В задании на курсовую работу приводятся значения максимальной активной мощности. Нормативный коэффициент мощности на шинах высокого напряжения подстанций принимается равным соsц_н=0,93, что соответствует tgц_н=0,4. Исходя из этого, необходимо предусмотреть на всех подстанциях установку компенсирующих устройств, мощность которых определяется по формуле

где - Р_max - максимум нагрузки узла;

tgц_i - коэффициент мощности, соответствующий заданному cosц_i нагрузок.

Реактивная мощность, потребляемая с шин низкого напряжения

Теперь находим расчетные реактивные нагрузки. По полученным данным можно записать полную мощность каждого узла

Определение нагрузок на подстанции 1:

Определение нагрузок на подстанции 2:

Определение нагрузок на подстанции 3:

Определение нагрузок на подстанции 4:

3. Составление схем электрической сети

В проектной практике для получения рациональной и оптимальной конфигурации сети обычно используют вариантный метод, состоящий в том, что для заданного расположения потребителей и источника питания намечается несколько возможных вариантов сети. Из них выбирается наилучший путем сопоставления технико-экономических показателей.

Составим 2 варианты схем электрической сети. В своем курсовом проекте я приняла к расчету кольцевую и сложнокольцевую схему сети, варианты которых показаны в приложении 1. Характеристика вариантов схем электрической сети приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Характеристика вариантов схем электрической сети

Составим схему сети с замкнутым контуром в нормальном режиме (приложение 1). Расставим направление потоков мощности на участках сети.Рассчитаем потоки мощности, передающиеся по участкам сети.

Рассчитаем потоки мощности, передающиеся по участкам сети для варианта 1:

Рассчитаем потоки мощности для головных участков сети А1 и А2 по правилу электрических моментов:

Рассчитаем поток мощности для промежуточного участка сети 12 по первому закону Кирхгофа:

Проверим правильность расчетов по первому закону Кирхгофа для первого узла:

Рассчитаем потоки мощности для головных участков сети А3 и А4 по правилу электрических моментов:

Рассчитаем поток мощности для промежуточного участка сети 34 по первому закону Кирхгофа:

Проверим правильность расчетов по первому закону Кирхгофа для первого узла:

Рассчитаем потоки мощности, передающиеся по участкам сети для варианта 2:

Рассчитаем потоки мощности для головных участков сети А2 и А3 по правилу электрических моментов:

Рассчитаем потоки мощности для промежуточных участков сети по первому закону Кирхгофа:

5. Выбор номинальных напряжений

Номинальное напряжение для каждого участка сети определяем по формуле Стилла:

(5.1)

Номинальное напряжение для каждого узла сети варианта 1:

Номинальное напряжение для каждого узла сети варианта 2:

Для всех участков напряжение округляем до ближайших значений, принимаем U_ном=110кВ для двух вариантов.

Полученные значения напряжения проверяем по допустимой суммарной потере напряжения в сети в нормальном и послеаварийном режимах.

6. Проверка по допустимой суммарной потере напряжения в сети в нормальном режиме

Схема замещения сети с замкнутым контуром представлена в приложении 3.

Активное сопротивление одноцепной линии находим по формуле

Реактивное сопротивление одноцепной линии находим по формуле

Определение параметров схемы замещения для участка А-1

Определение параметров схемы замещения для участка А-2

Определение параметров схемы замещения для участка 1-2

Определение параметров схемы замещения для участка А-3

Определение параметров схемы замещения для участка А-4

Определение параметров схемы замещения для участка 3-4

Сопротивление трансформаторов для двухтрансформаторной подстанции находим по формулам

(10.4)

(10.5)

Определение сопротивления трансформаторов для подстанции 1

Определение сопротивления трансформаторов для подстанции 2

Определение сопротивления трансформаторов для подстанции 3

Определение сопротивления трансформаторов для подстанции 4

11. Уточненный расчет компенсирующих устройств в электрической сети

Определяем некомпенсированную реактивную нагрузку по подстанциям для максимального, минимального и послеаварийного режимов работы сети, используя следующую формулу:

(12.1)

Фактическая принятая к установке реактивная мощность компенсирующих устройств в сети до 1кВ, питающейся от i-той подстанции в заданном режиме работы принимается , т.к. в данном проекте не рассматриваются сети до 1 кВ. Значение берем из пункта 2, а из таблиц 11.2 и 11.3.

Максимальный режим

Минимальный режим

Послеаварийный режим

Таблица 11.1 - Некомпенсированная мощность по подстанциям

Потери мощности в меди и стали для п- параллельно работающих двухобмоточных трансформаторов определяются по следующим выражениям:

(11.1)

(11.2)

Потери полной мощности в трансформаторах i-той подстанции складываются из потерь полной мощности в меди и стали:

(11.3)

Потери мощности в меди и стали для 2 параллельно работающих двухобмоточных трансформаторов на подстанции 1

Потери мощности в меди и стали для 2 параллельно работающих двухобмоточных трансформаторов на подстанции 2

Потери мощности в меди и стали для 2 параллельно работающих двухобмоточных трансформаторов на подстанции 3

Потери мощности в меди и стали для 2 параллельно работающих двухобмоточных трансформаторов на подстанции 4

Таблица 11.2 - Потери мощности в трансформаторах

Точный баланс активной мощности:

(11.4)

где k_оа= 0,95 - коэффициент однотипности активной нагрузки

Мощность резерва

(11.5)

Определим суммарную активную мощность нагрузок, питающихся от сети:

Мощность резерва

Определим потери активной мощности на каждом участке сети:

(11.6)

Определим суммарные потери активной мощности в ЛЭП сети:

Определим суммарные потери активной мощности в трансформаторах сети:

Активная мощность, необходимая для покрытия потребностей потребителей сети:

Считаем, что установленная мощность генераторов источника питания достаточна для покрытия потребностей сети:

Реактивная мощность, выдаваемая источником питания в сеть, определяется по выражению:

где

Точный баланс реактивной мощности:

(11.7)

Мощность резерва

(11.8)

Суммарная реактивная мощность нагрузок, питающихся от сети:

Мощность резерва

Определяем потери реактивной мощности на каждом участке сети

(11.9)

Определим суммарные потери реактивной мощности в ЛЭП сети:

Определим суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах

сети:

.

Зарядная мощность, т.е. реактивная мощность, генерируемая ЛЭП сети определяется по выражению:

(11.10)

Реактивная мощность сети:

Определяем мощность компенсирующих устройств:

Т.к. , то существует необходимость установки компенсирующих устройств.

Суммарная мощность компенсирующих устройств распределяется по подстанциям

(11.11)

(11.12)

Принимаем к установке батареи конденсаторов типа КСКГ-1,05-125, мощность которых Q_ку = 7,9 МВАр. Определяем необходимое количество батарей конденсаторов

Определяем мощность батарей конденсаторов по подстанциям с учетом компенсации реактивной мощности

(11.14)

Таблица 11.3 - Распределение компенсирующих устройств по подстанциям

11.2 Минимальный режим работы сети

12.3 Уточненный электрический расчет послеаварийного режима работы сети

Составим схему замкнутой сети в послеаварийном режиме, когда одна из цепей ЛЭП выведена из строя (приложение 4 в).

Уточненные нагрузки в узлах:

Расставим направление потоков мощности на участках сети и рассчитаем потоки мощности для участков сети:

Заключение

В проделанной курсовой работе была спроектирована электрическая сеть с номинальным напряжением 110 кВ. Из двух рассмотренных вариантов схем электрической сети был выбран один, наиболее рациональный и оптимальный в плане потерь напряжения и экономических затрат, который представляет собой сложнозамкнутую электрическую сеть, включающую 4 узла нагрузки питающихся от одной подстанции энергосистемы. Для выбранного варианта были рассчитаны параметры ЛЭП и выбраны сечения и провода марки АС на каждом участке сети, трансформаторы на каждой из подстанции. На 1 и 3 подстанции были установлены по два трансформатора типа ТД-40000/110, на 2 и 4 - по два трансформатора типа ТДН-25000/110. Далее был проведен уточненный расчет для трех режимов работы сети: максимального, минимального и послеаварийного. Так же были определены необходимые мероприятия по регулированию напряжения электрической сети: уточнены количество и мощность батарей конденсаторов и рассчитаны рабочие ответвления устройств регулирования под нагрузкой (РПН) трансформаторов на подстанциях для различных режимов работы.

Выполнение курсового проекта дало мне возможность получить некоторый опыт в проектировании надежного бесперебойного электроснабжения приемников цеха с минимальными капитальными затратами и эксплуатационными издержками.

реактивный нагрузка электрический трансформатор

Список литературы