Проектирования участка электрической сети

Введение

 

    В  данной курсовой работе рассмотрены  вопросы проектирования участка  электрической сети, расположенной  в Волго-Вятском районе РФ.

   При  проектировании главными вопросами  являются:

  - выбор  оптимального номинального напряжения  сети,

  - выбор мощности силовых трансформаторов на подстанции,

  - выбор  сечения проводов ВЛ и материала  опор.

  К электрической сети предъявляются требования: надежность электроснабжения потребителей, экономичность (минимум потерь электрической энергии), обеспечение качества электической энергии.

  Проведены  расчеты установившихся режимов  электрической сети, которые показали, что все выше приведенные требования  выполнены.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

 

 

                 Подстанция

  ПС А  ВЛ

 

          Р_МАКС; tgφ_МАКС

          Т_ма

       U_A  l, км 

                       Uн=?

Рис.1. Схема участка электрической сети

 

 

         Таблица 1. Исходные данные

 

Вариант	Характеристика нагрузок						Длина ВЛ, км	Район РФ
				Категории потребителей по надежности электроснабжения
				I	II	III
5	18	0,43	5100	-	70	30	14	Волго-Вятский

 

Общие данные:

1. В режиме минимальных нагрузок принять Р_МИН= 0,3 Р_МАКС; Q_МИН= 0,4 Q_МАКС..
2. Напряжение на шинах подстанции А (U_A ) принять:
• в режимах максимальных нагрузок и послеаварийном U_{A МАКС}=1,05 U_{Н СЕТИ},
• в режиме минимальных нагрузок U_{A МИН}=U_{Н СЕТИ}
3. Послеаварийный режим – отключение одной цепи ВЛ при максимальных нагрузках   подстанции.                                                 
4. Температура окружающей среды -  + 20 о С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор номинального напряжения сети

 

Номинальное напряжение сети существенно  влияет как на ее технико-экономические  показатели, так и на технические  характеристики.

Так, например, при повышении номинального напряжения снижаются потери мощности и электроэнергии, то есть снижаются эксплуатационные расходы, уменьшаются сечения проводов и затраты металла на сооружение линий, растут предельные мощности, передаваемые по линиям. Таким образом, облегчается будущее развитие сети, но увеличиваются капитальные вложения на ее сооружение.

Сеть меньшего номинального напряжения требует, наоборот, меньших капитальных  затрат, но приводит к большим эксплуатационным расходам из-за роста потерь мощности и электроэнергии и, кроме того, обладает меньшей пропускной способностью.

Очевидно, что очень важно правильно  выбрать номинальное напряжение сети при проектировании.

Номинальное напряжение сети зависит  от нагрузки и длины ВЛ и определяется по формуле [1]:

,

где - активная нагрузка на одну цепь двухцепной линии.

Тогда номинальное напряжение сети равно:

,

Принимаем номинальное напряжение сети - .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор типа и номинальной мощности силовых трансформаторов на подстанции

 

Выбор типа и номинальной мощности трансформаторов на подстанциях  района осуществляется в зависимости  от мощности потребителей и степени их ответственности (категории).

Выбор начинается с определения  требуемого количества силовых трансформаторов  для данной подстанции по условиям надежности электроснабжения. Так как  от подстанции питаются потребители  II и III категории, то требуется установка двух силовых трансформаторов.

Мощность каждого трансформатора выбирается так, чтобы при отключении одного, оставшийся в работе трансформатор  обеспечивал с допустимой перегрузкой  питание нагрузки подстанции. В случае, когда на подстанции предусматривается установка двух трансформаторов, номинальная мощность каждого из них определяется по формуле: 

, где .

Реактивная мощность определятся  по формуле:

.

Тогда максимальная полная мощность будет равна:

.

Таким образом, номинальная мощность равна:

.

По данному параметру выбран трехфазный двухобмоточный трансформатор  типа ТДН-16000/110 со следующими параметрами:

 

Таблица 2. Параметры трансформатора.

Тип	Каталожные данные						Расчетные данные
		ВН	НН
ТДН-16000/110	16	115	11	19	85	112	4,38 86,7

 

Произведем проверку по загрузке трансформатора в нормальном и послеаварийном режимах:

• в нормальном режиме (обе цепи ВЛ в работе):

;

• в послеаварийном режиме:

.

 

В нормальном режиме коэффициент загрузки трансформаторов для потребителей II и III категории , в послеаварийном режиме - . Таким образом, данные условия выполняются. Принимаем к установке 2 трансформатора типа ТДН-16000/110.

 

3. Выбор сечения проводов воздушной линии электропередачи

 

Сечение – важнейший параметр линии. С увеличением сечения проводов возрастают затраты на сооружение ЛЭП. Одновременно уменьшаются потери электроэнергии и их стоимость за год.

Комплексная полная мощность, подводимая к силовым трансформаторам с учетом потерь мощности в трансформаторах равна:

где каждый из параметров равен:

Значит, комплексная полная мощность, потребляемая трансформатором, будет равна:

Комплексная полная мощность, подводимая к силовым трансформаторам равна:

;

 

Полная мощность, подводимая к трансформаторам, будет равна:

;

 

Ток нормального режима равен:

;

 

Экономического сечение ВЛ:

,

где - экономическая плотность тока для проводов ВЛ по /8/.

 

Выбран  провод АС-70/11 мм² со следующими параметрами:

/2/.

 

Проверка по нагреву:

Проверка по нагреву выполняется  для случая, когда одна из цепей двухцепной ВЛ будет отключена. При этом рассчитывается послеаварийный ток, который равен:

где - поправочный коэффициентна температуру окружающей среды (см.задание).

Допустимое значение тока для сечения  проводов 70/11 мм² равно: .

Поправочный коэффициент на температуру равен:

,

где .

Тогда получим, что:

А.

Из этого соотношения следует, что ток не превысит допустимого значения в послеаварийном режиме ( при отключении одной из цепей двухцепной линии).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Схема замещения участка электрической сети и ее параметры

 

Схема замещения участка  электрической сети имеет следующий  вид:

Определены параметры линии по /2/:

• Активное сопротивление линии:
• Реактивное сопротивление линии:
• Зарядная мощность воздушной линии:

Определены параметры трансформаторов по /2/:

• Активное сопротивление линии:
• Реактивное сопротивление линии:
• Активная мощность холостого хода:
• Реактивная мощность холостого хода:
• Коэффициент трансформации:

,

где , ,

Пределы регулирования напряжения зависят от параметра n. Для каждого режима работы этот параметр свой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчеты установившихся режимов и

анализ полученных результатов

 

1. Режим максимальных нагрузок.

 

Схема замещения участка электрической  сети в режиме максимальных нагрузок имеет следующий вид:

В режиме максимальных нагрузок активная и реактивная мощности в конце сети с напряжением равна ( 1 закон Кирхгофа) по /3/:

,

В режиме максимальных нагрузок активная и реактивная мощности в начале трансформатора с напряжением равна:

,

,

где и - переменные активные и реактивные потери мощности в трансформаторе.

Тогда:

,

Мощности, поступающие в трансформатор с учетом потерь холостого хода, :

,

.

 

Активная и реактивная мощности (с учетом зарядной мощности ВЛ) в конце линии равны:

,

.

 

Потери активной и реактивной мощности в линиях в режиме максимальной нагрузки:

 

Активная и реактивная мощности в начале линии равны:

,

Напряжение на шинах подстанции А в режиме максимальных нагрузок согласно исходным данным:

.

Потеря напряжения в двухцепной линии :

;

 

Тогда напряжение в конце линии ( ) равно:

 

Потеря напряжения в двух трансформаторах:

.

Тогда напряжение равно:

Напряжение на шинах 10 кВ подстанции ( ) равно:

;

При n=0 напряжение :

 

2. Режим минимальных нагрузок.

 

В режиме минимальных нагрузок активная и реактивная мощности, поступающие к потребителю, равны:

,