Расчет электрической сети

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 2

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 3

2. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ РЕЖИМОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПОДСТАНЦИЙ 5

2.1 Определение мощности потребителей  на шинах электростанции: B 5

2.2 Определение нагрузок потребителей  понизительных подстанций: с 6

2.3 Определение мощностей потребителей  на шинах тяговых подстанций 7

3 ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА И ТИПОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИЙ 11

3.1 Выбор количества трансформаторов 11

3.2 Определение мощности трансформаторов подстанций 11

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИВЕДЕННЫХ НАГРУЗОК ПОДСТАНЦИЙ 13

4.1 Определение параметров схемы  замещения трансформатора 13

4.2 Определение приведённых нагрузок  подстанции 16

5 НАХОЖДЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТЕЙ В СЕТИ 19

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЙ И ВЫБОР ПРОВОДОВ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 22

6.1 Определение сечения проводников  по экономической плотности тока 22

6.2 Определение параметров схемы  замещения линии электропередачи 23

6.3 Определение расчетных нагрузок  подстанций 26

7 УТОЧНЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТЕЙ В СЕТИ ДЛЯ РАСЧЕТНЫХ РЕЖИМОВ С УЧЕТОМ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ 28

7.1 Расчёт мощности с учетом сопротивления  в линии 28

7.2 Распределение мощностей с учетом  потерь активной и реактивной  мощностей 29

8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ШИНАХ ПОНИЖАЮЩЕЙ ПОДСТАНЦИИ 33

9 ВЫБОР РАБОЧИХ ОТВЕТВЛЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИЙ 35

9.1 Определение уровня напряжения на шинах СН и НН трансформатор 35

9.2 Определение реальных значений уровня напряжения на шинах потребителей 37

9.3 Выбор рабочих ответвлений понижающего трансформатора 38

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 40

10.1 Определение электрических потерь 40

10.2 Определение себестоимости электрической энергии 42

ВЫВОД  44

Список литературы 45

 

ВВЕДЕНИЕ

Питающие электрические  сети предназначены для передачи электрической энергии от центров  питания (электрических станций  и региональных подстанций энергосистем) к районным подстанциям, играющим роль источников питания для распределительных  сетей. Питающие электрические сети являются основой схем внешнего энергоснабжения  важнейших объектов хозяйства страны (электрифицированных участков железных дорог, нефте- и газопроводов, промышленных узлов и отдельных предприятий). Питающие сети содержат линии электропередачи  и подстанции 110 кВ и выше. Распределительные  сети предназначены для питания  трансформаторных подстанций, отдельных  электроприёмников (двигателей, светильников и тд.). Распределительные сети содержат линии и подстанции 35 кВ и ниже.

Надежность электроснабжения и качество электрической энергии, опускаемой энергосистемой потребителям, в значительной степени определяется правильностью выбора основных проектных  решений, с учетом возможных режимов  работы при проектировании питающих электрических сетей.

Целью выполнения курсового  проекта является практическое освоение методов расчета питающих электрических  сетей, приобретение и развитие навыков  проектной работы, ознакомление с  действующими правилами оформления результатов проектирования, приобретение опыта самостоятельной работы с  нормативной, учебной и справочной литературой при выборе, обосновании  и принятии проектных решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1.1. Номинальное напряжение  питающей сети: 110 кВ;

 

1.2. Длина линии электропередачи  для участка сети:

 

Обозначение участка ЛЭП	Aa	Ab	Bа	Bc	bc
Длинна, км	59	40	32	48	51

 

1.3. Характеристика источников  питания

 

1.3.1. Электрическая система: А

Отклонение напряжения на шинах:

- в режиме наибольших  нагрузок: -5%

- в режиме наименьших  нагрузок: 4%

 

1.3.2. Электростанция: В

Тип генератора: СВ-430/210-14

Номинальное напряжение генератора: 10,5 кВ

Количество генераторов: 3

Мощность собственных  нужд электростанции: 8,8%

 

1.4. Характеристика нагрузок  подстанций:

 

Показатель, един.изм.	Обозначение подстанции и  обмоток трансформаторов
	В		с
	СН	НН	СН	НН	СН	НН	СН	НН
Номинальное напряжение распредел. сети, кВ	38,5	6,6	38,5	11
Максимальная активная мощность потреб., МВт	22,6	14,1	76	27,8
Коэффициент мощности	0,89	0,85	0,84	0,88
Категории потребит.	I-III	I-III	I-III	I-III
Время использования максим. нагр., час/год	3700	3800	4600	3500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Характеристика нагрузок  тяговых подстанций системы электрической  тяги переменного тока 25 кВ

 

Обозн.тягов. подст.	Тип тягов. подст.	Показатель
		Активная мощность, МВт		Коэффициент мощности		Районные потребители
						Номинал. напряж., кВ	Активная мощность	Коэффиц. мощности
		опер.	отст.	опер.	отст.
а	3	9	6,6	0,86	0,87	35	7,8	0,88
b	2	8,5	5	0,85	0,86	10	7,5	0,86

 

1.6. Стоимость электроэнергии 2,8 руб/кВт·ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ  РЕЖИМОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ  ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПОДСТАНЦИЙ

 

Рисунок 2.1 Расчетная схема электрической сети

2.1 Определение мощности  потребителей на шинах электростанции: B

Активная мощность, МВт, и  реактивная мощность, МВАр, в нормальном установившемся режиме максимальных нагрузок на генераторных шинах электростанции (на низкой стороне, далее НН) определяются по следующим формулам:

    (2.1)

  (2.2)

где – суммарная активная мощность работающих генераторов электростанции, МВт; – суммарная реактивная мощность работающих генераторов электростанции, МВАр; – активная мощность собственных нужд электростанции, МВт; – реактивная мощность собственных нужд электростанции, МВАр; – активная мощность нагрузки на шинах НН электростанции, МВт, (значение активной мощности из задания); – реактивная мощность нагрузки на шинах НН электростанции, МВАр.

Суммарную активную, МВт, и  реактивную мощности, МВАр, работающих генераторов определяют на основе исходных данных по следующим формулам:

        (2.3)

       (2.4)

где и – активная и реактивная мощности одного генератора заданного типа (значения берутся из справочной литературы).

Активная, МВт, и реактивная мощности, МВАр, собственных нужд электростанции также определяются на основе исходных данных по следующим формулам:

       (2.5)

      (2.6)

где – полная мощность собственных нужд, % (значение берётся из задания).

Реактивную мощность, МВАр, нагрузки на шинах НН можно выразить через активную мощность нагрузки на шинах НН, согласно тригонометрических уравнений по формуле

     (2.7)

где – коэффициент мощности нагрузки (значение из задания).

Активная, МВт, и реактивная, МВАр, мощности на шинах высокой стороны (далее ВН) электростанции определяются по следующим формулам:

     (2.8)   (2.9)

где – активная мощность нагрузки на шинах СН электростанции, МВт (значение активной мощности из задания); – реактивная мощность нагрузки на шинах СН электростанции, МВАр (определяется аналогично   по формуле (2.7)).

Для расчёта нормального установившегося  режима минимальных нагрузок используются формулы (2.1)–(2.9), но мощности нагрузок потребителей берутся в размере 30 % от максимальных, а число работающих генераторов остаётся прежним.

   

  

    

   

 

 

Для установившегося послеаварийного  режима мощности нагрузок равны мощностям  в нормальном установившемся режиме максимальных нагрузок.

Результаты расчётов заносятся  в таблицу 2. 

 

2.2 Определение нагрузок  потребителей понизительных подстанций: с

Мощности потребителей на шинах понизительной подстанции определяются аналогично пункту 2.1. Полученные результаты также заносятся в  таблицу 2.

 

Нормальный установившийся режим максимальных нагрузок:

 

       

      

      

     

    

 

Нормальный установившийся режим минимальных нагрузок:

  

       

      

      

  

   

      

 

2.3 Определение мощностей  потребителей на шинах тяговых  подстанций

 

Активная, МВт, и реактивная, МВАр, мощности тяговых потребителей на шинах 27,5 кВ в режиме максимальных нагрузок рассчитываются по следующим  формулам:

Тяговая подстанция a:

  (2.10)

 (2.11)

Тяговая подстанция b:

  (2.10)

 (2.11)

где – коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки фаз и обмоток трансформаторов, при значении районной нагрузки до 30 % от тяговой , а при значениях районной нагрузки свыше 30 % от тяговой ; и – среднесуточные активная и реактивная мощности наиболее загруженного (опережающего) плеча питания тяговой подстанции в месяц интенсивного движения, – определяется аналогично по формуле (2.7); и – среднесуточные активная и реактивная мощности наименее загруженного (отстающего) плеча питания тяговой подстанции в месяц интенсивного движения, – определяется аналогично по формуле (2.7); и – коэффициенты, учитывающие допустимую по условиям износа изоляции обмоток трансформатора нагрузки подстанции, выбираются по рисунку 2.1.

Активная, МВт, и реактивная, МВАр, мощности на стороне ВН тяговой  подстанции определяются по формулам:

Тяговая подстанция a:

     (2.12)

  (2.13)

Тяговая подстанция b:

     (2.12)

  (2.13)

 

где – коэффициент, учитывающий несовпадение районной и тяговой нагрузок, принимается равным 0,9; – активная мощность районных потребителей, МВт (значение из задания); – реактивная мощность районных потребителей, МВАр, которую можно рассчитать аналогично формуле (2.7).

Рисунок 2.2 – Значения коэффициента

Расчёт нормального установившегося  режима минимальных нагрузок ведётся  аналогично, но мощности нагрузок тягового трансформатора принимаются равными 30 % от максимальных.

Тяговая подстанция a:

    

 

Тяговая подстанция b:

    

 

Тяговая подстанция a:

   

 

Тяговая подстанция b:

   

 

 

Для установившегося послеаварийного  режима мощности нагрузок равны мощностям  в нормальном установившемся режиме максимальных нагрузок.

Результаты расчётов заносятся  в таблицу 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

Мощности нагрузок на шинах подстанций в расчетных  режимах

Подстанция	Мощность на шинах подстанции МВА в режиме
	наибольших нагрузок (ПАВ)	наименьших нагрузок
	SгS = -165-j123,9	SгS = -165-j123,9
	Sсоб.н  = 14,52 + j10,903	Sсоб.н  = 14,52 + j10,903
B	Sнн =-136,38- j104,259	Sнн =-146,25- j110,376
	Sсн = 22,6 + j11,578	Sсн = 6,78 + j3,473
	Sвн = -113,78 – j92,681	Sвн = -139,47– j106,903
	Sнн =27,8 + j15,005	Sнн =8,34 + j4,501
c	Sсн = 76 + j49,091	Sсн = 22,8 + j14,727
	Sвн = 103,8 + j64,096	Sвн = 31,14+ j19,228
	Sнн =27,493+j16,148	Sнн =8,248+j4,844
a	Sсн =8,02+j3,789	Sсн =2,406+j1,137
	Sвн =35,513+j19,137	Sвн =10,354+j5,891
b	Sнн =6,75+j4,005	Sнн =2,025+j1,202
	Sсн =25,739+j15,823	Sсн =7,722+j4,747
	Sвн =32,489+j19,828	Sвн =9,747+j5,949