99507

Разработка и выбор оптимального варианта схемы электрической сети района нагрузок

Курсовая

Энергетика

Разработка и выбор схемы электрической сети производится одновременно с выбором номинальных напряжений и заключается в определении размещения подстанций, связей между ними, предварительной разработке принципиальных схем подстанций, определении числа и номинальной мощности установленных на них трансформаторов и сечении проводов ЛЭП.

Русский

2016-09-21

816.5 KB

1 чел.

            1.  РАЗРАБОТКА И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ РАЙОНА НАГРУЗОК

  1.  .  Анализ расположения источников питания и нагрузок на плане местности.

Определение приближенного баланса активных и реактивных мощностей района нагрузок.

Разработка и выбор схемы электрической сети производится одновременно с выбором номинальных напряжений и заключается в определении размещения подстанций, связей между ними, предварительной разработке принципиальных схем подстанций, определении числа и номинальной мощности установленных на них трансформаторов и сечении проводов ЛЭП.

Анализ взаимного расположения источников и нагрузок выполняется на плане местности, в результате чего определяются расстояния между подстанциями.

     Анализ взаимного расположения подстанций, протяженности ЛЭП и передаваемой по ним мощности выполняется для всех намеченных вариантов выполнения электрической сети.

                                                 Варианты питания района нагрузок

        

      В результате анализа выбраны два варианта схемы сети. Варианты выбраны с учетом кратчайшего расстояния между подстанциями, т.е. протяженности связывающих их ЛЭП, типа и стоимости РУ.

      

       Расчет нагрузок на ПС-1

       Расчет нагрузок на ПС-2

        Расчет  нагрузок  на ПС-3

Расчет нагрузок  на ПС – 4          

  

Суммарные  нагрузки сети.

       Суммарная активная мощность сети   

где-коэффициент одновременности ,учитывающий несовпадение по времени                             максимумов нагрузок отдельных потребителей .Принимаем  =1.

     -максимальная активная мощность j-го потребителя с учетом перспективы его развития  на 5 лет.

        Суммарная  зарядная мощность сети

                   

где-длина ВЛ j-го номинального напряжения.

     -зарядная мощность на 1км длины ВЛ j-го сечения.       

          Суммарная реактивная мощность без учета зарядной мощности

                

где 1,1- коэффициент, приближённо учитывающий  потери реактивной мощности в              электрической сети в режиме максимальных нагрузок.  

        - максимальная реактивная мощность j-го потребителя.    

 

  Суммарная реактивная мощность с учетом зарядной мощности

               

  1.  .    Выбор и обоснование номинальных напряжений питающих и распределительных электрических сетей

Номинальные напряжения ВЛ электрической сети выбираются по технико-экономическим соображениям в зависимости от протяженности ВЛ и величин активных мощностей, которые будут по ним передаваться в режиме максимальных нагрузок.

Ориентировочно оптимальное номинальное напряжение ВЛ может быть определено по эмпирической формуле:

Uном=;

где - длина линии, км.

       - передаваемая мощность, Мвт.

Для радиальной схемы:

      

UHА-4==144,51 кВ, принимаем  UHА-2=220 кВ;

UH4-2==64,59 кВ,  принимаем  UH2-3=110 кВ;

UH4-1==86,2 кВ, принимаем  UHА-1=110 кВ;

UH4-3==43,86 кВ, принимаем  UHБ-4=110 кВ;

  

  1.  . Выбор типа, числа и номинальной мощности трансформаторов понижающих подстанций

  Выбор типа, числа и номинальной мощности трансформаторов на подстанциях района осуществляется в зависимости от мощности потребителей и степени их ответственности (категории). В случае потребителей 1 и 2 категорий предусматривается установка двух трансформаторов.

    Мощность трансформатора определяется приближённо по формуле ;

где - мощность потребителей подстанции.

   Проверка на допустимость систематических перегрузок трансформатора может быть проведена по соотношению:

    

                  В  нормальном режиме  Кзагр < Кдоп  

                        где   Кзагр= , а   Кдоп = 0,7        

        В  аварийном режиме  Кзагр п/ав < Кдоп  

                        где  Кзагр п/ав = , а   Кдоп = 1,4   

                 Smax=Pmax/cosφ

               МВА

               МВА

               МВА

               МВА

              =146,89+25,54+22,47+10,21=205,11 МВА.

  

ПС-4 МВА

По [1] табл. [6.9] выбраны 2 трансформатора АТДЦТН-125000/220/110;

Кзагр1=            0,59<0,7

Кзагр1 п/ав =          1,17<1,4

ПС-1 МВА

По[1]  табл. [6.9] выбраны 2 трансформатора ТРДН-25000/110;

Кзагр2=              0,51<0,7

Кзагр2 п/ав=            1,02<1,4

ПС-2 МВА

По [1] табл. [6.9] выбраны 2 трансформатора ТДН-16000/110;

Кзагр3=            0,70,7

Кзагр3 п/ав=               1,41,4

ПС-3 МВА

По [1]  табл. [6.9] выбраны 2 трансформатора ТДН-10000/110;

Кзагр4=            0,51<0,7

Кзагр4п/ав=               1,02<1,4

 

  Параметры трансформаторов взяты из [1]  табл. [6.9]  и сведены в таблицу №1

                                                                                                                                         Таблица №1

№ ПС

Тип  тр-ра

SHT

МВА

Uном обмоток, кВ

RT,   Ом

XT,  Ом

  UK,

   %         

Мвар

МВт

IХ          А

ВН

СН

НН

1

АТДЦТН 125000/220/110

125

230

121

11

ВН 0,55

СН 0,48

НН 3,2

ВН 59,2

СН

НН 131

ВС  11

ВН 45

СН 28

0,625

0,65

0,5

2

ТРДН –25000/110

25

115

10,5

2,54

55,9

10,5

0,175

0,027

0,7

3

ТДН – 16000/110

16

115

10,5

4,38

86,7

10,5

0,112

0,019

0,7

4

ТДН –1000/110

10

115

11

7.95

139

   10.5

0,07

0,014

0,7

  1.  Выбор сечения проводов  в радиальной схеме сети.

УЧАСТОК  А-4

   Ток в линии в нормальном режиме

  Экономическое сечение линии

мм2               

         где jЭК=1,1 А/мм2 -экономическая плотность тока. 

   

  Условие «короны» для UH=220кВ 240 мм2.

  По [1] табл. [7.5] выбран провод марки АС – 240/32.

  Проверка по нагреву:

А

 

  Для провода марки АС –240/32            Iдоп=605А по [1] табл. [7.12].

  По условию  сечение проходит.

  Окончательно выбран провод марки АС – 240/32.

УЧАСТОК  4-1

   Ток в линии в нормальном режиме

 

Экономическое сечение линии

мм2               

         где jЭК=1,1 А/мм2 -экономическая плотность тока. 

   

  Условие «короны» для UH=110кВ 70 мм2.

  По [1] табл. [7.5] выбран провод марки АС – 120/19.

  Проверка по нагреву:

А

 

  Для провода марки АС –120/19            Iдоп=390А по [1] табл. [7.12].

  По условию  сечение проходит.

  Окончательно выбран провод марки АС – 120/19.

УЧАСТОК  4-2

   Ток в линии в нормальном режиме

  Экономическое сечение линии

мм2               

         где jЭК=1,1 А/мм2 -экономическая плотность тока. 

   

  Условие «короны» для UH=110кВ 70 мм2.

  По [1] табл. [7.5] выбран провод марки АС – 70/11.

  Проверка по нагреву:

А

 

  Для провода марки АС –70/11           Iдоп=265А по [1] табл. [7.12].

  По условию  сечение проходит.

  Окончательно выбран провод марки АС – 70/11.

УЧАСТОК  4-3

   Ток в линии в нормальном режиме

  

   Экономическое сечение линии

мм2  

     где jЭК=1,1 А/мм2 -экономическая плотность тока 

  Условие «короны» для UH=110кВ 70 мм2.

  По [1] табл. [7.5] выбран провод марки АС – 70/11.

  Проверка по нагреву:

А

 

  Для провода марки АС –70/11           Iдоп=265А по [1] табл. [7.12].

  По условию  сечение проходит.

  Окончательно выбран провод марки АС – 70/11.

  1.  Определение расчетных нагрузок сети в радиальной схеме сети.

УЧАСТОК А – 4

      

    Мощность на стороне НН трансформатора

                                             

                     МВА

    

    Переменные потери в трансформаторе

                    МВт

                   МВар

      Мощность на стороне ВН трансформатора

            

                   =25,12+j9.3МВА

      

      Параметры провода:

 r0=0,249 Ом/км

 x0=0,427 Ом/км

 b0=2,6610-6См/км.

     

      

Длина линии ,

Rл=0,24952=12.95 Ом

                       Xл=0,42752=22.2 Ом

            МВар

 

                 

     Мощность в конце линии

                   

                  =25.12+j7.5+15+j4.5-j1,67=40.12+j12.13МВА

      

     Переменные потери в линии

                   МВт

                   МВар

    Мощность получаемая линией

                  

                  =41,06+j13.74МВА

УЧАСТОК 4 – 2

       Мощность на стороне НН трансформатора

МВА

      

       Переменные потери в трансформаторе

                    МВт

                   МВар

      Мощность на стороне ВН трансформатора

            

                   =22,13+j8.56МВА

      

      Параметры провода:

 r0=0,428 Ом/км

 x0=0,444 Ом/км

 b0=2,5510-6См/км.

    

      Длина линии ,

Rл=0,42846=19.688 Ом

                       Xл=0,44446=20.42 Ом

            МВар

 

     Мощность в конце линии

                   

                  =22.13+j6.6-j1,42=22.13+j7.14МВА

      

     Переменные потери в линии

                   МВт

                  МВар

    Мощность получаемая линией

                  

                  =22.57+j7.6МВА

УЧАСТОК 4 – 3

       

       Мощность на стороне НН трансформатора

МВА

      

       Переменные потери в трансформаторе

                    МВт

                   МВар

      Мощность на стороне ВН трансформатора

            

                   =10,059+j3,696МВА

      

      

      Параметры провода:

 r0=0,428 Ом/км

 x0=0,444 Ом/км

 b0=2,5510-6См/км.

    

      Длина линии ,

Rл=0,42824=10,27 Ом

                       Xл=0,44424=10,66 Ом

            МВар

 

     Мощность в конце линии

                   

                  =10.059+j3.696-j0.74=10.059+j2.956МВА

      

     Переменные потери в линии

                   МВт

                  МВар

    Мощность получаемая линией

                  

                  =10.11+j3МВА

УЧАСТОК А – 4

    

  

   Мощность на стороне НН трансформатора

                                   МВА

      

    Переменные потери в трансформаторе

                    МВт

                   МВар

                  =28,026+j9,448МВА

      

      

     Мощность на стороне СН трансформатора

                                   МВА

      

     Переменные потери в трансформаторе

                 МВт

                 МВар

                 =93,778+j30,34МВА

      

                 =121,8+j339,79МВА

      

      Переменные потери в трансформаторе

                 МВт

                 МВар

          

     Мощность на стороне ВН трансформатора

             =122,5+j50,22МВА

      

          

      Параметры провода:

 r0=0,121Ом/км

 x0=0,435 Ом/км

 b0=2,610-6См/км.

    

      Длина линии ,

Rл=0,12180=9,68 Ом

                       Xл=0,43580=34,8 Ом

            МВар

 

     Мощность в конце линии

                   

                  =122,5+j50,22-j10,06=122,5+j40,16МВА

      

     Переменные потери в линии

                   МВт

                  МВар

    Мощность получаемая линией

                  

            =124,15+j36,01МВА

                                                  МВА

1.6. Определение расчетных нагрузок сети, выбор сечения проводов в кольцевой схеме сети.

КОЛЬЦЕВОЙ УЧАСТОК СХЕМЫ

                                                             

 

               

              МВА              

               МВА

                                                  

                                                   

S3-2=SA-S3=16.5+j6.24-10.059-j3.696=6.441+j2.544МВА

           

Проверка:             

                         32.16+j12.26=32.16+j12.26

Выбор сечения проводов  в кольцевой схеме сети.

УЧАСТОК  А-3

   Ток в линии в нормальном режиме

  Экономическое сечение линии

мм2  

            

         где jЭК=1,1 А/мм2 -экономическая плотность тока. 

   

  Условие «короны» для UH=110кВ 70 мм2.

  По [1] табл. [7.5] выбран провод марки АС – 95/16.

  Проверка по нагреву:

А

 

  Для провода марки АС –95/16            Iдоп=330А по [1] табл. [7.12].

  По условию  сечение проходит.

  Окончательно выбран провод марки АС – 95/16.

УЧАСТОК  B-2

   Ток в линии в нормальном режиме

  Экономическое сечение линии

мм2               

         где jЭК=1,1 А/мм2 -экономическая плотность тока. 

   

  Условие «короны» для UH=110кВ 70 мм2.

  По [1] табл. [7.5] выбран провод марки АС – 95/16.

  Проверка по нагреву:

А

 

  Для провода марки АС –95/16           Iдоп=330А по [1] табл. [7.12].

  По условию  сечение проходит.

  Окончательно выбран провод марки АС – 95/16.

УЧАСТОК  3-2

   Ток в линии в нормальном режиме

  Экономическое сечение линии

мм2               

         где jЭК=1,1 А/мм2 -экономическая плотность тока. 

   

  Условие «короны» для UH=110кВ 70 мм2.

  По [1] табл. [7.5] выбран провод марки АС – 70/11.

  Проверка по нагреву:

А

 

  Для провода марки АС –70/11            Iдоп=265А по [1] табл. [7.12].

  По условию  сечение проходит.

  Окончательно выбран провод марки АС – 70/11.

1.7.   Уточнённый расчет потокораспределения с учетом фактических значений сопротивлений участков, а также величин зарядной мощности.

           Ом                Ом

           Ом                          Ом

           Ом                Ом

 

          См   Мвар

          См   Мвар

           См   Мвар

          МВА

          МВА

            МВА

            МВА

           

            S3-2=SA-S3P=15.96+j4.88 –10.06-j2.43=5.9+j2.45МВА

      

     Проверка:               SA+SB= S3P+S2P;

                               32.19+j9.34=32.19+j9.34

1.8.   Расчет потокораспределения с учетом потерь мощности мощности в сети.

 Линия 3-2

          

          

         =5.9+j2.45+0.085+j0,088 =6.53+j2.63

 Линия A-3

  

          =10.06+j2.43+5.9+j2.45=15,96+j4.88

          

          

          

           =15.96+j4.88+0,169+j0.24-j0.42=16.13+j4.7

Линия B-2

         

         

         

         =16.27+j4.43+0.331+j0.47-j0.8=16.6+j4.1.

1.9.   Определение расчетных нагрузок в сети с кольцевым участком  

   Мощность на стороне НН трансформатора

                                   МВА

      

    Переменные потери в трансформаторе

                    МВт

                   МВар

                  =28,026+j9,448МВА

      

      

     Мощность на стороне СН трансформатора

                                   МВА

      

     Переменные потери в трансформаторе

                 МВт

                 МВар

                 =93,778+j28.54МВА

      

                 =121,86+j37.99МВА

      

      Переменные потери в трансформаторе

                 МВт

                 МВар

          

     Мощность на стороне ВН трансформатора

          =122,08+j48.36МВА

      

          

  Ток в линии в нормальном режиме

  Экономическое сечение линии

мм2   

           

         где jЭК=1,1 А/мм2 -экономическая плотность тока. 

   

  Условие «короны» для UH=220кВ 240 мм2.

  По [1] табл. [7.5] выбран провод марки АС – 240/32.

  Проверка по нагреву:

А

 

  Для провода марки АС –240/32            Iдоп=610А по [1] табл. [7.12].

  По условию  сечение проходит.

  Окончательно выбран провод марки АС – 240/32.

      Параметры провода:

 r0=0,12Ом/км

 x0=0,42 Ом/км

 b0=2,710-6См/км.

    

    

      Длина линии ,

Rл=0,1280=9,6 Ом

                       Xл=0,4280=33,6 Ом

            МВар

 

     

     Мощность в конце линии

                   

                  =122,08+j48.06-j10.45=122,08+j37,91МВА

      

     Переменные потери в линии

                   МВт

                  МВар

    Мощность получаемая линией

                  

            =123.71+j33.16МВА

                                         МВА

1.10. Выбор электрических соединений распределительных устройств ПС и опор ЛЭП

Данные по схемам РУ ПС взяты из [4] и приведены в таблице №5

                                                                                                                                Таблица №5

Вариант

№ ПС

Напряжение, кВ

220

110

10

Радиальная схема

4

Схема четырехугольника

Одна рабочая секционированная выключателем и обходная система шин

Одна одиночная секционированная выключателем система шин

1

                                     

              -

Одна рабочая секционированная выключателем и обходная система шин

Две одиночные секционированные выключателем система шин

2

              -

Два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линий

Одна одиночная секционированная выключателем система шин

3

              -

Два блока с отделителями  и неавтоматической перемычкой со стороны линий

Одна одиночная секционированная выключателем система шин

Кольцевая схема

4

Схема четырехугольника

Одна рабочая секционированная выключателем и обходная система шин

Одна одиночная секционированная выключателем система шин

1

-

Одна рабочая секционированная выключателем и обходная система шин

Две одиночные секционированные выключателем система шин

2

-

Мостик с выключателями в цепях трансформатора и ремонтной перемычке  со стороны трансформатора

Одна одиночная секционированная выключателем система шин

3

-

Мостик с выключателями в цепях трансформатора и ремонтной перемычке  со стороны трансформатора

Одна одиночная секционированная выключателем система шин

Выбор опор ВЛ.

  По [1] табл.[7.9] опоры выбраны железобетонные одноцепные для кольцевой и двухцепные для радиальной сети.

1.11. Выбор варианта электрической сети на основе технико-экономических расчётов.

      Для радиального варианта сети

Линия 4-2: АС-70/11,  =46 км

Линия 4-3: АС-70/11,  =24 км

Для данных линий выбраны опоры железобетонные двухцепные (таблица 9.3 [ ])

Капитальные вложения в ЛЭП:

                   КЛЭП==17,8∙46+17,8∙24=1246 (тыс.руб.)

Капитальные вложения в ПС:

                   КПС==36,3∙2+130∙2+35∙2=402,6 (тыс. руб.)

Капитальные вложения на сооружение сети:

                   К=КЛЭППС=1246+402,6=1648,6 (тыс. руб.)

    Для варианта с кольцевым участком сети

.

Линия 4-2: АС-95/16,   =46 км

Линия 4-3: АС-95/16,   =24 км

Линия 2-3: АС-70/11,   =50 км

Для данных линий выбраны опоры железобетонные одноцепные (таблица 9.3 [ ])

Капитальные вложения в ЛЭП:

                    КЛЭП==12∙46+12∙24+12∙50=1190 (тыс. руб.)

Капитальные вложения в ПС:

                    КПС==75∙2+210∙2=570 (тыс. руб.)

Капитальные вложения на сооружение сети:

                    К=КЛЭППС=1190+570=1760 (тыс. руб.)

1.12.   Ежегодные издержки на эксплуатацию сети (табл.8.2 [ ])

И=ИЛЭППСЭ                     ИЛЭП

ИПС          

        Для радиального варианта сети.

ИЛЭП= (тыс. руб.)

ИПС= (тыс. руб.)

      Для варианта сети с кольцевым участком.

ИЛЭП= (тыс. руб.)

ИПС= (тыс. руб.)

1.13. Затраты на возмещение потерь активной мощности и энергии в сети

ИЭ=З’ЭПЕР+З” ЭПОСТ , где

ЭПЕР=

                ЭПОСТ= (tr=8760 ч)

       Удельные затраты на возмещение переменных потерь определяются по рисунку 8.1    (литература[ ])

З’2,7 коп/кВт∙ч ;     З”=1,8 коп/кВт∙ч

 

СВ=(0,124+ТМП/104)8760

                          ТМП=

ТМП=4233,33 ч

СВ

      

       Для варианта радиальной сети.

=0.046+0.044=0.486 МВт

ЭПЕР=0.486∙2624.26=1275.39 МВт∙ч

ИЭ ПЕР=З’∙ЭПЕР=2,4∙10-2∙1275.39=30.61 тыс. руб.

      Для варианта сети с кольцевым участком.

=0,331+0,169+0,085=0.585 МВт

ЭПЕР=0.585∙2624.26=1535.19 МВт∙ч

ИЭ ПЕР= З’∙ЭПЕР=2,4∙10-2∙1535.19=36.84 тыс. руб.

1.14. Приведённые затраты на один год эксплуатации.

        Для варианта радиальной сети.

З1Н∙К+И

       где ЕН - нормативный срок окупаемости. (ЕН=0,12)

З1=0,12∙1648,6+30,61=228,44тыс. руб. 

        Для варианта сети с кольцевым участком.

                           З2= ЕН∙К+И=0,12∙1760+36,84=248,04 тыс. руб.

        Процентная разность приведённых затрат.

                         

Приведённые затраты сравниваемых вариантов различаются по величине на –8,5%.

Поэтому для дальнейшего расчёта выбираем радиальную сеть.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61700. Действия над величинами 19.86 KB
  Цели: Закрепить умения детей выполнять действия над величинами; Развивать логическое мышление.
61701. Вычитание однозначного числа из «круглого» 19.64 KB
  Как мы будем вычислять разности используя столбик слева Из чего мы вычитаем из круглого десятка однозначное число 373=40 403=37 Задание 4 Прочитайте задание. Кто может объяснить как выполнили вычитание...
61702. Задачи на увеличение числа в несколько раз 29.28 KB
  Цель: Познакомить с задачами на увеличение числа в несколько раз Планируемые результаты: 1 Формировать умение находить значение табличных случаев умножения на 5 и соответствующих случаев деления...
61703. Основные единицы языка 24.5 KB
  Фонема – мельчайшая единица звукового строя языка. Сам по себе звук не имеет лексического значения, но в языке некоторые слова состоят из одного звука, в таком случае звук перестает быть только звуком и приобретает значение.
61704. Повторение пройденного. Решение задач изученных видов 22.24 KB
  Вы отлично справились с предыдущем задание а теперь мы поработает с числовыми рядами здесь вам нужно продолжить ряд из чисел. Откройте свои учебники на странице...
61705. Домашняя аптечка 18.66 KB
  Что этопоказываем градусник. Это градусник. Пальчик пальчик тук да тук повторяется 2 раза Хлопайхлопайхлопай хлопают в ладошки Ножками топайтопай повторяется 2 раза Спряталисьспрятались закрыть лицо руками Сейчас мы будем тренироваться правильно ставить градусник Посмотрите на меня и повторите за мной Возьмем градусник встряхнем для того что бы температура градусника опустилась до нуля положите градусник подмышку так что бы узкий конец градусника был полностью закрыт рукой.
61706. Биография музыкальных инструментов 18.3 KB
  Цели: Обобщение знаний о группах и инструментах симфонического оркестра. Знакомство с особенностями тембра отдельных инструментов. У каждого свой музыкальный инструмент эстонская народная песня...
61707. Средства музыкальной выразительности в цикле «Времена года» Антонио Вивальди 18.38 KB
  Вивальди Осень Сентябрь Вопросы после слушания: Какую вы услышали осень Какие картины представили Вот какую осень нарисовал великий итальянский композитор А. Вивальди....
61708. Творчество Н.А. Римского-Корсакова 21.33 KB
  Человек занимающийся анализом и оценкой произведений музыкального искусства Сейчас постарайтесь запомнить как можно больше о композиторе. Что вас удивило в его биографии Ребята а сейчас мы с вами немного потанцуем.