Проект электрической сети с номиальным напряжением 110-220 кВт

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 U_н=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.

2. Произвести уточненный расчет режимов сети а. Рассчитать максимальный режим;

б. Рассчитать минимальный режим.

Исходные данные:

Климатический район — 3.

2. Определение расчетных нагрузок

В задании на курсовую работу приводятся значения максимальной активной мощности, величина коэффициента мощности нагрузок и отношение Р_min P_max. Нормативный коэффициент мощности на шинах высокого напряжения подстанций принимается равным соsц_н = 0.93, что соответствует tgц_н=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

Исходя из суммарной длины линии электропередачи целесообразно выбрать вариант 2 (Рисунок 2.3).

3. Выбор сечения проводов

3.1 Определение распределения мощности по участкам

Находим мощности в кольцевой схеме 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

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 — 63 000/110

Для узла № 2:

Выбираем трансформатор ТРДН — 25 000/110

Для узла № 3:

Выбираем трансформатор ТРДН — 25 000/110

Для узла № 4:

Выбираем трансформатор ТРДН — 40 000/110

Полученные данные вносим в таблицу

Таблица 1.3

5. Уточненный расчет режимов сети

5.1 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 U_A=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 U_A=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 U_A=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 U_н=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.

2. 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.

3. Блок В. М. Электрические сети и системы. — М.: Высшая школа 1986.

4. Пособие по дипломному и курсовому проектированию для электроэнергетических специальностей /Под ред. В. М. Блока. — М.: Высшая школа, 1981.