Расчет электрической сети района нагрузок

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический

университет имени В. И. Ленина»

 

 

 

 

Кафедра электрических систем

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине «Электрические сети и системы»

 

Расчет электрической сети района нагрузок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка группы

       

 

                                          

 

 

 

 

 

 

 

Иваново 2012

 

 

Содержание

1.Введение………………………………………………………………3

2.Опеделение параметров участка электрической цепи………….4

3.Расчёт уровней напряжения  в сети и регулирование напряжения…………………………………………………………….16

4.Определение технико-экономических  показателей электрической сети……………………………………………….…..20

5.Заключение…………………………………………………………..25

6. Библиографический список……………………………………....26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Целью выполнения курсовой работы по дисциплине «Электрические сети и системы» являлось освоение вопросов расчета и проектирования электрических сетей.

В проекте рассмотрена электрическая сеть, расположенная на  юге с суммарной мощностью 67 МВт.

Исходными данными для проектирования являлись:

• план расположения источников питания и планируемых нагрузок: источником питания является существующая подстанция А, подстанции 1, 2, 3 – проектируемые, от которых получают питание потребители электроэнергии; на плане расположения нагрузок сети длины линий измеряются по прямой в соответствующем масштабе непосредственно на плане;
• приведенные данные по нагрузкам района: указывается состав нагрузки всех потребителей по категориям надежности электроснабжения, время использования максимума нагрузки, величина активных мощностей нагрузок в МВт для режима максимальных нагрузок, значение tgφ;
• данные об источнике питания: задается уровень напряжения на шинах подстанции А, в режиме максимальных нагрузок;
• дополнительные данные: задается коэффициент участия нагрузок района в максимуме нагрузки энергосистемы – Kм, район расположения нагрузок и климатический район по гололеду, а также продолжительность максимума зимнего суточного графика h, величина нагрузки подстанции, предшествующая максимальной нагрузке, α и зимняя эквивалентная температура охлаждающей среды t.

 

1. Определение параметров участка электрической сети

Целью выполнения данного раздела курсовой работы являлся выбор экономически целесообразных схемы и номинальных напряжений сети, а также составление балансов активных и реактивных мощностей района на шинах источника питания.

На первом этапе расчетов оценивались ориентировочное потребление активной и реактивной мощностей с шин источника питания. Для этого было необходимо составить приближенный баланс мощностей района нагрузок. При составлении баланса учитывалось несовпадение во времени максимальных нагрузок отдельных потребителей района:

,

где – коэффициент одновременности;

 – активная суммарная  мощность, состоящая из максимальных  m нагрузок потребителей;

 – активная максимальная  мощность j-го потребителя.

Ориентировочно считают, что при наличии в сети одной-двух ступеней трансформации потери активной мощности составляют примерно 5%.

Необходимая реактивная мощность проектируемой сети определялась реактивными нагрузками, значение которых вычислялось по выражению:

,

Q1 = 32 ∙ 0,5 = 16 Мвар,

Q2 = 21 ∙ 0,46 = 9,66 Мвар,

Q3 = 14 ∙ 0,49 = 6,86 Мвар.

Суммарная потребляемая мощность с учетом потерь реактивной мощности в элементах сети и зарядной мощности ЛЭП определялась выражением:

.

При составлении приближенного баланса реактивной мощности принимали, что потери в индуктивных сопротивлениях линии компенсируются зарядной мощностью: основную часть потерь реактивной мощности составляют потери в трансформаторах, которые составляют примерно 10% от полной мощности нагрузок в режиме максимальных нагрузок.

,

,

.

Для электроснабжения района нагрузок применяют следующие схемы:

- разомкнутые радиальные и магистральные;

- замкнутые.

Выбор схемы электрической сети производится  с учетом требований надежности электроснабжения. При выборе конфигурации сети из нескольких намеченных вариантов необходимо придерживаться следующих принципов:

- питание потребителей района следует осуществлять по кротчайшему расстоянию;

- передача электроэнергии потребителям должна производиться в направлении общего потока мощности от источника питания, следует избегать обратных потоков мощности в распределительной сети района нагрузок;

- каждый вариант сети должен удовлетворять условиям надежности электроснабжения (потребители первой и второй категории должны снабжаться энергией от двух независимых источников питания, по двум линиям электропередачи и через два трансформатора).

Примеры схем сети одного напряжения приведены на Рисунке 1. На схемах указаны расстояние между подстанциями (ПС) в километрах, ПС и источник питания (ИП). Предполагается максимально возможное использование упрощенных схем ПС. Сравнение и оценка намеченных вариантов схем сети одного напряжения в экономическом отношении проводится:

- по суммарной длине воздушных линии (ВЛ) сети и с учетом количество цепей ВЛ;

- по сложности схем ПС и числу выключателей в их схемах, зависящих от числа присоединений и номинального напряжения;

- по структурной сложности (конфигурации) сети.

Показатели схем приведены в Таблице 1

Анализ показателей (приведенных в Таблице 1) схем приведенных на Рисунке 1, позволил выделить из нескольких вариантов один, для дальнейшего подробного расчета. В данном случае этот вариант номер 2 , так как здесь достаточно малая длина по трассе, следовательно, облегчается обслуживание сети и упрощенные схемы ПС.

 

Рисунок 1. Варианты схем электрической сети

 

 

 

 

 

Таблица 1

Сравнение вариантов  схем по суммарной длине

Варианта схемы сети	Суммарная длина, км		Итого усл.ед
	Двухцепная линия	Одноцепная линия
1	54×2	151×1,5	334,5
2	123×2	-	246
3	141×2	-	282
4	126×2	-	254

 

Номинальные напряжения ВЛ электрической сети выбирают 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 определяется по эмпирической формуле [1]:

,

где L – длина ВЛ, км;

P – передаваемая активная мощность на одну цепь ВЛ, МВт.

Для выбранного варианта номер 3, используя данные задания о нагрузках района, для разных участков ВЛ мы получили:

- участок A-2 (от источника питания до ПС 2)

. 

- участок 2-1 (от ПС 2 до ПС 1)

. 

- участок 1-3 (от ПС 1 до ПС 3)

Исходя из полученных значений, номинальное напряжение сети приняли травным 110 кВ.

На шинах НН подстанций определили активную (она задана), реактивную и полную мощности в режиме максимальных нагрузок. Они необходимы для выбора мощности трансформаторов и составления баланса мощностей.

,

.

Для ПС1: Pmax = 32 МВт,

Qmax = 32 ∙ 0,5 = 16 Мвар,

.

Для ПС2: Pmax =2 1 МВт,

Qmax = 21 ∙ 0,46 = 9,66 Мвар,

.

Для ПС3: Pmax = 14 МВт,

Qmax = 14 ∙ 0,49 = 6,86 Мвар,

.

 

 

Результаты расчета нагрузок ПС свели в таблицу 2.

Таблица 2

Нагрузки подстанций

Нагрузки	ПС1	ПС2	ПС3
Pmax, МВт	32	21	14
Qmax, Мвар	16	9,66	6,86
Smax, МВ∙А	35,78	23,12	15,59

 

Выбор типа, числа и номинальных мощностей трансформаторов на подстанциях района осуществляются в зависимости от мощности потребителей и степени их ответственности (категории) в соответствии с рекомендациями [2]. Вопросы выбора трансформаторов и их проверка подробно рассматривается в [3].

В случае, когда в соответствии с [2] на подстанции предусматривается установка двух трансформаторов (для потребителей 1-ой и 2-ой категории), номинальная мощность каждого из них определяется приближенно по формуле:

,

где Smax – мощность потребителей подстанции.

Для ПС1:  ,

Для ПС2:  ,

Для ПС3:  .

 

Типы и номинальные мощности трансформаторов выбираются по шкале стандартных номинальных мощностей силовых трансформаторов1. Результаты выбора числа, мощности и типа трансформаторов представлены в таблице 32.

 

Таблица 3

Типы и мощности трансформаторов

ПС	Smax, МВ·А	Sтр, МВ·А	Тип трансформатора	Sном, МВ·А	Число трансформаторов
1	35,78	23,26 ÷ 25,046	ТРДН -25000/110	25	2
2	23,12	15,33 ÷ 16,18	ТДН -16000/110	16	2
3	15,59	10,13 ÷ 10,91	ТДН -10000/110	10	2

 

Основные технические характеристики трансформаторов в соответствии с [1] или [4] свели в таблицу 4.

 

Таблица 4

Основные технические характеристики трансформаторов

Sном, МВ·А	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Rтр, Ом	Хтр, Ом	Рхх, кВт	Qхх, квар	Пределы регулирования напряжения
25	115	10,5	2,54	55,9	27	175	± 9·1,78 %
16	115	10,5	4,38	86,7	19	112	± 9·1,78 %
10	115	10,5	7,95	139	14	70	± 9·1,78 %

 

Затем выполнили проверку.

,

.

 

k2 определяется по следующими данным (приведенным в задании):

h = 6 ч  - продолжительность максимума зимнего суточного графика;

α = 0,7 - величина нагрузки ПС, предшествующая максимальной нагрузке;

Qохл = -10°C - зимняя эквивалентная температура охлаждающей среды.

Для этих данных k2 = 1,6.

Для ПС1:  ;

Для ПС2:  ;

Для ПС1:  .

 

Следовательно, на

• ПС1 следует установить по два трансформатора  ТРДН-25000/110,
• ПС2 следует установить по два трансформатора  ТДН-16000/110,
• ПС2 следует установить по два трансформатора  ТДН-10000/110,

 

 

При расчете режимов сети, наибольшее использование находит Г–образная схема замещения трансформатора в соответствии с рисунком 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2. Г-образная схема замещения трансформатора

 

Приведение нагрузок ПС к стороне ВН выполняется путем добавления к заданным мощностям нагрузок на шинах НН трансформаторов потерь мощности в трансформаторах. Потери мощности в трансформаторах складываются из потерь мощности в обмотках и потерь холостого хода.