергии в трансформаторах.

Иэi=;

где nколичество параллельно работающих трансформаторов;

Pхх-потери холостого хода трансформатора, кВт;

Ркз-потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

bстоимость 1 кВт потерь электроэнергии, (b=1,5 руб/кВт);

;

Параметры выбранных трансформаторов приведены в таблице № 12

1. № 1; n=2, нб=6585 ч, Sнб=22 000 кВА;

а. ТРДН-25 000/110/10;

Иэа=;

Ктб2014=65,5 тыс. руб;

Згб=0,15 тыс. руб;

б. ТДН-32 000/110/10;

Иэб=;

Кта2014=76 тыс. руб;

Зга=0,15тыс.руб;

Сравниваем:

;

Выбираем для первой подстанции: 2 трансформатора ТРДН-25 000/110/10.

2. Для подстанции № 2; n=2, нб=6724 ч, Sнб=18 000 кВА;

а. ТДН-16 000/110/10;

Иэа=;

Кта2014=48 тыс. руб;

Зга=0,15 тыс. руб;

б. ТРДН-25 000/110/10;

Иэб=;

Ктб2014=65,5 тыс. руб;

Згб=0,15 тыс. руб;

Сравниваем:

;

Выбираем для второй подстанции: 2 трансформатора ТДН-16 000/110/10.

3. Для подстанции № 3; n=2, нб=4320 ч, Sнб=28 000 кВА;

а. ТДН-32 000/110/10;

Иэб=;

Кта2014=76 тыс. руб;

Зга=0,15тыс.руб;

б. ТРДН-25 000/110/10;

Иэб=;

Ктб2014=65,5 тыс. руб;

Згб=0,15 тыс. руб;

Сравниваем:

;

Выбираем для третьей подстанции: 2 трансформатора ТДН-25 000/110/10.

4. Для подстанции № 4; n=1, нб=2661 ч, Sнб=2500 кВА;

а. ТМН-4000/35/10;

Иэа=;

Кта2014=31 тыс. руб;

Зга=0,15тыс.руб;

б. ТМН-6300/35/10;

Иэб=;

Ктб2014=33 тыс. руб;

Згб=0,15 тыс. руб;

Сравниваем:

;

Выбираем для второй подстанции: 1 трансформатор ТМН-4000/35/10.

5. Для подстанции № 5; n=2, нб=5191 ч, Sнб=17 000 кВА;

а. ТДН-16 000/110;

Иэа=;

Кта2014=48 тыс. руб;

Зга=0,15 тыс. руб;

б. ТРДН-25 000/110;

Иэб=;

Ктб2014=65,5 тыс. руб;

Згб=0,15 тыс. руб;

Сравниваем:

;

Выбираем для первой подстанции: 2 трансформатора ТДН-16 000/110.

3.2 Расчет схем замещения выбранных трансформаторов Для ТДН-16 000/110:

Активное сопротивление трансформатора

rт=;

где Ркз-потери короткого замыкания трансформатора, кВт

— номинальная мощность трансформатора, кВ;

Uномноминальное напряжение, кВ;

rт==4,47 Ом;

Индуктивное сопротивление трансформатора

Xт=;

где Uкнапряжение КЗ,%

Xт=;

Емкостная проводимость трансформатора:

bт= ;

где I ххток холостого хода, %.

bт=(0,85/100)16000/1162=10,110−6 См Индуктивная проводимость трансформатора :

G

т=

где Рххпотери холостого хода, кВт;

gт=21/1162=1,610−6 См.

Аналогично для других трансформаторов, результаты расчетов в таблице № 13

Таблица № 13

Схемы замещения трансформаторов:

а. ТДН-16 000/110/10:

б. ТРДН-25 000/110/10:

в. ТМН-4000/35/10:

Заключение

Произведя необходимые подсчеты, мы выбрали оптимальную схему сети, отвечающей экономичности и требуемой надежностисмешанную схему, Согласно категориям потребителей, выбрано соответствующее количество трансформаторов, для обеспечения соответствующей работы.

Линии электропередач, выбраны согласно 1 району по гололеду, сечение проводов соответствует условию по напряжению и силе тока нагрузки.

Расчет показал, что с точки зрения экономичности по сооружению и обслуживанию, наиболее выгодным вариантом, является смешанная схема, с преобладанием кольцевого типа соединения потребителей. Так же данный вариант является наиболее надежным.

трансформатор ток нагрузка провод Библиографический список

1. Солдаткина, Л. А. Электрические сети и системы: учеб. пособие для вузов/ Л. А. Солдаткина.-М.: Энергия, 1978.-216с.

2. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные матерьалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов.-4-е изд, перераб. и доп.- М.: Энергогатомиздат, 1989.-608с.: ил

3. Федоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергия, 1979.-408с., ил

4. Справочник по электроснабжения промышленных предприятий. Промышленные электрические сети/ под ред. А. А. Федорова, Г. В. Сербиновского.-2-е изд., перераб. и доп.-М.:Энергия, 1980.-576с.

5. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные матерьалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов.-4-е изд, перераб. и доп.- М.: Энергогатомиздат, 1989.-608с.

.ur