Разработка районной электрической сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Задание на курсовую работу

Исходные данные

Введение

1. Расчет подстанций и выбор трансформаторов

1.1 Расчет потребления реактивной и полной мощности на подстанциях

1.2 Выбор трансформаторов

2.Выбор схемы и номинального напряжения электрической сети

2.1 Расчет радиально варианта сети электроснабжения

2.1.1 Расчет номинально напряжения участков сети

2.1.2 Расчет токов в участках сети и выбор сечений проводов

2.2 Расчет кольцевого варианта сети электроснабжения

2.2.1 Расчет токов в участках сети и выбор сечений проводов

2.2.2 Выбор трансформаторов на понижающих подстанциях для кольцевой схемы

3. Составление схем первичных соединений подстанций

4. Технико-экономические расчеты

Заключение

Список литературы



Задание на курсовую работу.

- 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 карта географического расположения источников питания и потребителей электроэнергии

Последняя цифра	Параметры нагрузок
	S1	S2	S3
	Pн, МВт	cos?	Тмаx час	Pн, МВт	cos?	Тмаx час	Pн, МВт	cos?	Тмаx час
9	40	0,87	4300	25	0,89	5300	11	0,85	3100

Предпоследняя цифра	Параметры нагрузок
	S4	S5
	Pн, МВт	cos?	Тмаx час	Pн, МВт	cos?	Тмаx час
5	20	0.87	2400	3.5	0.95	2200

Потребители электроэнергии S1, S2 в своем составе содержат (10 - 20)% нагрузок первой категории, (30 - 40)% - нагрузки второй категории и остальная - нагрузка третей категории. Потребители электроэнергии S3, S4 в своем составе не содержат нагрузок первой категории, (50 - 60)%- нагрузки второй категории и остальная - нагрузка третей категории. Потребитель электроэнергии S5 в своем составе содержат нагрузку только третей категории.



Введение

Электроэнергетическая система - это совокупность электростанций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Эффективность работы электроэнергетической системы определяется надёжным и бесперебойным снабжением потребителей энергией надлежащего качества. Электроэнергетическая система должна иметь минимальный уровень издержек, обеспечение которого достигается рациональным выбором режима работы элементов сети с учётом потребности потребителей в электроэнергии.

С точки зрения конфигурации различают разомкнутые и замкнутые сети. К разомкнутым относятся сети, образованные радиальными или радиально-магистральными линиями, осуществляющие электроснабжение потребителей от одного источника питания, причем каждый потребитель получает питание с одного направления. К числу замкнутых относятся сети, которые обеспечивают питание потребителей не менее, чем с двух сторон. Наиболее простой формой замкнутой сети является одноконтурная (кольцевая) сеть.

Поскольку проект предусматривает потребителей I и II категории, радиальная сеть будет полностью выполнена двухцепными линиями электропередачи. Так как при повреждении линии, особенно в ее начале, прекращается электроснабжение всех потребителей, присоединенных к ней. К достоинствам можно отнести то, что при сооружении радиальных сетей требуется наименьший расход средств и материалов.

Кольцевые сети имеют повышенную надежность электроснабжения потребителей, меньшие потери мощности, к недостаткам - сложность эксплуатации, удорожание за счет дополнительных линий.



1. Расчет подстанций и выбор трансформаторов

1.1 Расчет потребления реактивной и полной мощности на подстанциях

По заданному коэффициенту мощности ПС находим ц

(1.1)

(1.2)

56

51

62

56

33

Реактивная мощность нагрузки ПС , МВар:

(1.3)

Мвар

Мвар

Мвар

Мвар

Мвар

Полная нагрузка ПС , МВА:

(1.4)

Результаты расчетов по ПС сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Расчетные нагрузки мощности ПС

№ п/с	Рi, МВт	cosцi	tgцi	Qi, Мвар	Si, МВА
1	40	0,87	0,57	22,8	46,042
2	25	0,89	0,51	12,75	28,064
3	11	0,85	0,62	6,82	12,943
4	20	0,87	0,57	11,2	22,922
5	3,5	0,95	0,33	1,155	3,686
Итого	99,5			54,725	113,661

1.2 Выбор трансформаторов

Выбираем трансформаторы исходя из рассчитанных мощностей. Для двух трансформаторных подстанций мощность каждого трансформатора выбирается равной 0,65 - 0,7 максимальной нагрузки подстанции, таким образом при аварийном выходе одного трансформатора оставшийся в работе сможет обеспечивать нормальную нагрузку подстанции с учетом допустимой аварийной перегрузки в размере 40% от номинальной мощности на время максимума нагрузки общей продолжительностью не более 6 часов в сутки в течении не более пяти суток.

Загрузка в нормальном режиме:

(1.5)

Загрузка в аварийном режиме:

(1.6)

Таблица 1.1 Параметры подстанций

Подстанция	Параметры нагрузок	Тип трансформатора
	Pн, МВт	Q, Мвар	S, МВА
S1	40	22,8	46,042	ТД-40000/110
S2	25	12,75	28,064	ТД-25000/110
S3	11	6,82	12,943	ТД-10000/110
S4	20	11,2	22,922	ТД-16000/110
S5	3,5	1,155	3,686	ТМ-4000/110



2.Выбор схемы и номинального напряжения электрической сети

Выбор экономически целесообразной схемы и номинального напряжения сети является одной из основных задач проектирования. Этот выбор осуществляется на основе разработки ряда технически осуществимых вариантов сети и их последующего технико-экономического сравнения.

Линии электропередач (ЛЭП) районных электрических сетей, как правило проектируются воздушными. Кабельные линии 35 кВ и выше применяются в том случае, если сооружение воздушных линий невозможно по условиям прокладки.

Для заданного расположения потребителей и источников питания следует наметить несколько вариантов схем электрической сети. Конфигурация схемы электрической сети определяется не только взаимным расположением потребителей относительно источников питания, но и условиями надежности электроснабжения. Для потребителей 1 и 2-ой категории обязательно использование резервированных сетей. Для потребителей 3-ей категории допускается использование нерезервированной сети электроснабжения.

При построении вариантов следует руководствоваться следующими соображениями:

- передача электроэнергии от источника питания к пунктам ее потребления должна производиться, по возможности, по наикратчайшему пути, что предполагает снижение потерь мощности в сети

- суммарная стоимость сооружаемых ЛЭП должна быть наименьшей



2.1 Расчет радиально варианта сети электроснабжения

Рисунок 2.1. Радиальная схема подключения подстанций, длины линий

L1=32КМ, L2=63КМ, L3=28КМ, L4=40КМ, L5=24КМ

Рисунок 2.2. Радиальная схема подключения подстанций, мощности, напряжения

ЛЭП	Активная ощность P МВт	Реактивная ощность Q МВар	Полная мощность S МВА	Номинальное апряжение U кВ
И-1	40	22.8	46.042	110
И-2	36	19.57	40.97	110
2-3	11	6.82	12.943	110
И-4	23.5	12.355	26.55	110
4-5	3.5	1.155	3.686	110

2.1.1 Расчет номинально напряжения участков сети

Расчет номинального напряжения сети проводим по формуле:

(2.1)

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

кВ

кВ

кВ

кВ

кВ

2.1.2 Расчет токов в участках сети и выбор сечений проводов

Выбор сечений проводов будем проводить с учетом: экономической плотности тока, пропускной способности линии в нормальном и послеаварийном режиме.

Расчет полной мощности линии проводим по формуле:

(2.2)

МВА

МВА

МВА

МВА

МВА

Расчет номинального тока линии на пятый год эксплуатации по формуле:

(2.3)

Расчет номинального тока линии по формуле:

(2.4)

A

A

A

A

A

Расчет аварийного тока линии на пятый год эксплуатации производим по формуле:

(2.5)

Расчет аварийного тока линии производим по формуле:

(2.6)

A

A

A

A

A

Проверка сечения проводов на возможность работы в аварийном режиме:

A

A

A

A

A

Расчет сечения проводов по экономической плотности тока производим по формуле:

мм2 (2.7)

мм2

мм2

мм2

мм2

мм2

	UРас., кВ	UЛин.,кВ	P, МВт	Q, Мвар	S, МВА	L, км	IРас., А	бT	бM	I5, А	Jн	IДоп., А	FРасч. мм2	IАвар.А	F, мм2
ИП-ПС1	46,04	110	40	22,8	46,04	32	126	1	1,05	45	1,1	265	115	253	70
ИП-ПС2	40,97	110	36	19,57	40,97	63	58,8	1	1,05	59	1,0	265	45	116,76	70
ПС2-ПС3	12,94	110	11	6,82	12,94	28	8,4	0,8	1,05	163	1,1	265	6	16,212	70
ИП-ПС4	26,55	110	23,5	12,355	26,55	40	113,4	0,8	1,05	154	1,3	265	113	225,75	70
ПС4-ПС5	3,686	110	3,5	1,155	3,686	24	28,56	0,8	1,05	191	1,3	265	26	57,12	70

Таблица 2.1 Радиальная схема подключения подстанций.



2.2 Расчет кольцевого варианта сети электроснабжения.

Рисунок 2.3. Кольцевая схема подключения подстанций, длины линий

Рисунок 2.4. Кольцевая схема подключения подстанций, мощности, напряжения

Рисунок 2.5 Перетоки мощности в кольцевом участке сети

Определяем распределение мощностей в кольцевом участке сети:

Проводим проверку расчетных данных:

SM = SA + SB

Равенство верно, следовательно, расчеты были выполнены правильно.

Расчет номинального напряжения сети, производим по наиболее нагруженному участку кольцевой линии:

кВ

2.2.1 Расчет токов в участках сети и выбор сечений проводов

Расчет полной мощности линии:

МВА

МВА

МВА

Расчет номинального тока линии на пятый год эксплуатации:



Расчет номинального тока линии:

A

A

A

Расчет сечения проводов по экономической плотности тока:

Расчет аварийного тока линии на пятый год эксплуатации:

Расчет аварийного тока линии:

A

A

Проверка сечения проводов на возможность работы в аварийном режиме:

A

A

A

	UЛин.,кВ	P, МВт	Q, Мвар	S, МВА	L, км	IРас., А	бT	бM	I5, А	Jн	IДоп. А	FРасч. мм2	IАвар.,А	F, мм2
ИП-ПС1	110		26,39		32	297	1,1	1,05	287	1,1	390	270	454	120
ИП-ПС2	110	28,2			63	178,5	1	1,05	170	1,0	390	178,5	454	120
ПС1-ПС2	110	7,8			44	47,25	1	1,05	45	1,1	265	47,25	287	70

Таблица 2.2 Кольцевая схема подключения подстанций.

2.2.. 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.

Тип	пс	Sном, МВА	Напряжение обмотки, кВ	Потери, кВт	Uк, %	Iх, %
			ВН	СН	НН	Рх	Рк	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТМ-4000/110	5	4	121	--	6,3; 10,5	…	…	-	…	-	…
ТД-10000/110	4	10	121	--	6,3; 10,5	…	…	-	…	-	…
ТД-16000/110	3	16	121	--	6,3; 10,5	…	…	-	…	-	…
ТД-25000/110	2	25	121	--	6,3; 10,5	…	…	-	…	-	…
ТД-40000/110	1	40	121	--	6,3; 10,5	…	…	-	…	-	…



3. Составление схем 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.

Для подстанции номер пять на всех схемах

Для подстанций номер один и два на кольцевой схеме электроснбжения.



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.

схема	Действительные потери в линиях РД , МВт	Действительные ежегодные потери электроэнергии в линии ДЭал, МВт*ч	Капитальные затраты на линию К, тыс.руб.	Стоимость потерь электроэнергии Сп, тыс.руб	Амортизационные отчисления Са, тыс.руб	Эксплуатационные расходы Сэ, тыс.руб	Суммарные приведенные затраты З, тыс.руб
Радиальная	4618	40453680	218500	121361040		122103940	122131125,5
Кольцевая	4613	40409880	118150	121229640	401710	121631350	121646118,75

Выбор по экономической целесообразности:

5 тыс.руб.

121646118,75 тыс.руб.

Зрад = 325493,7 + 0,125 * 87400 = 336418,7 тыс.руб.

Капитальные затраты на линию:

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

тыс.руб.

тыс.руб.

144900=218500 тыс.руб.

118150 тыс.руб.

Эксплуатационные расходы:

Сэ(рад) = 121361040+ = 122103940 тыс.руб.

Амортизационные отчисления:

тыс.руб.

,где рл - норма амортизации для линий или подстанций = 2,4.

тыс.руб.

Стоимость потерь электроэнергии

Сп = Со * ДЭал

Где С0 - стоимость 1 кВт·час = 3руб

Сп(рад) = 3 * 40453680=121361040 тыс.руб.

733,7Действительные ежегодные потери электроэнергии в линии:

ДЭал = ДРд * ДТдг

где ДТдг = max 8760 ч/год

ДЭал(рад) = 4618 * 8760 = 40453680 МВт*ч

Действительные потери в линиях:

ДРд = ДРн * К2з * n * l

,где Кз = Iр/Iдоп = Sр/Sдоп, n - число цепей в линии, l - длина линии.

РД (рад. И-1) = 32*125*2*(126/265 )2 =1805 МВт

РД (рад.) = РД (рад. И-1) + РД (рад. И-2) = 1805 + 2813 = 4618 МВт

При сравнении суммарных приведенных затрат радиальной и кольцевой схем, видим, что на суммарные приведенные затрат кольцевой схемы на 485006 тысяч рублей меньше чем суммарные приведенные затраты радиальной схемы, из этого делаем вывод что экономически целесообразней выбор кольцевую схему.



Заключение

В процессе проектирования электрической сети было проанализировано заданное расположение потребителей электрической энергии. При данном анализе были рассчитаны и учтены мощности нагрузок потребителей, их взаимное расположение. На основе этих данных были предложены варианты схем электрической распределительной сети и был произведен их расчет.

В варианте кольцевой схемы сети было решено в замкнутых контурах (кольце) выполнять ЛЭП одноцепными, в радиальном варианте использовались двухцепные и одноцепные ЛЭП. В обоих вариантах было принято номинальное напряжение 110 кВ.

Был произведен выбор конструкции сети, материала проводов и номинального значения напряжения. В результате были приняты воздушные ЛЭП с голыми сталеалюминиевыми проводами марки АС сеченим 120/19 и 70/11 мм2 ,на железо-бетоных опорах.

Выбранные сечения проводов для каждого варианта были проверены на длительнодопустимые токи (по нагреву).

При выборе силовых трансформаторов в соответствии с категорийностью потребителей установлено по два трансформатора.

Для ПС1 выбрали ТМ-40000/110, для ПС2 выбрали ТМ-25000/110,

для ПС3 выбрали ТМ-10000/110, для ПС4 выбрали ТМ-16000/110, для ПС5 выбрали ТМ-4000/110, исходя из полученных расчетов.

Вследствие технико-экономического сравнения вариантов схем электрической сети было установлено, что второй вариант имеет меньшие приведенные затраты.



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]. электрический сеть подстанция

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 [Электронный ресурс] : правила устройства электроустановок / 6-е и 7-е. изд. - - СПб. : ДЕАН, 2000. - 926 с.

Размещено на Allbest.ru