КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Электроэнергетическое оборудование»
для студентов очной формы обучения
Пермь, 2016
Общие методические указания
Настоящие указания содержат задание на курсовой проект, который охватывает комплекс вопросов программы курса «Электроэнергетическое оборудование».
Курсовой проект состоит из двух частей. Первая часть включает в себя вопросы расчета электрических нагрузок (выбора проводов и кабелей, силовых трансформаторов). Вторая посвящена расчету потерь напряжения и разработке предложения для достижения регламентируемых нормативной документацией уровней отклонения напряжения у потребителя.
Целью курсового проекта является – помочь студенту овладеть приемами использования полученных теоретических знаний при решении конкретных задач инженерной практики.
Оформление и содержание курсового проекта должно отвечать требованиям действующих ГОСТов, норм, Правил устройства электротехнических установок, современной системе обозначения единиц (СИ). Работы оформляются на стандартных листах формата А4, заполненных с одной стороны через полтора интервала. Шрифт Times New Roman 14 пт междустрочный интервал 1,5. Выравнивание текста по ширине. Абзацный отступ 1,25 см. Заголовки выделяются полужирным. Латинские символы – курсивом. Для записи формул должен быть использован редактор формул (рекомендуется MathType).
В курсовой проект включаются:
- титульный лист;
- аннотация;
- содержание;
- введение;
- основное содержание работы (пояснительная записка);
- заключение;
- список использованной литературы;
- приложения;
- графическая часть.
Работа должна быть написана грамотно, четко, инженерным языком. Расчеты и данные к ним должны сопровождаться краткими пояснениями и ссылками на литературу. Ссылки на литературу производят в квадратных скобках, например [3], [7, §2.1], [6, кн. П, с. 215].
Формулам в тексте придается номер в круглых скобках, выровненных по правому полю страницы. Ссылки в тексте на порядковый номер формулы также даются в круглых скобках, например: «… ток плавкой вставки, вычисленной по формуле (28), …».
При расчетах формулы сначала производятся в буквенном выражении, а затем в цифровом, после чего сразу пишется ответ. Многократно повторяющиеся расчеты приводятся один раз, а результаты сводятся в таблицы. Небольшие таблицы располагают за абзацем, где была сделана ссылка на таблицу. Таблицы, занимающие больше половины страницы, выносятся на следующий отдельный лист. Ссылки в тексте на таблицы дают в сокращенном виде: табл. 1, табл. 5.2. В самой таблице, в верхнем левом углу указывают номер и название таблицы: Таблица 1 – ………….., Таблица 5.2 – …………... Сокращение слов в таблицах не допускается. Текст в головках таблиц и боковине необходимо писать горизонтально. Таблицы должны быть обязательно разлинованы по вертикали.
Список литературы приводится в конце работы и оформляется строго в установленной форме.
Курсовой проект предъявляется до зачетной недели.
Расчетные данные
На рисунке 1 приведена расчетная схема электрической сети, включающая главную понизительную подстанцию (ГПП), распределительную трансформаторную подстанцию (РТП) и трансформаторную подстанцию (ТП). Согласно варианту по таблице 1 выбирается детализированный в виде получасовых максимумов график активной нагрузки для ТП (P 3+ jQ 3) в различных режимах работы, а также коэффициенты мощности.
В таблице 2 представлены данные по потреблению РТП (P 2+ jQ 2) и дополнительным нагрузкам ГПП (P 1+ jQ 1) в виде среднеквадратичных нагрузок за смену и уровни напряжения на источнике питания в различных режимах работы относительно номинального.
В таблице 3 представлены значения номинальных напряжений различных частей сети, а также длины ВЛ и КЛ. Тема курсового проекта указывается как «Выбор электроэнергетического оборудования и регулирование напряжения в распределительной сети U 1/ U 2/ U 3 кВ» (Уровни напряжения следует указать согласно варианту).
Рисунок 1 – Расчетная схема
Таблица 1 – Детализированный график нагрузки за смену на шинах ТП
| Вариант | Режим | Получасовые максимумы нагрузки P 3, кВт | cosφ3 | |||||||||||||||
| 1, 2, 3, 4, 5 | Лето min | 0,79 | ||||||||||||||||
| Лето max | 0,79 | |||||||||||||||||
| Зима min | 0,78 | |||||||||||||||||
| Зима max | 0,66 | |||||||||||||||||
| 6, 7, 8, 9, 10 | Лето min | 0,71 | ||||||||||||||||
| Лето max | 0,75 | |||||||||||||||||
| Зима min | 0,72 | |||||||||||||||||
| Зима max | 0,82 | |||||||||||||||||
| 11, 12, 13, 14, 15 | Лето min | 0,63 | ||||||||||||||||
| Лето max | 0,84 | |||||||||||||||||
| Зима min | 0,81 | |||||||||||||||||
| Зима max | 0,79 | |||||||||||||||||
| 16, 17, 18, 19, 20 | Лето min | 0,79 | ||||||||||||||||
| Лето max | 0,64 | |||||||||||||||||
| Зима min | 0,61 | |||||||||||||||||
| Зима max | 0,73 | |||||||||||||||||
| 21, 22, 23, 24, 25 | Лето min | 0,72 | ||||||||||||||||
| Лето max | 0,65 | |||||||||||||||||
| Зима min | 0,78 | |||||||||||||||||
| Зима max | 0,74 |
Таблица 2 – Уровни напряжения и нагрузки
| Режим | Напряжение на источнике, о.е. | Среднеквадратичные мощности | ||||||||
| Нечетный вариант | Четный вариант | Нечетный вариант | Четный вариант | |||||||
| P 1, кВт | Q 1, квар | P 2, кВт | Q 2, квар | P 1, кВт | Q 1, квар | P 2, кВт | Q 2, квар | |||
| Лето min | 0,95 | |||||||||
| Лето max | 1,02 | 0,98 | ||||||||
| Зима min | 1,02 | 1,03 | ||||||||
| Зима max | 1,11 | 1,07 |
Таблица 3 – Параметры распределительной сети
| Вариант | Номинальное напряжение, кВ | Длина, км | ||||
| U 1 | U 2 | U 3 | ВЛ | СИП | КЛ | |
| 1, 6, 11, 16, 21 | 0,4 | |||||
| 2, 7, 12, 17, 22 | 0,4 | 0,5 | ||||
| 3, 8, 13, 18, 23 | 0,4 | 2,5 | ||||
| 4, 9, 14, 19, 24 | 0,4 | 1,5 | ||||
| 5, 10, 15, 20, 25 | 0,4 |
Задание:
1) По заданной схеме произвести расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий по среднеквадратичной нагрузке в режиме летнего и зимнего максимума;
2) Произвести выбор оборудования кабельной и воздушной линий, трансформаторов и коммутационной аппаратуры.
3) Проверить возможность снижения сечения кабельной линии с учетом неравномерности нагрева жилы током нагрузки в режиме летних и зимних максимальных нагрузок (следует принять температуру наружного воздуха летом +35°C, зимой – -5°C);
4) Рассчитать потери напряжения и построить эпюру отклонения напряжения в сети в четырех режимах работы: летний минимум, летний максимум, зимний минимум, зимний максимум.
5) Уточнить выбор питающих трансформаторов с учетом требуемых диапазонов регулирования напряжения.
6) Выбрать закон регулирования напряжения для заданных параметров сети в различных режимах работы;
7) Построить результирующую эпюру напряжения с учетом регулирования для каждого из режимов работы;
8) Сделать выводы по проделанной работе.
Методические рекомендации
I Расчет нагрузок
С целью выбора оборудования трансформаторных подстанций и проводников ВЛ и КЛ необходимо выполнить расчет нагрузок. При наличии графика нагрузок для выбора оборудования требуется определить среднеквадратичные нагрузки:
1) Активная мощность:
, (1)
или при равенстве интервалов усреднения
, (2)
где n – количество интервалов усреднения нагрузок на графике, Pi – мощность i -го интервала, ti – время i -го интервала.
2) Реактивная мощность:
, (3)
где cosφ – коэффициент мощности для данного графика.
3) Полная мощность:
. (4)
4) Ток нагрузки:
, (5)
где U н – номинальное напряжение участка сети.
Для вышестоящих участков сети параллельные нагрузки суммируются. Расчеты проводятся аналогично.
II Выбор оборудования
Согласно рассчитанным величинам токовых нагрузок требуется произвести выбор оборудования:
1) Проводники
Для выбора сечения и проверки проводов по нагреву токами нагрузки пользуется справочным таблицам предельных допустимых токов, составленными для различных марок проводов и кабелей и условий прокладки в ПУЭ.
Нормальной температурой окружающей среды при прокладке проводов и кабелей на воздухе принимаем +25 °С, при прокладке кабелей в землеи воде +15 °С. При значениях температур, отличающихся от указанных, допустимые нагрузки умножаются на поправочный коэффициент.
Сечение провода или жилы кабеля выбирается с соблюдением условия:
(6)
или
, (7)
где 
– допустимый длительный ток; 
– поправочный коэффициент (или произведение коэффициентов, еслиих несколько).
При выборе сечений проводов и кабелей следует учитывать, что допустимая по нагреву плотность тока с увеличением диаметра проводника из-за ухудшения условий охлаждения падает. Поэтому при больших сечениях целесообразно вместо одного кабеля выбирать несколько кабелей более низкого сечения.
Некоторые марки кабельных линий предназначены для соответствующих уровней напряжений, что обуславливает снижение допустимого тока согласно ПУЭ. Поэтому необходимо проводить проверку по номинальному напряжению:
(8)
2) Силовые трансформаторы
Выбор силовых трансформаторов производится с учетом их допустимой недогрузки:
,
где K з – коэффициент загрузки, принимается равным 0,85 для однотрансформаторных подстанций; N – количество трансформаторов.
Номинальное напряжение высокой и низкой стороны напряжения должны быть также проверены по формуле (8).
3) Коммутационные аппараты
Высоковольтные выключатели (ВВ) служат для коммутации элементов системы электроснабжения в различных режимах работы, однако сигнал на отключение поступает извне. Поэтому с точки зрения проверки оборудования по термическому действию токов нагрузки достаточно выбрать ВВ по номинальным параметрам:
(9)
Автоматические выключатели (АВ) характеризуются номинальным напряжением и номинальным током, аих расцепители – номинальным током и током срабатывания (уставки).
Выбор автоматов производится с учетом следующих требований:
Номинальный ток АВ, А:
(10)
Номинальный ток расцепителя любого вида, А:
(11)