Расчет подстанции
В квартире, для которой приведены показания счетчика электроэнергии, установлены энергосберегающие лампы. Есть также две лампы накаливания, но они включаются редко и не могут сильно повлиять на общее потребление электроэнергии. Электрические обогреватели отсутствуют, т.к. квартира оборудована централизованной системой отопления. Основными потребителями электроэнергии являются холодильник… Читать ещё >
Расчет подстанции (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Предварительная обработка данных
Обработаем график зимней нагрузки и получим графики активной и реактивной мощностей в зимний и летний периоды.
cosц = 0.85 => ц = 31.78? => tgц = 0.62
P = 48.5
МВА
Pлет = Pзим•Kсез Qлет = Qзим•Kсез
Сведем показатели мощности в зимний и летний периоды в таблицу.
Табл. 1
Дt, час | 0 — 4 | 4 — 8 | 8 — 12 | 12 — 16 | 16 — 20 | 20 — 24 | |
Pз, МВт | 29.1 | 38.8 | 38.8 | 48.5 | 48.5 | 38.8 | |
Qз, МВар | 18.03 | 24.04 | 24.04 | 30.05 | 30.05 | 24.04 | |
Pл, МВт | 18.92 | 25.22 | 25.22 | 31.53 | 31.53 | 25.22 | |
Qл, МВар | 11.72 | 15.63 | 15.63 | 19.53 | 19.53 | 15.63 | |
Графики активной и реактивной мощностей в зимний и летний периоды.
Для зимнего периода: Для летнего периода:
Остальные вычисления аналогичны. Сведем их в таблицу 2.
Табл. 2
Дt | 0 — 4 | 4 — 8 | 8 — 12 | 12 — 16 | 16 — 20 | 20 — 24 | |
Sз, МВА | 34.23 | 45.64 | 45.64 | 57.05 | 57.05 | 45.64 | |
Sл, МВА | 22.26 | 29.67 | 29.67 | 37.08 | 37.08 | 29.67 | |
1. Составление принципиальной схемы. Выбор трансформаторов подстанции с учетом аварийных (систематических) перегрузок
Графики полной мощности в зимний и летний периоды Подстанция имеет два силовых трансформатора для обеспечения бесперебойного снабжения энергией потребителей первого класса в случае аварии. РУ низкого напряжения состоит из двух секций, разделенных секционным высоковольтным выключателем.
Выбираем трехфазный двухобмоточный трансформатор ТРДН-40 000/220.
Sном = 40 МВА = 50 кВт
Uном ВН = 230 кВ Д = 170 кВт НН = 11 кВ Ri = 5.6 Ом Проведем проверку трансформатора при аварийной перегрузке.
следовательно принимаем
Сравниваем с выбранным по таблице для аварийного режима, учитывая, что эквивалентная температура равна -10? С, время работы в перегрузке 20 часов. [3, табл. 1.36]
следовательно, трансформатор проходит условие проверки.
2. Определение суточных и годовых объемов отпуска электрической энергии без учета потерь энергии в линиях электропередач, подключенных к ПС.
nздн = 200 дней nлдн = 165 дней Эзсут = ?(Pi•Дti) = 4•(29.1 + 3•38.8 + 2•48.5) = 970 МВт•ч Элсут = ?(Pi•Дti) = 4•(18.92 + 3•25.22 + 2•31.53) = 630 МВт•ч Эгод = Эзсут•nзд + Элсут•nлд = 970•200 + 630•165 = 297 950 МВт•ч
3. Определение абсолютных и относительных потерь ЭЭ в главных трансформаторах подстанции для характерных зимних и летних суток при нормальных эксплуатационных режимах, а также режимах ремонтных (послеаварийных), имеющих место при отключении одного из трансформаторов на подстанции.
Нормальный режим — параллельная работа. 50%/50%
Т = 24 ч — сутки.
= 5.35 МВт•ч
= 3.65 МВт•ч д =
д =
Послеаварийный режим (ПАР) — выход из строя одного из трансформаторов.
= 7.122 МВт•ч
д
Ремонтный режим - плановое отключение одного из трансформаторов.
= = 3.7 МВт•ч д =
Как видно, потери энергии в летний период меньше, чем в зимний период, при отключении одного трансформатора. Поэтому ремонт выгоднее проводить именно летом.
4. Оценка относительного изменения суточных потерь ЭЭ в главных трансформаторах ПС
а) при их параллельной или раздельной работе на распределительное устройство (РУ) низкого напряжения в разных вариантах распределения нагрузки между секциями РУ.
= 2•24•0.05+0.17••(+ 0.17••(5.47
= 2•24•0.05+0.17••(•(
Табл. 4.1
Потери Сезон | Зима | Лето | |||
ДЭ | дЭ% | ДЭ | дЭ% | ||
50/50 | 5.35 | 0.55 | 3.65 | 0.58 | |
40/60 | 5.47 | 0.56 | 3.7 | 0.89 | |
30/70 | 5.83 | 0.60 | 3.85 | 0.61 | |
20/80 | 6.42 | 0.66 | 4.1 | 0.65 | |
10/90 | 7.25 | 0.74 | 4.45 | 0.71 | |
0/100 | 7.122 | 0.734 | 3.7 | 0.59 | |
Для остальных соотношений загруженности трансформаторов расчеты аналогичны.
Изменение потерь.
мощность электрический трансформатор подстанция Остальные вычисления аналогичны и сведены в таблицу.
Табл. 4.2 | 50/50 | 40/60 | 30/70 | 20/80 | 10/90 | 0/100 | |
2.42 | 5.5 | 12.3 | 21.9 | 1.37 | |||
1.37 | 8.97 | 35.5 | 33.1 | ||||
Относительное изменение суточных потерь при различной загруженности трансформаторов.
б) При ремонтах трансформаторов или других последовательно соединенных с ними элементах схемы в разные календарные сроки.
Считаем, что ремонт длится 12 часов в сутки. С 800 до 2000.
Таким образом, один из трансформаторов будет работать только половину времени суток, т. е. 12 часов.
Также примем время ремонта зимой равной 2 дням, летом — 5 дням.
= = = 6.2 МВт
=
= = 4.5 МВт
= • = 2 • 6.2 = 12.4 МВт
= 2• = 5 • 4.5 = 22.5 МВт д = = = 15.8%
д = = = 0.23%
Видно, что потери возрастают на 15.8% в зимний период и на 0.23% в летний период проведения ремонтных работ.
в) Частичная компенсация реактивной мощности. 50%.
Табл. 4.3
Дt | 0 — 4 | 4 — 8 | 8 — 12 | 12 — 16 | 16 — 20 | 20 — 24 | |
Qз, МВар | 9.01 | 12.02 | 12.02 | 15.02 | 15.02 | 12.02 | |
Qл., МВар | 5.86 | 7.82 | 7.82 | 9.76 | 9.76 | 7.82 | |
Pз, МВт | 29.1 | 38.8 | 38.8 | 48.5 | 48.5 | 38.8 | |
Pл, МВт | 18.92 | 25.22 | 25.22 | 31.53 | 31.53 | 25.22 | |
Sз, МВт | 30.46 | 40.61 | 40.61 | 50.77 | 50.77 | 40.61 | |
Sл, МВт | 19.8 | 26.4 | 26.4 | 26.4 | |||
Зимние и летние нагрузки при компенсации 50% реактивной мощности.
= 4.74 МВт•ч
= = 3.39 МВт•ч
d=
d
Остальные расчеты выполнены по аналогии. Результаты сведены в таблицы.
Частичная компенсация реактивной мощности. 75%.
Табл. 4.4
Дt, час | 0 — 4 | 4 — 8 | 8 — 12 | 12 — 16 | 16 — 20 | 20 — 24 | |
Qз, МВар | 4.5 | 6.01 | 6.01 | 7.51 | 7.51 | 6.01 | |
Qл., МВар | 2.93 | 3.92 | 3.92 | 4.88 | 4.88 | 3.92 | |
Pз, МВт | 29.1 | 38.8 | 38.8 | 48.5 | 48.5 | 38.8 | |
Pл, МВт | 18.92 | 25.22 | 25.22 | 31.53 | 31.53 | 25.22 | |
Sз, МВт | 29.44 | 39.26 | 39.26 | 49.08 | 49.08 | 39.26 | |
Sл, МВт | 19.14 | 25.52 | 25.52 | 31.91 | 31.91 | 25.52 | |
Зимние и летние нагрузки при компенсации 75% реактивной мощности.
100% компенсации (Q=0, S=P)
Табл. 4.5
час | 0−4 | 4−8 | 8−12 | 12−16 | 16−20 | 20−24 | |
Sзим, МВA | 29.1 | 38.8 | 38.8 | 48.5 | 48.5 | 38.8 | |
Sлет, МВА | 18.92 | 25.22 | 25.22 | 31.53 | 31.53 | 25.22 | |
Зимние и летние максимальные нагрузки при компенсации 100%
Абсолютные потери и изменение относительных потерь внесём в таблицу.
Табл. 4.6
Компенсация | 0% | 50% | 75% | 100% | |
МВт ч | 5.34 | 4.74 | 4.59 | 4.54 | |
МВт ч | 3.65 | 3.39 | 3.32 | 3.3 | |
1507.4 | |||||
% | — 11.2 | — 14 | — 15 | ||
— 7.1 | — 9.0 | — 9.6 | |||
— 9.9 | — 12.3 | — 13.6 | |||
5. Выбор кабеля, подключаемого к РУ низкого напряжения ПС для питания распределительных пунктов (РП), по условиям их работы в основных эксплуатационных режимах. Определение относительных суточных потерь ЭЭ в этих линиях в условиях нормальных и послеаварийных режимов для характерных зимних и летних суток.
Графики активной и реактивной мощности в зимний и летний периоды Табл. 5.1. Графики полной мощности в зимний и летний периоды
0−4 | 4−8 | 8−12 | 12−16 | 16−20 | 20−24 | ||
2.1 | 2.8 | 2.8 | 3.5 | 3.5 | 2.8 | ||
1.37 | 1.82 | 1.82 | 2.28 | 2.28 | 1.82 | ||
2.47 | 3.3 | 3.3 | 4.12 | 4.12 | 3.3 | ||
1.6 | 2.14 | 2.14 | 2.67 | 2.67 | 2.14 | ||
1.3 | 1.74 | 1.74 | 2.17 | 2.17 | 1.74 | ||
0.85 | 1.13 | 1.13 | 1.41 | 1.41 | 1.13 | ||
Максимальные зимние и летние нагрузки РП сети.
Выбор сечения по экономической плотности.
=
с четом того, что = 6342 ч, кабель с СПЭ-изоляцией.
Кабель трехжильный с СПЭ-изоляцией, прокладка в земле.
Примем кабель сечением 150 ммІ. r0=0.206
[4, табл. 1]
приняты по [4, табл. 8, 9, 10, 12]
295•1.01•0.93•1•0.88 = 244 А
следовательно, кабель подходит.
Определение относительных потерь ЭЭ в линиях в нормальных и послеаварийных режимах
Нормальный режим (N=2)
Остальные расчёты заносим в табл.
Аварийный режим (ПАР). (N=1)
Все расчёты аналогичны, поэтому сразу заносим данные в таблицу.
Табл. 5.2
Норм.реж. | 0.868 | 0.367 | 234.2 | 1.24% | 0.73% | 1.05% | |
ПАР | 1.74 | 0.74 | 470.1 | 2.49% | 1.48% | 2.12% | |
Относительные потери в линиях при нормальных и аварийных режимах.
6. Оценка относительного изменения суточных потерь ЭЭ в линиях
а) при использовании кабелей 3-х разных сечений
Примем сечения на шаг выше и на шаг ниже выбранного ранее.
F = 120 ммІ, r0 = 0,253 Ом/км
F = 185 ммІ, r0 = 0,164 Ом/км Расчеты аналогичны таковым в пятом пункте. Сведем результаты в таблицу.
Табл. 6.1
F, ммІ | ||||
1.08 | 0.868 | 0.70 | ||
0.46 | 0.36 | 0.29 | ||
234.2 | 187.9 | |||
1.54 | 1.24 | 1.0 | ||
0.92 | 0.73 | 0.58 | ||
1.31 | 1.05 | 0.84 | ||
24.2 | — 19.4 | |||
— 20.5 | ||||
24.8 | — 19.7 | |||
Относительное изменение потерь при использовании разных сечений кабеля одной марки.
При использовании кабеля сечением 185 ммІ потери снижаются в среднем на 20%. Но стоит учесть, что кабель большего сечения дороже, поэтому его применение может быть неоправданно.
б) Использование кабелей разных марок
Примем кабель с пластмассовой и резиновой изоляцией АВАШв.
Табл. 6.2
% | % | % | % | % | % | |||||
AББ | 0.868 | 0.367 | 234.2 | 1.24 | 0.73 | 1.05 | ||||
АВАШв | 2.23 | 0.94 | 601.1 | 3.18 | 1.88 | 2.56 | 157.5 | 143.8 | ||
Изменение относительных потерь в кабелях при использовании кабеля другой марки.
Как видно по результатам в таблице, потери ЭЭ при использовании кабеля пластмассовой и резиновой изоляцией АВАШв увеличились на 43 процента. Выбранный в пункте 5 кабель использовать более рационально, даже если он существенно дороже.
в) Отклонение напряжения в диапазоне от 0.9 до 1.1 от номинального
Расчеты аналогичны таковым в пункте 5. Сведем результаты в таблицу.
Табл. 6.3
0.9Uном | 0.95Uном | Uном | 1.05Uном | 1.1Uном | ||
1.06 | 0.96 | 0.868 | 0.78 | 0.72 | ||
0.45 | 0.41 | 0.367 | 0.33 | 0.3 | ||
276.3 | 259.6 | 234.2 | 210.5 | 193.5 | ||
% | 1.51 | 1.37 | 1.24 | 1.11 | 1.03 | |
% | 0.9 | 0.82 | 0.73 | 0.66 | 0.6 | |
% | 1.24 | 1.16 | 1.05 | 0.94 | 0.87 | |
% | 21.7 | 10.6 | — 10.5 | — 16.9 | ||
% | 23.3 | 12.3 | — 9.6 | — 17.8 | ||
% | 18.1 | 10.5 | — 10.5 | — 17.14 | ||
Изменение относительных потерь в кабелях при отклонении напряжения от номинального.
Видно, что при отклонении напряжения в меньшую сторону, потери в линиях увеличиваются, а при отклонении в большую сторону — уменьшаются.
г) Разное размещение компенсирующих устройств
— На шинах ПС или на шинах питаемых от них РП.
Для простоты расчетов примем компенсацию равной 100 процентам. Результаты расчетов сведены в таблицу.
Табл. 6.4
Расположение БСК | На шинах ПС | На шинах РП | |
0.868 | 0.626 | ||
0.367 | 0.265 | ||
234.2 | |||
% | 1.24 | 0.89 | |
% | 0.73 | 0.53 | |
% | 1.05 | 0.72 | |
% | — 28,2 | ||
% | — 27.4 | ||
% | — 31.4 | ||
Изменение относительных потерь в кабелях при различных вариантах установки БСК.
Видно, что установка БСК на шинах РП приводит к уменьшению потерь в кабельной линии.
— Полная или частичная компенсация реактивной мощности на шинах РП.
(0,3 QРП, 0,6 QРП, 0,9 QРП)
Табл. 6.5. Компенсация 30% QРП
0 — 4 | 4 — 8 | 8 -1 2 | 12 — 16 | 16 — 20 | 20 — 24 | ||
2.1 | 2.8 | 2.8 | 3.5 | 3.5 | 2.8 | ||
1.37 | 1.82 | 1.82 | 2.28 | 2.28 | 1.82 | ||
0.91 | 1.21 | 1.21 | 1.52 | 1.52 | 1.21 | ||
0.6 | 0.79 | 0.79 | 0.99 | 0.99 | 0.79 | ||
2.29 | 3.05 | 3.05 | 3.82 | 3.82 | 3.05 | ||
1.49 | 1.98 | 1.98 | 2.48 | 2.48 | 1.98 | ||
Зимние и летние максимальные нагрузки при компенсации 30%
Табл. 6.6. Компенсация 60% QРП
0 — 4 | 4 — 8 | 8 -1 2 | 12 — 16 | 16 — 20 | 20 — 24 | ||
2.1 | 2.8 | 2.8 | 3.5 | 3.5 | 2.8 | ||
1.37 | 1.82 | 1.82 | 2.28 | 2.28 | 1.82 | ||
0.52 | 0.69 | 0.69 | 0.87 | 0.87 | 0.69 | ||
0.34 | 0.45 | 0.45 | 0.57 | 0.57 | 0.45 | ||
2.16 | 2.88 | 2.88 | 3.61 | 3.61 | 2.88 | ||
1.4 | 1.87 | 1.87 | 2.35 | 2.35 | 1.87 | ||
Зимние и летние максимальные нагрузки при компенсации 60%
Табл. 6.7. Компенсация 90% QРП
0 — 4 | 4 — 8 | 8 -1 2 | 12 — 16 | 16 — 20 | 20 — 24 | ||
2.1 | 2.8 | 2.8 | 3.5 | 3.5 | 2.8 | ||
1.37 | 1.82 | 1.82 | 2.28 | 2.28 | 1.82 | ||
0.13 | 0.17 | 0.17 | 0.22 | 0.22 | 0.17 | ||
0.08 | 0.11 | 0.11 | 0.14 | 0.14 | 0.11 | ||
2.1 | 2.81 | 2.81 | 3.51 | 3.51 | 2.81 | ||
1.37 | 1.83 | 1.83 | 2.28 | 2.28 | 1.83 | ||
Зимние и летние максимальные нагрузки при компенсации 90%
Вычисления потерь аналогичны предыдущим. Сведем результаты в таблицу.
Табл. 6.8
компенсация | 0% | 30% | 60% | 90% | 100% | |
МВт ч | 0.868 | 0.75 | 0.66 | 0.63 | 0.626 | |
МВт ч | 0.367 | 0.32 | 0.28 | 0.27 | 0.26 | |
234.2 | 202.8 | 178.2 | 170.6 | |||
% | 1.24 | 1.07 | 0.94 | 0.9 | 0.89 | |
0.73 | 0.64 | 0.56 | 0.54 | 0.52 | ||
1.05 | 0.91 | 0.80 | 0.77 | 0.76 | ||
% | — 13.7 | — 24.2 | — 27.4 | — 28.2 | ||
% | — 12.3 | — 23.3 | — 26.0 | — 28.8 | ||
% | — 13.3 | — 23.9 | — 26.7 | — 27.6 | ||
Изменение относительных потерь в кабелях при различных вариантах компенсации реактивной мощности.
Видно, что установка БСК снижает потери ЭЭ в кабельной линии. Наиболее оптимальным является вариант компенсации реактивной мощности в диапазоне от 30 до 60 процентов. При компенсации более 60 процентов эффективность компенсации снижается.
7. Еженедельные изменения электропотребления в жилище студента. План мероприятий, направленных на энергосбережение в быту. Оценка их натуральной и стоимостной эффективности
Табл. 7.1
Дата измерений | Количество потребленной энергии, кВт•ч | |
12.03.12 | 13 751.4 | |
19.03.12 | 13 768.9 | |
29.03.12 | 13 795.5 | |
3.04.12 | 13 807.9 | |
12.04.12 | ||
19.04.12 | 13 851.4 | |
27.04.12 | ||
5.05.12 | ||
13.05.12 | ||
17.05.12 | ||
Показания счетчика электрической энергии, снятые в течение двух месяцев.
Составим таблицу значений среднего суточного расхода электроэнергии.
Табл. 7.2
Дата измерений | Количество потребленной энергии, кВт•ч | |
12.03 — 19.03 | 2.5 | |
19.03 — 29.03 | 2.6 | |
29.03 — 3.04 | 2.48 | |
3.04 — 12.04 | 2.67 | |
12.04 — 19.04 | 2.77 | |
19.04 — 27.04 | 2.58 | |
27.04 — 5.05 | 2.87 | |
5.05 — 13.05 | 2.37 | |
13.05 — 17.05 | 2.2 | |
Среднесуточное потребление электроэнергии.
Логично было бы предположить снижение потребление электроэнергии в течение времени измерений. Что собственно и наблюдается в последний месяц снятия показаний — в апреле. Это связано с повышением средней температуры воздуха и, следовательно, вызванным им снижением температуры в квартире вследствие вентиляции. В результате этого холодильник потребляет меньше электроэнергии.
В квартире, для которой приведены показания счетчика электроэнергии, установлены энергосберегающие лампы. Есть также две лампы накаливания, но они включаются редко и не могут сильно повлиять на общее потребление электроэнергии. Электрические обогреватели отсутствуют, т.к. квартира оборудована централизованной системой отопления. Основными потребителями электроэнергии являются холодильник, стиральная машина, телевизор и персональный компьютер.
Среди мероприятий по снижению энергопотребления можно принять следующие:
— снижение потребления электроэнергии ноутбуком путем перевода его в режим гибернации при долгом простое без использования
— установка энергосберегающего режима в настройках телевизора
— замена оставшихся ламп накаливания на энергосберегающие
Заключение
В данной работе была составлена схема подстанции, выбраны силовые трансформаторы, кабельные линии, питающие РП. Были рассмотрены потери электрической энергии в трансформаторах при нормальном, аварийном, ремонтном режимах. Получены данные о зависимости потерь от разной загруженности каждого из трансформаторов. Также получены данные о зависимости потерь в кабельных линиях от использования кабелей разного сечения, разных марок, от отклонения напряжения от номинального.
Было уделено внимание компенсации реактивной мощности в трансформаторных линиях, в кабельных линиях. Получены данные об изменении потерь при различной компенсации реактивной мощности, различном размещении компенсирующих устройств.
Список используемой литературы
1. «Справочник по проектированию электроэнергетических сетей» под редакцией Д. Л. Файбисовича. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.:НЦ ЭНАС,
2009 г. -392 с. ил.
2. Правила устройства электроустановок ПУЭ. — 6-е изд. — М: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003 г.
3. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Неклепаев Б. Н., Крючков И.П.М.: Энергоатомиздат. 1989.
4. Брошюра «Кабельные системы с изоляцией из сшитого полиэтилена» производства «АББ Технологии для электроэнергетики».
www.abb.com/cables
5. http://www.modul-c.ru/kondencustukl.html