Разработка проекта районной электрической сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Задание на курсовой проект

1. Расчет радиальной системы электроснабжения

2. Расчет кольцевой системы электроснабжения

3. Схемы первичных соединений подстанций

4. Технико-экономические расчеты

Заключение

Список литературы

Введение

В двадцать первом веке, передача электроэнергии, на большие расстояния, очень важная задача, так как на сегодняшний момент не разработаны устройства, позволяющие надлежащим образом, аккумулировать выработанную электрическую энергию.

Многие ученые трудятся над данным вопросом, и трудились еще очень давно. Еще Никола Тесла, великий сербский инженер, ученый и изобретатель проводил опыты по беспроводные передачи электроэнергии. Да, на данный момент такие способов много, это и катушки индуктивности, и лазерная передача энергии, и микроволны. Но все эти способы, передачи энергии без использования проводов, в наши очень не распространены, так как не соответствуют критериям наших реалий из-за своих недостатков - малый КПД, передача на небольшие расстояния, невозможность передавать большие мощности. Но наука не стоит на месте и вполне возможно, что через годы, мы откажемся от передачи электроэнергии по проводам.

Но на данный момент самым распространённым способом передачи электрической энергии являются линии электропередач. Только в России общая протяженность эксплуатируемых линий электропередач, напряжение 35 - 1150 кВ, составляет (на 2010 год) 3 миллиона километров.

Электроэнергию передают на таких больших напряжениях, для снижения потерь. Но потребителям нужны горазда меньшие напряжения, для этого устанавливают понижающие трансформаторные подстанции.

Совокупность линий электропередач, от источника питания до понижающих подстанций, и самих подстанций называют - районной электрической сетью. Разработка проекта, районной электрической сети, и является главной целью данной курсовой работы.

Задание на курсовой проект

- составление вариантов сооружения сети и выбор из них двух - трех конкурентно способных для детальной проработки;

- выбор количества параллельных линий, сечений проводов, типа, количества и мощности трансформаторов на подстанциях;

- определение параметров схемы замещения сети и ее расчет в режиме максимальных нагрузок, определение потерь электроэнергии;

- сопоставление вариантов проектируемой электрической сети по величинам расчетных затрат;

- расчет выбранного варианта в послеаварийном режиме;

- определение основных технико-экономических показателей проектируемой сети.

Исходные данные.

Рис. 1 Вариант №2 ИП 220/110/35 кВ

Таблица 1

№ варианта	Параметры нагрузок
	S1	S2	S3	S4	S5
	Pн, МВт	cos?	Тмаx час	Pн, МВт	cos?	Тмаx час	Pн, МВт	cos?	Тмаx час	Pн, МВт	cos?	Тмаx час	Pн, МВт	cos?	Тмаx час
2	60	0,88	4400	15	0,85	2400	12	0,86	2700	17	0,88	3400	4,5	0,89	2500

Варианты схем электроснабжения

Радиальная схема.

Рис. 2 ИП 220/110/35 кВ

Длину линий находи по масштабу: L₁=50 км., L₂=26 км., L₃=20 км., L₄=28 км., L₅=14 км.

Кольцевая схема.

Рис. 3 ИП 220/110/35 кВ

Длину линий находи по масштабу: L₁=56 км., L₂=26 км., L₃=50 км., L₄=20 км., L₅=28 км., L₆=14 км.

1. Расчет радиальной системы электроснабжения

Расчет реактивной и полной мощности на подстанциях

Расчеты будут полностью прописаны для одного варианта, другие находятся аналогичным способом.

Определяем реактивную мощность на подстанциях:

Q_S1 = Р_S1* tgц =60*0,539=32,34 МВар

Определяем полную мощность подстанций по формуле:

S_S1 ===68.16 МВА

Таблица 2

Подстанция	Реактивная мощность Q МВар	Полная мощность S MBA
1	32,3	68,2
2	9.3	17,6
3	7.1	13,9
4	9.2	19,3
5	2.3	5

Расчет активной, реактивной и полной мощности на линиях электропередач для радиальной схемы.

Таблица 3

ЛЭП	Активная мощность P МВт	Реактивная мощность Q МВар	Полная мощность S МВА	Номинальное напряжение U кВ
И-1	75	41,6	85,8	110
1-2	15	9,3	17,6	110
И-3	33,5	18,6	38,3	35
3-4	21,5	9,2	24,3	35
4-5	4,5	2,3	5	35



Рис. 4 ИП 220/110/35 кВ

Выбор номинального напряжения электрической сети.

Приближенную оценку применения экономически целесообразных номинальных напряжений воздушных ЛЭП рассчитываем по формуле

кВ

где P - передаваемая по линии активная мощность в МВт на одну цепь, L-длина линии, км.

U_И-S1 = 125 кВ 110 кВ

Таблица 4 Расчет и выбор сечения проводов ЛЭП.

ЛЭП	Расчетный ток Iр, А	Ток линии на пятый год ее эксплуатации I5, А	Суммарное сечение проводов F, мм2 (по Jн)	Допустимый ток Iдоп, А	Ток аварийный (Iавр) А	Суммарное сечение проводов F, мм2 (алюминий/сталь) (по Iдоп)
И-1	229	225	208	390	458	120/19
1-2	38	46	29	265	76	70/11
И-3	265	316	204	450	530	150/24
3-4	168	201	153	265	336	70/11
4-5	69	83	90	175		35/6,2

Суммарное сечение (F) проводов фазы, проектируемой ЛЭП составляет:

F = I_p / J_н

где Iр - расчетный ток, А;

Jн - экономическая плотность тока, А/мм2. определяется по таблице.

Таблица 5 Экономическая плотность тока

Проводники	Экономическая плотность тока, А/мм, при числе часов использования максимума нагрузки в год
	более 1000 до 3000	более 3000 до 5000	более 5000
Неизолированные провода и шины:
- медные	2,5	2,1	1,8
- алюминиевые	1,3	1,1	1,0

I_р = I₅*б_i*б_Т

где б_i = 1,05; б_Т -- коэффициент учитывающий число часов использования максимума нагрузки ВЛ (Тmax)

I_p(И-S1)=225*1.05*1 = 229A.

I₅ = S_p / v3*U_н*n

Где I5 - ток линии на пятый год ее эксплуатации в нормальном режиме, U_н номинальное напряжение сети, n - количество линий.

I_5(И-S1)= = 225 A.

F_(И-S1) = 229/1.1=208 мм²

Выбор сечения по длительности допустимого тока

Таблица допустимые длительные токи для неизолированных проводов марок АС и АСК, применяемых на ВЛ 35…220 кВ

Таблица 6

Сечение, (алюминий/сталь) мм2	35/6,2	50/8	70/11	95/16	120/19	150/24	185/29	240/39
Ток, А	175	210	265	330	390	450	510	610

Находим аварийный ток по формуле:

I _авр = I_p(И-S1) *2

I_{(И-S1) авр} = 229*2 = 458

Находим допустимый ток для ЛЭП (И-1) по формуле:

I_{доп И-S1} I_{(И-S1) авр} / 1,3

I_{доп И-S1} 458 /1,3 352 А. приравниваем к 390 А. F_И-S1 =120/19 (алюминий/сталь) мм².

Расчет и выбор трансформаторов на понижающих подстанциях для радиальной схемы.

Таблица 7 Тр_S1 - ТРДЦН - 63000/110

Тип трансформатора, обозначение нормативного документа	Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение обмоток, кВ	Схема и группа соединения обмоток	Потери, Вт	Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %	Габаритные размеры, мм длина х ширина х высота
		ВН	НН		холостого хода	короткого замыкания
ТРДН-63000/110-У1, УХЛ1 СТО 15352615-001-2007	63000	115	6,3-6,3 6,6 -6,6 10,5-10,5 11,0-11,0	Yн/D-D- 11-11	35,0	245,0	10,5	0,25	7070x 3810x 6200

Проверим выбранный трансформатор при аварийном режиме.

Тр_авр = S_S1/S_Тр ? 1,4

Тр_{авр S1} = 68,2 / 63 = 1.08 ? 1.4

Таблица 8 Тр_S2 - ТДН - 16000/110

Тип	Номинальная мощность, МВА	Номинальное напряжение, кВ	Способ регулирования, диапазон	Система охлаждения	Масса полная, т.	Длина х ширина х высота, мм
	ВН	НН	ВН	СН	НН
ТДН 16000/110 У(УХЛ)1	16	16	115		6,6 11	РПН ±16%±9 ступеней	Д	41,5	5870x 3420x 5630

Тр_S3 - ТДНС - 16000/35

Таблица 9 Тр_S4 - ТДНС - 16000/35

Тип изделия, обозначение нормативного документа

Номинальная мощность, кВА

Номинальное напряжение обмоток, кВ

Схема и группа соединения обмоток

Потери, кВт

Напряжение короткого замыкания, %

Ток холостого хода, %

Габаритные размеры, мм длина х ширина х высота

Масса, кг, не более

ВН

НН

холостого хода

короткого замыкания

масла

полная

ТДНС- 16000 /35-У1, УХЛ1 ТУ 16 ИБМД 672438.052-2001

10000

35,0; 36,75

6,3; 11,0

Yh/D-1 1

11,5

60,0

8,0

0,75

4380 x 1954 x 3480

7000

26 000

Таблица 10 Тр_S5 - ТМН - 2500/35

Тип оборудования	Напряжение, кВ	Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение обмоток, кВ	Схема и группа соединения обмоток	Вид охлаждения	Способ регулирования напряжения
			ВН	НН
ТМН-2500/35	35	2500	13,8-35,0	6,3; 11,0	Ун/Д-11	М	РПН

2. Расчет кольцевой системы электроснабжения

Расчет активной, реактивной, полной мощности и номинального напряжения на линиях электропередач для кольцевой схемы.

Рис. 5 ИП 220/110/35 кВ

Таблица 11

ЛЭП	Активная мощность P МВт	Реактивная мощность Q МВар	Полная мощность S МВА	Номинальное напряжение U кВ
И-1	43,64	24	49,4	110
1-2	16,36	8,3	18,3	110
И-2	31,36	17,6	35,9	110
И-3	33,5	18,6	38,3	35
3-4	21,5	9,2	24,3	35
4-5	4,5	2,3	5	35

S_A==

=31.36+j17.6

S_B=43.64+j24

Проверка полученных значений:

S_M = S_A + S_B

Где S_M = + =75+j41.6

S_A + S_B = 31.36+j17.6 + 43.64+j24 = 75+j41.6 = S_M

Таблица 12

ЛЭП	Расчетный ток Iр, А	Ток линии на пятый год ее эксплуатации I5, А	Суммарное сечение проводов F, мм2 (по Jн)	Допустимый ток Iдоп, А	Ток аварийный (Iавр) А	Суммарное сечение проводов F, мм2 (алюминий/сталь) (по Iдоп)
И-1	271	259	246	390	450	120/19
1-2	100	96	90	265	357	95/16
И-2	157	188	120	390	450	120/19
И-3	265	316	204	450	530	150/24
3-4	168	201	153	265	336	70/11
4-5	69	83	90	175		35/6,2

Равенство верно, следовательно, расчеты были выполнены безошибочно.

U_И-S1 = 109,4 кВ 110 кВ

Расчет и выбор сечения проводов ЛЭП для кольцевой схемы.

I_5(И-S1)= = 259 A.

I_p(И-S1) =259*1.05*1 = 271A.

F_(И-S1) = 271/1.1=246 мм² (по J_н)

I_{(И-S1) авр} = = 450A.

I_{доп И-S1} 450 /1,3 346 А. приравниваем к 390 А. F_И-S1 =120/19 (алюминий/сталь) мм².

Выбор трансформаторов на понижающих подстанциях для кольцевой схемы.

Исходя из расчетных данных кольцевой схемы (беря в расчет то что номинальные напряжения одинаковы с номинальными напряжениями радиальной схемы и мощности подстанций не изменились), берем идентичные трансформаторы, которые мы выбрали для радиальной схемы.

Тр_S1 - ТРДЦН - 63000/110

Тр_S2 - ТДН - 16000/110

Тр_S3 - ТДНС - 16000/35

Тр_S4 - ТДНС - 16000/35

Тр_S5 - ТМН - 2500/35

3. Схемы первичных соединений подстанций

Схема для подключения подстанций номер - 1, 2, 3, 4 для радиальной схемы электроснабжения и подстанция номер - 3 и 4 для кольцевой схемы электроснабжения.

Рис. 6

Для подстанции номер пять на всех схемах

Рис. 7

Для подстанций номер один и два на кольцевой схеме электроснабжения.

Рис. 8

4. Технико-экономические расчеты

При экономическом сравнении вариантов схем планируемой электрической сети определяются основные экономические показатели, характеризующие их сооружение и эксплуатацию. Основными экономическими показателями электрической сети являются: капитальные вложения на ее сооружение и ежегодные эксплуатационные издержки.

Главная задача экономической эффективности -- это найти такой вариант электроснабжения, при котором потери в сети будут минимальны, эксплуатационные показатели лучшие и будут обеспечивать высокую степень надежности.

Из приведенных выше расчетов и блочных схем понимаем, что у рассматриваемых схем радиального и кольцевого электроснабжения имеются полностью идентичные участи схем, трансформаторы и количество выключателе то целесообразно проводить сравнение только тех участков, которые отличаются в схемах. Такими участками являются ЛЭП, в радиальной схеме это линии И-S1, S1-S2, а на кольцевой И-S1, S1-S2, И-S2. Их сравнительный расчет и будем производить.

Таблица 13

схема	Действительные потери в линиях ?РД	Действительные ежегодные потери электроэнергии в линии ДЭал	Капитальные затраты на линию К	Стоимость потерь электроэнергии Сп	Амортизационные отчисления Са	Эксплуатационные расходы Сэ	Суммарные приведенные затраты З
Радиальная	4929,7	43184,2	87400	115733,7	209760	325493,7	336418,7
Кольцевая	5146,5	45083,3	112200	120823,4	269280	390103,4	404128,4

Суммарные приведенные затраты:

З = С_э + 0,125 К

З_рад = 325493,7 + 0,125 * 87400 = 336418,7

Эксплуатационные расходы:

С_э = С_п + С_а

С_э(рад) = 115733,7 + 209760 = 325493,7

Амортизационные отчисления:

С_а = р_л · К

Где р_л - норма амортизации для линий или подстанций = 2,4.

С_а(рад) = 2,4*87400 = 209760

Стоимость потерь электроэнергии

С_п = С_о * ДЭ_ал

Где С0 - стоимость 1 кВт·час = 2,68

С_п(рад) = 2,68 * 43184,2 = 115733,7

Капитальные затраты на линию:

К = n*l*c

где С - стоимость одного км сооружаемой одноцепной линии, тыс.ден.ед./км; l - длина линии, км; n - количество цепей на сооружаемой линии

К_рад(И-1) = 50 * 1150 = 57500

К_рад = К_рад(И-1) + К_рад(1-2) = 57500 + 29900 = 87400

Действительные ежегодные потери электроэнергии в линии:

ДЭ_ал = ДР_д * ДТ_дг

где ДТ_дг = max 8760 ч/год

ДЭ_ал(рад) = 4929,7 * 8760 = 43184,2

Действительные потери в линиях:

ДР_д = ДР_н * К²_з * n * l

где К_з = I_р/I_доп = S_р/S_доп, n - число цепей в линии, l - длина линии.

Р_{Д (рад. И-1)} = 50*140*2*(229/390 )² =4826,9

Р_{Д (рад.)} = Р_{Д (рад. И-1)} + Р_{Д (рад. 1-2)} = 4826,9 + 102,8 = 4929,7

При сравнении суммарных приведенных затрат радиальной и кольцевой схем, видим, что на суммарные приведенные затрат радиальной схем на 64609,7 тысяч рублей меньше чем суммарные приведенные затраты кольцевой схемы, из этого делаем вывод что экономически целесообразней выбор радиальной схемы.

Заключение

С помощью данных на проект была спроектирована электрическая сеть для электроснабжения пунктов с различной структурой электропотребления и режимом работы.

Зная только взаимное расположение потребителей и их максимальную нагрузку, с учетом значимых требований были спроектированы и рассчитаны 2 вариантов конфигурации сети, радиальная и кольцевая схема электроснабжения.

Путем сравнения суммарных приведенных затрат, была выбрана радиальная схема, как наиболее экономически выгодная.

Спроектированная электрическая сеть за счет взаиморезервирования линий и применения двух трансформаторов на подстанции, обеспечивает надежное электроснабжение потребителей всех категорий заданного района, а также удовлетворяет всем требованиям ПУЭ.

реактивный радиальный электроснабжение трансформатор

Список литературы

1. Лыкин А.В. Электрические системы и сети. Задание и методические указания по курсовому проектированию/ А.В. Лыкин, Ю.М. Сидоркин. - Новосибирск, Из-во НГТУ, 2006. - 57с.

2. Лыкин А.В. Электрические системы и сети: Конспект лекций. Ч.1. - Новосибирск, Из-во НГТУ, 2000. - 83 с.

3. Лыкин А.В. Электрические системы и сети: Конспект лекций. Ч.2. - Новосибирск, Из-во НГТУ, 2001. - 113 с.

4. Поспелов Г.Е. Электрические системы и сети [Текст]: учебник / Г.Е. Поспелов, В.Т. Федин, П.В. Лычев. - Минск: Технопринт, 2004. - 720 с.: ил. - На обл. загл. Электрические системы и цепи [т.е. Электрические системы и сети].

5. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей/ под ред. Я.М. Большама, В.И. Круповича, М.Л. Самовера. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1974. - 695 с.

6. Электротехнический справочник. В 3-х т. Т.3. В 2 кн. Кн.1.: Производство и распределение электрической энергии [Текст] / под ред. В. Г. Герасимов. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат., 1988. - 880 с.

7. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / под ред. В. И. Круповича. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Электроиздат., 1981. - 406 с.: ил.

8. Идельчик, В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.

9. Герасименко А.А. Передача и распределение электрической энергии: учебное пособие/ А.А. Герасименко, В.Т. Федин. - Изд. 2-е - Ростов- н/Д: Феникс, 2008. - 715 с.

10. ПУЭ: правила устройства электроустановок / 6-е и 7-е. изд. - - СПб.: ДЕАН, 2000. - 926 с.

11. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Кн.1: Проектно-расчётные сведения/ Федоров А.А. и др. - М., 1973.

12. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Кн.2: Технические сведения об оборудовании/ Федоров А.А. и др. - М., 1973.

13. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация/ Федоров А.А. и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат., 1981. - 624 с.

Размещено на Allbest.ru