Реконструкция сетей электроснабжения поселка Батагай-Алыта

ВВЕДЕНИЕ

 

Распределительные сети питают мелких и средних потребителей –  предприятия, транспортные узлы, поселки, кварталы, небольшие месторождения. Для распределительных сетей  характерны небольшие потоки мощности и средний (6-35 кВ) или низкий (0,4 кВ) уровень напряжения.

Нагрузка на распределительные  сети постоянно возрастает. Для бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергии требуется обновлять оборудование и вводить в эксплуатацию новые  мощности (распределительные подстанции, линии электропередач). Не секрет, что  сегодня во многих случаях оборудование распределительных сетей выработало свой ресурс. Без обновления, модернизации, ввода новых энергообъектов возможны сбои поставок, аварии и удорожание электроэнергии.

Для поддержания работоспособности  энергообъектов требуются существенные капиталовложения. Чтобы вложенные  средства использовались наиболее эффективно, перед прокладной новых распределительных  сетей проводится аудит, выявляющий периоды пиковых нагрузок, динамику потребления, состояние существующего  оборудования, долгосрочные планы развития объекта, снабжаемого энергией.

Проектирование электрических  сетей состоит из ряда последовательных этапов, первыми из которых является составление вариантов конкурентоспособных схем, а последним сравнение вариантов по технико-экономическим показателям и выбор из них наиболее экономичного. Основные критерии, которым должна соответствовать проектируемая электрическая сеть, - это надежное электроснабжение потребителей качественной электроэнергией в соответствии с ГОСТ 13109-87 по экономичным схемам.

В условиях необходимости  обеспечения роста объемов производств, как в промышленных, так и в  сельскохозяйственных сферах экономики  страны, возникает ряд задач, непосредственно  связанных с энергоснабжением потребителей. Одной из таких задач является качественное и бесперебойное снабжение  электроэнергией. Ее решением может  послужить проектирование новых  линий электропередач и понижающих подстанций у потребителей. Актуальной остается проблема проектирования схем электроснабжения небольших районов и потребителей с относительно малыми нагрузками. Основной задачей проектирования энергосистемы является достижение наименьшей стоимости передачи электрической энергии по сети, поэтому следует стремиться к снижению капитальных затрат на строительство сети и снижению эксплуатационных расходов. Выбор наиболее приемлемого варианта, удовлетворяющего технико-экономическим требованиям, - это один из основных вопросов при проектировании любого инженерного сооружения, в том числе и системы электроснабжения.  

Целью дипломного проекта  является реконструкция сетей электроснабжения поселка Батагай-Алыта Эвено-Бытантайского национального района для улучшения качества напряжения и снижения потерь мощности электроэнергии.  Задачи дипломного проекта:

1. исследование электрических сетей 10/0,4 кВ п. Батагай-Алыта;
2. разработка рекомендаций по снижению потерь и улучшению качества напряжения;
3. технико-экономическое обоснование проекта.

Расчеты выполнены с помощью  универсальных программ расчета  нормального режима и короткого  замыкания.  Результаты расчетов режимов являются основой для оценки качества электроэнергии, выдаваемой потребителям и выявления оптимальных условий электроснабжения потребителей.

Для выполнения цели проекта  реконструированы проблемные участки  распределительных сетей ДЭС  «Батагай-Алыта», путем внедрения  нового оборудования.

В разделе экономики выполнены расчёты эффективности инвестиций. Рассчитаны единовременные капитальные вложения в проект и срок окупаемости.

В разделе охраны труда  рассмотрены монтаж и эксплуатация ВЛ и ПС, приведены меры безопасности и организационные мероприятия  при выполнении работ.

В разделе экологии рассмотрены  вопросы влияния энергетики на окружающую среду, а также электромагнитное влияние ВЛ и мероприятия по их снижению.

В заключении даются рекомендации и основные выводы по разработанному дипломному проекту.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

 

1.1 Характеристика  объекта и обоснование проекта

 

1. Общие сведения об объекте

 

Батагай-Алыта — сельский населённый пункт, центр Эвено-Бытантайского национального района. Расположен на севере республики за Северным полярным кругом. Площадь 55,6 тыс. кв. км. Административный центр с. Батагай-Алыта, которое от столицы республики г. Якутска находится на расстоянии: наземным путём — 1120 км, воздушным — 850 км.

Электроснабжение села осуществляется от Дизельной электростанции Саккырыр с общей установленной мощностью 2200 кВт. Имеется 6 дизельных генераторов. В целях усиления надежности и  обеспечивания запаса электрической  силы в 2007 году на Саккырырской станции  установлены 2 автономных блок-модуля в контейнерном выполнении марки  ВДМ-520 с совместной установленной  мощностью 1040 кВт. Общая установленная мощность ДЭС п. Саккырыр – 2,403 МВт.

Линии 0,4 кВ выполнены  неизолированными проводами марок АС-25 и СИП, общая протяженность которых вместе с вводами в здания составляет 23 км.

Электроэнергией обеспечиваются объекты социально-бытового сектора, жилой фонд, объекты сельского  хозяйства, а так же в первую очередь  объекты жилищно-коммунального хозяйства, объекты связи и телекоммуникаций, которым необходимо бесперебойное  питание особенно в зимнее время. В самом районном центре находятся 4 котельных ЖКХ и 1 котельная в  с. Кустур. с общей установленной  мощностью 400 кВт.

 

 

1.1.2  Исходные  данные

 

Исходные данные были представлены ОАО «Сахаэнерго»:

1. Генеральный план п. Батагай-Алыта МО «Саккырырский наслег»;
2. Параметрические и поопорные схемы ДЭС «Саккырыр» 10 и 0,4 кВ; 
3. Токовые замеры нагрузок ТП в максимальном режиме  работы  (Таблица 1.1);

 

Таблица 1.1 – Результаты замеров нагрузок ДЭС «Саккырыр» на декабрь 2010 года

Наименование ВЛ-10 кВ	Наименование ТП	Тип трансформатора	Наименование фидера	Максимальный ток, А	Активная мощность, кВт	Реактивная мощность, кВАр
ДЭС Саккырыр	ТП Сахателеком	ТМ-25	ф-1	2	1,2	0,7
	ТП Центральная	ТМ-160	ф-1	51,97	32,1	20
	ТП Центральная	ТМ-100	ф-1	70,3	40,9	25,5
			ф-2
			ф-3
	ТП Центральная котельная	ТМ-100	ф-1	36,6	21,4	13,4
			ф-2
	ТП Ферма	ТМ-160	ф-1	24,2	15,1	9,4
			ф-2
			ф-3
	ТП Больница	ТМ-160	ф-1	15,03	9,4	5,8
	ТП Васильев	ТМ-250	ф-1	6	3,7	2,3

1.1.3 Обоснование реконструкции распределительных сетей         п. Батагай-Алыта

 

По данным ОАО “Сахаэнерго”, район, питающийся от ДЭС “Саккырыр”, находится в экономическом кризисе. В районе не развивается производство, подстанция питает только сельских потребителей, нагрузка на подстанции очень маленькая (таблица 1.1), трансформаторы работают с существенным недогрузом. Рост нагрузки прогнозируется 2% в год.

Также поселок Батагай-Алыта  является одним из проблемных участков Эвено-Бытантайского РЭС. Как показала техническая информация по состоянию на 23.08.10 года большая часть трансформаторов ВЛ-10 кВ «Саккырыр» выработали свой ресурс.

Таким образом, реконструкция  сетей электроснабжения п. Батагай-Алыта обязательна и должна осуществиться в ближайшие годы.

 

1.2  Расчет нормальных  режимов

 

1.2.1 Программа  расчета нормальных режимов

 

Метод простой итерации при  расчете нормальных режимов

Для расчета нормальных режимов  используются уравнения узловых  напряжений в матричной форме. Токи нагрузок и напряжения в узлах  связаны уравнением:

,                                                       (1.1)

где – матрицы-векторы напряжений в узлах и токов нагрузок схемы рассчитываемой сети, – квадратная матрица проводимостей схемы.

Мощности нагрузок вычисляются  как:

                                                (1.2)

При индуктивном характере  реактивная мощность отрицательная ( – сопряженный комплекс напряжения.).

Ток i-ой нагрузки можно определить следующим образом:

.                                                    (1.3)

C учетом (1.3) уравнение (1.1) записывается следующим образом:

            

                                  (1.4)

                 

 

 

В уравнении (1.4) U₀ – напряжение в так называемом балансирующем узле под номером 0, где генерирующая мощность принимается равной бесконечности, а напряжение неизменным. Во всех остальных узлах напряжение может меняться в зависимости от режима сети. Например, для схемы, изображенной на рисунке 1.1, уравнение (1.4) будет иметь вид:

 

Рисунок 1.1

За положительные направления  токов принимаются токи, направленные к узлу. Напряжения U₁, U₂, U_n в уравнении (1.4) вычисляются итерационным путем. В первой итерации в правой части уравнения задаются напряжения, равные U₀, во второй итерации – напряжения, полученные решением уравнения в первой итерации, в третьей итерации – напряжения, полученные решением уравнения во второй итерации, и т.д.

Расчет можно считать  законченным, если полученные напряжения в последнем расчете не отличаются от полученных в предыдущем не более, чем на 0,1-0,2 %.

При наличии в сети трансформатора (рисунок 1.2) он замещается П-образной схемой, параметры которой определяются через коэффициенты четырехполюсника. Матрица коэффициентов четырехполюсника двухобмоточного трансформатора определяется как:

.                              (1.5)

Рисунок 1.2                                                      Рисунок 1.3

 

Элементы П-образной схемы  равны:

;  ;                              (1.6)

В (1.5) и (1.6) – коэффициент трансформации трансформатора; Z_T сопротивление трансформатора, приведенное к стороне напряжения U₁.

Схемы замещения линии  электропередачи в общем случае определяются ее длиной и удельными  параметрами (на 1 км длины): значениями активного и индуктивного сопротивлений, активной и емкостной проводимостей.

Значения удельных параметров ВЛ зависят от таких факторов, как  конструктивное выполнение, числа цепей, числа проводов в фазе, взаимного  расположения фаз и цепей, материала  токоведущих элементов. При определении  удельных параметров ВЛ приняты следующие  допущения:

• линии приняты транспонированными, т.е. параметры отдельных фаз одинаковы;
• для определения реактивных параметров одноцепных линий использованы усредненные значения междуфазных расстояний;
• значения удельных активного и омического сопротивлений использованы в соответствии с ГОСТ 839-80 для температуры +20⁰ С, а отличие среднеэксплуатационной температуры провода от +20⁰ С не учитывается.

В общем случае удельные значения индуктивного сопротивления  и емкостной проводимости для  одноцепной транспонированной ВЛ с  нерасщепленной фазой рассчитываем по формулам:

;

где D_СР – среднее геометрическое расстояние между фазами А, В и С.

      D_СР = ; r_ПР – радиус провода.

Линия электропередачи может  замещаться П-образной схемой, элементы которой в литературе вычисляются  двумя способами. По первому способу  вычисление производится приближенно. Продольное сопротивление и поперечные проводимости определяются как:

,                                       (1.7)