Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Проектирование электрической сети

Контрольная: Проектирование электрической сети
КонтрольнаяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Основная задача проектирования электроэнергетических систем и электрических сетей заключается в разработке с учетом достижений науки и техники решений, определяющих формирование энергетических систем, развитие электрических станций и сетей, средств их эксплуатации и управления. При этом должны обеспечиваться оптимальная надежность электроснабжения и требуемое качество электроэнергии с наименьшими… Читать ещё >

Проектирование электрической сети (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Введение

Основная задача проектирования электроэнергетических систем и электрических сетей заключается в разработке с учетом достижений науки и техники решений, определяющих формирование энергетических систем, развитие электрических станций и сетей, средств их эксплуатации и управления. При этом должны обеспечиваться оптимальная надежность электроснабжения и требуемое качество электроэнергии с наименьшими затратами.

Цель курсового проекта: спроектировать электрическую сеть 220 кВ, произвести технико-экономическое сравнение вариантов электрической сети, рассчитать режим максимальных нагрузок на ЭВМ и исследовать колебательную статическую устойчивость.

1. Проектирование электрической сети 220 кВ

1.1 Составление возможных вариантов конфигурации сети Рис. 1.1. Вариант радиальной сети Рис. 1.2. Вариант кольцевой сети

1.2 Расчёт перетоков мощности Таблица 1.1 Расчетные нагрузки

Подстанция

Максимальный режим

P, MBт

Q, Мвар

S, МВА

40,8

68,75

26,24

43,75

26,24

43,75

Определение полной мощности S:

S= P/cos?

S1= 55/0,8=68,75 МВА

=43,75 МВА

=30 МВА

=43,75 МВА

=35 МВА Определение реактивной мощности Q:

Q=

Q1== 40,8 Мвар

Q2=26,24 Мвар

Q3=18 Мвар

Q4=26,24 Мвар

Q5=21 Мвар Расчёт перетоков мощности в кольцевой сети:

Рис. 1.3. Кольцевая сеть Разрезаем кольцевую сеть по источнику питания и преобразуем ее в схему с двухсторонним питанием:

S2−4S2−5

S4 S5

Lип-3 =48 км L3−1 =71 км L1−2 =40 км

L2−4=47 км L4−5=43 км L2,-5= 72 км

S2−4 === 37,2 + j27,96

S2,-5 = =25,8 + j19,28

S4−5= S2−4- S4= 2,3 + j3,72

S1−2= S2+ = 98 + j73,48

S3−1 = S1 + S1−2= 152 + j114,28

Sип-3= S3+ S3−1 = 177 + j132,28

Проверка:

S2−4+ S2,-5=

63 + j47,24 = 63 + j47,24

Расчёт перетоков мощности в радиальной сети:

Рис. 1.4. Радиальная сеть

S4−5= S5= 28 + j28,21

S2−4= S4+ S4−5= 63+ j47,24

S1−2==98 + j73,48

S3−1 = S1 + S1−2= 152 + j114,28

Sип-3= S3+ S3−1 = 177 + j132,28

Проверка:

Sип-3= S1+ S2++ S4+ S5

177 + j132,28= 177 + j132,28

1.3 Оценка целесообразности применения напряжения 220 кВ Таблица 1.2 Выбор номинального напряжения для радиальной сети

Линия

P, MBт

L, км

Uрас, кВ

Uном, кВ

ип-3

3−1

1−2

2−4

4−5

Uрас= 4,34

Uрас ип-3= 4,34=166 кВ

Uрас 3−1=156 кВ

Uрас 1−2=125 кВ

Uрас 2−4=102 кВ

Uрас 4−5=71 кВ Таблица 1.3 Выбор номинального напряжения для кольцевой сети

Линия

P, MBт

L, км

Uрас, кВ

Uном, кВ

ип-3

3−1

1−2

2−4

37,2

4−5

2,3

2'-5

25,8

Uрас= 4,34

Uрас ип-3= 4,34=166 кВ

Uрас 3−1=156 кВ

Uрас 1−2=125 кВ

Uрас 2−4=80 кВ Uрас 4−5=34 кВ Uрас 2,-5=72 кВ

1.4 Выбор сечения проводов участка цепи Таблица 1.4 Выбор сечения проводов для радиальной сети

Линия ij

Sij, MBA

Uном, КВ

Iij, A

Iп.ав, А

Iдоп, А

Fi, мм2

Fном, мм2

ип-3

222,5

300/39

3−1

192,5

240/32

1−2

122,5

240/32

2−4

78,75

240/32

4−5

240/32

Определение тока Ii на участке i:

Ii=

Iип-3==*103=292 A

I3−1=253 A

I1−2=161 A

I2−4=103 A

I4−5=46 A

Определение сечения проводов:

Fi= Ii/jэ jэ=1 > Fi= Ii

Таблица 1.5 Выбор сечения проводов для кольцевой сети

Линия ij

Sij, MBA

Uном, КВ

Iij, A

Iп.ав, А

Iдоп, А

Fi, мм2

Fном, мм2

ип-3

122,5

240/32

3−1

400/51

1−2

;

240/32

2−4

56,25

240/32

4−5

68,75

240/32

2'-5

400/51

Определение полной мощности Si на участке i:

S=

Sип-1==122,5 MBA

Sип-3=140 MBA

S3−2=55 MBA

S2−4=56,25 MBA

S2−5=68,75 MBA

Sип-2=130 MBA

Определение тока Ii на участке i:

Iип-1==*103=161 A

Iип-3=367A

I3−2=144 A

I2−4=74 A

I2−5=90 A

Iип-2=341 А Определение сечения проводов:

Fi= Ii/jэ jэ=1 > Fi= Ii

1.5 Расчёт потерь напряжения и потерь мощности Табл. 1.6 Удельные и расчетные параметры участков радиальной сети

Линия ij

Марка провода

L, км

R0, Ом/км

Х0, Ом/км

n

Rij, Ом

Хij, Ом

ип-3

АС-240

0,098

0,429

2,4

10,3

3−1

АС-400

0,121

0,435

4,3

15,4

1−2

АС-300

0,121

0,435

2,4

8,7

2−4

АС-240

0,121

0,435

2,8

10,2

4−5

АС-240

0,121

0,435

2,6

9,4

Определение активного сопротивления участков:

Rij=R0L/n

Rип-3=0,098*48/2=2,4 Ом

R3−1=4,3 Ом

R1−2=2,4 Ом

R2−4=2,8 Ом

R4−5=2,6 Ом Определение реактивного сопротивления участков:

Хij=Х0L/n

Хип-3=0,429*48/2=10,3 Ом Х3−1=15,4 Ом Х1−2=8,7 Ом Х2−4=10,2 Ом Х4−5=9,4 Ом Таблица 1.7 Удельные и расчетные параметры участков кольцевой сети

Линия ij

Марка провода

L, км

R0, Ом/км

Х0, Ом/км

n

Rij, Ом

Хij, Ом

ип-1

АС-240

0,121

0,435

3,1

11,1

ип-3

АС-400

0,075

0,42

3,6

20,2

3−2

АС-300

0,121

0,435

5,7

20,5

2−4

АС-240

0,121

0,435

3,2

11,3

2−5

АС-240

0,121

0,435

2,5

9,1

ип-2

АС-400

0,075

0,42

5,4

30,2

Определение активного сопротивления участков:

Rij=R0L/n

Rип-1=0,121*51/2=3,1 Ом

Rип-3=3,6Ом

R3−2=5,7Ом

R2−4=3,2 Ом

R2−5=2,5 Ом

Rип-2=5,4 Ом Определение реактивного сопротивления участков:

Хij=Х0L/n

Хип-1=0,435*51/2=11,1 Ом Хип-3=20,2 Ом Х3−2=20,5 Ом Х2−4=11,3 Ом Х2−5=9,1 Ом

Xип-2=30,2 Ом Таблица 1.8 Потери напряжения и потери мощности в радиальной сети

Линия

Uном, кВ

Pij, МВт

Qij, Мвар

Sij, МВА

?U, кВ

?P, MBт

ип-3

132,28

222,5

8,1

2,5

3−1

114,28

192,5

3,3

1−2

73,48

122,5

0,74

2−4

47,24

78,45

0,36

4−5

1,22

0,06

Определение потерь активной мощности на участках сети:

?P=

?Pип-3=*2,4=2,5 MBт

?P 3−1=3,3 MBт

?P 1−2=0,74 MBт? P 2−4=0,36 MBт? P 4−5=0,06 MBт Определение суммарных потерь активной мощности в сети:

?P?=??Pij

?P?=2,5+3,3+0,74+0,36+0,06=6,96MBт Определение суммарных потерь в процентах от суммарной мощности нагрузок в максимальном режиме:

?P?%=*100%

?P?%=*100%=3,9% Расчет потерь напряжения на участках сети:

?U=

?U ип-3==8,1кВ

?U 3−1=11 кВ

?U 1−2=4 кВ

?U 2−4=3 кВ

?U 4−5=1,22 кВ

?Umax=8,1+11+4+3+1,22=27,3 кВ

?Umax%=*100%= 27,3/220*100=12,4%

Таблица 1.9 Потери напряжения и потери мощности в кольцевой сети

Линия

Uном, кВ

Pij, МВт

Qij, Мвар

Sij, МВА

?U, кВ

?P, MBт

ип-1

73,5

122,5

5,1

0,96

ип-3

112,26

84,19

9,7

1,46

3−2

44,26

33,19

4,2

0,36

2−4

33,75

56,25

2,4

0,21

2−5

41,25

68,75

2,3

0,24

ип-2

103,73

77,8

13,2

1,9

Определение потерь активной мощности на участках сети:

?P=

?Pип-1=*3,1=0,96 MBт

?P ип-3=1,46 MBт

?P 3−2=0,36 MBт

?P 2−4=0,21 MBт

?P 2−5=0,24 MBт

?P ип-2=1,9 MBт Определение суммарных потерь активной мощности в сети:

?P?=??Pij

?P?=0,96+1,46+0,36+0,21+0,24+1,9= 5,13 MBт Определение суммарных потерь в процентах от суммарной мощности нагрузок в максимальном режиме:

?P?%=*100%

?P?%=*100%=2,9%

Расчет потерь напряжения на участках сети:

?U=

?U ип-1==5,1кВ

?U ип-3=9,7 кВ

?U 3−2=4,2 кВ

?U 2−4=2,4 кВ

?U 2−5=2,3 кВ

?U ип-2=13,2 кВ

?Umax=5,1+9,7+4,2+2,4=21,4 кВ

?Umax%=*100%= 21,4/220*100=9,7%

1.6 Выбор трансформаторов на подстанции. Принципиальная схема сети Таблица 1.9 Выбор мощности трансформаторов

Узел

Число трансформаторов

Sнаг, МВА

Sном, МВА

Кз.н

Кз.па

49,1

0,44

0,88

31,25

0,34

0,68

21,4

0,48

0,96

31,25

0,32

0,64

0,39

0,78

Sном ?

Определение коэффициента загрузки трансформаторов в нормальном режиме:

Кз.н=

Кз.н-1==0,44

Кз.н-2=0,34

Кз.н-3=0,48

Кз.н-4=0,32

Кз.н-5=0,39

Определение коэффициента загрузки трансформаторов в послеаварийном режиме:

Кз.па=

Кз.па-1=87,5/100=0,88

Кз.па-2=0,68

Кз.па-3=0,96

Кз.па-4=0,64

Кз.па-5=0,78

Рис. 1.5. Принципиальная схема радиальной сети

1.7 Технико-экономическое сравнение вариантов сети Определение капитальных вложений в радиальную сеть:

К1=Кл + Кпс Кл=? Клi*Li

Кл=21*102 + 21*104 +21*84+23,8*96 +21,6*94=10 405.2 тыс. руб.

Кпс= Кру + Кт Кру=? Кв*Nв Кру=105*20=2100 тыс. руб.

Кт=2*(231+193+265+193+189)=2142 тыс. руб.

Кпс=2100+2142=4242 тыс. руб.

К1= 10 405.2+4242= 14 647.2 тыс. руб.

Определение капитальных вложений в кольцевую сеть:

К2=Кл + Кпс Кл=? Клi*Li

Кл=21*102 + 23,8*48+47*21+104*21+84*21+72*23,8=9933 тыс. руб.

Кпс= Кру + Кт Кру=? Кв*Nв Кру=105*18=1890 тыс. руб.

Кт=2*(231+193+265+193+189)=2142 тыс. руб.

Кпс=4032 тыс. руб.

К2= 13 965 тыс. руб.

Определение ежегодных эксплуатационных издержек для радиальной сети:

И1=Ил+Ипс+Сэ Ил== 2,8/100*10 405,2=291,34 тыс. руб.

Ипс== 8,4/100*4242=356,33 тыс. руб.

Сэ=?Wг *Сэ`

?Wг=?P?*?=5,74*4500=25 830 МВт=25 830 000 кВт Сэ`= 1,5коп/кВт, ч Сэ=0,15*25830000=387,45 тыс. руб.

И1=291,34+356,33+387,45=1035,12 тыс. руб.

Определение ежегодных эксплуатационных издержек для кольцевой сети:

И2=Ил+Ипс+Сэ Ил== 2,8/100*9933=278,12 тыс. руб.

Ипс== 8,4/100*4032=338,69 тыс. руб.

Сэ=?Wг *Сэ`

?Wг=?P?*?=5,13*4500=23 085 МВт=23 085 000 кВт Сэ`= 1,5коп/кВт, ч Сэ=0,15*23085000=346,27 тыс. руб.

И2=278,12+338,69+346,27 =963,08 тыс. руб.

Определение приведенных затрат для радиальной и кольцевой сетей:

Зi=ЕнК + И З1=0,12*14 647,2+1035,12=2792,784 тыс. руб.

З2=0,12*13 965+963,08=2638,88 тыс. руб.

?З= З1- З2/ З2*100%= 2792,784 — 2638,88/2638,88* 100%=5,8%

Таким образом оптимальной является кольцевая сеть.

2. Расчет режима максимальных нагрузок сеть напряжение трансформатор подстанция Подготовка исходных данных Таблица 2.1 Генераторы

№

Имя

Рном Мвт

Uном кВ

cos?

Хad o.e.

Хs o.e.

Хaq o.e.

Хsr o.e.

Tdo c

Tj c

Г1

10хТГВ-500

0,85

1,408

0,162

0,778

0,25

6,3

5,6

Г2

5Хтгв-800−2

0,9

1,408

0,162

0,778

0,25

9,4

5,3

Таблица 2.2 Генераторы

№

Хsrd o.e.

Trd c

Хsrq o.e.

Trq c

Tбч c

T1f c

Tokp1 c

Tokp2 c

T1u c

Г1

0,181

0,126

0,136

0,05

0,026

0,08

0,0016

0,0286

Г2

0,181

0,126

0,136

0,05

0,026

0,08

0,0016

0,0286

Таблица 2.3 Генераторы

№

K0u

K1u

K0w

K1w

Qmax

Qmin

Г1

Г2

Таблица 2.4 Параметры двухобмоточных трансформаторов

Имя

Sном МВА

Uв, кВ

Uн, кВ

Pкз, МВт

Uкз, %

Pхх, МВт

Ixx, %

10хТЦ630 000/500

5хТЦ1 000 000/500

T6

T8

Таблица 2.5 Параметры двухобмоточных трансформаторов

Имя

R, Ом

X, Ом

Kтр

G, Ом

B, Ом

N, шт

10хТЦ630 000/500

0,9

61,3

0,38 095

5хТЦ1 000 000/500

0,55

0,45 714

T6

0,44

T8

0,4

0,05

5,6

158,7

0,47 826

3,9

100,7

0,47 826

5,6

158,7

0,47 826

5,6

158,7

0,47 826

5,6

158,7

0,47 826

Таблица 2.6 Линии 500 кВ

Имя

R, Ом/км

X, Ом/км

B, Ом/км

L, км

N, шт

Линия № 1 3хАС400/51

0,025

0,42

2,7

Линия № 3 3АС300/66

0,034

0,429

2,64

Линия № 2 3хАС400/51

0,025

0,42

2,7

ип-3

0,075

0,42

2,7

3−5

0,121

0,435

2,6

3−2

0,121

0,435

2,6

2−1

0,121

0,435

2,6

1−4

0,121

0,435

2,6

2−4

0,121

0,435

2,6

Таблица 2.7 Данные по нагрузкам

Имя

Pном, МВт

Uном, кВ

Qном, МВт

А0 А1 А2 В0 В1В2

эквивалентная наргузка

0; 0; 0; 0; 0; 0

Нагрузка S4

0; 0; 0; 0; 0; 0

22,5

0; 0; 0; 0; 0; 0

51,75

0; 0; 0; 0; 0; 0

20,25

0; 0; 0; 0; 0; 0

24,75

0; 0; 0; 0; 0; 0

0; 0; 0; 0; 0; 0

Таблица 2.8 Реакторы

Имя

Uном, кВ

G, мкСм

B, мкСм

реактор № 1

реактор № 2

реактор № 3

Таблица 2.9 Компенсатор

Имя

Sном, МВт

Uном, кВ

Ераб

Xd

X"d

X2

6хКСВБ-100−11

Расчёт режима Рис. 1.8. Схема сети Отчет программы расчета режима Таблица 2.10 Расчетные параметры ЛЭП

Имя

Эквивалентное активное сопротивление — R, Ом

Эквивалентное реактивное сопротивление — X, Ом

Эквивалентная емкостная проводимость — B, Ом

Линия № 1 3хАС400/51

0,91 667

15,4

Линия № 3 3АС300/66

0,73 667

9,295

2059,2

Линия № 2 3хАС400/51

0,75

12,6

ип-3

1,7625

9,87

253,8

3−5

1,936

6,96

166,4

3−2

2,2385

8,0475

192,4

2−1

5,445

19,575

1−4

6,05

21,75

2−4

4,961

17,835

106,6

Таблица 2.11 Шины бесконечной мощности

Имя

Номинальное напряжение — Un, кВ

S1

Таблица 2.12 Расчетные параметры двухобмоточных трансформаторов (Г-образная схема замещения)

Имя

Активное сопротивление — R, Ом

Реактивное сопротивление — X, Ом

Коэффициент трансформации Re (Kтр)

Коэффициент трансформации Im (Kтр)

Активная проводимость — G, Ом

Реактивная проводимость — B, Ом

10хТЦ-630 000/500

0,9

61,3

0,38 095

5хТЦ1 000 000/500

0,55

0,45 714

T6

0,44

T8

0,4

0,05

5,6

158,7

0,47 826

3,9

100,7

0,47 826

5,6

158,7

0,47 826

5,6

158,7

0,47 826

5,6

158,7

0,47 826

Таблица 2.13 Расчетные напряжения в узлах схемы

Узел №

Модуль напряжения, кВ

Фаза, °

39,477

29,543

510,433

32,937

503,101

22,626

494,993

15,439

242,047

9,523

14,91

7,672

235,095

7,749

10,833

5,256

10,512

3,579

231,981

7,041

229,232

6,45

10,496

3,547

10,721

4,744

229,061

6,433

10,379

2,871

232,871

7,356

Таблица 2.14 Генерация и потребление мощности в узлах схемы

Узел №

Суммарная генерация активной мощности — Pg, МВт

Суммарная генерация реактивной мощности — Qg, МВАР

Суммарное потребление активной мощности — Pn, МВт

Суммарное потребление реактивной мощности — Qn, МВАР

1452,89

1633,719

— 6947,045

1523,312

22,5

51,75

24,75

20,25

Таблица 2.15 Потери мощности в ЛЭП

Имя

Узел №

Узел №

Потери активной мощности — dP, МВт

Потери реактивной мощности — dQ, МВАР

Линия № 1 3хАС400/51

90,996

1528,7

Линия № 3 3АС300/66

151,6

1912,8

Линия № 2 3хАС400/51

18,735

314,74

ип-3

1,804

10,102

3−5

0,27 905

1,0032

3−2

0,57 833

2,0791

2−1

0,17 431

0,62 666

1−4

0,40 199

0,14 452

2−4

0,21 007

0,75 521

Таблица 2.16 Потери мощности в трансформаторах

Имя

Узел №

Узел №

Потери активной мощности — dP, МВт

Потери реактивной мощности — dQ, МВАР

10хТЦ-630 000/500

8,8614

603,56

5хТЦ1 000 000/500

7,4326

540,55

T6

1,1873

59,363

T8

1,4346

107,6

0,77 527

2,1971

0,3021

7,8004

0,64 247

1,8207

0,99 756

2,827

0,14 976

4,2442

Исследование колебательной статистической устойчивости Расчёт коэффициентов K0w и K1w для генератора Г1

Рис. 3.1. Область Д-разбиения для генератора Г1

Рис. 3.2. Сравнение характеристик и кривых Рис. 3.3. Поиск? max для Г1

Из рис. 3.3 видно что? max = -0,796, тогда K0w = 5,5; K1w =1,2

Расчёт коэффициентов K0w и K1w для генератора Г2

Учитывая найденные коэффициенты для Г1 построим область Д-разбиения для генератора Г2

Рис. 3.4. Область Д-разбиения для генератора Г2

Рис. 3.5. Сравнение характеристик и кривых Рис. 3.6. Поиск? max для Г2

Из рис. 3.6 видно что? max = -1,0268, тогда K0w = 4; K1w =1,6

Исходя из полученных данных заполняем таблицу для Г1 и Г2

Таблица 3.1. Регулировочные коэффициенты

Генератор

K0w

K1w

?max

G1

5,5

1,2

— 0,796

G2

1,6

— 1,0268

Заключение

В результате выполнения курсового проекта была спроектирована электрическая сеть 220кВ, выполнено технико-экономическое сравнение вариантов электрической сети в результате которого оптимальной является кольцевая сеть, рассчитан режим максимальных нагрузок на ЭВМ и исследована колебательная статистическая устойчивость.

Список используемой литературы

1. Ванюков А. П., Игнатьев И. В. Электрический расчет районной сети: Учебное пособие.- Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2006.-80с.

2. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ Под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро — М.: Энергоатомиздат, 1985.-350 с.

3. Поспелов, Г. Е. Проектирование электрических сетей и систем/ Г. Е. Поспелов, В. Т. Федин. — Минск: Высшая школа, 1978.-304 с.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!