42810

Расчет районной электрической сети

Курсовая

Энергетика

1 Расчет баланса мощности 6 1.1 Расчет баланса мощности 1 Определение полной мощности для каждого потребителя: Таблица 1: Сведения о потребителях N P МВт cosϕ Uн кВ 1 33 094 10 2 34 092 10 3 134 078 6 4 34 085 10 2 Определение реактивной мощности для каждого потребителя: 3 Определение потерь активной мощности: Принимаем что они равны 5 от активной мощности iго потребителя 4 Определение реактивных потерь: Зарядную мощность линий а также потери реактивной мощности в линии не учитываем. Принимаем что они составляют 6 от...

Русский

2013-10-31

471.49 KB

77 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»

Кафедра: «Электроснабжение промышленных предприятий»

Курсовая работа

на тему:

«Расчет районной электрической сети»

Выполнил:

студент группы ЭПР-41

Лякин Д. В.

Проверила:

Бочкарева И. И.

Саратов 2012

Реферат

              Пояснительная записка содержит  страниц,  таблиц,  рисунков, 2 использованных источника.

             РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ, ТРАНСФОРМАТОР, ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ, ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ, НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ, ОДНОЦЕПНАЯ ЛИНИЯ, ДВУХЦЕПНАЯ ЛИНИЯ, СОПРТИВЛЕНИЕ, НАПРЯЖЕНИЕ.

             Объектом исследования данной курсовой работы является районная электрическая сеть.

             Цель работы – выбор конфигурации сети, номинального напряжения, трансформаторов для каждого потребителя, расчет потокораспределения, определение тока короткого замыкания на шинах низшего напряжения подстанции потребителя.


Содержание

Введение 5

1.1 Расчет баланса мощности 6

1.2 Составление вариантов конфигурации сети 9

1.3 Расчет потокораспределения 14

1.4 Выбор номинального напряжения на участке цепи 15

1.5 Выбор сечения проводников 16

2. Выбор трансформаторов на подстанциях потребителей 20

3. Расчет токов короткого замыкания на шинах низшего напряжения подстанции потребителя №3 22

Заключение 25

Список использованных источников 26


Введение

Современные энергетические системы состоят из сотен связанных между собой элементов, влияющих друг на друга. Однако проектирование всей системы от электростанций до потребителей с учетом особенностей элементов с одновременным решением множества вопросов (выбора ступеней напряжения, схем станций, релейной защиты и автоматики, регулирования режимов работы системы, перенапряжений) нереально. Поэтому общую глобальную задачу необходимо разбить на задачи локальные, которые сводятся к проектированию отдельных элементов системы: станций и подстанций; частей электрических сетей в зависимости от их назначения (районных, промышленных, городских, сельских); релейной защиты и системной автоматики и т.д. Однако проектирование должно проводиться с учетом основных условий совместной работы элементов, влияющих на данную проектируемую часть системы.

Намеченные проектные варианты должны удовлетворять следующим требованиям: надежности, экономичности; удобства эксплуатации; качества энергии и возможности дальнейшего развития.

Курсовое проектирование должно способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами по данной и смежным дисциплинам на лекциях, практических занятиях, в лабораториях и на производственной практике, воспитанию навыков самостоятельной творческой работы, ведения инженерных расчетов и технико-экономического анализа.

В ходе курсового проектирования приобретаются навыки пользования справочной литературой, ГОСТами, едиными нормами и укрупненными показателями, таблицами, номограммами.

Цель курсового проектирования является систематизация и расширение теоретических знаний, углубленное изучение проблем электрических систем и сетей, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач по профилирующей специальности.

В задачу курсового проектирования входит изучение практических инженерных методов решения комплексных вопросов сооружения линий электропередач, подстанций и других элементов электрических сетей и систем, а также дальнейшее развитие расчетно-графических навыков, необходимых для проектной работы. В процессе проектирования применяются знания, полученные при изучении курса "Электрические системы и сети" и смежных дисциплин. Необходимо решать задачи, не имеющие однозначного решения, оценивать ряд факторов и самостоятельно отвечать на вопросы.

Особенность проектирования электрических систем и сетей заключается в тесной взаимосвязи технических и экономических расчетов.

Первые шаги в области проектирования убеждают, что полученные знания, умение проводить различные расчеты сетей недостаточны для выполнения проекта. Задачи, которые поставлены в проекте электрической сети, в большинстве случаев не имеют однозначного решения. Выбор наиболее удачного варианта электрической сети производиться не только путем теоретических расчетов, но и на основе различных соображений. Выполнение курсового проекта дает возможность получить некоторый опыт и навыки проектирования.


1.1 Расчет баланса мощности

1) Определение полной мощности для каждого потребителя:

Таблица 1: Сведения о потребителях

N

P, МВт

cosϕ

Uн, кВ

1

3,3

0,94

10

2

3,4

0,92

10

3

13,4

0,78

6

4

3,4

0,85

10

 2) Определение реактивной мощности для каждого потребителя:

3) Определение потерь активной мощности:

Принимаем, что они равны 5% от активной мощности i-го потребителя

4) Определение реактивных потерь:

Зарядную мощность линий, а также потери реактивной мощности в линии не учитываем. Принимаем, что они составляют 6% от полной мощности i-ого потребителя.

5) Определение требуемой активной и реактивной мощности:


Принимаем коэффициент мощности системы равный 0,95

.

6) Определение располагаемой реактивной мощности:

Сравнив полученные  и  , приходим к выводу, что имеется дефицит реактивной мощности и необходима установка компенсирующих устройств.

7) Определение необходимой мощности компенсирующих устройств:

Применяем установку компенсирующего устройства  ККУ-6-1 и ККУ-10-1 с единичной мощностью 0,33 МВар.


8) Определение количества компенсирующих устройств для каждого потребителя:

9) С учетом компенсации реактивной мощности, определим реактивную мощность для каждого потребителя:

При этом полная мощность становится равной:

Проверяем полученные значения расчета баланса мощности. В итоге получим баланс требуемой и располагаемой мощностей:


В итоге получили, что скомпенсированная требуемая реактивная мощность равна располагаемой реактивной мощности, баланс мощности сошелся, расчеты выполнены, верно.

Результаты вычислений сведем в таблицу 2.

Таблица 2:

Потребитель

1

2

3

4

Si, МВА

3,69565

17,179487

4

Pi, МВт

3,3

3,4

13,4

3,4

ΔPi, МВт

0,17

Qi, МВар

Q’i, МВар

1,197739

1,118392

4,81056

1,117132

S’i, МВар

3,51

3,579

14,237

3,5788

ΔQтрi, МВар

Qтр, МВар

ηку, шт

-

1

18

3

, МВар

10,3635

, МВар

9,946969


1.2 Составление вариантов конфигурации сети

Таблица 3: Расстояния между подстанциями

РПП

1

2

3

4

РПП

-

18,5

10,5

10

16,5

1

18,5

-

9,5

25

31

2

10,5

9,5

-

19

21,5

3

10

25

19

-

23,5

4

16,5

31

21,5

23,5

-

(Масштаб 1:500000)

Рисунок 1.1  Радиально-магистральная схема. Вариант 1

км;

N=10 шт. (3– на отходящих линиях РПП ).  


(Масштаб 1:500000)

Рисунок 1.2  Радиально-магистральная схема. Вариант 2

км

N=10

(Масштаб 1:500000)

Рисунок 1.3. Радиально-магистральная схема. Вариант 3.

км

N=10


Рисунок 1.4  Кольцевая схема. Вариант 4

(Масштаб 1:500000)

км

N=8

Рисунок 1.5  Кольцевая схема. Вариант 5

(Масштаб 1:500000)

км

N=6

Рисунок 1.6  Кольцевая схема. Вариант 6

(Масштаб 1:500000)

км

N=6     

Рисунок 1.7  Комбинированная схема. Вариант 7

(Масштаб 1:500000)

км

N=7


Рисунок 1.8  Комбинированная схема. Вариант 8

(Масштаб 1:500000)

км

N=7

Рисунок 1.9  Комбинированная схема. Вариант 9

(Масштаб 1:500000)

км

N=7


Таким образом, общее количество вариантов получилось 9. Чтобы не производить технико-экономический расчёт всех вариантов, отберём наиболее конкурентоспособные (по одному из каждой группы схем), а остальные отбросим. К ним вернёмся, если какой-либо вариант не удовлетворит техническим условиям. Для выбора конкурентоспособных вариантов проведём небольшие оценочные расчёты, позволяющие сравнить между собой варианты с одинаковыми принципами построения схем сети хотя бы в первом приближении.

В расчете учтено что стоимость одного выключателя примерно равна стоимости 5 км одноцепной воздушной линии. Из расчета получена следующая  протяженность линий:

 Из расчета видно, что самым экономичным вариантом конфигурации сети является радиально-магистральная схема №3. Таким образом, в дальнейшем будем рассматривать вариант №3.


1.3 Расчет потокораспределения

Расчетная схема радиально-магистральной сети представлена на рисунке 1.3.

Рис. 1.3: Расчетная схема сети

МВА


1.4 Выбор номинального напряжения на участке цепи

Определяем напряжение по формуле Илларионова:

Полученные данные сводим в таблицу 4.

Таблица 4:

Участок сети

L,км

P, МВт

Q, МВар

S, МВА

Расчетное Uном,кВ

Стандартное  Uном,кВ

РПП-2

10,5

6,7

2,316

7,089

48,75

110

2-1

9,5

3,4

1,118

3,579

35,13

35

РПП-4

16,5

3,4

1,17

3,596

36,14

35

РПП-3

10

13,4

4,81

14,237

48,6

110


1.5. Выбор трансформаторов на подстанциях потребителей

для одного трансформатора;

для двух трансформаторов.

 В аварийном режиме, когда один из трансформаторов выходит из строя, второй трансформатор должен выдерживать нагрузку обоих: .

 

  Для потребителя №1:

;

  Для потребителя №2:

;

          Для потребителя №3:

 

     Сравнивая значения  и , выбираем большее и принимаем ближайшее большее значение стандартной мощности трансформаторов по шкале номинальных мощностей: .

          Для потребителя №4:

;

 

    Полученные значения сводим в таблицу 9.

                                                                               Таблица 9: Выбор трансформаторов

Потребитель

Тип трансформатора

1

35

6,3

ТМН-6300/35

2

110

6,3

ТМТН-6300/110

3

110

10

ТМН-10000/110

4

35

6,3

ТМН-6300/35

1.6 Выбор сечения проводников

Определим наибольший ток в линии РПП-1:

 – экономическая плотность тока

Определяем экономически целесообразное сечение:

Выбираем стандартное ближайшее значения от рассчитанного.

 Выберем сечения проводов линий, используя метод экономических интервалов. Будем считать, что район сооружения сети соответствует III району по гололеду и будут использоваться одноцепные воздушные линии на железобетонных опорах.

Стоимости сооружения 1 км линии и активные погонные сопротивления для разных сечений указаны в таблице 5 (kуд=35):


Таблица 5: Стоимости сооружения 1 км ВЛ и погонные сопротивления

Тип линии

Стоимость сооружения К0. тыс.руб/км

АС-70/11

АС-95/16

АС-120/19

АС-150/24

АС-185/29

АС-240/32

Одноцепная 35кВ

-

427

430,5

430,5

-

-

Одноцепная 110 кВ

511

500,5

458,5

462

483

528,5

Двухцепная 110 кВ

749

735

714

777

826

875

Погонное сопротивление

0,429

0,306

0,249

0,198

0,162

0,121

Как следует из таблицы, стоимость сооружения линий с проводами марок           АС-70/11 и АС-95/16 выше, чем с проводами больших сечений. Это означает, что при данных ценах сечения 70 мм2 и 95 мм2 экономически не выгодны. Поэтому далее эти сечения не рассматриваем.

Определим экономический коэффициент :

где Е=0,5 – эффективность капиталовложений,

,

– коэффициент амортизации,

.

Определим граничные токи для всех пар сечений:

1) для одноцепной ВЛ 35кВ:

для одноцепной ВЛ 110кВ:

для двухцепной ВЛ 110кВ:

2) 150 мм2 и 185 мм2:

для одноцепной ВЛ 110кВ:

для двухцепной ВЛ 110кВ:

3) 185 мм2 и 240 мм2:

для одноцепной ВЛ 110кВ:

для двухцепной ВЛ 110кВ:

Результаты сводим в таблицу 6.

Таблица 6: Граничные токи между сечениями

Пара сечений

95/150

120/150

150/185

185/240

Одноцепная 35кВ

108

-

-

-

Одноцепная 110 кВ

-

157

459

633

Двухцепная 110 кВ

-

668

701

657

Построим номограммы экономических интервалов по данным таблицы 6:

Рис. 1.11: Одноцепная ВЛ 35кВ                                 Рис. 1.12 Одноцепная ВЛ 110кВ

 

Рис. 1.13: Двухцепная ВЛ 110кВ

По построенным номограммам выберем сечения:

    По номограмме для одноцепной линии 110 кВ определяем, что при  ток   попадает в экономический интервал сечения 120 мм2. Следовательно, для этой линии выбираем провод марки АС-120/19.

Таблица 7:

Участок сети

 U,кВ

nц

Pуч, МВт

Qуч, МВар

Sуч, МВА

РПП-2

110

1

6,7

2,316

7,089

2-1

35

1

3,4

1,118

3,579

РПП-4

35

1

3,4

1,17

3,596

РПП-3

110

2

13,4

4,81

14,237

Таблица 8:

ПС

 SIнагр

nтр

Sтр

Uвн

Uнн

1

3,51

1

6,3

35

10

2

3,579

1

6,3

110

10

3

14,237

2

10

110

6

4

3,5788

1

6,3

35

10

   Таблица 9:

Участок

 Sуч

I, A

F,

мм2

rо,

Ом/км

R,

Ом

 xo,

Ом/км

X,

Ом

∆P

МВт

∆U,

%

L,

км

РПП-2

7,089

37,2

35

0,162

1,701

0,3788

3,9774

0,007

0,17

10,5

2-1

3,579

59

50

0,198

1,881

0,3716

3,5302

0,0055

0,84

9,5

РПП-4

3,596

59,3

50

0,198

3,267

0,3716

6,1314

0,0345

1,49

16,5

РПП-3

14,237

74,7

70

0,249

1,245

0,3656

1,828

0,0209

0,21

10

 

    Проверим выбранный провод по техническим ограничениям. Определим некоторые параметры линии и ее режима:

Активное сопротивление линии:

Реактивное сопротивление линии:

Потери мощности:

Потери напряжения:

 

Выбор сечений проводов и их проверка, а также определение некоторых параметров для других линий произведены аналогично. Результаты расчетов сведены в таблицу 7:

Таблица 7: Выбранные сечения провода и некоторые параметры линий

Участок

n ц

L ,км

S, МВА

Iрасч, А

F,мм2

r0, Ом/км

R, Ом

x0, Ом/км

X, Ом

ΔP, МВт

ΔU, кВ

РПП-1

1

12,5

28,14454

147,721

240/32

0,121

1,5125

0,405

5,063

0,099

0,713

1-3

1

20

2,328813

38,415

150/24

0,198

3,96

0,420

8,4

0,0018

0,129

РПП-3

1

22,5

13,02846

68,382

150/24

0,198

4,455

0,420

9,45

0,062

0,811

1-4

1

5

7,680308

40,311

150/24

0,198

0,99

0,420

2,1

0,0048

0,106

4-2

2

6

3,738997

19,625

120/19

0,249

1,494

0,427

2,562

0,0017

0.0702

Наиболее тяжелый послеаварийный режим в сети возникает после отказа головного участка РПП-1. Кольцевая линия в послеаварийном режиме превращается в магистральную линию. Ее расчетная схема приведена на рис. 1.12. Потокораспределение посчитано по первому закону Кирхгофа аналогично п.1.3.

Рис. 1.12: Расчетная схема комбинированной сети. Послеаварийный режим.


Потери напряжения в послеаварийном режиме:

Таблица 8: Потери напряжения в послеаварийном режиме

4,239

Как в нормальном, так и в послеаварийном режиме общая потеря напряжения значительно ниже, чем возможности устройств РПН трансформаторов (16,02%).


3. Расчет токов короткого замыкания на шинах низшего напряжения подстанции потребителя №3

 

Рис 2.1: Схема замещения

Т.к. подстанции 4 и 2 находятся в удалении от подстанции 3 и не зависят от нее, то пренебрегаем ими в дальнейшем расчете:

Рис 2.2.

Рис 2.3.

Исходя из п.1, на РПП установлены трансформаторы таким образом, чтобы они могли пропускать в нормальном режиме мощность: .

Определим мощность на РПП:

 

Таблица 10: Состав по категориям

I, %

II, %

III, %

1

35

20

45

2

0

0

100

3

0

20

80

4

0

0

100

Σ 35

Σ 40

Σ 325

Σ 400

 

Определим состав по категориям:

 По шкале напряжений принимаем номинальную мощность:  и выбираем трансформатор:

Таблица 11:

Тип трансформатора

Uном, кВ обмоток

Uк, %

ВН

СН

НН

ТДТН-25000/110

25

115

11; 22; 34,5; 38,5

6,6; 11

10,5

Определяем сопротивление в относительных единицах с приведенными сопротивлениями. Т.к. РПП – источник неограниченной мощности, то , соответственно .

Принимаем базисные условия: ; .

 Находим эквивалентные сопротивления в схеме:


Преобразуем схему к расчетному виду:

Рис. 2.4.

Определим ток короткого замыкания:

где


Заключение

 В результате выполнения курсовой работы был рассчитан баланс мощностей, составлены варианты конфигурации сети и выбран один наилучший (вариант №6), определены номинальные напряжения на участках, выбраны трансформаторы на подстанциях потребителей. На шинах низшего напряжения подстанции потребителя №3 определены токи короткого замыкания.


Список использованных источников

  1.  Хусаинов И.М. Примеры расчетов электрических сетей: Учебное пособие для студентов специальности 100400 и направления 551700. Саратов: СГТУ, 1998. 94 с.
  2.  Типовые схемы принципиальные электрические распределительных устройств напряжением 6-750 кВ подстанций и указания по их применению (№ 14198 тм - т. 1). М.: Энергосетьпроект, 1993. 75 с.

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39266. Управление каналами сбыта на «ОАО Беллакт» 214.5 KB
  Канал распределения — совокупность фирм или отдельных лиц, которые принимают на себя или помогают передать кому-то другому право собственности на конкретный товар или услугу на их пути от производителя к потребителю.
39267. Конструкция преобразователя напряжения 12/300В 743 KB
  Требования безопасности при производстве преобразователя напряжения Пожарная безопасность. Для питания электрооборудования от источников постоянного тока широко используются преобразователи напряжения. Наметившаяся тенденция микроминиатюризации в радиоэлектронике привела к тому что полупроводниковые преобразователи...