Проектирование электроэнергетических систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

энергообеспечение сеть районный

Дисциплина Электрические сети является одной из специальных дисциплин, составляющих основу для подготовки специалистов в области энергообеспечения предприятий АПК.

Целью дисциплины является формирование у будущего специалиста системы знаний и практических навыков по вопросам проектирования и расчета электрических сетей электроэнергетических систем.

Проектирование электроэнергетических систем требует комплексного подхода к выбору и оптимизации схем электрических сетей и технико-экономическому обоснованию решений, определяющих состав, структуру, внешние и внутренние связи, динамику развития, параметры и надежность работы системы в целом и ее отдельных элементов.

Решение этих задач требует использования большого объема информации, рассредоточенных в различных литературных источниках, нормативных документах, ведомственных инструкциях, а также накопленного десятилетиями отечественного и зарубежного опыта проектирования.

При проектировании электрических сетей необходимо учитывать последние изменения структуры российской энергетики и требования новых нормативных документов, использовать новые технические данные по кабельным линиям, автотрансформаторам, коммутационным аппаратам и другим видам электрооборудования. Целью расчетно-графической работы по дисциплине Электрические сети является приобретение навыков расчета установившихся режимов районных электрических сетей, в том числе расчета параметров схемы замещения автотрансформатора, параметров схемы замещения линии электропередачи, параметров схемы замещения двухобмоточного трансформатора с расщепленными обмотками, потоков мощности в электрической сети, напряжений на подстанции.

1.Расчет установившегося режима районной электрической сети

1.1 Исходные данные

Задана районная электрическая сеть (рисунок 1). Воздушная линия выполнена проводом марки АС-240. Исходные данные приведены в таблице 1. Напряжение на шинах питающей подстанции А для всех вариантов принять UА = 242 кВ, значения нагрузок в таблице 1.1являются наибольшими в году для данных потребителей. Автотрансформатор работает на нулевом ответвлении.

Требуется: составить схему замещения районной электрической сети; определить параметры элементов схемы замещения; произвести расчет установившегося режима районной электрической сети.

№ Вар.

Трансформатор Т1

Трансформатор Т2

Линия l

Нагрузка 1

Нагрузка 2

n, шт

Тип

n, шт

Тип

k, шт

Длина, км

Марка провода

Sн1 МВА

tg ц

Sн2 МВА

tg ц

3

1

АТДЦТН-100/230/121/38,5

2

ТРДН-40/115/11/6,6

2

50

АС-150

50

0,39

20

0,25

Таблица 1. Исходные данные

Рисунок 1 Принципиальная схема районной электрической сети

1.2 Расчет параметров схемы замещения автотрансформатора

По заданию в качестве трансформатора Т1 должен быть использован автотрансформатор типа АТДЦТН-100/230/121/38,5:

А- автотрансформатор;

Т- трехфазный;

ДЦ- принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла;

Т- трехобмоточный;

Н- выполнение одной из обмоток с устройством регулирования под нагрузкой (РПН);

Номинальная мощность трансформатора марки ТРДН-100/230/121/38,5 не соответствует стандартной шкале. В связи с этим в качестве трансформатора Т1 принимаем марку ТРДН-125/230/121/38,5. ([6], стр. 244, таблица 5.18).

Выписываем каталожные данные трансформатора:

- номинальная мощность Sном = 125 МВА;

-высшее напряжение (ВН)Uвн = 230 кВ;

- среднее напряжение(СН) Uсн = 121 кВ;

- низкое напряжение (НН)Uнн = 38,5 кВ;

- напряжение короткого замыкания между ВН-СНUкВН-СН = 11%;

- напряжение короткого замыкания между ВН-ННUкВН-НН = 31%;

- напряжение короткого замыкания между СН-НН UкСН-НН = 19%;

- потери короткого замыкания ?Рк = 290 кВт;

- потери холостого хода ?Рх = 85 кВт;

- ток холостого хода Iх = 0,5 %.

На рисунке 2 представлена схема замещения идеальных трансформаторов.



Рисунок 2. Схема замещения идеальных трансформаторов

Значения активных сопротивлений:

Ом.

Индуктивные сопротивления обмоток:

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом.

Активная проводимость

См.

Реактивная проводимость

См.

Упрощенная схема замещения трансформатора показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Упрощенная схема замещения трансформаторов

Мощность нагрузки n параллельно работающих трансформаторов

?Sхэ= ?Pхэ + j?Qхэ = n(?Pх + j?Qх)= = 0,085 + j0,625 МВА,

где -потери реактивной мощности , МВАр;

МВАр;

1.3 Расчет схемы замещения линии электропередачи

Линия выполнена проводом АС-240 длиной 30 км. Схема замещения линии электропередач (ЛЭП) представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 Схема замещения линии электропередачи

Выписываем табличные данные (таблица 3.5, [6]):dпр = 21,6 мм, r0 = 0,118 Ом/км.

Активное сопротивление линии

где k - число цепей линии, k =2;

l - длина линии, км, l =30 км;

r0 - погонное активное сопротивление, Ом/км, r0 =0,118 Ом/км.

Реактивное сопротивление линии

где х0 - погонное индуктивное сопротивление, Ом/км,



где Dср - среднегеометрическое расстояние между проводами, Dср = 5м. Принимается по таблице 2 в зависимости от номинального напряжения;

Rпр - радиус провода, Rпр =10,8 мм.

Таблица 2 Зависимость Dср от напряжения сети

Uном, кВ	0,4	10	35	110
Dср, м	0,8	1,1	3,5	5

Емкостная проводимость

См,

где k - число цепей линии или число отдельно стоящих одноцепных линий;

- удельная емкостная проводимость, См/км,

См/км.

Реактивная мощность линии

МВАр

Упрощенная схема замещения ЛЭП показана на рисунке 5.



Рисунок5 Упрощенная схема замещения линии электропередачи

1.4 Расчет параметров схемы замещения двухобмоточного трансформатора с расщепленными обмотками

По заданию в качестве трансформатора Т2 должен быть использован трансформатор марки ТРДН-40/115/11/6,6:

Т- трехфазный трехобмоточный трансформатор;

Р- с расщепленной обмоткой;

Д- принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла;

Н-выполнение одной из обмоток с устройством регулирования под нагрузкой (РПН).

Напряжение Uнн = 11 кВ трансформатора марки ТРДН-40/115/11/6,3 не соответствует стандартной шкале. В связи с этим в качестве трансформатора Т2 принимаем марку ТРДН-63/115/6,3/6,3. ([6], стр. 244, таблица 5.18).

Выписываем каталожные данные трансформатора:

- номинальная мощность Sном = 63 МВА;

- высшее напряжение (ВН) Uвн = 115 кВ;

- низкое напряжение (НВ) Uнн = 6,3 кВ,

- напряжение короткого замыкания Uк = 10,5%;

- потери короткого замыкания ?Рк = 260 кВт;

- потери холостого хода ?Рх = 59 кВт;

- ток холостого ходаIх = 0,6 % .

Активное сопротивление трансформатора:



Ом.

Ом.

МВА.

Суммарные потери в трансформаторах:

МВАр

МВА.

Приведенная мощность подстанции

МВА.

Составляя схему замещения, следует учесть:

- тупиковые подстанции задаются значения мимощности (Sпр);

- для расчета режима сети все элементы схемы необходимо привести к базисному напряжению, приняв за него высшее напряжения Uв = 230 кВ автотрансформатора.

В упрощенной схеме указываются приведенные значения сопротивлений линии:

Ом;

Схема замещения всей сети приведена на рисунке 6.

Рисунок 6. Схема замещения всей сети

1.5 Расчет потоков мощности в электрической сети

В первом приближении напряжения во всех узловых точках приравниваем к номинальному напряжению сети и находим распределение мощности по участкам сети.

Расчет ведем от конца (наиболее удаленной подстанции) к началу линии (питающий узел).

Любой участок этих сетей представлен простейшей схемой замещения - двумя последовательно включенными активным и индуктивным сопротивлениями.

Добавляя к потоку мощности у приемного конца каждого участка потери мощности на нем, определяем значение мощности у его питающего конца. В узловых пунктах производим сложение значений мощности собственной нагрузки и потока мощности отходящих ветвей. Расчет продолжаем до определения полной мощности, поступающей в данную сеть из пункта питания.

Для каждого участка используем следующие формулы:

Определяем расчетные нагрузки в узлах:



1.6 Расчет напряжений на подстанции

По напряжению на шинах питающей подстанции А UА = 242 кВ, рассчитываем напряжения во всех остальных точках сети, используя формулы:

Потери напряжения и напряжение в точке 3:

кВ,

кВ.

Потери напряжения и напряжение в точке 4:

кВ,



Потери напряжения и напряжение в точке 2:

Потери напряжения и напряжение в точке 1:

Таким образом, для всех точек схемы замещения электрической сети 1, 2, 3, 4,рассчитаны потери напряжения и напряжения.

Заключение

В расчетно-графической работе на основе заданной принципиальной схемы районной электрической сети составлена ее схема замещения, определены параметры элементов схемы замещения и произведен расчет установившегося режима.

Для заданного автотрансформатора марки АТДЦТН-100/230/121/38,5 выписаны каталожные данные: номинальная мощность, напряжения на сторонах ВН, СН, НН, напряжение короткого замыкания между обмотками ВН-НН, ВН-СН, СН-НН, потери короткого замыкания и холостого хода, ток холостого хода.

Используя каталожные данные, рассчитаны активные и индуктивные сопротивления обмоток АТ, активные и реактивные проводимости.

Составлена схема замещения линии электропередачи длиной 30 км, выполненная проводом марки АС-240, определены активные и реактивные сопротивления линии, среднее геометрическое расстояние в зависимости от номинального напряжения сети, емкостная проводимость, реактивная мощность линии.

Составлена схема замещения двухобмоточного трансформатора с расщепленными обмотками ТРДН-40/115/11/6,6 рассчитаны суммарные потери в трансформаторах и приведенная мощность подстанции.

Рассчитаны потоки мощности в узловых пунктах электрической сети путем сложения значений мощности собственной нагрузки и потока мощности отходящих ветвей. Выполнено распределение мощности по участкам электрической сети. Расчет проведен от наиболее удаленной подстанции к началу линии, т.е. к питающему узлу, расчет продолжается до определения полной мощности, поступающей в данную сеть из пункта питания. Во всех остальных точках электрической сети 1, 2, 3, 4 определены напряжения с учетом потерь напряжения.

Библиографический список

1. Герасименко А. А. Передача и распределение электрической энергии: учеб. пособие / А. А. Герасименко, В. Т. Федин. - 2-е изд. - Ростов на Дону: Феникс, 2008. - 718 с.

2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: учебник/В.И. Идельчик. - Москва: ООО «Издательский дом Альянс», 2009. - 592 с.

3. Поспелов Г.Ю. Электрические системы и сети: учебник/ Г.Е. Поспелов, В.Т. Федин, П.В. Лычев; под ред. В.Т. Федина. - Минск.: УП «Технопринт», 2004. - 710 с.

4. Практическое пособие по электрическим сетям и электрооборудованию С. Л. Кужеков, С. В. Гончаров. - 5-е изд., доп. и перераб. - Ростов на Дону : Феникс, 2011. - 492 с.

5. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изменениями и дополнениями- Новосибирск.: Сибирское университетское изд-во, 2010. - 464 с.

6. Справочник по проектированию электрических сетей И. Г. Карапетян [и др.]; под ред. Д. Л. Файбисовича. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: ЭНАС, 2009. - 390 с.

Размещено на Allbest.ru