Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Исходные данные
• 2. Расчет погонных, волновых параметров и натуральной мощности ЛЭП
• 3. Расчет режима наибольшей передаваемой мощностей
• 4. Расчет наименьшей передаваемой мощностей
• 5. Расчет величины максимальной напряженности электрического поля на проводах средней фазы
• 6. Выбор числа и номинальной мощности генерирующих агрегатов, трансформаторов и автотрансформаторов для установки их на концевых подстанциях
• 7. Расчет потокораспределения в рассматриваемой точке электропередачи и выбор компенсирующих устройств
• 8. Режим синхронизации ЛЭП на приемную ПС (отключен выкл. В2)
• 9. Оценка пропускной способности электропередачи
• Список литературы

Введение

Линии электропередачи с номинальным напряжением 330 - 1150 кВ называют линиями сверхвысокого напряжения (СВН), или межсистемными связями. Для таких линий характерны большая протяжённость (более 500 км) и значительная передаваемая мощность (более 500 МВА на одну цепь).

Электропередачи СВН современных энергосистем характеризуются многоступенчатостью, т.е. большим числом трансформации на пути от источников электроэнергии к её потребителям. Топологическая структура отдельных звеньев этой многоступенчатой передачи достаточно сложна, она насчитывает десятки, а подчас и сотни узлов, ветвей и замкнутых контуров. На ряду со сложностью конфигурации характерной особенностью электропередачи является её многорежимность. Под этим понимается не только разнообразие загрузки элементов передачи в суточном и годовом разрезе при нормальном функционировании энергосистемы, вызываемое естественным изменением во времени нагрузки потребителей, но и обилие режимов, возникающих при выводе различных элементов в плановый ремонт и при их аварийных отключениях.

В связи с этим электропередача СВН должна проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы была обеспечена её работоспособность во всех возможных режимах - нормальных, ремонтных и послеаварийных. Это требование, в свою очередь, означает, что в перечисленных установившихся режимах параметры ветвей сети не должны превышать допустимых по тем или иным условиям значений.

1. Исходные данные

Вариант задания на проектирование выбираем по данным таблиц 1 [1], в соответствии с тремя последними цифрами индивидуального номера студента (499). Таким образом, имеем:

Рисунок 1- Схема электропередачи

Исходные данные занесём в таблицу 1.

Таблица 1.Исходные данные к курсовой работе.

Uном, кВ	l, км	Pнб, МВт	Рнм, %	Провода	a, см	D, м	m		t,C янв	t,C июль	Тнб, час	cos нб. нагр
750	480	2500	30	5*АС400/51	50	18,0	0,87	1,06	-20	+20	5500	0,94

2. Расчет погонных, волновых параметров и натуральной мощности ЛЭП

Определим среднегеометрическое расстояние между проводами фаз: Среднегеометрическое расстояние между проводами фаз А, В и С при их произвольном положении определяется как:

(1)

Для одноцепных ЛЭП 330 - 1150 кВ основное применение нашли портальные опоры, таким образом, формула для расчета среднегеометрического расстояния между проводами примет вид:

(2)

13,86 м

Радиус расщепления определяется по формуле:

(3)

где n - количество расщепленных проводов в фазе.

Определим эквивалентный радиус, при этом учет расщепления осуществляется заменой радиуса единичного провода эквивалентным радиусом расщепления фазы по формуле:

(4)

где D_пр диаметр расщепленного повода, определяемый по справочным материалам (см. Приложение 2)

Рассчитаем погонные параметры ЛЭП.

Определим емкость средней фазы по формуле:

(5)

Определим удельное индуктивное сопротивление по формуле:

(6)

Определим удельную емкостную проводимость по формуле:

(7)

Удельное активное сопротивление определим по справочным данным (приложение 3) для трех проводов в одной фазе для АС 400/51

r₀^+20°C = 0,0243.

Полученные результаты позволяют определить волновые параметры линии: волновое сопротивление Zв, фазный коэффициент распространения электромагнитной волны ₀, волновую длину линии.

Следует учесть, что при определении значения волны ₀ результат будет выражен в радианах на километр. Удобнее перевести его в размерность «эл.град./км» и определить волновую длину заданной линии, выраженную в электрических градусах.

Волновое сопротивление линии, определяющее волновые свойства ЛЭП находится по формуле:

(8)

Постоянная распространения электромагнитной волны:

(9)

где коэффициент затухания;

коэффициент изменения фазы.

Для идеализированной линии:

r₀=0, g₀=0

Тогда z_в , по формуле (8), находится

(10)

Среднее значение погонных параметров для ЛЭП 750кВ:

х₀=0,284 Ом/км, b₀=3,93*10^-6 См/км.

(11)

Волновая длина линии определяется по формуле:

(12)

Полученное значение волнового сопротивления линии позволяет оценить натуральную мощность линии, определяющую пропускную способность

ЛЭП по формуле:

(13)

3. Расчет режима наибольшей передаваемой мощностей

эпюра ток трансформатор электропередача

При определении параметров режимов передачи наибольшей (режим НБ) и наименьшей (режим НМ) мощности по идеализированной линии напряжения U1 и U2 по концам рассматриваемой ЛЭП поддерживаются неизменными за счет систем регулирования возбуждения генераторов и устройств РПН (регулирование напряжения под нагрузкой) автотрансформаторов. Распределение режимных параметров по ЛЭП определяется из уравнения идеализированной линии в относительных единицах. Вначале определяются значения реактивной мощности по концам идеализированной линии при заданном значении передаваемой активной мощности и напряжений по концам ЛЭП. После этого, используя уравнения тока и напряжения для промежуточных точек линии, находятся комплексные значения напряжения и тока в этих точках. Следуем отметить, что как минимум одна из точек должна быть размещена в середине линии.

В качестве наибольшего расчетного напряжения (U_нб._расч) для ЛЭП класса напряжения Uном =500 и 750 кВ принимается:

U_нб._расч=1.04U_ном (14)

U₁=U₂= U_нб._расч = 1,04•750=780 кВ

Базисная мощность:

(15)

Наибольшая передаваемая мощность в зимний период:

(16)



Реактивная мощность для конца участка:

(17)

Реактивная мощность в начале линии, при K_U =1:

Построим эпюры напряжения, тока и реактивной мощности вдоль линии. Для этого воспользуемся уравнениями длинной линии в относительных единицах.

(18)

(19)

(20)

При этом, за начало отсчета принимается конец линии, точка x находится на расстояние lx от конца линии. Фазу напряжения в конце линии принимаем равной 0, т.е.

 0

С учетом базисных величин:

U_баз = U₂

(21)

(22)

(23)

(24)

Рассчитаем напряжение, ток и реактивную мощность в середине линии (l_x=255 км)

Остальные результаты приведем в таблице 2.

Таблица 2.Результаты расчётов.

Lx	0	127,5	255	382,5	480
	модуль	фаза	модуль	фаза	модуль	фаза	модуль	фаза	модуль	фаза
U(x)/U2	1	0	1,019	5,64	1,023	11,28	1,019	16,91	1	22,53
I(x)/Iнат	0,953	-8,3	0,942	1,5	0,938	11,28	0,942	19,78	0,953	29,34
Q(x)	0,078	0,037	0	-0,037	-0,078

По результатам вычислений из таблицы построим эпюры:

Эпюра распределения напряжения вдоль линии

Эпюра распределения тока вдоль линии

Распределение реактивной мощности вдоль линии

Средний квадратичный ток определяется по формуле:

(22)

Среднеквадратичный ток в относительных единицах:

(23)

0,851 о.е

По заданной температуре определим погонное активное сопротивление по формуле:

(24)



Рассчитаем потери активной мощности по формуле:

(25)

Оценим полученные потери в процентах от передаваемой мощности:

(26)

4. Расчет наименьшей передаваемой мощностей

U₁=U₂= U_ном = 750

Базисная мощность по формуле (15):

U_баз = U₂

Базисный ток по формуле (21):

Наименьшая передаваемая мощность в летний период:

(27)

Реактивная мощность в конце линии по формуле (17):

Реактивная мощность в начале линии, при K_U =1:

Расчет значений напряжения, тока и реактивной мощности вдоль линии проводится по приведенной выше методике. Результаты расчетов приведены далее в виде таблицы и графиков.

Таблица 3.Результаты расчётов.

Lx	0	127,5	255	382,5	480
	модуль	фаза	модуль	фаза	модуль	фаза	модуль	фаза	модуль	фаза
U(x)/U2	1	0	1,025	5,21	1,034	7,4	1,025	9,62	1	12,68
I(x)/Iнат	0,443	-28,9	0,383	-10,8	0,358	7,4	0,383	20,04	0,443	35,31
Q(x)	0,244	0,136	0	-0,136	-0,244

Эпюра распределения напряжения по линии

Эпюра распределения тока по линии

Эпюра распределения реактивной мощности

Рассчитаем среднеквадратичный ток по формуле (23)



По заданной температуре определим погонное активное сопротивление по формуле (24):

Рассчитаем потери активной мощности по формуле (25):

Оценим полученные потери в процентах от передаваемой мощности:

(28)

5. Расчет величины максимальной напряженности электрического поля на проводах средней фазы

Значения максимальной напряженности ограничиваются допустимыми значениями, исключающими возникновения общего коронирования проводов и интенсивных радиопомех. Рассчитаем величину максимальной напряженности электрического поля на проводах средней фазы: Наибольшее значение напряжения по расчетам п.3 и п.4:

U_max=1,011•U_{нб.расч}=1,023•780=797,94 кВ

Максимальная напряженность электрического поля рассчитывается по формуле:

(29)

где kу - коэффициент, учитывающий усиление напряженности вследствии влияния зарядов соседних проводов расщепленной фазы.

(30)

(31)

Рассчитаем наибольшую допустимую напряженность, по условию ограничения радиопомех:

(32)

Рассчитаем начальную напряженность общего коронирования провода с гладкой чистой поверхностью:

(33)



Рассчитаем наибольшую допустимую напряженность:

(34)

Таким образом, получаем:

<

<

Рассматриваемая конструкция фазы может быть применена, так как ограничение напряженности электрического поля по условию радиопомех превышает максимальную напряженность средней фазы.

6. Выбор числа и номинальной мощности генерирующих агрегатов, трансформаторов и автотрансформаторов для установки их на концевых подстанциях

Количество и мощность блоков определяется по заданному в исходных данных значению величины Pнб с учетом мощности, расходуемой на собственные нужды станции .

P_нб =2500 Мвт.

Количество блоков определяется как

Nг=Рнб/(Рном. выбранного блока).

С учётом выше сказанного, выбираем гидрогенератор СВ-855/235-32

P_ном = 300 Мвт.

Выбираем на станции 8 генераторов.

Таблица 4 .Характеристики генератора

Тип	P, МВт	Q, Мвар	КПД,%	U, кВ	cos
СВ-855/235-32	300	72	98,7	20	0,9

Условия выбора блочного трансформатора

; (35)

,

где

,(36)

,(37)

n_% = 4 % - потери на собственные нужды электростанции.

Для блоков с генераторами СВ-855/235-32, потери на собственные нужды составляют согласно (36), (37)

,

,

;

 Номинальная мощность трансформатора в блоке с генератором

СВ-855/235-32 будет равна

.

Выбираем согласующий трансформатор типа ТДЦ-250000/750

Мощность и количество групп автотрансформаторов на передающей и приемной подстанциях определяется по полной мощности, рассчитанной для идеализированной линии. При этом на всех подстанциях устанавливаются как минимум две группы АТ, мощность каждой из которых определяется с учетом допустимой послеаварийной перегрузки АТ. Величина коэффициента аварийной перегрузки для АТ составляет Kав 1.2

Выберем автотрансформатор для установки в начало проектируемой линии. Максимальная мощность, поступающая в линию в режиме наибольших нагрузок:

(38)

Рассчитаем необходимую мощность автотрансформатора:

(39)

n - число трансформаторов на подстанции

Данная мощность, есть не что иное, как мощность необходимого трехфазного автотрансформатора или группы автотрансформаторов. Определим мощность, для однофазного, группового трансформатора:

(40)

Исходя из этого, для передающей ПС выбираем две группы из трех однофазных трансформаторов 2*(3*AОДЦТН-710000/750).

Выберем автотрансформатор для установки в конец проектируемой линии. Максимальная мощность, поступающая в систему в режиме наибольших нагрузок:

(41)

Рассчитаем необходимую мощность автотрансформатора по формуле (36):

Данная мощность, есть не что иное, как мощность необходимого трехфазного автотрансформатора или группы автотрансформаторов. Определим мощность, для однофазного, группового трансформатора по формуле (37):

Исходя из этого, для передающей ПС выбираем две группы из трех однофазных трансформаторов 2*(3*AОДЦТН-710000/750).

Необходимые справочные данные снесены в таблицу 5.

Таблица 5.Данные автотрансформаторов.

Тип

SНОМ, МВА

UНОМ обмоток, кВ

RT, Ом

XT, Ом

QХ, Мвар

ВН

СН

НН

ВН

СН

НН

ВН

СН

НН

АОДЦТН-710000/ 750/

710

10,5

0,12

0,12

2,2

55,1

0

309

2,502

7. Расчет потокораспределения в рассматриваемой точке электропередачи и выбор компенсирующих устройств

При расчете параметров схемы замещения реальной линии необходимо учитывать их распределенность вдоль ЛЭП. При этом рекомендуется использовать наиболее строгий и точный метод расчета - прямой метод с использованием гиперболических функций комплексных переменных. Расчеты режимов НБ и НМ необходимо выполнять при заданных значениях напряжений по концам линии. В качестве модели ЛЭП можно рассматривать линию в виде «П»- или «Т»-схемы замещения. Необходимо рассчитать параметры «П» образной схемы замещения для зимнего (режим НБ, январь) и летнего (режим НМ, июль) периодов.

Рисунок 2 - «П» образная схема замещения

Расчет параметров П - образной схемы замещения для зимнего периода:

(42)

(43)

Расчет параметров П - образной схемы замещения для летнего периода по формулам (42),(43):

В силу того, что активная составляющая величины Y_П значительно меньше ее реактивной составляющей (примерно на два порядка), то последующие расчеты можно упростить, принимая в дальнейшем Y_П равное ее мнимой составляющей b_П. Потерями активной мощности трансформаторах можно пренеберечь, т.е

Y_П = jb_П.

Таким образом получаем b_П = .

Параметры режима наибольшей передаваемой мощности.

Рисунок 3- Схема замещения линии электропередач.

Допущение:

Пренебрегаем потерями активной мощности в автотрансформаторах. Расчет режима наибольшей передаваемой мощности для U₁=U₂=780 кВ.

(41)

- угол, дополняющий до 90 град угол величины Z_П , выраженной в полярной форме.

= 90 - угол Z_П°

P₁ P_НБ= 2500 МВт

Рассчитаем угол _П :

Из формулы (41) находим значение угла _ЛЭП :

(42)

Расчет мощностей изображенных на схеме замещения и определение требуемой мощности компенсирующих устройств, дополнительно устанавливаемых на приемной подстанции.

Реактивная мощность

(44)

Рассчитаем зарядные мощности Q_c1 и Q_с2:

(45)

(46)

Реактивная мощность в начале линии:

(47)

Потери мощности на продольном элементе «П»-схемы:

(48)

Тогда активная и реактивная мощности в конце линии:

(49)

(50)

(51)



(52)

Потери реактивной мощности на сопротивлении ВН АТ:

(53)

где m - количество АТ или групп однофазных АТ.

(54)

Рассчитаем реактивную мощность поступающую в систему:

(55)

Рассчитаем напряжение в нулевой точке автотрансформатора приёмной ПС:

(56)

Мы можем поддержать это напряжение, так как автотрансформаторы приёмной ПС оснащены устройствами РПН, позволяющими регулировать напряжение в пределах ±6 x 2,1%.

(57)

(58)

В качестве КУ можно предложить установить 4 синхронных компенсатора (СК) КСВВ-320-20 (номинальное напряжение 20 кВ).

Для проверки осуществимости режима, рассчитаем напряжение в нулевой точке автотрансформатора, передающей ПС:

(59)

(60)



Можно поддержать значение рассчитанного напряжения, так как автотрансформаторы передающей ПС оснащены устройствами РПН, позволяющими регулировать напряжение в пределах ±6 x 2,1%

Режим наименьшей передаваемой мощности (U₁=U₂=U_ном)

P₁ P_НБ= 345 МВт

Рассчитаем угол _П :

Из формулы (41) находим значение угла _ЛЭП :

Расчет мощностей изображенных на схеме замещения и определение требуемой мощности компенсирующих устройств, дополнительно устанавливаемых на приемной подстанции, рассчитаем по формулам описанным выше:

Рассчитаем зарядные мощности Q_c1 и Q_с2:

Реактивная мощность в начале линии:

Потери мощности на продольном элементе «П»-схемы:

Тогда активная и реактивная мощности в конце линии:

Потери реактивной мощности на сопротивлении ВН АТ:

Рассчитаем реактивную мощность поступающую в систему:

Рассчитаем напряжение в нулевой точке автотрансформатора приёмной ПС:

Мы можем поддержать это напряжение, так как автотрансформаторы приёмной ПС оснащены устройствами РПН, позволяющими регулировать напряжение в пределах ±6 x 2,1%.

Чтобы снизить реактивную мощность, поступающую в систему , установим группу однофазных реакторов РОМБ-60000/525 (Приложение 7[1]).

Величина мощности, потребляемая реактором:

(61)

Тогда с учетом установленного реактора:

(62)

(63)



Для проверки осуществимости режима, рассчитаем напряжение в нулевой точке автотрансформатора, передающей ПС:

Можно поддержать значение рассчитанного напряжения, так как автотрансформаторы передающей ПС оснащены устройствами РПН, позволяющими регулировать напряжение в пределах ±6 x 2,1%

8. Режим синхронизации ЛЭП на приемную ПС (отключен выкл. В2)

Определим напряжение в начале ЛЭП, при котором в рассматриваемом режиме напряжение в её конце не будет превышать кратковременно допустимого:

(64)

Так как I₂=0 из уравнений четырехполюсника имеем:

(65)

Тогда имеем

(66)

(67)

Чтобы снизить реактивную мощность, поступающую в систему 1, установим группу однофазных реакторов РОМБ-60000/787,5 (Приложение 7[1]) в начало ЛЭП. Мощность, потребляемая группой реакторов:

Тогда с учетом установленного реактора:

По полученным значениям строим эпюры напряжения, тока и реактивной мощности по указанным ниже формулам:

(68)

(69)

(70)

Таблица 6.Результаты расчётов.

Lx, км	0	127,5	255	382,5	480
U(x), кВ	551,25	546,258	531,372	506,861	473,17
I(x), кА	0,000	-0,148	-0,259	-0,389	-0,552
Q(x), Мвар	0	-140,455	-238,617	-341,228	-452,046

Эпюра распределения напряжения вдоль линии

Эпюра распределения реактивной мощности вдоль линии

Эпюра распределения тока вдоль линии

9. Оценка пропускной способности электропередачи

Рисунок 4- Т-образная схема замещения ЛЭП с учётом концевых устройств.

Рассчитаем параметры схемы замещения:

(71)

(72)

Приводим схему замещения к виду:

Рисунок 6- Т-образная схема замещения ЛЭП

Рассчитаем Z₁ , Z₂, Z₃:

(73)

Т.к. выбранные автотрансформаторы одинаковы.

(74)

Рассчитаем собственные и взаимные проводимости рассматриваемой ЛЭП:

Так как

Z₁= Z₂, то Z₁₁= Z₂₂

(75)

Дополняющий угол:

(76)

Дополняющий угол:

Угол при перепаде напряжения на сопротивлениях ВН концевых устройствах (АТ):

(77)

(78)

(79)

Определим предельную по апериодической статической устойчивости мощность, которую можно передать по рассматриваемой ЛЭП с учётом концевых устройств для зимнего периода.

(80)

Осуществим проверку вычислений. Для рассматриваемого режима - режима наибольшей передаваемой мощности, имеем:

 (81)

что не превышает 1,5%

Определим коэффициент запаса по апериодической статической устойчивости для данного режима:

(82)

>20%

Список литературы

1. Методические указания по курсовому проектированию.

2. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электротехнических специальностей ВУЗов. под ред. В. М. Блок - М.:ВШ, 1990 .

3. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования / С.С. Ананичева. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1995. 55 с.

4. Справочник по проектированию электроэнергетических систем под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. - М.: Энергоатомиздат, 1985

5. Схемы электрических соединений подстанций: Методические указания по дисциплине «Электрическая часть станций и подстанций»/C.Е. Кокин. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 44 с.

6. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. - 6-е изд. М.: Энергоатомиздат, 2002.

Размещено на Allbest.ru

...