Электрическая сеть промышленного района

Белорусский Национальный Технический Университет

Энергетический  факультет

Кафедра «Электрические системы»

 

 

 

 

Курсовой проект

 

по дисциплине «Электроэнергетические системы»

 

 

Тема проекта:

«Электрическая сеть промышленного  района»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:                 

           студент гр.

Руководитель:                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2010

 

Содержание

 

Введение	4
1. Разработка 4-5 вариантов конфигурации электрической cети	5
2. Приближённые расчёты потокораспределения в нормальном режиме наибольших нагрузок для двух вариантов сети	7
3. Выбор номинального напряжения сети и числа цепей линий	9
4. Приближенные расчёты потокораспределения в режиме наибольших нагрузок и в послеаварийных режимах при выбранном номинальном напряжении	11
5. Выбор площади сечения проводов линий и ориентировочной мощности компенсирующих устройств. Уточнение конфигурации сети	22
6. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций	25
7. Формирование однолинейной схемы электрической сети	27
8. Выбор конструкции фазы и  материала опор	28
9. Технико-экономическое сравнение вариантов	29
10.  Электрические расчёты характерных режимов сети: нормальных режимов наибольших и наименьших нагрузок, наиболее тяжёлых послеаварийных режимов	35
11. Оценка достаточности регулировочного диапазона трансформаторов из условия встречного регулирования напряжения	40
12. Проверка токонесущей способности проводов линий	48
13. Расчёт технико-экономических показателей	49
Заключение	51
Литература	52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Электрическая сеть представляет собой совокупность воздушных линий  электропередач, подстанций с установленными на них трансформаторами и распределительных  устройств, расположенных на определённой территории. Она осуществляет передачу электрической энергии от электростанций к потребителям. Для того, чтобы осуществить передачу и распределение электроэнергии потребителям, электрическая сеть должна быть рассчитана на прохождение по ней соответствующих потоков мощности, Она должна обладать надёжностью, быть недорогой в эксплуатации и при строительстве, должна иметь достаточный срок службы. Для осуществления этих требований сеть должна быть предварительно рассчитана.

В данном проекте будет  осуществлён расчёт электрической  сети. Рассматривается несколько  конфигураций сети. Для двух из них  будут выбраны параметры линий, типы и количество трансформаторов  на подстанции. Далее выбирается один вариант по экономическим соображениям и производится электрический расчёт наиболее характерных режимом для этого варианта. Для этого будет использоваться программа Regus для расчёта режимов на ЭВМ. В конце будут найдены технико-экономические показатели выбранного варианта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Разработка 4-5 вариантов схем электрической сети

 

На первом этапе проектирования создаётся конфигурационная модель электрической сети. Принятая принципиальная схема сети закладывает основу для  последующих инженерных решений  и определяет её технические и  экономические показатели.

Задача выбора конфигурационной модели сети многокритериальная. Схема должна удовлетворять определённым условиям. Необходимо обеспечить технически допустимые потоки мощности в ветвях и напряжения в узлах схемы в различных режимах, а также необходимый уровень надёжности электроснабжения потребителей в соответствии с их категорией и потребляемой мощностью.

По заданным координатам расположения нагрузок составляется топологическая схема их размещения. На эту схему  наносятся мощности источников питания  и максимальные нагрузки потребителей. Отмечаются категории потребителей. Определяется мощность балансирующего узла и её знак по балансу мощности в системе без учёта потерь мощности.  

В принятом масштабе на топологическую схему наносят расстояния между  узлами сети, которые увеличены на 10-15% из-за отклонения трассы линии электропередач  от прямой линии. После этого приступают к разработке вариантов схемы сети.

При разработке вариантов схемы  учитываются уже существующие сети и возможность их развития. При  этом рассматриваются нормальные, ремонтные  и наиболее тяжёлые послеаварийные режимы. Схема считается нормальной, если в ремонтных и послеаварийных режимах нагрузка оставшихся в работе питающих линий увеличивается не более чем на 50-60% от режима нормальных нагрузок. Такими свойствами обладают многоконтурные схемы с тремя и более питающими линиями. При двух питающих линиях их желательно выполнить двухцепными. Напряжения не должны выходить за пределы (0,9-1,1)Uном по условиям качества напряжения (ГОСТ 13109-87 “Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения”) и располагаемых диапазонов регулирования напряжения на трансформаторах с помощью РПН.

В соответствии с  Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) нагрузки I категории  должны получать электроэнергию от двух независимых источников питания. Допускается  питание потребителей II категории  от одного источника при соответствующем  технико-экономическом обосновании  лишь на период  автоматического  включения резервного питания. В  большинстве случаев двухцепная линия не удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения потребителей I категории, так как при повреждении опор, гололеде возможен полный перерыв питания. Для таких потребителей необходимо предусматривать не менее двух отдельных линий. Для потребителей II категории в большинстве случаев также  предусматривают питание по двум отдельным линиям либо по двухцепной линии. Однако, учитывая непродолжительность времени аварийного ремонта воздушных линий, электроснабжение  нагрузок II категории допускается производить по одной воздушной линии. Для электроприемника III допускается снабжать электроэнергией по одной линии, питающейся от одного источников или в виде отпайки от проходящей вблизи линии.

Принимаемая схема должна быть удобной  и гибкой в эксплуатации, желательно однородной. Такими качествами обладают многоконтурные схемы одного номинального напряжения. Отключение одной ветви в незначительной степени сказывается на ухудшении режима работы сети в целом.

Принятый вариант схемы при  прочих равных условиях должен быть и  экономичным. Для этого нужно  создать условия, при которых  загрузка линий и трансформаторов  в режиме максимальных нагрузок была близкой к их номинальной загрузке. Для линий плотность тока должна быть на уровне 0,7…1,0 от экономической плотности, а нагрузка трансформаторов – 0,7…1,0 от номинальной мощности.

Приемлемые по режимам работы схемы  принимаются для предварительного их сопоставления. Рассмотрим 5 вариантов схем.

В качестве критерия сопоставления  вариантов сети на данном этапе проектирования рекомендуется использовать длины линий. Этот критерий основывается на предположении, что все варианты схемы являются одного класса номинального напряжения и выполнены одинаковым сечением проводов на всех участках, использованы одинаковые типы опор, конструкции фаз и т.п. Руководствуясь вышеизложенными рекомендациями, составляем варианты схем электрических сетей.

 

 

 

Расчет длин линий производился следующим образом:

• замеряем расстояние между точками с помощью линейки, учитывая, что масштаб равен 1:9, т.е. в одном сантиметре девять километров. Действительная длина принимается на 10 % больше длины, измеренной по прямой линии. Длину двухцепных линий ещё увеличиваем, кроме того, на 50%;
• путем суммирования отдельных участков сети получим конечную протяженность всей электрической системы.

По критерию минимальной суммарной  длины линии и надежности линии  выбираем схему №1 и схему №3, и дальнейший расчёт ведём для этих схем.

 

 

2. Приближённые расчёты потокораспределения в нормальном режиме наибольших нагрузок для двух вариантов сети

Для начала необходимо рассчитать потоки мощности в ветвях схемы и только после этого можно выбирать номинальное  напряжение и сечение проводов. С  другой стороны, для расчета потоков  мощности требуется уже знания номинального напряжения и параметров линий.          Для решения этой задачи мы прибегнем  к следующим допущениям, перечисленным  ниже.

• Номинальные напряжения линий одинаковые.
• Сечения проводов линий одинаковые. Следовательно, их сопротивления пропорциональны их длинам. Проводимости линий не учитываются.
• Потери мощности в трансформаторах не учитываются. Следовательно, заданные нагрузки узлов можно подключить в узлы связи линий и трансформаторы в расчетах не учитывать.

При использовании для расчёта программ на ЭВМ принимаются следующие допущения:

1. Средневзвешенное удельное сопротивление линий принимается равным   

                                       , Ом/км;                                               (2.1)

где   R₀ – удельное активное сопротивление линии;  X₀ – удельное индуктивное сопротивление линии. Тогда сопротивление линий найдём по формуле:

                               Z = (R₀ + jX₀)*L  ,                                                            (2.2)

где  L - длина участка линии.

Номинальное напряжение электрической сети зададим заведомо завышенным, чтобы потери мощности и потери напряжения в ветвях существенно не искажали приближенное потокораспределение U=750кВ.

Зная активную составляющую мощности, из треугольника мощностей находим реактивную составляющую(при этом учтем развитие схемы):

                                  Q_i=P_i×tgj_i ,                                               (2.3) 

где  P_i- поток активной мощности на i-ом участке сети;

Q_i- поток реактивной мощности на i-ом участке сети.                      

    Произведем расчет для линии 1 – 4 и узла 4:

    Z = (R₀ + jX₀) ·L =(0.2+j0.4)·44,77=8,954+j17,908 Ом

    cos j=0.82

    tgj= =0.698

 

Исходная  информация по узлам

Таблица 2.1

№ узла	Мощность генерации		Мощность нагрузки								UНОМ, кВ
	,Рг, МВт	Qг, МВар	ВН		СН		НН		Суммарная нагр.
			Рн, МВт	Qн, МВар	Рн, МВт	Qн, МВар	Рн, МВт	Qн, МВар	Рн, МВт	Qн, МВар
1	балансирующий										750
2	---	---	25	17.45			40	27.92	65	45.37	750
3	---	---			10	6.98	35	24.43	45	31.41	750
4	---	---					22	15.356	22	15.356	750
5	---	---					30	20.94	30	20.94	750
6	---	---					8	5.584	8	5.584	750
7	80	40	---	---	---	---	---	---	---	---	750