Проектирование районной электрической сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Задание и исходные данные для проектирования

электрический напряжение проводка трансформатор

Спроектировать районную электрическую сеть для электроснабжения указанных потребителей от источника питания. Месторасположение источника питания и потребителей электроэнергии указано на рис. 1.1., а их характеристики в таблице 1.1.

Электрическая сеть расположена в объединенной энергосистеме (ОЭС) Центральной Азии, ???? районе по гололеду.

В таблице 1.1. даны значения активной мощности нагрузок потребителей в максимальной режиме .

Вариант № 20.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.1 Данные

Таблица 1.1 Характеристика источника питания и потребителей электроэнергии

Параметр					ч		Напряжение на шинах стан.	Стоимость потерянной ээ
							Авар.	Норм.
Источник питания А	420				4500	-	1,08	1,05	0,6
Подстанция 1	28	0,85	17,35	32,94		10
Подстанция 2	14	0,90	6,77	15,55		10
Подстанция 3	32	0,92	15,48	35,55		10
Подстанция 4	24	0,80	18	30		10

Полная мощность нагрузок потребителей определяется, исходя из активной мощности нагрузки и коэффициента мощности потребителей указанных в табл.1.1.



2. Выбор конфигурации электрической сети

Выбор экономически целесообразной схемы сети является одной из основных задач проектирования.

Конфигурация сети выбирается исходя из взаимного расположения нагрузок на плане района таким образом, чтобы система электроснабжения имела требуемую надежность на всех участках, а энергия поступила к потребителям по кратчайшей пути. Для сравнения намечается 2 - 3 варианта конфигурации сети. При этом необходимо учитывать, что потребители ?? - категории во всех случаях должны обеспечиваться резервом по сети, т.е. присоединяться к сети не менее чем двумя линиями. Так как по заданию во всех пунктах имеются потребители ??, ???? и ?????? категорий. Можно рассматривать достаточно много вариантов конфигурации электрической сети.

Далее рассматриваются два варианта схемы электрической сети: 1. Разомкнутые сети с двухцепными линиями электропередач. (радиально - магистральная схема электрической сети), 2. Замкнутая сеть с двухцепными линиями электропередач.

Рис.2.1 Разомкнутые сети с двухцепными ЛЭП



Рис. 2.2 Замкнутая сеть с двухцепными ЛЭП



3. Приближенный расчет потокораспределения в электрической сети

3.1 Расчет потокораспределение в радиально-магистральной сети

Нормальный режим

Составим схему радиально - магистральной сети и рассчитываем потоки мощности для участок сети:

Рис. 3.1.1 Нормальный режим

Мощность нагрузки берем из таблицы 1.1

Послеаварийный режим



Рис. 3.1.2 Послеаварийный режим

Первый случай, когда одна из линий участка 21 выведена из строя

Рис. 3.1.3 Послеаварийный режим

3.2 Расчет токораспределение в замкнутой сети

Рис. 3.2.1 Нормальный режим

где

Рассчитаем потоки мощности для остальных промежуточных участков сети по первому закону Кирхгофа.

Послеаварийный режим

Рис. 3.2.2 Послеаварийный режим, когда одна из линий участка 13 выведена из строя



Рассчитаем потоки мощности для остальных промежуточных участков сети по первому закону Кирхгофа.

Послеаварийный режим



Рис.3.2.3 Послеаварийный режим, когда одна из линий участка 43 выведена из строя



4. Выбор номинальных напряжений в электрической сети

4.1 Выбор номинальных напряжений в радиально-магистральной схемы

Номинальное напряжение линий электропередачи следует определять в зависимости от передаваемой мощности и её протяженности.

Определим напряжения на участках схемы по формуле Стилла:

где берем значения из предыдущего пункта 3.1 в нормальном режиме.

Для всех участок напряжение округляем до ближайшего значения напряжения

.

4.2 Выбор номинальных напряжений в замкнутой сети

Так как в кольцевой схеме применяется одно напряжение, то для кольца номинальное напряжение следуют по самому загруженному участку.

Для выбора номинальных напряжений замкнутой сети берем значения

и расстояние между участками из предыдущего пункта 3.2 в нормальном режиме.

Таблица 4.2.1 Расчеты номинальных напряжений ВЛЭП в замкнутой сети

Участок				Стандартное номинальное напряжение
А2	50	24,57	91,35	110
21	35	17,57	77,16	110
13	45	3,75	44,57	110
34	70	12,21	70,69	110
А4	45	24,43	90,60	110

4.3 Выбор номинального напряжения для участка АС

находим по формуле Г.А.Илларионова:



5. Выбор сечений проводов воздушных линий электропередач

Для воздушных ЛЭП напряжением 110 кВ выбираем сталеалюминевые провода марки АС.

Суммарное сечение (F) проводов фазы проектируемой ВЛ составляет

где расчетный ток, А

экономическая плотность тока =1,1 (выбираем по таблице 31.30 стр.175 литер. 1)

Результаты выбора и проверки сечений проводов воздушных ЛЭП сведем в соответствующие таблицы 5.1 и 5.2 при этом используя следующие формулы:

Таблица 5.1 Выбор сечения проводов ВЛЭП радиально магистральной сети

Участок								Марка провода
А2	24,21	127,07	40,68	213,5	24,21	127,07	510	АС-185/29
21	16,46	86,39	32,94	172,89	16,46	86,39	450	АС-150/24
А4	32,62	171,20	32,62	171,20	50,35	264,2	605	АС-240/32
43	17,77	93,27	17,77	93,27	35,55	186,59	510	АС-185/29



и -берем из пункта 3.1. в нормальном и послеаварийном режимах.

- допустимые длительные токи для неизолированных проводов марок АС (берется из табл. 1.3.12. стр. 17 лит 2)

Условия проверки по допустимой токовой нагрузке по нагреву

Таблица 5.2 Выбор сечения проводов ВЛЭП замкнутой сети

Участок								Марка провода
А2	28,86	151,48	38 ,26	200,8	41,07	215,5	510	АС-185/29
21	21,14	110,96	30,51	160,14	33,37	175,16	450	АС-150/24
13	4,85	25,46	13,99	73,43	16,95	88,97	330	АС-95/16
43	13,06	68,55	23,9	125,4	18,57	97,48	390	АС-120/19
А4	27,98	146,86	38,72	203,2	36,35	190,58	510	АС-185/22

Таблица 5.3 Параметры схемы замещения ВЛЭП электрических сетей

Марка провода
АС-240/32	110	0,118	0,401	2,84
АС-185/29	110	0,159	0,409	2,78
АС-150/24	110	0,194	0,415	2,74
АС-120/19	110	0,245	0,423	2,69
АС-95/16	110	0,299	0,430	2,64

Параметры ВЛЭП (выбираем из таблицы 31-4 стр. 153 лит.1)



6. Выбор трансформаторов

При питании потребителей I и II категорий по надежности электроснабжения на подстанции устанавливаются два параллельно работающих трансформатора одинаковой мощности.

Результаты выбора сведем в таблицу 6.1., при этом используем следующие формулы:

Мощность каждого из трансформаторов выбирается по выражению:

где -коэффициент перегрузки.

- берем из пункта 1.

На подстанции I устанавливаем 2 трансформатора

Выбираем на подстанции I два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-25000/110 (табл. 1.4.2. стр. 19 лит.2)

На подстанции II устанавливаем два трансформатора, необходимая мощность каждого из которых равна:



Выбираем на подстанции II два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТДН-16000/110 (табл. 1.4.2. стр. 19 лит.2)

На подстанции III для устанавливаем два трансформатора, необходимая мощность каждого из которых равна:

Выбираем на подстанции I два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-25000/110 табл. 1.4.2. стр. 19 лит.2)

На подстанции IV устанавливаем два трансформатора, необходимая мощность каждого из которых равна

Выбираем на подстанции IV два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-25000/110 (табл. 1.4.2. стр. 19 лит.2)

Таблица 6.1 Выбор трансформаторов на подстанциях

Номер подстанции	Количество трансформаторов		Тип трансформатора
1	2	25	ТРДН-25000/110
2	2	16	ТДН-16000/110
3	2	25	ТРДН-25000/110
4	2	25	ТРДН-25000/110



Таблица 6.2 Справочные и расчетные данные трансформаторов (табл. 1.4. стр. 33 лит.3)

Тип транс-ра		Пределы регулир-я, %	Uном, обмоток, кВ	Uкз, %	ДРкз, кВт	ДРхх, кВт	Iхх, %	Rтр, Ом	Хтр, Ом	ДQхх, кВар
			ВН	НН
ТДН-16000/110	16000	±9х1,78%	115	11,0	10,5	86	21,0	0,85	4,4	86,8	112
ТРДН-25000/110	25000	±9х1,78%	115	10,5	10,5	120	25,0	0,75	2,54	55,6	175



7. Составление схемы замещения электрической сети и определение её параметров

Рис. 7.1 Схема замещения радикально-магистральной сети

Параметры схем замещения элементов электрической сети определяются следующим образом.

Для одноцепной ВЛЭП:

Для одноцепной ВЛЭП:



Рис. 7.2 Схема замещения замкнутой сети

Параметры схем замещения элементов электрической сети:

- для однотрансформаторной подстанции определяется:

- для двухтрансформаторной подстанции определяется:

При определении параметров схемы замещения:

- воздушных ЛЭП берем из таблицы 5.3. пункта 5

- подстанции трансформаторной берем из таблицы 7.1. пункта 7

Длина рассчитывается следующим образом. Если на участке сети используется двухцепная ЛЭП, то её длина определяется по выражению

где - длина участка сети, а если используется одноцепная ЛЭП, то по выражению

Результаты расчета параметров схем замещения воздушных линий электропередач и трансформаторов приведены в таблицах 7.1.; 7.2.

Таблица 7.1 Параметры схемы замещения ВЛЭП электрических сетей

Сеть	Кол-во ЛЭП	Марка провода	кВ	, км	, Ом/км	, Ом/км	См/км	, Ом	, Ом	МВар
Радиально-магистральная сеть
А2	2	АС-185/29	110	100	0,159	0,409	2,78•10-6	7,95	20,45	3,36
21	2	АС-150/24	110	70	0,194	0,415	2,74•10-6	6,79	14,52	2,32
А4	2	АС-240/32	110	90	0,118	0,401	2,84•10-6	5,31	18,04	3,09
43	2	АС-185/29	110	140	0,159	0,409	2,78•10-6	11,13	28,63	4,71
Замкнутая сеть
А2	2	АС-185/29	110	100	0,159	0,409	2,78•10-6	7,95	20,45	3,36
21	2	АС-150/24	110	40	0,194	0,415	2,74•10-6	6,79	14,52	2,32
13	2	АС-95/16	110	90	0,299	0,430	2,64•10-6	13,45	19,35	2,87
34	2	АС-120/19	110	140	0,245	0,423	2,69•10-6	17,15	29,61	4,55
А4	2	АС-185/29	110	90	0,159	0,409	2,78•10-6	7,15	18,40	3,02

Таблица 7.2 Параметры схемы замещения трансформаторов.

№	Кол-во тр-ров, шт	Тип трансформатора	, МВА	, МВт	, %	, МВА	Ом
1	2	ТРДН-25000/110	25	0,025	0,75	0,05+j0,375	1,27+ j27,8
2	2	ТДН-16000/110	16	0,021	0,85	0,042+ j0,272	2,2+ j43,4
3	2	ТРДН-25000/110	25	0,025	0,75	0,05+j0,375	1,27+ j27,8
4	2	ТРДН-25000/110	25	0,025	0,75	0,05+j0,375	1,27+ j27,8

8. Разработка принципиальных и расчетных схем электрических соединений подстанции

Рис. 8.1 Принципиальная схема радиально-магистральной сети

Рис. 8.2 Принципиальная схема замкнутой сети

9. Технико-экономическое обоснование окончательного варианта исполнения электрической сети

9.1 Определение капиталовложений на сооружение электрической сети

При определении капиталовложений на сооружение электрической сети для радиально-магистральной сети используется разработанная схема электрических соединений, приведенная на рис.8.3., а для замкнутой сети - на рисунке 8.4.

Для удобства расчеты по определению капиталовложений на сооружение воздушных линий электропередач и подстанций электрической сети производится в табличной форме (таблицы 9.1. и 9.2).

Капиталовложения на сооружение электрической сети определяются:

где - поправочный зональный коэффициент (берем из таблицы 41-1 стр.636 лит.1) для Средней Азии

Для радиально магистральной сети:

Для замкнутой сети:

Таблица 9.1 Капиталовложения на сооружение ВЛЭП электрической сети по вариантам

Участок		Тип опор	Марка провода
Радиально-магистральная сеть
А2	100	Стальная двухцепная	АС-185/29	28,5	2850	11402
21	70		АС-150/24	25,7	1799
А4	90		АС-240/32	30,7	2763
43	140		АС-185/29	28,5	3990
Замкнутая сеть
А2	100	Стальная двухцепная	АС-185/29	28,5	2850	12938
21	70		АС-150/24	25,7	1799
13	90		АС-95/16	24,4	2196
34	140		АС-120/19	25,2	3528
А4	90		АС-185/29	28,5	2565

С _ЛЭП - стоимость сооружения воздушных линий (берем из таблицы 2.3.3. стр.45 лит.2)

Средняя Азия относится к II-району по гололеду.

Талица 9.2 Капиталовложения на сооружение подстанций по вариантам

Элемент сети	Стоимость, тыс.руб.
	РЭС	п/ст. №1	п/ст. №2	п/ст. №3	п/ст. №4
Радиально-магистральная сеть
Ячейка ОРУ-110кВ с выключателями	5х35		7х35		7х35	2535
ОРУ-110кВ со схемой мостик (3 выключ.)		120		120
Трансформаторы		2х84	2х63	2х84	2х84
Постоянная часть затрат		210	210	210	210
Итого:	175	578	581	578	623
Замкнутая сеть
Ячейки ОРУ-110кВ с выключателями	5х35	7х35	7х35	7х35	7х35	2625
ОРУ-110кВ со схемой мостик (3 выключ.)		-	-	-	-
Трансформаторы		2х84	2х63	2х84	2х84
Постоянная часть затрат		210	210	210	210
Итого:	175	623	581	623	623

Стоимость ячейки ОРУ-110кВ с выключателями (берется из таблицы 2.2.2. стр.36 лит.2)

Стоимость ОРУ-110кВ на п/ст (берется из таблицы 2.2.1. стр.36 лит.2.)

Стоимость трансформаторов (берется из таблицы 2.2.5. стр. 38 лит. 2.)

Постоянная часть затрат по ПС-110кВ с открытой установкой оборудования равна 210 тыс.руб.



10. Определение ежегодных издержек на эксплуатацию

Рассчитаем издержки для радиально-магистральной сети (I) и замкнутой сети (II). Определяем нормы амортизационных отчислений и отчислений на обслуживание воздушных линий электропередач и подстанций.

где и - нормы амортизационных отчислений воздушных ЛЭП и подстанций (берем из таблицы 2.1.3. стр.34 лит.2)

Отчисления от капитальных вложений на амортизацию:

Отчисления от капитальных вложений на амортизацию:

По заданию нам известно число часов использования максимума активной нагрузки в году Тм=4500ч.

Определяем время максимальных потерь ф для суммарной нагрузки электрической сети:

Определяем потери электроэнергии в воздушных ЛЭП, зависящие и независящие от нагрузки.

Данные сводятся в таблицу 10.1.

Таблица 10.1 Потери электроэнергии в ЛЭП

Участок сети	Кол-во цепей сети
Радиально-магистральная сеть
А2	2	24,21	110	7,95	2886	4445,5	14944	0	0
21	2	16,46	110	6,79	2886	1755,09		0
А4	2	32,62	110	5,31	2886	5390,5		0
43	2	17,77	110	11,13	2886	3353		0
Замкнутая сеть
А2	2	28,86	110	7,95	2886	6317,2	17645	0	0
21	2	21,14	110	6,79	2886	2895		0
13	2	4,85	110	13,49	2886	301,84		0
43	2	13,06	110	17,15	2886	2790,7		0
А4	2	27,98	110	7,15	2886	5340,3		0

Потери электроэнергии на участке ЛЭП определяются по выражению:

для одноцепной ЛЭП:



для двухцепной ЛЭП:

Потери электроэнергии в n параллельно работающих 2-х обмоточных трансформаторах определяются по выражению:

Суммарные потери электроэнергии для радиально-магистральной сети (I)и сети с замкнутым контуром (II). Потери электроэнергии в электрической сети, зависящие от нагрузки, определяются по выражению:

Потери электроэнергии в электрической сети независящие от нагрузки, определяются по выражению:

Затраты на возмещения потерь мощности и электроэнергии в электрической сети определяют по выражению:

где З_э - замыкающие затраты на потере энергии определяемые по зависимости рис.28.2. стр.25 лит. 1.

Ежегодные эксплуатационные издержки для электрической сети.

Данные технико-экономического расчета методом приведенных затрат сводятся в таблицу 10.2

Таблица 10.2 Основные технико-экономические показатели для вариантов исполнения электрической сети

Показатели	Радиально-магистральная сеть	Замкнутая сеть
Капиталовложение , тыс.руб.	15330,7	17119,3
Потери электроэнергии	15961,3	18662,3
Затраты на возмещение потерь электроэнергии Зпот, тыс.руб	194,07	223,75
Ежегодные эксплуатационные издержки Исети, тыс.руб.	807,36	893,66
Приведенные затраты Зсети, тыс.руб	16332,13	18236,71
Приведенные затраты (курс рубля ?1,6) Зсети, тыс.сом	26131,40	29178,73
Относительная разность приведенных затрат рассматриваемых вариантов ДЗпр,%	10,44%

Так как относительная разность затрат составляет 10,44%>5%, то вариант I считается экономичным.



Список использованных литератур

1. Электротехнический справочник (в трех томах) «Производство, передача и распределение электрической энергии» Москва «Энергоиздат» 1982г. Под общей редакцией В.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л.А. Жукова и т.д.

2. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Часть I. Электроэнергетические системы и сети. Под редакцией С.С. Ананичева, А.Л. Мызин, С.Н. Шелюг. Екатеринбург 2005г.

3. Электрические системы и сети. Методические указания по курсовому проектированию. Новосибирск 2006г.

Размещено на Allbest.ru

...