Электрическая сеть промышленного района

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Энергетический  факультет

 

 

Кафедра: «Электрические системы»

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

по дисциплине

  «Передача  и распределение электрической  энергии»

 

Тема: «Электрическая сеть промышленного района»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                      

 

 

 

2012 

Содержание

 

Введение 3

1. Разработка 4 вариантов конфигурации сети 5

2. Приближенные расчеты потокораспределения в нормальном максимальном и послеаварийных режимах для двух вариантов сети 7

3. Выбор номинального напряжения сети 10

4. Выбор сечений проводов ..15

5.  Выбор числа, типов и мощностей трансформаторов 19

6. Формирование однолинейной схемы электрической сети 22

7. Технико-экономическое сравнение вариантов 24

8. Оценка  достаточности регулировочного  диапазона трансформаторов из  условия встречного регулирования  напряжения 32

9. Проверка токонесущей способности проводов воздушных линий 37

10.  Расчет технико-экономических показателей 38

Заключение 42

Список  использованной литературы 43

Однолинейные  схемы двух вариантов сети

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Для удовлетворения все возрастающей потребности в электроэнергии и  обеспечения надежного электроснабжения потребителей создаются сложные  энергосистемы.

Чтобы обеспечить надежность электроснабжения потребителей и возможно полнее использовать мощности электростанций, работающих в разных режимах, их объединяют в  электроэнергетические системы. Под электроэнергетической системой понимают электрическую часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса приема, производства, передачи, распределения, потребления электрической энергии.

Формирование электрических  систем осуществляется с помощью  электрических сетей, которые выполняют  функции передачи энергии и электроснабжения потребителей. С учетом этого и  ведется их проектирование.

Задача проектирования электрических  систем и сетей состоит в разработке и технико-экономическом обосновании  решений, обеспечивающих при наименьших затратах снабжение потребителей электрической  энергией при выполнении технических  ограничений по надежности электроснабжения и качеству электроэнергии.

Любой проект электрической сети состоит  из следующих основных разделов:

1. выбор наиболее рациональных  вариантов схем электрической  сети;

2. сопоставление этих вариантов по различным показателям;

3. выбор в результате этого сопоставления и технико-экономического расчета наиболее приемлемого варианта;

4. расчет характерных режимов работы электрической сети;

5. решение вопросов, связанных с регулированием напряжения;

6. определение технико-экономических показателей электрической сети.

Выбор наиболее приемлемого варианта, удовлетворяющего технико-экономическим  требованиям, - это один из основных вопросов при проектировании любого инженерного сооружения, в том числе и электрической сети. Оптимальным вариантом является тот, который имеет наименьшее значение приведенных затрат. Однако необходимо учитывать и другие требования: напряжение в узлах сети должно быть близким к номинальному значению, в послеаварийных режимах (при отключении линии электропередачи) потребители Ι и ΙΙ должны получать электроэнергию надлежащего качества и др.

 

 

 

 

1. Разработка 4 вариантов конфигурации сети

 

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

Задача выбора конфигурационной модели сети многокритериальна. Эта схема  должна удовлетворять определенным условиям. Необходимо обеспечить технически допустимые потоки мощности (токи) в  ветвях и напряжения в узлах в  нормальных, ремонтных и послеаварийных режимах, а также необходимый  уровень надежности электроснабжения потребителей в соответствии с их категорией и потребляемой мощностью.

В качестве критерия сопоставления  вариантов сети на данном этапе  проектирования будем использовать суммарные 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.

Составляем 4 варианта конфигурации электрических сетей (рис. 1.1). Суммарная длина линий разработанных вариантов приведена в таблице 1.

 

Рис. 1.1 Варианты конфигурации сети

Таблица 1.1 – Суммарные длины линий вариантов сети

Вариант схемы	1	2	3	4
Длина сети, км	380	385,7	406,6	448,4

 

По критерию минимальной суммарной длины линий выбираем варианты №1 и №2, и дальнейший расчёт проводим для этих схем.

 

2. Приближенные расчеты потокораспределения в нормальном максимальном режиме для двух вариантов сети

 

Для определения номинальных напряжений и сечений проводов для выбранных  конфигураций сети необходимо рассчитать потоки мощности в ветвях схемы.

Для определения приближенного  потокораспределения прибегнем  к следующим допущениям:

• Номинальные напряжения линий одинаковые.
• Сечение 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 программы RASTR принимаются еще два дополнительных параметра сети:

1) Средневзвешенное удельное сопротивление линий принимается равным   

                                      

, Ом/км                                   (1)

                      

2) Номинальное напряжение электрической сети рекомендуется задать заведомо завышенным, чтобы потери мощности и потери напряжения в ветвях существенно не искажали приближенное потокораспределение.

Принимаем U_ном=500 кВ.

 

Зная активную составляющую мощности из треугольника мощностей, находим реактивную составляющую:

Q_i=P_i×tgj_i ,                                                  (2)

где P - поток активной мощности, МВт;

Q - поток реактивной мощности, Мвар.

Исходные данные для узлов и  ветвей схем приведены в табл. 2.1-2.5.

 

Таблица 2.1 – Исходная информация по узлам

Номер узла	Мощность генерации		Мощность нагрузки		Номинальное напряжение
	активная, Рг, МВт	реактивная, Qг, МВар	активная, Рн, МВт	реактивная, Qн, МВт	Uном, кВ
1	158,9	70	---	---
2	---	---	70	33,9
3	---	---	14	6,8
4	---	---	83	40,2
5	---	---	75	36,3
6	---	---	10	7
7	---	---	31	21,6
8	125	77,4	---	---

 

Таблица 2.2 – Исходная информация по ветвям сети для варианта №1

Номер узла начала ветви	Номер узла конца ветви	Длина линии, км	Сопротивление
			активное R, Oм	реактивное Х, Ом
4	1	26,6	5,32	10,64
2	4	51,3	10,26	20,52
2	8	26,6	5,32	10,64
5	3	36,1	7,22	14,44
5	6	41,8	8,36	16,72
6	7	32,3	6,46	12,92
7	1	43,7	8,74	17,48
6	2	43,7	8,74	17,48
3	8	77,9	15,58	31,16

 

 

Таблица 2.3 – Исходная информация по ветвям сети для варианта №2

Номер узла начала ветви	Номер узла конца ветви	Длина линии, км	Сопротивление
			активное R, Oм	реактивное Х, Ом
4	1	26,6	5,32	10,64
6	2	43,7	8,74	17,48
4	8	57,0	11,4	22,8
5	3	36,1	7,22	14,44
5	6	41,8	8,36	16,72
6	7	32,3	6,46	12,92
7	1	43,7	8,74	17,48
2	8	26,6	5,32	10,64
3	8	77,9	15,58	31,16

 

Приближенные расчеты потокораспределений  получаем из программы RASTR. Результаты вычислений приведены в таблицах 5-6.

 

Таблица 2.4 – Приближённый расчет потокораспределения для схемы №1

Ветвь схемы	4-1	2-4	2-8	5-3	5-6	6-7	7-1	6-2	3-8
P, Мвт	94	11	79	32	43	34	65	19	46
Q, МВар	39	-1	51	19	17	9	31	15	26

 

 

Таблица 2.5 – Приближённый расчет потокораспределения для схемы №2

Ветвь схемы	4-1	6-2	4-8	5-3	5-6	6-7	7-1	2-8	3-8
P, Мвт	82	10	1	30	45	45	76	80	44
Q, МВар	32	11	8	17	19	15	37	45	24

 

 

3. Выбор номинального напряжения  сети

 

Номинальное напряжение  – основной параметр сети, определяющий габаритные размеры линий, трансформаторов, подстанций, коммутационных аппаратов и их стоимость.

Выбранное напряжение должно соответствовать  принятой системе номинальных напряжений в энергосистеме региона.

Номинальное напряжение электрических  сетей выбирается на основе сопоставления  вариантов по технико-экономическим  показателям. Предварительный выбор  номинальных напряжений осуществляется по экономическим зонам или же эмпирическим формулам. В результате расчетов по программе RASTR  получены приближенные потоки мощностей на участках, которые используются для определения оптимального номинального напряжения линий. Номинальное напряжение линий выбирается по экономическим зонам по графику “Экономические области  номинальных напряжений” [1, с.45], по формуле Илларионова[4, с.260]: