Разработка проекта электрической сети района

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроэнергетики

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Электрические системы и сети»

на тему: «Разработка проекта электрической сети района»

Суми 2009

Задание

Необходимо запитать электрической энергией размещенных в 6 пунктах потребителей:

— разработать конфигурации электрических сетей за заданными координатами;

— выбрать основные параметры сети: номинальное напряжение, трансформаторы, провода;

— провести расчет характерных режимов работы лучшего варианта;

— выбрать компенсирующие устройства.

Исходные данные:

Исходные данные, что характеризуют потребителей приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Дополнительная начальная информация о потребителях и их размещениях наведены в таблице 2.

Таблица 2

В данной работе разработан проект района электрических сетей за заданными координатами и мощностями потребителей.

В ходе расчета разрабатываются конфигурации электрических сетей за заданными координатами; выбираются основные параметры сети: номинальное напряжение, трансформаторы, провода; проводится расчет характерных режимов работы лучшего варианта.

Разрабатывание конфигураций электрических сетей

электрический сеть напряжение мощность

Таблиця 3

За заданой мощностью и углам определяем полную мощность по формуле :

Определяем полную мощность для первого потребителя:

Определяем полную мощность для второго потребителя:

Определяем полную мощность для третьего потребителя:

Определяем полную мощность для четвертого потребителя:

Определяем полную мощность для пягого потребителя:

Определяем полную мощность для шестого потребителя:

Найденые параметры заносим в таблицу 4.

Определяем длинны линий

Для схемы 1: Для схемы 2:

Изображаем две расчетные схемы:

Схема 1

Схема 2

Расчет электрической сети схемы 1

Определяем точку потокораздела

Разрываем замкнутую цепь А 1 3 2 4 в точке А:

Рис. 1

Определяем расчетрные мощности:

Определяем мощность :

Определяем мощность

Проверяем баланс:

Как видим баланс сошелся.

Определяем мощность

Определяем мощность

Определяем мощность

Точка потокораздела активной и реактивной мощности не совпадают. Изображаем разомкнутую схему с указаными на ней точками потокораздела:

Рис. 2

Определяем напряжения и токи:

Напряжения в узлах определяем по формуле Иллариона

Определяем напряжение в узле 1:

Определяем напряжение в узле 3:

Определяем напряжение в узле 2:

Определяем напряжение в узле 4:

Определяем напряжение в узле A'

Берем линию напряжением 220 кВ

Определяем токи для линии 220 кВ:

Определяем ток в узле 1:

Определяем ток в узле 3:

Определяем ток в узле 2:

Определяем ток в узле 4:

Определяем ток в узле A':

Выбираем провода и трансформаторы

По току и напряжению выбираем провода. В проводах для линии 220 кВ минимальный длительно допустимый ток 605 А.

Таблица 5

Все данные записываем в таблицу 6.

Таблиця 6

Выбираем трансформаторы для линии 220 кВ

Сделав необходимые расчеты нам необходимо четырем потребителям, которые характеризуется достаточно большой мощностью, что отвечает необходимости выбора для них районной подстанций или главной снижающей подстанции большого предприятия, доставить электроэнергию которая должна быть преобразована на напряжение 10 кВ. Двум потребителям которые имеют относительно небольшую мощность и расположенные неподалеку от одного из больших потребителей осуществить электроснабжение от подстанций соответствующих больших потребителей и обеспечить напряжением 380 В.

Определяем мощность каждого из трансформаторов. При этом однотрансформаторной подстанции мощность трансформатора Sт должна быть не меньше мощности потребителей Sм, что поставляется от него Sт Sм. А коэффициент нагрузки трансформатора должен быть порядка 0,9 (kз=Sм / Sн. т). Мощность трансформаторов на двухтрансформаторной подстанции должна обеспечить нагрузку потребителей в случае аварии одного из них. Поэтому мощность каждого трансформатора выбирается с учетом его перегрузочной способности за условием Sт Sм / 1,4.

Выбираем трансформатор для 1-го потребителя. Так как потребитель 1-й категории, то мы берем трансформатор не один, а два.

Определяем максимальную мощность:

Определяем коэффициент загрузки:

Мы берем трехобмоточный трансформатор потому, что двух обмоточного трансформатора нет такой мощности.

Таблица 7

Выбираем трансформатор для второго потребителя.

Этот потребитель 3-й категории, поэтому берем 1 трансформатор.

Определяем максимальную мощность.

Берем трансформатор 40 МВА типа ТРДН — 40 000/220

Определяем коэффициент загрузки:

Таблица 8

Выбираем трансформатор для третьего потребителя.

Третий потребитель первой категории, поэтому берем два трансформатора.

Определяем максимальную мощность:

Выбираем два трансформатора по 40 МВА типа ТРДН — 40 000/220

Определяем коэффициент загрузки:

Как видим К_З очень мал, но так как нет подходящего трансформатора меньшей мощности, то берем все же этот.

Таблица 9

Выбираем трансформатор для четвертого потребителя. Четвертый потребитель второй категории, берем 2 трансформатора. Определяем максимальную мощность:

Определяем мощность подстанции:

Берем 2 трансформатора мощностью 40 МВА каждый.

Определяем коэффициент загрузки:

Таблица 10

Определяем параметры для линии 10 кВ

По току и напряжению выбираем провод:

Таблица 11

Выбираем трансформатор для пятого потребителя:

Так как потребитель второй категории, то мы берем 1 трансформатор.

Определяем максимальную мощность:

Выбираем трансформатор мощностью 1.6 МВА. Определяем коэфициент загрузки:

Таблица 12

Выбираем трансформатор для шестого потребителя:

Так как потребитель третьей категории, то берем 1 трансформатор.

Определяем максимальную мощность:

Берем трансформатор мощностью 63 кВА

Определяем коэффицент загрузки:

Таблица 13

Полученные данные записываем в таблицу 14.

Таблиця 14

Запас мощности позволит в будущем расширить сеть и подключить новых потребителей

Рис. 3

Определяем

Определяем

Изображаем расчетную схему (Рис. 4):

Рис. 4

Расчет мощности и потерь напряжения на участках сети

Активное сопротивление линии:, где l— длинна линии (км), r0- удельное сопротивление (Ом/км).

Реактивное сопротивление линии:, где l— длинна линии (км), х0- удельное реактивное сопротивление (Ом/км).

Реактивная проводимость линии:, де l— длинна линии (км), b0- удельная емкость проводников (См/км).

Зарядная мощность линии:

Потери мощности линии:

Таблица 15

Определяем сопротивление линии:

Для Л₇ Для Л₆

Определяем

Определяем

Расчитываем мощность с учетом ее потерь для линии 220 кВ. Зарядную мощность так же учитываем:

Изображаем расчетную схему (Рис. 5):

Рис. 5

Определяем

Определяем

Опледеляем

Определяем

Определяем

Уточняем точку потокораздела

Изображаем расчетную схему (рис. 6):

Рис. 6

Определяем :

Определяем

Проверяем баланс мощности:

Как видим, баланс сошелся.

Определяем :

Определяем :

Определяем :

Определяем зарядные мощности:

Определяем сопротивления линий:

Линия Л1:

Линия Л2:

Линия Л3:

Линия Л4:

Линия Л5:

Определяем потери мощности между мочками потокораздела мощностей:

Определяем :

Определяем :

Определяем мощность :

Определяем мощность :

Изображаем расчетную схему в виде двух разомкнутых линий (рис. 7 и рис.8):

Рис. 7

Рис. 8

Расчитываем мощность схемы изображенной на рис. 7 с учетом потерь мощности.

Определяем :

Определяем :

Определяем :

Расчитываем мощность схемы изображенной на рис. 8 с учетом потерь мощности.

Определяем :

Определяем :

Определяем :

Определение потерь напряжений в узлах

Расчет ведется по схеме изображенной на рис. 7

Определяем напряжение в первом узле:

Определим напряжение у первого потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 12 ответвлений:

Определяем напряжение в третьем узле:

Определяем напряжение у третьего потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 8 ответвлений:

Расчет ведется по схеме изображенной на рис. 8

Определяем напряжение в четвертом узле:

Определяем напряжение у четвертого потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 8 ответвлений:

Определяем напряжение во втором узле:

Определяем напряжение у второго потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 8 ответвлений:

Определяем потери напряжения для линии 10 кВ.

Определяем напряжение в пятом узле:

Определяем напряжение у пятого потребителя:

Определяем напряжение в шестом узле:

Определяем напряжение у пятого потребителя:

Как видим из расчетов, напряжение подаваемое потребителю находится в пределаз

Расчет электрической сети схемы 2

Определяем точку потокораздела:

Изображаем расчетную схему рис. 9:

Рис. 9

Определяем мощность :

Определяем мощность :

Проверяем баланс

Как видим, баланс сошелся

Определяем :

Определяем :

Точка 3 является точкой потокораздела активной и реактивной мощности

Изображаем схему рис. 10:

Рис. 10

Определяем напряжения и токи

Определяем напряжение в узле 1

Определяем напряжение в узле 3

Определяем напряжение в узле 4

Определяем напряжение в узле А'

Определяем напряжение в узле 2:

Берем напряжение 220 кВ

Определяем токи для линии 220 кВ

Определяем ток в узле 1:

Определяем ток в узле 3:

Определяем ток в узле 4:

Определяем ток в узле А'

Определяем ток в узле 2:

Выбираем провода и трансформаторы

По току и напряжению выбираем провода и записываем данные в таблицу 16:

Таблица 16

Все данные записываем в таблицу 17.

Таблиця 17

Выбираем трансформаторы для линии 220 кВ

Выбираем трансформатор для 1-го потребителя. Так как потребитель 1-й категории, то мы берем трансформатор не один, а два.

Определяем максимальную мощность:

Определяем коэффициент загрузки:

Мы берем трехобмоточный трансформатор потому, что двух обмоточного трансформатора нет такой мощности.

Таблица 18

Выбираем трансформатор для второго потребителя.

Этот потребитель 3-й категории, поэтому берем 1 трансформатор.

Определяем максимальную мощность.

Берем трансформатор 40 МВА типа ТРДН — 40 000/220

Определяем коэффициент загрузки:

Таблица 19

Выбираем трансформатор для третьего потребителя.

Третий потребитель первой категории, поэтому берем два трансформатора.

Определяем максимальную мощность:

Выбираем два трансформатора по 40 МВА типа ТРДН — 40 000/220

Определяем коэффициент загрузки:

Как видим К_З очень мал, но так как нет подходящего трансформатора меньшей мощности, то берем все же этот.

Таблица 20

Выбираем трансформатор для четвертого потребителя. Четвертый потребитель второй категории, берем 2 трансформатора. Определяем максимальную мощность:

Определяем мощность подстанции:

Берем 2 трансформатора мощностью 40 МВА каждый.

Определяем коэффициент загрузки:

Таблица 21

Определяем параметры для линии 10 кВ

По току и напряжению выбираем провод:

Таблица 22

Выбираем трансформатор для пятого потребителя:

Так как потребитель второй категории, то мы берем 1 трансформатор.

Определяем максимальную мощность:

Выбираем трансформатор мощностью 1.6 МВА. Определяем коэфициент загрузки:

Таблица 23

Выбираем трансформатор для шестого потребителя:

Так как потребитель третьей категории, то берем 1 трансформатор.

Определяем максимальную мощность:

Берем трансформатор мощностью 63 кВА

Определяем коэффицент загрузки:

Таблица 24

Полученные расчеты записываем в таблицу 25.

Таблиця 25

Изображаем схему замещения для линии 10 кВ рис. 11.

Рис. 11

Определяем

Определяем

Изображаем расчетную схему (рис. 12):

Рис. 12

Расчет мощности и потерь напряжения на участках сети

Активное сопротивление линии:, где l— длинна линии (км), r0- удельное сопротивление (Ом/км).

Реактивное сопротивление линии:, где l— длинна линии (км), х0- удельное реактивное сопротивление (Ом/км).

Реактивная проводимость линии:, де l— длинна линии (км), b0- удельная емкость проводников (См/км).

Зарядная мощность линии:

Потери мощности линии:

Таблица 26

Определяем сопротивление линии:

Для Л₇ Для Л₆

Определяем

Определяем

Расчитываем мощность линии и потерь напряжения

Зарядную мощность учитываем:

Изображаем расчетную схему (рис. 13):

Рис. 13

Определяем

Определяем

Определяем

Определяем

Изображаем расчетную схему и уточняем точку потокораздела (рис. 14):

Рис. 14

Определяем мощность :

Определяем мощность :

Проверяем баланс

Как видим, баланс сошелся

Уточняем точку потокораздела

Изображаем схему (рис. 15):

Рис. 15

Определяем :

Определяем :

Определяем зарядные мощности:

Определяем сопротивления линии:

Л1:

Л2:

Л3:

Л4:

Разделяем цепь на две цепи в точке потокораздела 3. Изображаем расчетную схему для первой цепи (рис. 16):

Рис. 16

Определяем :

Определяем :

Определяем

Изображаем расчетную схему для второй цепи (рис. 17):

Рис. 17

Определяем :

Определяем :

Определяем

Рассчитываем потери в линии Л5

Определяем потери в трансформаторе второй подстанции.

Изображаем расчетную схему (рис. 18):

Рис. 18

Определяем :

Определяем потери в линии:

Изображаем расчетную схему (рис. 19):

Рис. 19

Определяем зарядную мощность:

Определяем сопротивление линии Л5

Определяем :

Определяем

Определяем потери напряжения

Определяем напряжение в первом узле:

Определим напряжение у первого потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 12 ответвлений:

Определяем напряжение в третьем узле:

Определяем напряжение у третьего потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 8 ответвлений:

Определяем напряжение в четвертом узле:

Определяем напряжение у четвертого потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 8 ответвлений:

Определяем напряжение в узле 3' во втором узле:

Определяем напряжение у третьего потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 8 ответвлений:

Определяем напряжение во втором узле:

Определяем напряжение у второго потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 8 ответвлений:

Определяем потери напряжения для линии 10 кВ.

Определяем напряжение в пятом узле:

Определяем напряжение у пятого потребителя:

Определяем напряжение в шестом узле:

Определяем напряжение у пятого потребителя:

Как видим из расчетов, напряжение подаваемое потребителю находится в пределаз

Технико-экономическое сравнение двух схем

Проведем расчет капитальных затрат электрической сети схемы а).Все данные занесем в таблицу 27.

Таблиця 27

Рассчитываем приведенные затраты по формуле:

где — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений который равен

Ккапитальные вложения на сооружение линии

Игодовые эксплуатационные расходы

у.од

Проведем расчет капитальных затрат электрической сети схемы 2. Все данные занесем в таблицу 28.

Таблиця 28

Розрахуємо приведені затрати по формулі

у. од

Как видим из экономического расчета, более выгодней проэктировать сеть, которая изображена на схеме 1. Поэтому рассчитываем для этой схемы аварийный режим и режим минимальных нагрузок:

Расчет потерь линии при аварийном режиме для схемы 1

Изображаем расчетную схему (рис. 20):

Рис. 20

Определяем :

Определяем :

Определяем :

Определяем :

Определяем потери напряжения в узлах

Определяем напряжение в четвертом узле:

Определяем напряжение у четвертоно потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 7 ответвлений:

Определяем напряжение втором узле:

Определяем напряжение у второго потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 4 ответвлений:

Определяем напряжение третьем узле:

Определяем напряжение у третьего потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 3 ответвлений:

Определяем напряжение первом узле:

Определяем напряжение у четвертоно потребителя:

Понижаем напряжени до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 4 ответвлений:

Определяем потери напряжения для линии 10 кВ.

Определяем напряжение в пятом узле:

Определяем напряжение у пятого потребителя:

Определяем напряжение в шестом узле:

Определяем напряжение у пятого потребителя:

Как видим из расчетов, напряжение подаваемое потребителю находится в пределаз

Расчитываем режим сети при минимальных нагрузках

Рсчитываем сеть построеная по схеме 1:

Определяем полную мощность для первого потребителя:

Определяем полную мощность для второго потребителя:

Определяем полную мощность для третьего потребителя:

Определяем полную мощность для четвертого потребителя:

Определяем полную мощность для пягого потребителя:

Определяем полную мощность для шестого потребителя:

Найденые параметры заносим в таблицу 29.

Определяем длинны линий

Определяем точку потокораздела при минимальных нагрузках

Разрываем замкнутую цепь, А 1 3 2 4 в точке А. Изображаем расчетную схему (рис. 21):

Рис. 21

Определяем расчетрные мощности:

Определяем мощность :

Определяем мощность

Проверяем баланс:

Как видим баланс сошелся.

Определяем мощность

Определяем мощность

Определяем мощность

Точка потокораздела активной и реактивной мощности не совпадают. Изображаем разомкнутую схему с указаными на ней точками потокораздела (рис. 22):

Рис.22

Изображаем расчетную схему для линии 10 кВ (рис. 23):

Рис. 23

Определяем

Определяем

Изображаем расчетную схему (рис. 24):

Рис. 24

Определяем сопротивление линии:

Для Л₇ Для Л₆

Определяем

Определяем

Расчитываем мощность с учетом ее потерь для линии 220 кВ. Зарядную мощность так же учитываем:

Изображаем расчетную схему (рис. 25):

Рис. 25

Определяем

Определяем

Опледеляем

Определяем

Определяем

Уточняем точку потокораздела

Изображаем расчетную схему (рис. 26):

Рис. 26

Определяем :

Определяем

Проверяем баланс мощности:

Как видим, баланс сошелся.

Расчет мощности и потерь напряжения в сети при минимальной нагрузке

Определяем :

Определяем :

Определяем :

Определяем зарядные мощности:

Определяем сопротивления линий:

Линия Л1:

Линия Л2:

Линия Л3:

Линия Л4:

Линия Л5:

Определяем потери мощности между точками потокораздела мощностей:

Определяем :

Определяем :

Определяем мощность :

Определяем мощность :

Изображаем расчетную схему в виде двух разомкнутых линий (рис. 27 и рис 28):

Рис. 27

Рис. 28

Расчитываем мощность схемы изображенной на рис. 27 с учетом потерь мощности

Определяем :

Определяем :

Определяем :

Расчитываем мощность схемы изображенной на рис. 28 с учетом потерь мощности.

Определяем :

Определяем :

Определяем :

Определение потерь напряжения в узлах

Расчет ведется по части схемы изображенной на рис. 27

Определяем напряжение первом узле:

Определим напряжение у первого потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 3 ответвлений:

Определяем напряжение третьем узле:

Определяем напряжение у третьего потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 2 ответвлений:

Расчет ведется по схеме изображенной на рис. 28

Определяем напряжение четвертом узле:

Определяем напряжение у четвертого потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 3 ответвлений:

Определяем напряжение на втором узле:

Определяем напряжение у второго потребителя:

Напряжение слижком высокое. Понижаем его до нормального напряжения с помощью РПН. Определяем количество ответвлений:

Определяем напряжение одного ответвлений:

Берем 2 ответвлений:

Определяем потери напряжения для линии 10 кВ.

Определяем напряжение в пятом узле:

Определяем напряжение у пятого потребителя:

Определяем напряжение в шестом узле:

Определяем напряжение у пятого потребителя:

Как видим из расчетов, напряжение подаваемое потребителю находится в пределаз

Вывод

Во время выполнения курсового проекта был разработан проект района электрических сетей за заданными координатами и мощностями потребителей.

В ходе расчета разработаны конфигурации электрических сетей за заданными координатами. Были выбраны основные параметры электрических сетей схем 1 и 2, а именно: номинальное напряжение, трансформаторы, провода. Был проведен расчет характерных режимов работы варианта схемы 1, так, как этот вариант оказался лучше из технико-экономической стороны.

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

Справочник по проектированию электроэнергетических систем. / Под ред. И. М. Шапиро, С. С. Рокотяна. — М.: Энергоатомиздат, 1986.

Электрические системы. / Под ред. В. А. Веникова. — М.: Высшая школа, 1971.

Поспелов Г. Е., Федин Б. Г. Электрические системы и сети. Проектирование. — Минск: Высшая школа, 1988.

Правила устройства электроустановок. — М.: Энергоатомиздат, 1986.

Электрические системы в примерах и иллюстрациях. / Под ред. В. А. Веникова. — М.: Энергоатомиздат, 1983.