Розробка електричної схеми

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Задачу проектування електричної мережі розглядають, як задачу розвитку електричної системи України. При проектуванні електричних мереж і систем важливо враховувати особливості економічних районів. Формування електричної системи виконується за допомогою електричної мережі, яка виконує функцію транспортування електроенергії, електричне забезпечення споживачів.

Курсовий проект дає можливість придбати досвід та проектне мислення. При проектуванні електричної мережі використовуються техніко-економічні завдання з урахуванням яких обирається найбільш економічний варіант.

Вибір найбільш економічного варіанту - це одне з основних питань при проектуванні електричної мережі. Необхідно приймати заходи до зменшення втрат на експлуатацію електричної мережі. Одночасне врахування капітальних вкладів і експлуатаційних витрат може бути проведено за допомогою «приведених витрат». Остаточна оцінка економічного обраного варіанту електричної мережі проводиться по витратам.

Електричні мережі використовуються для транспортування електричної енергії від джерела живлення до споживачів і також для зв'язку електростанцій і об'єднання електросистем. До складу електричної мережі входять: електричні лінії, трансформатори і розподільчі підстанції.

Електричні мережі розподіляють за наступними ознаками:

1. По роду струму. Розподіляють електричні мережі постійного і змінного струму. Більша частина споживачів працює на змінному струмі. Постійний струм вживають тільки в установах спеціального призначення або для передачі значної потужності на великі відстані.

По напрузі. Електричні мережі розподіляють на мережі напругою до 1000В і більше 1000В, тобто мережі низької і високої напруги.

2. По конфігурації. Електричні мережі розділяють на розімкнені (радіальні) і замкненні.

3. В даному курсовому проекті розглядаються розімкненні і замкненні електричні мережі і розраховуються найбільш економічний варіант.

4. По призначеню. Електричні мережі розподіляють на живлячі і розподільні. Живлячі мережі використовують для транспортування електричної енергії. Розподільча мережа вживається для живлення таких електричних приймачів як двигун. В курсовому проекті розраховується живлячі електричні мережі.

5. По району обслуговування. Розподіляють на районні і місцеві електричні мережі.



1. Вибір типу та потужності силових трансформаторів

При виконанні курсового проекту вибір схеми підстанцій розглядається лише у зв'язку з наміченою схемою мережі. Схема електричних з'єднань підстанцій повинна забезпечити електричне постачання споживачів і надійний транзит потужності через підстанцію в нормальних і після аварійних режимах. В курсовому проекті використовують схеми підстанції з мінімальною кількістю обладнання.

Силові трансформатори які встановлюються на підстанціях призначені для перетворення електроенергії з однієї напруги в іншу.

При виборі потужності трансформатора враховується їх номінальна потужність, температура навколишнього середовища та умови установки. Навантаження трансформатора змінюється впродовж доби і якщо потужність обирати за максимальним навантаженням, то під час спаду навантаження трансформатор буде не до навантажений. При експлуатації трансформатора було з'ясовано, що трансформатор може працювати частину доби з перенавантаженням, якщо іншу частину доби його навантаження менше номінального. Допустимі систематичні перенавантаження трансформатора більш номінальної потужності можливі за рахунок нерівномірності навантаження впродовж доби.

Не враховуються графіки навантаження трансформатора. Вибір трансформатора здійснюється приблизно. Враховуючи допустиме перенавантаження (за час максимуму навантаження 40%), потужність кожного з двох трансформаторів вибираємо (0.65ч0.7) максимального навантаження підстанції. При цьому забезпечується живлення всіх споживачів при аварійній відмові одного трансформатора.

Аварійне перенавантаження дозволяється в аварійних випадках при непрацездатності паралельно ввімкненого трансформатора.

Допустиме аварійне перенавантаження визначається гранично допустимими температурними обмоток (140°С), для трансформаторів напругою більше 110кВ і (160°С) для останніх і температурою масла в верхніх рівнях (115°С). Аварійне перенавантаження викликає підвищений

знос виткової ізоляції, що може привести до скорочення нормативного строку роботи трансформатора. Максимальне аварійне перенавантаження не повинно перевищувати 2,0

(1.1)

Визначаємо реактивну потужність на кожній підстанції

(1.2)

Повна потужність на кожній підстанції

(1.3)

Трансформатори на підстанціях навантаженні нерівномірно впродовж доби. Ресурси трансформаторів використовують не повністю. Правила пристрою електроустановок (ППЕ) [1] допускають перенавантаження трансформаторів понад номінальних на 40% на час, загальною тривалістю не більше 6 годин на добу протягом 5 діб підряд при коефіцієнті заповнення графіка навантаження не вище 0,75. При цих параметрах номінальна потужність кожного трансформатора визначається з умови

(1.4)

Трансформатор, обраний по умові (1.4), забезпечує живлення всіх споживачів в нормальному режимі при завантаженні трансформатора (0.8-0,..).., в аварійному режимі один трансформатор, що залишився в роботі, забезпечує живлення споживачів першої і другої категорії з врахуванням допустимого аварійного перенавантаження на 40%. Споживачі 3й категорії під час максимуму енергоспоживання мають бути відключені.

Дані по обраним трансформаторам заносимо до таблиці 1.1



Таблиця 1.1. Каталожні данні трансформаторів

№	Тип	МВА	Границі регулюання,%	Каталогові дані	Розрахункові дані
				обвиток, кВ	, %	, кВт	, кВт	, %	, Ом	, Ом	, квар
				ВН	НН
1	ТМН(ТМ)-1600/35	1,6	±6х15	35	6.3	6.5	23	5.1	1.1	11.2	4.9	17.6
2	ТМН(ТМ)-400/35	0,4	±6х15	35	0.4	6.5	7.6	1.9	2	23.5	1.2	12.6
3 4	ТМН(ТМ)-2500/35	2,5	±6х15	35	6.3	6.5	23.5	5.1	1.1	4.6	3.2	27.5

Знаходимо приведені навантаження на кожній підстанції

(1.5)

2. Розробка варіантів схеми електричної мережі

Вибір схеми електричної мережі включає вибір схеми з'єднання підстанцій, вибір числа трансформаторів, вибір принципіальних схем підстанцій.

Загальною тенденцією, є спрощення схем підстанцій з метою зробити їх дешевшими.

Використовуються такі основні схеми мережі району: схеми розімкнених мереж і схеми замкнутих мереж.

Схеми розімкнутих мереж

Електропостачання підстанцій може відбуватися за магістральною схемою дволанцюговою лінією або за радіальною схемою, коли кожна підстанція підключається до джерела живлення самостійною дво ланцюговою повітряною лінією.

(2,1)

Схема простих замкнутих мереж

За цими схемами електропостачання підстанцій здійснюється двох ланцюгові повітряні лінії з двостороннім живленням. Конфігурація простих замкнутих мереж мають кращі показники надійності електропостачання споживачів, більшу гнучкість праці. Кращу можливість обхвату території мережі.

Недоліками замкнутих мереж є те що пропускна здібність в кожній ділянки повинна розраховуватись на повне навантаження всієї мережі.



електричний схема живлення трансформатор

(2,2)

Порівняння двох варіантів схем відбувалось в два етапи. На першому етапі ми спроектували два конкретно заданих варіанта схем мережі і при порівнянні їх довжини найбільш економічній є другий варіант.

На другому етапі розрахуємо техніко-економічні показники кожної схеми, порівнюємо і робимо остаточний вибір варіанту схеми мережі.

3. Електричний розрахунок трьох варіантів схем при максимальних навантаженнях

Електричний розрахунок радіальної схеми при максимальних навантаженнях.

(3.1)

В одній лінії протікає струм:

(A) (3.2)

Знаходимо період:

(3.3)

Для ділянки кола А - 1 приймаємо:

АС 50/8;

Для ділянки кола А - 2 приймаємо: АС 50/80;

Для ділянки кола А - 3 приймаємо: АС 95/141;

Для ділянки кола А - 4 приймаємо: АС 95/141

Розрахункові данні заносимо в таблицю 3.1

Таблиця 3.1

ЛЕП	Передана потужність	Марка дроту	L км	Ro Ом/км	Xo Ом/км	R Ом	X Ом	?P кВт	Вартість 1 км тис. грн.	Капітальні витрати тис. грн.
А - 1	2.14+j1.04	АС 50/8	8	0,592	0.07	4.7	0.56	131	37.6	300.8
А - 2	0.54+j0.32	АС 50/8	13	0,592	0.07	7,7	0.91	15	37.6	488.8
А - 3	2.6+j1.34	АС 95/141	15	0,316	0.03	4.74	0.45	206	39	585
А - 4	2.7+j1.4	АС 95/141	10	0,316	0.03	3.1	0.3	144	39	390
Всього							496		1764.6

Знаходимо витрати потужності в кожній лінії:

(3.4)

(3,5)

Розраховуємо техніко-економічні показники

Знаходимо річні витрати електричної енергії.

(год)

)

1)Ефективність капіталу вкладень.

(3,7)

(тис.грн)

2)Витрати на амортизацію.

(3,8)



(тис.грн)

Знаходимо витрати на поточний ремонт та обслуговування:

4) Знаходимо вартість річних витрат:

Електричний розрахунок радіальної схеми при максимальних навантаженнях

Рис 3.2.1

Визначаємо струми

(3.2.1)



В одній лінії протікає струм:

(A) (3.2.2)

Знаходимо період:

Для ділянки кола А - 1 приймаємо:

АС95/141;

Для ділянки кола А - 2 приймаємо: АС 50/8;

Для ділянки кола А - 3 приймаємо: АС 95/141;

Для ділянки кола А - 4 приймаємо: АС 185/29

Розрахункові данні заносимо в таблицю 3.1

Таблиця 3.2.1

ЛЕП	Передана потужність	Марка дроту	L км	Ro Ом/км	Xo Ом/км	R Ом	X Ом	?P кВт	Вартість 1 км тис.грн.	Капітальні витрати тис.грн.
А - 1		АС 95/141	7,5	0,316	0,03	2,37	0,2	106	21,2	159
1 - 2		АС 50/8	8,5	0,592	0,08	5,03	0,68	10	20,1	170,9
3 - 4		АС 95/141	10	0,316	0,03	3,2	0,3	139	21,2	212
А - 4		АС 185/29	10	0,159	0,03	1,6	0,3	287	25,8	258
Всього							542		899,9

Знаходимо витрати потужності в кожній лінії:

(3.2.4)



Розраховуємо техніко-економічні показники

Знаходимо річні витрати електричної енергії.

(год)

)

1)Ефективність капіталу вкладень.

(3.2.8)

(тис.грн)

2)Витрати на амортизацію.



(3.2.9)

(тис.грн)

Знаходимо витрати на поточний ремонт та обслуговування:

(3.2.10)

4) Знаходимо вартість річних витрат:

Електричний розрахунок кільцевої схеми при максимальних навантаженнях

Рис 3.3.1



Представляємо кільцеву схему як лінію з двостороннім живленням. Знаходимо розподіл потужності по лініям.

Рис 3.3.2

(3.2.1)

=4.08+j2.14

Знаходимо струм в кожній лінії:

(3.2.2)

(А)

(А)

(А)

(А)

(А)

Визначаємо економічну щільність струму:

Визначаємо економічну щільність дроту:

(3.2.3)

Приймаємо перетин дроту:

АС-240 ЛЕП А1-1

АС-150 ЛЕП 1-2

АС-95 ЛЕП 2-3

АС-95 ЛЕП 3-4

АС-240 ЛЕП 4-А2

Перевіряємо на нагрів обраного перетину дроту в аварійному режимі з відключеною лінією 4-А2.

Знаходимо розподіл потужностей в лініях.

Рис3.3.3



Визначаємо максимальний струм по лініям:

Порівнюємо з

Порівнюємо з

Порівнюємо з обираємо АС 120 з

Порівнюємо з

Таблиця 3.3.1

ЛЕП	Передана потужність	Марка дроту	L км	Ro Ом/км	Xo Ом/км	R Ом	X Ом	?P кВт	Вартість 1 км тис. грн.	Капітальні витрати тис. грн.
-1	4,08+j2.14	АС-240	7,5	0,118	0,4	0,8	3	80	27,6	207
1-2	1.94+j1.1	АС-150	8,5	0,195	0,3	1,7	2,6	42	24,6	209,1
2-3	1.4+j0.78	АС-120	8,75	0,249	0,3	2,2	2,6	28	24,6	215,3
3-4	1.2+j0.62	АС-95	10	0,314	0,3	3,1	3	27	24,4	244
4-	3.9+j2.02	АС-240	10	0,118	0,4	1,1	3	106	27,6	276
Всього:							283		1151,4



=3 Ом

1)Ефективність капіталу вкладень.

2)Витрати на амортизацію.

Знаходимо витрати на поточний ремонт та обслуговування:

4) Знаходимо вартість річних витрат:



4. Техніко-економічне порівняння трьох вибраних варіантів електричної мережі що проектується

Варіант схеми					Всього
1	202.32	84.3	19.9	289.9	596.42
2	108	45	10,8	59,05	222,85
3	138.2	57.6	13.8	308,4	518

Для подальшого розрахунку приймаємо другий варіант - радіальну схему як найбільш економічний.

5. Розрахунок у мінімальному режимі

Знаходимо повну потужність на кожній підстанції:

Знаходимо реактивну потужність на кожній підстанції:

Знаходимо приведені навантаження на кожній підстанції:

Наносимо на схему приведені потужності:



Знаходимо розподіл потужностей. Знаходимо потужність яка витікає із джерела А1, беремо момент відносно точки А2, за формулою:

(5.4)

Наносимо на ток- розподільчу схему

6. Визначення напруги підстанції у всіх режимах

Підстанція №1

Знаходимо напругу на підстанції в максимальному режимі.



Знаходимо приведену напругу.

Знаходимо номінальні коефіцієнт трансформації.

Знаходимо коефіцієнт навантаження

Знаходимо відхилення в відсотках від номінального числа трансформації



Підстанція №2

Знаходимо напругу на підстанції в максимальному режимі.

Знаходимо приведену напругу.

Знаходимо номінальні коефіцієнт трансформації.

Знаходимо коефіцієнт навантаження



Знаходимо відхилення в відсотках від номінального числа трансформації

Підстанція №3

Знаходимо напругу на підстанції в максимальному режимі.

Знаходимо приведену напругу.

Знаходимо номінальні коефіцієнт трансформації.



Знаходимо коефіцієнт навантаження

Знаходимо відхилення в відсотках від номінального числа трансформації

Підстанція №4

Знаходимо напругу на підстанції в максимальному режимі.

Знаходимо приведену напругу.



Знаходимо номінальні коефіцієнт трансформації.

Знаходимо коефіцієнт навантаження

Знаходимо відхилення в відсотках від номінального числа трансформації

Підстанція №1

Знаходимо напругу на підстанції в мінімальному режимі.



Знаходимо приведену напругу.

Знаходимо номінальні коефіцієнт трансформації.

Знаходимо коефіцієнт навантаження

Знаходимо відхилення в відсотках від номінального числа трансформації

Підстанція №2

Знаходимо напругу на підстанції в мінімальному режимі.

Знаходимо приведену напругу.

Знаходимо номінальні коефіцієнт трансформації.

Знаходимо коефіцієнт навантаження



Знаходимо відхилення в відсотках від номінального числа трансформації

Підстанція №3

Знаходимо напругу на підстанції в мінімальному режимі.

Знаходимо приведену напругу.

Знаходимо номінальні коефіцієнт трансформації.



Знаходимо коефіцієнт навантаження

Знаходимо відхилення в відсотках від номінального числа трансформації

Підстанція №4

Знаходимо напругу на підстанції в мінімальному режимі.

Знаходимо приведену напругу.



Знаходимо номінальні коефіцієнт трансформації.

Знаходимо коефіцієнт навантаження

Знаходимо відхилення в відсотках від номінального числа трансформації

7. Вибираємо повздовжню компенсацію для мережі 10 кВ, з навантаженнями в кВ и квар, напруга в живильному пункті 10500 В, допустимі втрати напруги 8%, Т=4600г,, .

Рис 7.1

Наносимо потужності в лінії

Знаходимо

Знаходимо струми в лініях

Заходимо економічний переріз і визначаємо марку проводу

Приймаємо дроти А

А-185

А-50

Визначаємо активний і реактивний опір

Знаходимо допустиму втрату напруги



Знаходимо втрату напруги по ділянкам без компенсації

Знаходимо повну втрату напруги

що значно більше ніж допустима 400 В

У споживача «а» падіння напруги 365В, що не перевищує допустиме 400 В, компенсація у навантаження «а» не потрібне.

Падіння напруги у навантаженні «б» складає , що більше допустимих 400 В, і повздовжню компенсацію доцільно ставити в кінці ділянки «а-б».

Рис 7.2

Напруга на вході конденсатора

.

Необхідна напруга на виході конденсатора повинна бути

Визначаємо необхідну потужність конденсатора

Максимально можлива напруга на конденсаторах

Обираємо конденсатори типу КПН-0.6-50-1

Опір конденсатора



Всього встановлюємо 3 конденсатора, по 1 на фазу.

Проводимо перевірочний розрахунок втрати напруги в лінії. Втрати реактивної потужності в конденсаторах складає:

Знаходимо новий розподіл потужності по лініям

Рис 7.3

Визначаємо втрату напруги на ділянках

Сумарне падіння напруги до точки «б»

що менше ніж допустиме 400 В

Знаходимо напругу на всіх точках:

т. «а»

т. «б»

Місце продольної компенсації вибрано правильно, так як забезпечує допустимий рівень напруги в точці «б».



Висновок

В курсовому проекті спроектована електрична мережа напругою 10кВ для електропостачання підстанції. Для підстанції обрана електрична схема з обмеженою кількістю вимикачів та перемичкою.

При виборі трансформаторів враховано графік роботи трансформаторів і згідно з правилами пристроїв електроустановок врахована можливість допустимого та аварійного перенавантаження.

Розглянуто та описано основні схеми мережі:

- схеми розімкнутих мереж;

- схеми простих замкнутих мереж.

Описано основні переваги та недоліки схем.

В курсовому проекті зроблено розрахунок першого, другого та третього варіанту електричної схеми: розімкнених радіальних та замкненої кільцевої, для кожного варіанту виконано розрахунок техніко-економічних показників.

Техніко-економічний показники зведені до таблиці 4-1.

Підраховані витрати для кожного варіанту схем. Для остаточного електричного розрахунку обрано другу розімкнену радіальну схему електричної мережі.

Размещено на Allbest.ru

...