Проектирование и расчет электрической сети 110-220 кВ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет - Электротехнический

Специальность - 140203 Релейная защита и

автоматизация электроэнергетических систем

Кафедра - ЭСВТ

Проектирование и расчет электрической сети 110-220 кВ

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Электрические сети и системы»

Исполнитель:

студент группы 9А52 ________ Мурсалимов Т.И

Руководитель:

доцент _____________ Барская А. В.

Томск - 2008

Введение

Проектирование электроэнергетических систем требует комплексного подхода к выбору и оптимизации схем электрических сетей и технико-экономическому обоснованию решений, определяющих состав, структуру, внешние и внутренние связи, динамику развития, параметры и надежность работы системы в целом и ее отдельных элементов [1].

Основной целью курсового проектирования является выбор и обоснование путем вариантного сравнения основных инженерно-технических и экономических характеристик электрической части сети 110 - 220 кВ, обеспечивающих надежное электроснабжение потребителя. В данной работе необходимо провести расчет двух вариантов схем энергоснабжения: радиальной и кольцевой; рассчитать и выбрать марку проводов для ВЛЭП, количество и марку трансформаторов на подстанциях и провести для них все необходимые проверки.

В ходе работы необходимо провести технико-экономическое сравнение вариантов схем энергоснабжения и по его результатам выбрать экономически обоснованную схему.

Помимо общепринятых задач, решаемых при проектировании электрической части электрической сети в настоящем курсовом проекте решаются следующие задачи с элементами научных исследований:

·анализ вариантов электрической сети по конфигурации и напряжению и принятие решения;

·анализ технико-экономических показателей вариантов сети с учетом ее надежности и обоснование принятого решения;

·поиск и обоснование целесообразного пути снижения потерь электрической энергии.

·освоение о практическое применение навыков программирования на ПЭВМ и расчёты режимов сети на промышленной программе DAKAR.

Исходные данные

Задание - путем вариантного сравнения выбрать и обосновать основные инженерно-технические и экономические характеристики электрической части сети, обеспечивающие надежное электроснабжение потребителей.

. Характеристики потребителей электроэнергии и источника питания:

Таблица 1

ПС1ПС2ПС3ПС4Характеристика системыX, см8,04,05,09,0Х, см0У, см1,54,05,52,5У, см9,0Р max, MВт80,021,023,09,0UРЭСmax, %110T max, час3800280076005300UРЭСmin, %108Cos0,820,770,840,78Cos 0,9Кк, %10040600P min, %50Масштаб - 15 км/см

. Географическое расположение потребителей и источник питания:

Рис. 1.

1. Выбор вариантов распределительной сети

Выбор схемы электрической сети производится одновременно с выбором напряжения и заключается в определении размещения подстанций, связей между ними, предварительной разработке принципиальных схем подстанций.

Основные требования к сети: схема должна обеспечивать необходимую надежность, под которой понимается способность выполнять заданные функции, сохраняя эксплутационные характеристики в условиях оговоренных в нормативных документах.

.1 Выбор вариантов схем соединений

.1.1 Рассчитаем нагрузки подстанций

ПС1:

ПС2:

ПС3:

ПС4:

Таблица 2. Нагрузки подстанций

№ ПСPmax, МВтсos? Qmax, МварSmax, МВА|Smax|, МВА1800,8255.83980+j55.83997.562210,7717.37921+j17.37927.273230,8414.85523+j14.85527.38490,787.229+j7.2211.538

1.1.2 Составляем схемы соединительной сети

При построении схемы электрической сети руководствуемся следующими критериями:

) При построении схемы сети необходимо разделить всех потребителей на категории по надежности электроснабжения;

) В сети не должно быть обратных перетоков мощности, длина линий должна быть по возможности наименьшей; пересечение линий допускается, в крайнем случае, один раз.

) В качестве узловой подстанции выбирают подстанцию с наибольшей нагрузкой; если это невозможно в силу условий пункта 3, то выбирают подстанцию со второй по величине нагрузкой.

) При объединении подстанций в кольцевую сеть их нагрузки не должны отличаться от нагрузки узловой подстанции больше, чем в 4 раза.

Согласно ПУЭ все потребители электроэнергии по надежности электроснабжения делятся на три категории. Данная РЭС содержит потребителей всех трех категорий:

·1-3 подстанции - потребители I и II категории (Кк 0);

·4 подстанция - потребители III категории (Кк = 0).

Согласно приведенным критериям составляем схемы сети:

Рис. 2. Кольцевая схема Рис. 3. Радиальная схема

.1.3 Определяем длины всех участков

где - расстояние между соответствующими

подстанциями, см;

m - масштаб.

а) Радиальная схема:

б) Кольцевая схема:

1.2 Выбор номинальных напряжений сети

Номинальное напряжение сети влияет как на её технико-экономические показатели, так и на технические характеристики. Так при повышении номинального напряжения уменьшаются потери мощности и электроэнергии, т. е. снижаются эксплутационные расходы, уменьшаются сечения проводов, растут предельные мощности, передаваемые по линиям, облегчается перспективное развитие сети, но увеличиваются капиталовложения на сооружения сети. Сеть меньшего напряжения наоборот требует меньших капиталовложений, но увеличиваются эксплутационные расходы за счет потери мощности и электроэнергии, обладает меньшей пропускной способностью. Из сказанного следует, важность выбора номинального напряжения при ее проектировании.

Номинальные напряжения электрических сетей в России установлены действующим стандартом (ГОСТ 721-77*). Для выбора номинальных напряжений на каждом из участков сети воспользуемся формулой, предложенной Илларионовым Г. А. [1]:

,

где L - длина линии, км;

Р - активная мощность, протекающая по линии, МВт; - число цепей.

.2.1 Радиальная схема

Рис. 4. Схема радиальной сети

Рассчитаем предварительное потокораспределение:

Выбираем номинальные напряжения:

;

принимаем из стандартного ряда

.

;

принимаем из стандартного ряда

.

;

принимаем из стандартного ряда

.

;

принимаем из стандартного ряда

.

1.2.2 Смешанная схема

Рассчитаем предварительное потокораспределение в кольце методом

моментов, считая цепь однородной ().

Рис. 5. Схема кольцевой сети

Проверка:

Сумма потоков мощностей, оттекающих по головным участкам должна быть равна сумме нагрузок подстанций (кроме узловой):

Тождество выполняется, потоки мощности в кольце определены верно.

Остальные потоки найдем по первому закону Кирхгофа:

Расчёты показывают, что ПС3 является точкой потокораздела.

Сумма потоков, сходящихся в точке потокораздела, должна быть равна нагрузке подстанции:

Тождество выполняется - расчёты произведены верно.

Выбираем номинальные напряжения:

;

принимаем из стандартного ряда .

;

принимаем из стандартного ряда .

;

принимаем из стандартного ряда .

принимаем из стандартного ряда

принимаем из стандартного ряда .

Номинальное напряжение линий, объединенных в кольцо, принимается по наибольшему расчетному для этих линий. Таким образом, для кольца выбираем номинальное напряжение 110 кВ. Номинальные напряжения (по итогам расчета и принятые из стандартного ряда) всех участков сети для всех вариантов сведены в таблицу 3.

Таблица 3

№ варианта№ линииnл l, кмP+jQ, МВАUном, расч, кВUном, кВ Радиальная сеть01227.04133+j95.293133,52922032227.0423+j14.85565.11111021270.7544+j32.23491.02111041121.219+j7.2257.605110Замкнутая сеть01227.04133+j95.293133,5292203417518.768+j13.03784.55411041121.2127,768+j20.25793.82121170.7525.732+j19.17997.75332127.044.732+j1.842.764

1.3 Выбор сечений проводов

Выбор сечения проводов будем проводить по экономической плотности тока по формуле [1]:

, где

- нормированная плотность тока, А/мм2;

- расчетный ток, А;

- ток линии на пятый год ее эксплуатации в нормальном режиме, определяемый для системообразующих линий основной сети по расчетным длительным потокам мощности. Для линий распределительной сети определяется расчетом потокораспределения при прохождении максимума нагрузки энергосистемы;

- коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии. Для линий 110 - 220 кВ значение может быть принято равным 1,05, что соответствует математическому ожиданию этого коэффициента в зоне наиболее часто встречающихся темпов роста нагрузки.

- учитывает число часов использования максимальной нагрузки ВЛ.

Для определенных участков сети определим средневзвешенное время действия наибольшей нагрузки.

Для радиальной схемы:

участок 01:

;

На остальных участках число часов использования максимума нагрузки определено заданием.

Для кольцевой схемы:

участок 01:

;

Используя [1], составим таблицы, по которым определяем значения и :

Таблица 4. Усредненные значения коэффициента

Тmaxдо 40004000-6000более 6000at0,811,3

Таблица 5. Нормированные значения плотности тока

Проводники Плотность тока, А/мм2, при числе часов использования максимума нагрузки, Tmax, ч/годболее 1000 до 3000более 3000 до 5000более 5000Неизолированные провода и шины: медные алюминиевые 2,0 1,0 1,7 0,9 1,4 0,8

.3.1 Радиальная сеть

Расчетная токовая нагрузка участка 01:

Расчетная токовая нагрузка участка 23:

Расчетная токовая нагрузка участка 21:

Расчетная токовая нагрузка участка 32:

.3.2 Кольцевая сеть

Расчетная токовая нагрузка участка 01:

Расчетная токовая нагрузка участка 34:

Расчетная токовая нагрузка участка 41:

Расчетная токовая нагрузка участка 21:

Расчетная токовая нагрузка участка 32:

Полученные данные сведем в таблицу

Таблица 6

СхемаУчастокnлL, кмUном, кВS, МВАIр, АМарка проводаImax доп Арадиальная01227,04220163,62250АС240/3261023227,0411027,38116,25АС120/1939012270,7511054,5412АС95/1633014121,2111011,5380АС70/11265кольцевая01227,04220163,62251,1АС240/326103417511022,85112,2АС120/1939014121,2111034,37168,8АС185/2951021170,7511032,09156,6АС150/2445032127,041105,0624,4АС120/19390

1.4 Проверка выбранных сечений по техническим ограничениям

Выполняется проверка проводов по нагреву, по механической прочности, по условиям коронирования и по потерям напряжения (проверку по допустимым потерям напряжения совместим с приближённым определением потерь напряжения).

По допустимому нагреву провода проверяются в наиболее тяжёлом послеаварийном режиме. Токи в проводах при этом не должны превышать максимально допустимых.

Проверка по условиям коронирования состоит в выполнении требований минимально допустимого сечения: для 110 кВ и вьппе сечение должно быть не менее 70мм.

Проверка по механической прочности состоит в проверке условия, что сечение провода должно удовлетворять условию 70мм2 < F < 240мм2.

а) Проверка сечений проводов радиальной сети:

По нагреву:

Наиболее тяжёлый послеаварийный режим в радиальной сети получается при обрыве одной цепи, т.е. на всех участках nn/ав = 1.

Следовательно выбираем провод АС95/16 с Iдоп max = 330 кА

По механической прочности:

Сечения проводов на всех участках удовлетворяют условию

мм2 <F<240mm2.

По условиям коронирования:

Сечения проводов на всех участках удовлетворяют условию F > 70мм2.

Выбранные сечения удовлетворяют всем техническим требованиям, что свидетельствует о правильном выборе проводов.

б) для кольцевой схемы:

ЛЭП-01:

Обрываем участок ЛЭП-14 (Рис.5)

Рисунок 5. Обрыв ЛЭП-14

МВА;

МВА;

МВА;

Обрываем участок ЛЭП-34 (Рис.6)

Рисунок 6. Обрыв ЛЭП-12

МВА;

МВА;

МВА;

Следовательно выбираем провод АС120/19 с Iдоп max = 390 кА

Составим сводную таблицу параметров проводов ЛЭП.

Таблица 7

cучастокl, кммарка пров.r0, Ом/кмх0, Ом/кмв0,10-6 Cм/кмz, Омв, СмQc, МВАр радиальная0127,04АС240/320.1180.4352.6041.59+j5.88140.823.4072327,04АС120/190.2440,4272,6583.29+j5.77143,7440,8691270,75АС95/160.3010.4342.61110.6+j15.35369.4562.2351421,21АС70/110.4220.4442.558.95+j9.454.083.394 Кольце вая0127,04АС240/320.1180.4352.6041.59+j5.88140.823.4073475АС120/190.2440.4272.65818.3+j32.02199.352.4121421,21АС185/290.1590.4132.7473.37+j8.7658.260.7042170,75АС150/240.2040.4202.70714.4+j29.7191.52.3172327,04АС120/190.2440.4272.6586.6+j11.5571.870.869

Рисунок. Блок-схема радиальной сети.

Рисунок. Блок-схема кольцевой сети.

2. Выбор трансформаторов на подстанциях

а) для радиальной схемы:

ПС1:

ПС2:

ПС3:

ПС4:

ПСТип трансфSн, МВАкВтUк, %Iк, %Uвн, кВUнн, кВПределы регулированияRm, мм2хт Ом

МВА3ТРДН 25000/1102512010,50,711510,5 2,5455,927+

+j1752ТРДН-40000/110 40 172 10.5 0.65 115 10,5

1,4

34,736+

+j2604ТМН-6300/ 110 6,3 44 10.5 0.8 115 11

14,7

220,411.5+

+j50.41АТДЦТН -125000/220/11012523012111114528

Продолжение Таблицы

вн-сн,

кВтвн-нн,

кВтвн-сн,

кВтIx, %Rвн, ОмRсн, ОмRнн, ОмХвн, ОмХсн, ОмХнн, Ом

квар305--0,50.520.523.2490131625

б) для кольцевой схемы:

ПС1:

ПС2:

ПС3:

ПС4:

Таблица 6

ПСТип трансфSн, МВАкВтUк, %Iк, %Uвн, кВUнн, кВПределы регулированияRm, мм2хт Ом

МВА2ТДН-16000/110 16 85 10.5 0.7 115 11

.38

.7

19+j1123ТРДН 25000/1102512010,50,711510,5 2,5455,927+

+j1754ТМН-6300/ 110 6,3 44 10.5 0.8 115 11

14,7

220,411.5+

+j50.4

Продолжение Таблицы

вн-сн,

кВтвн-нн,

кВтвн-сн,

кВтIx, %Rвн, ОмRсн, ОмRнн, ОмХвн, ОмХсн, ОмХнн, Ом

квар305--0,50.520.523.2490131625

3. Приближенный расчет потерь активной и реактивной мощностей

Определим потери в трансформаторах (па холостой ход и потери в меди) и в линиях. Расчёт будем проводить приближённо, т.е. он основывается на потоках мощностей, рассчитанных без учёта потерь мощности в элементах сетей, также напряжения во всех узлах принимаются равными номинальному.

Потери мощности в трансформаторах определяется по формуле

,

где постоянные потери мощности (холостого хода) в трансформаторе:

,

переменные потери мощности обмотке трансформатора:

.

4. Потери мощности в трансформаторах

ØРадиальная сеть.

·Подстанция ПС3

;

.

·Подстанция ПС2

;

·Подстанция ПС1

;

;

;

;

.

·Подстанция ПС4

;

.

Суммарные потери в трансформаторах

ØКольцевая сеть.

·Подстанция ПС1

;

;

;

;

.

·Подстанция ПС2

;

·Подстанция ПС3

;

·Подстанция ПС4

;

.

Суммарные потери в трансформаторах:

5. Потери мощности в ЛЭП

·Радиальная сеть.

;

;

;

.

Суммарные потери в ЛЭП:

Кольцевая сеть.

;

;

;

;

.

Суммарные потери в ЛЭП:

6. Баланс мощности

.1 Составление балансов активной и реактивной мощностей

Под составлением баланса мощности понимается составление суммарной установленной мощности Ру источников питания с суммарной потребляемой мощностью в системе. В состав потребляемой мощности входят:

·наибольшая суммарная мощность нагрузки потребителей SРп ;

·суммарные потери мощности в сети S;

В общем виде:

Баланс реактивной мощности составляется для выбора необходимой мощности компенсирующего устройства, при которой на шинах РЭС будет обеспечен коэффициент мощности не ниже заданного. Располагаемую реактивную мощность РЭС определяем по величине максимальной активной мощности потребляемой от РЭС и величине заданного коэффициента мощности.

Уравнение баланса реактивной мощности:

,

где Qвыр - реактивная мощность, передаваемая с шин РЭС;

Qпотреб - потребленная реактивная мощность;

SDQт - потери реактивной мощности в трансформаторах;

SDQл - потери реактивной мощности в линии;

SQс - зарядная мощность;

Qку -реактивная мощность компенсирующего устройства.

·Радиальная сеть.

.

.

МВАр

Устанавливаем 9 конденсаторных батарей (все 10- на ПС1) мощностью 3,8 МАВр

·Кольцевая сеть.

.

МВАр

Устанавливаем 10 конденсаторных батарей (все 10- на ПС1) мощностью 3,8 Мвар

.2 Капитальные затраты на ЛЭП

Капитальные затраты на ЛЭП определяем по формуле:

,

где - базисный показатель стоимости ВЛЭП;

При определении необходимо учесть следующие характеристики:

·Материал опор: железобетон;

·Количество цепей в линии: одноцепная или двухцепная;

·Район по гололеду: I-II;

Марка провода: АС 70/11 АС 95/16 АС-120/19 АС185/29 АС-150/19 АС-240/32.

- длина ВЛЭП;

- зональный повышающий коэффициент;

- коэффициент усложнения;

Все данные занесем в таблицу:

Схемаучастокnц, штUномМарка проводаДлина, км.Стоимость Стоимость схемырадиальная01 23 12 142 2 2 1220 110 110 110АС240/32 АС120/19 АС95/16 АС70/1127,04 27,04 70,75 21,2174522 40424 105771 23437244154кольцевая01 34 14 21 232 1 1 1 1220 110 110 110 110АС240/32 АС120/19 АС185/29 АС150/24 АС120/1927,04 75 21,21 70,75 27,0474522 82875 23437 78179 29879288892

.3 Капитальные затраты на строительство подстанций

Капитальные затраты на строительство подстанций складываются из:

.Стоимости ячейки трансформатора (1, табл. 7.17)

2.Стоимости распределительных устройств (1, табл.7.16)

.Стоимости компенсирующих устройств (1, табл.7.23)

.Постоянная часть затрат по подстанциям (1, табл.7.28)

Капитальные затраты на строительство подстанций представлены в таблице №9.

Таблица 9. Капиталовложения на строительство подстанций.

СхемаПСоборудованиеКол-воСтоимость единицы оборудования

Итого

Радиальная сеть4ТМН-6300/11013400340027600249325Постоянная часть затрат90009000РУ 110 кВ (схема 4Н) 152002ТРДН-40000/110273001460051200Постоянная часть затрат90009000РУ 110 кВ (схема 12)83450276001АТДЦТН-125000/220/11021552531050135325Постоянная часть затрат3000030000Компенсирующие устройства9127511475РУ 220 кВ (схема 7)4880035200РУ 110 кВ (схема 12)83450276003ТРДН 25000/110255001100035200Постоянная часть затрат90009000РУ 110 кВ (схема 4Н) 15200Кольцевая сеть1АТДЦТН-125000/220/1102155253105088000188000РУ 220 кВ (схема 7)4880035200Компенсирующие устройства10127512750Постоянная часть затрат90009000РУ 110 кВ (схема 4Н)152002ТДН-16000/11024300860032800Постоянная часть затрат90009000РУ 110 кВ (схема 4Н)152003ТРДН 25000/110255001100035200Постоянная часть затрат90009000РУ110(схема 4Н)152004ТМН-6300/11023400780032000Постоянная часть затрат90009000РУ 110 кВ (схема 4Н) 15200

Стоимость оборудования взята из таблиц 7.15, 7.17 [2].

Примечание: в столбце «Кол-во» для распределительных устройств занесено количество выключателей в схеме данного РУ.

7. Определение эксплуатационных расходов

Ежегодные эксплуатационные издержки складываются из:

.Ремонт и обслуживание ЛЭП и ПС

.Возмещение потерь Эл.энергии

Радиальная сеть

Затраты на ЛЭП

руб/км- базисный показатель стоимости сооружения (табл 7.4) на 1 км ЛЭП

- зональный коэф-т для Западной Сибири

- коэффициент усложнения ().

для ЛЭП 35кВ и выше (табл. 6.2)

до 150кВ

Затраты на возмещение потерь электроэнергии

- суммарные потери электроэнергии.

- постоянные потери электроэнергии;

- переменные потери электроэнергии;

Определим время наибольших потерь по формуле:

;

Потери электроэнергии на холостой ход трансформаторов:

.

1.945)4942=18552 МВт*ч

, где - Тариф=0,71 руб/кВтч

Определение приведенных затрат

Кольцевая сеть

Затраты на ЛЭП

руб/км- базисный показатель стоимости сооружения (табл 7.4) на 1 км ЛЭП

- зональный коэф-т для Западной Сибири

- коэффициент усложнения ().

для ЛЭП 35кВ и выше (табл. 6.2)

до 150кВ

Затраты на возмещение потерь электроэнергии

- суммарные потери электроэнергии.

- постоянные потери электроэнергии;

- переменные потери электроэнергии;

Определим время наибольших потерь по формуле:

;

Потери электроэнергии на холостой ход трансформаторов:

.

, где - Тариф=0,71 руб/кВтч

Определение приведенных затрат

8. Расчет кольцевой сети в промышленной программе DAKAR

Рис. 11. Схема замещения кольцевой сети для программы DAKAR

1. Расчет максимального режима.

Вводим данные в программу DAKAR и рассчитываем максимальный режим без учета РПН и компенсирующих устройств.

Произведем регулирование напряжения на шинах подключения потребителя путем изменения коэффициента трансформации. Используя данные, рассчитаем напряжения для каждой ступени регулирования трансформаторов:

По условиям встречного регулирования для максимального режима . Напряжения на ПС:

ПС1: 9.842 кВ;

ПС2: 9.772 кВ;

ПС3: 9.618 кВ;

ПС4: 10.336 кВ;

Так как полученные значения напряжений не соответствуют желаемому значению (10,5 кВ), необходимо использовать компенсирующие устройства и регулирование напряжения.

После установки на ПС компенсирующих устройств (10 штук по 3.8 МВар).

Реактивная мощность, потребляемая подстанциями:

Желаемое напряжение 10,5 кВ, необходимо применить регулирование напряжения путем изменения коэффициента трансформации.

Запишем таблицы регулирования отпаек:

ПС2:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС2:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «1» отпайку с Uотп. станд =115 (кВ)

ПС3:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС3:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «-2» отпайку с Uотп. станд =110.906(кВ)

ПС4:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС4:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «-1» отпайку с Uотп. станд =121.141 (кВ)

. Минимальный режим.

ПС1:

ПС3:

ПС2:

ПС4:

Вводим данные в программу DAKAR и рассчитываем максимальный режим без учета РПН и компенсирующих устройств.

Произведем регулирование напряжения на шинах подключения потребителя путем изменения коэффициента трансформации. Используя данные, рассчитаем напряжения для каждой ступени регулирования трансформаторов:

По условиям встречного регулирования для максимального режима . Напряжения на ПС:

ПС1: 10,598 кВ;

ПС2: 10.816 кВ;

ПС3: 10,527 кВ;

ПС4: 10.989 кВ;

Так как полученные значения напряжений не соответствуют желаемому значению (10 кВ). Установка компенсирующих устройств нежелательна, т.к. это может привести к повышению желаемого напряжения подстанции, которое мы не сможем отрегулировать путем изменения коэффициента трансформации.

Для регулирования используем только изменение коэффициента трансформации.

Запишем таблицы регулирования отпаек:

ПС2:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС2:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «5» отпайку с Uотп. станд =125.235 (кВ)

ПС3:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС3:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «3» отпайку с Uотп. станд =121.141(кВ)

ПС4:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС4:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «6» отпайку с Uотп. станд =127.282 (кВ)

В результате расчета минимального режима напряжения на шинах потребителя оказались далеки от требуемых. Для достижения наиболее близких к требуемым значений было проведено регулирование напряжения с помощью РПН: были рассчитаны желаемые напряжения отпаек, выбраны отпайки и рассчитан новый коэффициент трансформации, который был введен в программу. В результате были получены напряжения, полностью удовлетворяющие требованиям.

3. Расчет послеаварийного режима:

Послеаварийным режимом будем считать обрыв одной линии ВЛЭП 0-3

Произведем регулирование напряжения на шинах подключения потребителя путем изменения коэффициента трансформации. Используя данные [1], рассчитаем напряжения для каждой ступени регулирования трансформаторов:

По условиям встречного регулирования для максимального режима [3].

ПС2:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС2:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «0» отпайку с Uотп. станд =115 (кВ)

ПС3:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС3:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «-4» отпайку с Uотп. станд =106,812 (кВ)

ПС4:

Таблица ответвлений трансформаторов на ПС4:

№ отп-8-7-6-5-4-3-2-1012345678Напряжение, кВ98.624100.671102.718104.765106.812108.859110.906112.953115117.047119.094121.141123.188125.235127.282129.329131.376

Выбираем «2» отпайку с Uотп. станд =119,094 (кВ)

9. Мероприятия по снижению потерь электроэнергии

электрическая сеть мощность трансформатор

Мероприятия по снижению потерь электроэнергии делятся на:

Организационные, технические и мероприятия по совершенствованию учета электроэнергии.

Организационные мероприятия не требуют дополнительных капитальных затрат и связаны с оптимизацией режимов существующей сети в условиях эксплуатации.

Основные организационные мероприятия по снижению потерь электроэнергии:

·Повышение уровня рабочего напряжения сети;

·Оптимизация режимов реактивной мощности;

·Управление потоками мощности в неоднородных сетях;

·Размыкание замкнутых сетей в оптимальных точках;

·Оптимальное распределение активной мощности между электростанциями;

·Оптимизация режимов работы трансформаторов;

·Выравнивание нагрузок фаз в электрических сетях 0,4кВ;

·Выравнивание графиков нагрузок.

Технические мероприятия выполняются при проектировании или реконструкции существующей сети и требуют установки дополнительного оборудования и дополнительных затрат.

Технические мероприятия:

·Повышение номинального напряжения сети;

·Установка устройств компенсации реактивной мощности;

·Децентрализация генераторных мощностей;

·Упорядочение мощностей трансформаторов в распределительных сетях (замена перегруженных и недогруженных трансформаторов);

·Оптимизация замены проводов ВЛ распределительных сетей;

·Применение самонесущих изолированных и защищенных проводов для ВЛ напряжением 0,4-10 кВ;

·Установка устройств принудительного распределения мощности в замкнутых неоднородных сетях;

·Применение накопителей электроэнергии;

·Сокращение радиуса действия и строительство ВЛ 0,4 кВ в трехфазном исполнении по всей длине;

Применение столбовых трансформаторов (10(6)/0,4кВ) малой мощности для сокращения протяженности сетей напряжением 0,4кВ

Заключение

В результате выполненного курсового проекта была спроектирована энергосистема 110-220 кВ, обеспечивающая электрической энергией четырех потребителей.

Для расчета были отобраны два варианта схем энергоснабжения: радиальная и кольцевая. Исходя из условий надежности электроснабжения потребителей 1 и 2 категории, для кольцевой электрической сети в кольце были выбраны одноцепные ЛЭП; для радиальной сети все линии, кроме ВЛЭП 1-4, приняты двухцепными. Принимая, что цепь является однородной, на первом этапе были рассчитаны потоки мощности на всех участках цепей с использованием правила моментов и 1-го закона Кирхгофа. Для каждой схемы были выбраны оптимальные значения номинальных напряжений согласно расчетам, производимым по формуле Илларионова. Был произведен выбор сечений проводов ВЛЭП по экономической плотности тока. Полученные сечения были подвергнуты проверкам по нагреву, по короне, по механической прочности и по потерям напряжения. В ходе проверок было установлено, что все выбранные сечения удовлетворяют необходимым требованиям. По выбранным сечениям были рассчитаны сопротивления и проводимости ВЛЭП. Исходя из условий надежности электроснабжения потребителей 1 и 2 категории (не менее двух трансформаторов на подстанции) был произведен выбор трансформаторов на всех подстанциях; для трансформаторов были рассчитаны сопротивления.

Затем для каждой сети был произведен приближенный расчет потерь активной и реактивной мощностей, по результатам которого был рассчитан баланс мощностей и определена мощность компенсирующих устройств. Для радиальной и смешанной схем были составлены полные схемы электрических соединений.

В результате технико-экономического сравнения вариантов схем выяснили, что приведенные затраты вариантов различаются более, чем на 5%, что не позволяет считать их равноэкономичными. Кольцевая схема, помимо более лучших показателей экономичнсоти, имеет ряд преимуществ по сравнению с радиальной:

большая надежность электроснабжения из-за объединения потребителей в кольцо;

возможность наращивания мощностей потребителями 2,3,4 из-за большой разницы расчетной и номинальной мощностей трансформаторов;

Основываясь на эти преимуществах, выбирали кольцевую схему. Для нее были проведены расчеты максимального, минимального и послеаварийного режимов работы с использованием промышленной программы на ПЭВМ - DAKAR. В результате проведенных расчетов можно убедиться в том, что все потребители обеспечиваются непрерывным снабжением электроэнергией с напряжением, равным желаемому. При этом изменение режима работы практически не оказывает влияния на качество снабжения потребителей электроэнергией.

Список литературы

1. Справочник по проектированию электрических сетей. Под редакцией Д. Л. Файбисовича. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. - 320 с. ил.

. Идельчик В. И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.: ил.

3. Курс лекций «Электроэнергетические системы и сети» О.А. Мастерова

Приложение 1

Полная электрическая схема радиальной сети

Приложение 2

Полная электрическая схема кольцевой сети

Приложение 3

Расчет максимального режима

Режим-. Задание-

Файлы - режима генераторов автоматики noname noname

Начальное закрепление узлов

Выполнен расчет режима

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

Частота - 50.00000 Гц

Суммарная генерация

.775-активная 121.305-реактивная

Суммарная нагрузка

.821-активная 94.579-реактивная

.000-акт.синх.двиг. 0.000-реак.СД и КБ

Суммарные потери продольные

.946-активные 42.311-реактивные

потери поперечные

.000-в шунтах -14.823-реактивные

.000-на корону

-Количество итераций

.673-Функционал

.775-Мощность БУ

Приложение 4

Расчет максимального режима с применением РПН

Режим-. Задание-

Файлы - режима генераторов автоматики noname noname

Начальное закрепление узлов

Выполнен расчет режима

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

Частота - 50.00000 Гц

Суммарная генерация

.251-активная 74.003-реактивная

Суммарная нагрузка

.275-активная 59.191-реактивная

.000-акт.синх.двиг. 0.000-реак.СД и КБ

Суммарные потери продольные

.975-активные 30.778-реактивные

потери поперечные

.000-в шунтах -15.378-реактивные

.000-на корону

-Количество итераций

.089-Функционал

.251-Мощность БУ

Приложение 5

Расчет минимального режима

Режим-. Задание-

Файлы - режима генераторов автоматики noname noname

Начальное закрепление узлов

Выполнен расчет режима

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

Частота - 50.00000 Гц

Суммарная генерация

.451-активная 44.943-реактивная

Суммарная нагрузка

.505-активная 51.287-реактивная

.000-акт.синх.двиг. 0.000-реак.СД и КБ

Суммарные потери продольные

.944-активные 10.078-реактивные

потери поперечные

.000-в шунтах -15.254-реактивные

.000-на корону

-Количество итераций

.149-Функционал

.451-Мощность БУ

Приложение 6

Расчет минимального режима с применением РПН

Режим-. Задание-

Файлы - режима генераторов автоматики noname noname

Начальное закрепление узлов

Выполнен расчет режима

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

Частота - 50.00000 Гц

Суммарная генерация

.619-активная 44.194-реактивная

Суммарная нагрузка

.713-активная 50.708-реактивная

.000-акт.синх.двиг. 0.000-реак.СД и КБ

Суммарные потери продольные

.898-активные 9.784-реактивные

потери поперечные

.000-в шунтах -15.273-реактивные

.000-на корону

-Количество итераций

.183-Функционал

.619-Мощность БУ

Приложение 7

Расчет послеаварийного режима

Режим-. Задание-

Файлы - режима генераторов автоматики noname noname

Начальное закрепление узлов

Выполнен расчет режима

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

Частота - 50.00000 Гц

Суммарная генерация

.376-активная 83.921-реактивная

Суммарная нагрузка

.541-активная 58.354-реактивная

.000-акт.синх.двиг. 0.000-реак.СД и КБ

Суммарные потери продольные

.836-активные 33.892-реактивные

потери поперечные

.000-в шунтах -10.058-реактивные

.000-на корону

-Количество итераций

.755-Функционал

.376-Мощность БУ

Приложение 8

Расчет послеаварийного режима с применением РПН

Режим-. Задание-

Файлы - режима генераторов автоматики noname noname

Начальное закрепление узлов

Выполнен расчет режима

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

**** Система N 1 ****

Балансирующие узлы - 100

Частота - 50.00000 Гц

Суммарная генерация

.438-активная 86.210-реактивная

Суммарная нагрузка

.410-активная 59.252-реактивная

.000-акт.синх.двиг. 0.000-реак.СД и КБ

Суммарные потери продольные

.013-активные 35.158-реактивные

потери поперечные

.000-в шунтах -10.026-реактивные

.000-на корону

-Количество итераций

.324-Функционал

.438-Мощность БУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕР

Больше работ по теме: