Расчет нагрузок подстанций в максимальном режиме

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

С появлением электричества возникла потребность в ее передачи, первым в мире спроектировал и построил линию электропередачи постоянного тока в 1882 г. М.Депне Мисхбах - Мюнхен протяженностью 57 км. По линии передавалась мощность не много более 2 кВт при напряжении 1,5-2 кВ.

В настоящее время в Российской Федерации общая протяженность распределительных линий напряжение 0,38-110 кВ составляет около 2,3 миллиона километров, из них 630 тысяч километров воздушных линий. Как любой передатчик в распределительных линиях, есть потери электрической энергии, которых в последнее время составляют около 12-13%, а в различных энергосистемах достигает 22%.

Установленная мощность электростанций 2003 года составила 155,6 тыс. МВт. Незначительное снижение мощности по сравнению с предыдущим годом обусловлено демонтажем морально и физически изношенного оборудования. Производство всей установленной энергии по всей РФ в 2002 всего - 214,5, ТЭЦ - 146,8, ГЭС - 45,0, АЭС - 22,7 тыс. МВт.

Таким образом, с развитием и увлечением установленной мощности увеличивается нагрузка на распределительную энергосистему. Восстановление сетей по отношению прежних параметров и в объеме по экономическим и технологическим причинам нецелесообразно. Приоритетом направлением является выполнение работ по реконструкции и техническом перевооружении электрических сетей, обеспечивающий должный надзор и эффективность функционирования. Принятие новых технологий в проблемах передачи электроэнергии, использование более совершенных защит линий, применений новых методов определения места повреждения, в основе которых лежит новые электросетевые технологии, современное оборудование систем управления, контроля и учета. Строительство новых электрических подстанций направлено на повышение надежности функционирования, обеспечение в полном объеме выдачи мощности действующих и вновь вводимых электрических подстанций, увлечение пропускной способности электрических сетей.

Определены проблемные, требующие глубокой научно-технической проработки основополагающие задачи технического перевооружения и реконструкции электрических сетей на длительную перспективу направленные:

- на повышение гибкости и управляемости ЕЭС России

- на обеспечение высокой надежности работы электрических сетей

- на обновление устаревшего действующего парка основного и вспомогательного силового оборудования ВЛ и подстанций

- на исследование эксплуатационного ресурса электротехнического оборудования, конструкций и сооружений (в том числе проводов, изоляции, металлических и железобетонных опор) ВЛ

- на оптимизацию первичных системообразующих и распределительных ПС

- на придание качественно нового уровня электрическим сетям процессе их технического перевооружения и реконструкции

- на минимизацию коммерческих и технологических потерь в электрических сетях

- на обеспечение безопасности и экологической приемлемости электрических сетей

Рекомендовано разработать в рамках концепции научно-техническую программу создания и освоения новых электросетевых технологий и оборудования с учетом определенных основополагающих задач технического перевооружения и реконструкцию электрических сетей на длительную перспективу.

Раздел 1. Расчет нагрузок подстанций в максимальном режиме и выбор силовых (авто) трансформаторов

Расчет нагрузок подстанций в максимальном режиме.

Для каждой подстанции (ПС) рассчитываются полная нагрузка на стороне низкого (НН), среднего (СН) и высокого (ВН) напряжения.

Расчет производиться по формулам:

где - коэффициент мощности нагрузки

Для ПС1.

Для ПС2.

Для ПС3.



Расчет мощностей (авто)трансформаторов

Т.к. к каждой ПС подключаются потребители первой категории, для обеспечения резервирования необходимо устанавливать по два (авто)трансформатора на ПС, причем каждый из них рекомендуется загружать не более, чем на 70-75% от номинальной мощности.

Расчетная мощность (авто)трансформатора определяется по формуле:

где - полная нагрузка ПС на стороне ВН, МВ•А

0,7 - рекомендуемый коэффициент загрузки (авто)трансформатора

Для ПС1.

Для ПС2.

Для ПСЗ.

Результаты расчета сводятся в таблицу1.

Таблица 1. Расчетная нагрузка (авто) трансформаторов.

№ПС						Марка трансформатора
1	11	11,96	115,2	89	125	АТДЦТН-125000/220/110
2	12	13,64	72,22	60	63	АТДЦТН-63000/220/110
3	9	10,59	46,67	40	40	ТДТН-40000/220

Выбор силовых (авто)трансформаторов

Технические характеристики выбранных (авто)трансформаторов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Технические характеристики (авто)трансформаторов.

Паспортные данные АТДЦТН-125000/220/110

В	С	Н	В-С	В-Н	С-Н				В	С	Н	В	С	Н
230	121	11	11	45	28	305	65	0,5	0,55	0,48	3,2	59,2	0	131	625

Паспортные данные АТДЦТН-63000/220/110

В	С	Н	В-С	В-Н	С-Н				В	С	Н	В	С	Н
230	121	11	11	35,7	21,9	215	45	0,5	1,4	1,4	2,8	104	0	195,6	315

Паспортные данные ТДТН-40000/220

В	С	Н	В-С	В-Н	С-Н				В	С	Н	В	С	Н
230	38,5	11	12,5	22	9,5	220	55	1,1	3,6	3,6	3,6	165	0	125	625

АТДЦТН-125000/220/110 - автотрансформатор трехфазный с системой охлаждения ДЦ, трехобмоточный, с РПН, номинальной мощностью 125000кВ·А, напряжением ВН 220кВ и СН 110кВ.

АТДЦТН-63000/220/110 - автотрансформатор трехфазный с системой охлаждения ДЦ, трехобмоточный, с РПН, номинальной мощностью 63000кВ·А, напряжением ВН 220кВ и СН 110кВ.

ТДТН-40000/220 - трансформатор трехфазный с расщепленной обмоткой с системой охлаждения Д, с РПН, для систем собственных нужд электростанции, номинальной мощностью 40000кВ·А, напряжением ВН 220кВ.

трансформатор кольцевой провод воздушный

Раздел 2. Расчет потерь в (авто)трансформаторах и максимальном режиме и их сопротивлений

Т.к. технические характеристики даны для одного (авто)трансформатора (АТ/Т), результаты расчета будут представлять собой потери и сопротивления одного АТ/Т.

Расчет потерь в стали производиться по формулам:

Потери мощности в меди для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов рассчитываются отдельно для каждой обмотки:

- потери короткого замыкания в обмотке ВН, СН или НН, кВт

- нагрузка одного АТ/Т на соответствующей стороне, МВ·А

- номинальная мощность АТ/Т, МВ·А

Для расчета реактивных потерь в меди определим каждой обмотки:

где - напряжение короткого замыкания по справочнику, %.

Потери реактивной мощности рассчитываются соответственно для каждой обмотки:

где - потери короткого замыкания в обмотке ВН, СН или НН, Мвар. Активное и индуктивное сопротивление обмоток АТ/Т рассчитываются соответственно для каждой обмотки:

где - напряжение короткого замыкания для обмотки ВН, СН или НН,%

- номинальное напряжение АТ/Т, кВ

- номинальная мощность АТ/Т, МВ·А

Для каждого АТ с ПС1.



Для каждого АТ с ПС2.



Для каждого Т с ПС3.



Раздел 3. Определение приведенных нагрузок ПС

Для ПС1.

Для ПС2.

Для ПС3.

Результаты сводятся в таблицу 3.

Таблица 3. Приведенные нагрузки ПС в максимальном режиме

№ПС		1	2	3
	ВН	117,2+j59,02	77,2+j45,6	51,2+j31,16
	СН	106,065+j45,11	65,071+j31,5	42,07+j20,34
	НН	11,0007+j4,877	12,003+j6,82	9,004+j5,7
		117,33+j60,3	77,29+j46,23	51,31+j32,04

Раздел 4. Выбор проводов для воздушных линий для радиальной сети.

При радиальном варианте сети каждая ПС соединяется с источником питания (ИП) двухцепной воздушной линией. При этом каждая из двух линий должна выдерживать полную нагрузку ПС для обеспечения стопроцентного резервирования.

Выбор проводов производится в следующем порядке:

1) Рассчитывается рабочий ток

где - приведенная нагрузка ПС, МВ·А

- номинальное напряжение сети, кВ

2) Рассчитывается экономически выгодное сечение

где - рабочий ток, А

- экономическая плотность тока, А/мм

Для неизолированных сталеалюминевых проводов, находящихся вне помещения и несущих нагрузку в течение 4800 ч. в год,

3) Выбранный провод проверяется по нагреву

где - длительно допустимый ток, А

Для участка ИП-ПС1.

Выбираем провод марки АС 240/32. Для него

Для участка ИП-ПС2.

Выбираем провод марки АС 240/32. Для него

Для участка ИП-ПС3.

Выбираем провод марки АС 240/32. Для него

Технические характеристики линии.

ПС1.

ПС2.

ПС3.

Участок	Марка провода	l, км	r0, Ом/км	R, Ом	x0, Ом/км	x, Ом	b0, Ом/км	Qb, Мвар
ИП-ПС1	АС 240/32	160	12,1	9,68	43,5	34,8	2,60	40,3
ИП-ПС2	АС 240/32	200	12,1	12,1	43,5	43,5	2,60	50,3
ИП-ПС3	АС 240/32	130	12,1	7,9	43,5	28,3	2,60	32,7

Раздел 5. Определение расчетных ПС

ИП-ПС1

ИП-ПС2

ИП-ПС3

Раздел 6. Электрический расчет кольцевого варианта схемы в режиме максимальной нагрузки

Проверка:

Точкой раздела мощностей является точка 3.

Раздел 7. Выбор проводов для кольцевой сети.

Для участка ИП-ПС1.

Выбираем провод марки АС 300/39

Для участка ПС1-ПС2.

Выбираем провод марки АС 240/32

Для участка ПС2-ПС3.

Выбираем провод марки АС 240/32

Для участка ПС3-ИП'.

Выбираем провод марки АС 240/32

Технические характеристики линии.

ИП-ПС1.

ПС1-ПС2.

ПС2-ПС3.

ПС3-ИП'.

Участок	Марка провода	l, км	r0, Ом/км	R, Ом	x0, Ом/км	x, Ом	b0, Ом/км	Qb, Мвар
ИП-ПС1	АС 300/39	160	9,8	15,68	42,9	68,64	2,64	20,44
ПС1-ПС2	АС 240/32	80	12,1	9,68	43,5	34,8	2,60	10,07
ПС2-ПС3	АС 240/32	140	12,1	16,94	43,5	60,9	2,60	17,6
ПС3-ИП'	АС 300/39	130	9,8	12,74	42,9	55,77	2,64	16,6

Раздел 8. Определение расчетных нагрузок ПС для кольцевого варианта сети с учетом половин емкостных мощностей линий

ИП-ПС1.



ПС1-ПС2.

ПС2-ПС3.

ИП'-ПС3.

Раздел 7. Нахождение распределения мощностей с учетом действительных параллельных линий

Раздел 8. Расчет нагрузок ПС в минимальном режиме для радиальной схемы

Для ПС1.

Для ПС2.

Для ПС3.

Раздел 9. Расчет потерь мощности в трансформаторе

ПС1.

ПС2.

ПС3.

Раздел 10. Расчет приведенных нагрузок ПС

ПС1.

ПС2.

ПС3.

Раздел 11. Определение расчетных нагрузок ПС в минимальном режиме

ИП-ПС1.

ИП-ПС2.



ИП-ПС3.

Раздел 12. Расчет радиального варианта схемы сети в аварийном режиме.

Определение расчетных нагрузок ПС в аварийном режиме.

ИП-ПС1.

ИП-ПС1.



ИП-ПС1.

Раздел 13. Выбор регулировок напряжения трансформаторов

Для ПС1.

На АТДЦТН-125000/220 установлено устройство РПН в нейтрали +16%+9 ступеней

- в максимальный режим:

Желаемое напряжение на шинах принимается на 5-7% больше номинального напряжение сети.

Выбираем ответвления в линии для достижения желаемого напряжения на шинах.

- при использовании РПН первого типа:

Чтоб близко к желаемому значению напряжения равному 10,5

- в минимальном режиме:

Желаемое напряжение на шинах принимается равным номинального напряжения сети

Выбираем ответвления в линии СН для достижения желаемого напряжения на шинах СН.

- при использовании РПН

Что близко к желаемому значению напряжения равному 10кВ.

Для ПС-1

На АТДЦТН-63000/220 в линии ВН установлено устройство РПН с пределами регулировки +16%+9 ступеней, и ПБВ на стороне СН +2.2,5%

Шины регулировки на ВН:

- при использовании РПН

- в максимальный режим:

Желаемое напряжение на шинах СН и НН принимается на 5-7% больше номинального напряжения сети.

Желаемое напряжение допускается переходом на необходимое ответвления в нейтрали ВН.

Выбираем ответвления в линии ВН для достижения желаемого напряжения на шинах ВН.

- при использовании РПН первого типа

Список использованной литературы

1. Правила устройства электроустановок. -М.: Энергоатомиздат, 1986.-648 с.

2. В.А. Боровиков, В.К. Косарев, Г.А. Ходот. Электрические сети энергетических систем. -Л.: Энергия, 1977. -392 с.

3. Электрический справочник: В 3т. Т.3. В 2 кн. Кн.1. Производство и распределение электрической энергии (Под общей редакцией профессоров МЭИ: И.И. Орлова и др.) -М.: Энергоатомиздат, 1988. -880 с.

4. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. -М.: Энергоатомиздат, 1989. -608 с.

5. Методическое пособие по выполнению курсового проекта предмета «Электрические сети энергетических систем» Быков С.П. 2000.

Размещено на Allbest.ur