Неравенство выполняется.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

Дисциплина: «Проектирование электрических сетей».

 

Специальность: 140206 «Электрические станции, сети и системы».

 

 

Тема: «Электрический расчет районной сети220 кВ ».

 

 

Разработал: И.В.Ширнин

 

Руководитель: Н.В.Зенькович

 

 

Москва 2011

 

Пояснительная записка.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

Разраб.

ШирнинИ.В.

Провер.

Зенькович Н.В.

Н. Контр.

Зенькович Н.В.

Утверд.

Электрический расчет районной сети 220 кВ.

Лит.

Листов

НОУ «Колледж Мосэнерго»

У

 

 

Содержание.

Изм.

Лист

№ Документа

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-08 ПЗ

Аннотация…………………………………………………………………………… 3

1. Краткая характеристика объекта………………………..…………………... 4

2. Выбор вариантов схемы электрической сети.................................................. 5

3. Выбор силовых трансформаторов на подстанциях сети……........................ 6

4. Определение приведенных нагрузок подстанций сети….............................. 7

5. Выбор сечений линий электропередачи…….................................................. 9

5.1. Радиальный вариант схемы сети…………………………………….. 9

5.2. Магистральный вариант схемы сети……………………….………..11

5.3. Кольцевой вариант сети………………….………………………..…13

6. Технико-экономическое сравнение вариантов сети………………………16

6.1. Расчет приведенных затрат для радиального варианта……………16

6.2. Расчет приведенных затрат для магистрального варианта…….…..18

6.3. Расчет приведенных затрат для кольцевого варианта……….……..20

6.4. Выбор лучшего варианта схемы сети……………………………….23

7. Расчет режимов выбранного варианта схемы сети………………………..23

7.1. Расчет нормального режима сети…………………………………....23

7.2. Расчет послеаварийного режима сети………………………………26

8. Регулирование напряжения на подстанциях сети……………………..….29

Список используемой литературы………………………………………………..31

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

Аннотация.

Научно-технический прогресс в наибольшей степени определяет энергетика и автоматика всех отраслей народного хозяйства.

Российская энергетика самая мощная на территории бывшего СССР. Огромные потоки энергии доставляют от электрических станций к потребителям по электрическим сетям.

В электроэнергетике России функционирует 2,5 млн. км.линий электропередачи всех классов напряжения.

Основные изменения в электроэнергетике России, произошедшие в последние годы в условиях перехода к рыночной экономике, связаны с проведением акционирования и приватизации электроэнергетического комплекса, созданием Федеральной энергетической компании РАО «ЕЭС России» и 72 региональных акционерных компаний, а также сохранение Федерального оптового рынка энергии и мощности.

Одну из основных проблем в энергетике представляет старение основных фондов. В России в настоящее время находится 30 млн. кВт генерирующего оборудования, достигшего предельных сроков наработки. В 2010 г. объемы устаревшего оборудования составляет 50% установленной мощности электростанций. Уже сейчас 5 тыс. км воздушной линии 110-220 кВ и подстанций общей мощностью 8 млн. кВА подлежат полной замене. К 2011 г. Потребуется реконструкция 20 тыс. км. Воздушных линий напряжением 110 кВ и выше. Основные задачи и рекомендации по развитию ЕЭС и ОЭС России, обеспечивающие надежное и эффективное удовлетворение спроса на электрическую и тепловую энергию, сформулированы в работе «Схема развития ЕЭС и ОЭС России на период до 2012 г.» выполненной по заказу и под руководством РАО ЕЭС России ОАО «Институтом Энергосетьпроект» (Москва).

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

Краткая характеристика объекта.

Для города Казани необходимо разработать проект районной электрической сети энергосистемы напряжением 220 кВ, состоящей из источника питания и трёх понижающих подстанций 220/10 кВ.

Электрические сети должны обеспечивать:

1) Бесперебойное электроснабжение.

2) Требуемое качество электроэнергии.

3) Удобство и безопасность эксплуатации.

4) Экономичность.

5) Возможность дальнейшего развития без глобального переустройства.

 

Таблица 1.

№ Подстанции	P (МВт)	cos φ	Категория потребителей (%)
I	II	III
		0,91	+	+	+
		0,92	+	+	+
		0,90	+	+	+

 

Продолжительность использования максимальной нагрузки: T_max=4900 ч/год.

Напряжение линии: U_л=220 кВ.

Место расположения: г. Казань.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

1. Выбор вариантов схемы электрической сети.

К рассмотрению были приняты 2 конкурирующих варианта схемы сети: радиальная и кольцевая.

Исходя из условий обеспечения требуемого уровня надежности электроснабжения потребителей

Ø в разомкнутой схеме сети (радиальная схема сети) линии электропередачи, питающих потребителей первой категории надежности, выполняются двухцепными;

Ø в замкнутых схемах сети (кольцевая схема сети) линии электропередачи выполняются одноцепными.

Рисунок 1. Варианты схемы сетей: а – радиальная схема; б – кольцевая схема

а)

б)

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

2. Выбор силовых трансформаторов на

Подстанциях сети.

По заданной активной мощности (P, МВт) и коэффициенту мощности (cos φ) каждого потребителя определить полную мощность (S, МВА) и реактивную мощность (Q, Мвар):

Таблица 2.

№ Подстанции	P, МВт	cos φ	Q, Мвар	S, МВА
		0,91	31,88	76,92
		0,92	34,09	86,96
		0,90	29,04	66,66

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

Количество трансформаторов, устанавливаемых на подстанции, зависит от категории потребителей по уровню надёжности, питающихся от рассматриваемой подстанции. На подстанциях, питающих потребителей первой категории надёжности, устанавливается два трансформатора.

Мощность трансформаторов на двухтрансформаторной подстанции выбирается из условия допустимой перегрузки в послеаварийных режимах:

где – нагрузка подстанции, МВА;

– коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформаторов в послеаварийном режиме работы ().

Подстанция № 1:

Выбираем трансформатор типа ТРДЦН-63000/220.

Подстанция № 2:

Выбираем трансформатор типа ТРДЦН-63000/220.

Подстанция № 3:

Выбираем трансформатор типа ТРДЦН-63000/220.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

3. Определение приведенных нагрузок

Подстанции.

Для каждой подстанции определяем параметры схемы замещения установленных трансформаторов:

 

 

Рисунок 2. Схема замещения трансформатора районной сети.

 

1) Активное сопротивление ( ):

где – номинальная мощность трансформаторов, МВА;

– номинальное напряжение обмотки высшего напряжения, кВ;

– потери короткого замыкания, кВт.

2) Реактивное сопротивление ( ):

где – напряжение короткого замыкания (%).

3) Реактивные потери холостого хода ( ):

где – ток холостого хода, %.

Таблица 3.

Тип трансформатора	Номинальное напряжение, кВ	Потери кВт	Uк, %	Iх, %
ВН	НН	△Pк, кВт	△Pх, кВт
ТРДЦН-63000/220					11,5	0,6

 

Для двухтрансформаторных подстанций необходимо рассчитать эквивалентные параметры двух параллельно работающих трансформаторов:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

Для определения приведенной подстанции необходимо определить нагрузочные потери мощности в трансформаторах:

где – активная нагрузка потребителя, МВт;

– реактивная нагрузка потребителя, Мвар;

– номинальное напряжение сети, кВ.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

Подстанция № 1:

Подстанция № 2:

Подстанция № 3:

Приведенная нагрузка подстанции районной сети:

Подстанция № 1:

Подстанция № 2:

Подстанция № 3:

 

Потери мощности в трансформаторах:

Таблица 4.

№ Подстанции	Нагрузка подстанции	Потери мощности в трансформаторах	Приведенная нагрузка подстанции
P, МВт	Q, Мвар	(Pтр.+△Pх.), МВт	(Qтр.+△Qх.),Мвар	Pприв., Мвт	Qприв., Мвар
		31,88	0,267	5,778	70,337	38,036
		34,09	0,322	7,288	80,392	41,756
		29,04	0,218	4,433	60,288	38,851

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

4. Выбор сечений линий электропередачи.

4.1. Радиальный вариант схемы сети.

Схема радиального варианта сети приведена на рисунке 3.

 

 

Рисунок 3.Схема радиального варианта сети.

 

Определим наибольший ток (), протекающий по линиям ИП-1 (), ИП-2 () и ИП-3 () в нормальном режиме:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

Для двухцепных линий электропередачи определим наибольший ток, протекающий по одной линии ( ) внормальном режиме, для линий ИП-1 ( ), ИП-2 ( ), ИП-3 ( ):

Определим экономическое сечение линий ИП-1 ( ), ИП-2 ( ), ИП-3 ( ):

где – экономически целесообразное сечение, мм²;

– ток, протекающий по одной цепи линии электропередачи, А;

– экономическая плотность тока, А/мм² (для неизолированных сталеаллюминиевых проводов при продолжительности использования максимальных нагрузок 4900 ч/год – .

Округляем получены экономически целесообразные сечения до ближайших стандартных сечений. Получаем:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП. 140206. ТЭ-41-07. ПЗ.

Проверим выбранные сечения по условиям технических ограничений:

1) По условиям ограничения потерь «на корону»: для воздушных линий 220 кВ минимально возможное сечение АС 240/32.

Условие выполняется.

2) По условиям нагрева в послеаварийном режиме: должно выполняться неравенство:

где – длительно-допустимый ток, который может протекать по линии, определяемый по справочным материалам в зависимости от сечения линии;

– поправочный коэффициент на температуру;

– ток, протекающий по линии в самом тяжелом послеаварийном режиме.

Расчетным послеаварийным режимом в радиальной сети является отключение одной цепи двухцепной линии. В этом случае .

Проверим выполнение условия нагрева в послеаварийном режиме для линий ИП-1, ИП-2 и ИП-3.

Для города Казани среднеянварская температура — -13,5ºC, для которой .

Для линий ИП-1, ИП-2 и ИП-3 сечением 400 мм²:

Неравенство выполняется.