Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Факультет (институт) Вечерне-заочный

Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий

Курсовая работа

по дисциплине Электроэнергетические системы и сети

Проектирование районной электрической сети

БАРНАУЛ 2017

• Реферат
• Объем данного курсового проекта составляет 32 листа пояснительной записки и 3 листа графической части. Пояснительная записка содержит 37 таблиц, 8 рисунков, 9 источников литературы. Курсовой проект содержит 14 разделов. Ключевые слова: электрическая сеть, мощность, номинальное напряжение, подстанция, оборудование, батареи конденсаторов, трансформатор, компенсирующее устройство.
• Основными разделами являются: составление вариантов схемы электрической сети и выбор наиболее рациональных вариантов; Выбор номинальных напряжений электрической сети; определение необходимости установки и выбор компенсирующих устройств в электрической сети; выбор трансформаторов на подстанциях; выбор сечений проводов воздушных линий электропередачи; технико-экономическое обоснование окончательного варианта исполнения электрической сети; уточненный расчет компенсирующих устройств в электрической сети; точный электрический расчет установившихся режимов работы электрической сети; выбор устройств регулирования.
• Данный курсовой проект является учебным.
• 1. Задание и исходные данные для проектирования
• Спроектировать электрическую сеть для электроснабжения указанных потребителей от электрической системы в соответствии с вариантом ГШ. Месторасположение источника питания и потребителей электроэнергии указано на рисунке 1.1, а их характеристики - в таблице 1.1. Электрическая сеть расположена в объединенной энергосистеме (ОЭС) Сибири, II районе по гололеду.
• В таблице 1.1 приведены значения активной мощности нагрузок потребителей в максимальном режиме Рi=Рмаксi.
• Расстояния между точками:
• l01=17 км; l02=29 км; l03=36 км; l04=20 км; l12=17 км; l13=26 км; l14=14 км; l23=14 км; l24=17 км; l34=17 км.
• Рисунок 1.1 - Месторасположение источника питания и потребителей электроэнергии
• Таблица 1.1 - Характеристика источника питания и потребителей электроэнергии
• Определяются значения полной мощности нагрузок потребителей , исходя из активной мощности нагрузки и коэффициента мощности cosi потребителей, указанных в таблице 1.1.
• Определение электрической нагрузки на подстанциях в послеаварийном режиме

2. Составление вариантов схемы электрической сети и выбор наиболее рациональных вариантов

2.1 Варианты разомкнутой схемы электрической сети

Составляются варианты разомкнутой схемы электрической сети. Варианты схем приведены на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Варианты разомкнутых схем

Производится предварительный анализ и выбор вариантов разомкнутой схемы исполнения сети. Результаты сводятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Характеристика вариантов разомкнутой схемы

Из предложенных схем наилучшим вариантом исполнения сети является вариант, приведенный на рисунке 2.1 а).

2.2 Варианты схемы электрической сети, имеющей замкнутый контур

Варианты схемы электрической сети, имеющей замкнутый контур, приведены на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Варианты схем, имеющих замкнутый контур

Производится предварительный анализ и выбор вариантов схем исполнения сети, имеющих замкнутый контур. Результаты сводятся в таблицу в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Характеристика вариантов схем, имеющих замкнутый контур

Исходя из упрощенных критериев, из предложенных схем наилучшим вариантом исполнения сети является вариант, приведенный на рисунке 2.2 а).

трансформатор баланс активный реактивный

3. Приближённый расчёт потокораспределения в электрической сети

Схемы потокораспределения приведены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема потокораспределения в сети: а) для разомкнутой сети в максимальном режиме; б) для разомкнутой сети в послеаварийном режиме; в) для сети с замкнутым контуром в максимальном режиме; г) для и сети с замкнутым контуром в послеаварийном режиме

Рассчитываются потоки мощности для участков сети в максимальном и послеаварийном режимах в соответствии с формулами приведенными ниже. Результаты сводятся в таблицу 3.1.

Для разомкнутой сети:

Для сети с замкнутым контуром:

Точка 3 - точка потокораздела активной и реактивной мощностей.

В послеаварийном режиме из строя выходит наиболее загруженный участок 04.

Таблица 3.1 - Расчет потокораспределения в электрической сети

4. Выбор номинальных напряжений электрической сети

Номинальное напряжение Uном вычисляется по формуле Стилла:

а потери напряжения:

.

Результаты расчетов, а так же ближайшие стандартные наибольшие и наименьшие напряжения приведены в таблице 4.1. Результаты проверки напряжения сведены в таблицу 4.2

Таблица 4.1 - Результаты расчетов напряжения для электрической сети

Таблица 4.2 - Проверка напряжения для электрической сети

Проверка напряжения производится в соответствии со следующими критериями:

- для максимального режима Umax15%Uном;

- для послеаварийного режима Uпавр20%Uном.

Так как суммарные потери напряжения в сети напряжением 220кВ не превышают 3% от Uном в максимальном режиме, то Uном=220кВ завышено.

Окончательно принимается напряжение:

- для разомкнутой сети 110кВ;

- для сети с замкнутым контуром: участок 01 - 35кВ, участки 02, 23, 04, 43 - 110кВ.

5. Баланс активной и реактивной мощностей в электрической сети

5.1 Приближённый баланс активной мощности в сети

Приближённый баланс активной мощности в сети рассчитывается по выражению [2]:

19,00+42,00+27,00+35,00=123,00 МВт;

0,95·123,00+0,08·123,00+0,1·123,00=138,99 МВт.

Считается, что установленная мощность генераторов источника питания Pип достаточна для покрытия потребностей сети: 138,99 МВт.

Реактивная мощность, выдаваемая источником питания в сеть Qип, определяется по выражению:

0,920,43; 138,99·0,43=59,21 МВар.

Баланс для кольцевого участка сети, имеющей замкнутый контур U=110 кВ.

42,00+27,00+35,00=104,00 МВт.

0,95·104,00+0,08·104,00+0,1·104,00=117,52 МВт.

117,52 МВт.

Реактивная мощность, выдаваемая источником питания в сеть Qип, определяется по выражению:

.

117,52·0,43=50,06 МВар.

Баланс для радиального участка сети, имеющей замкнутый контур U=35 кВ.

19,00 МВт.

0,95·19,00+0,08·19,00+0,1·19,00=21,47 МВт.

21,47 МВт.

21,47·0,43=9,15 МВар.

5.2 Приближённый баланс реактивной мощности в сети

Приближённый баланс реактивной мощности в сети рассчитывается по формулам, приведенным ниже. Результаты расчетов сведены в таблицу 5.1

Таблица 5.1 - Результаты расчетов мощности в сети

Для разомкнутой сети:

Для сети с замкнутым контуром:

6. Определение необходимости установки и выбор компенсирующих устройств в электрической сети

Определяется мощность компенсирующих устройств [1].

Для радиально-магистральной сети:

120,99 - 59,21 = 61,78 МВар.

Для сети, имеющей замкнутый контур:

Определяется необходимость установки КУ на радиальном участке.

13,41-9,15=4,26 МВар.

Определяется необходимость установки КУ на кольцевом участке.

108,64-50,06=58,57 МВар.

Так как , то это свидетельствует о недостаточной величине реактивной мощности в сети, и в этом случае необходимо устанавливать компенсирующие устройства.

Данные по расчету и выбору КУ приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Расчет и выбор КУ для сети

Производится уточнение мощности нагрузок п/ст на основании выбранных БК по формуле

Результаты сведены в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет уточненных мощностей нагрузок подстанций

Рассчитываются потоки мощности для участков сети в максимальном и послеаварийном режимах в соответствии с формулами приведенными ниже. Результаты сводятся в таблицу 6.3.

Для разомкнутой сети:

Для сети с замкнутым контуром:

Приближенный расчет потокораспределения в сети c замкнутым контуром в послеаварийном режиме, когда выходит из строя участок 04.

Когда выходит из строя участок 02:

Таблица 6.3 - Расчет потокораспределения в электрической сети

7 Выбор трансформаторов на подстанциях

При питании потребителей 1 и 2 категории на подстанции устанавливаются 2 трансформатора, мощность которых выбирается по выражению:

,

где - максимальная нагрузка подстанции с учетом мощности компенсирующих устройств, МВА;

- коэффициент перегрузки.

При питании потребителей 3 категории на подстанции устанавливается 1 трансформатор, мощность которого выбирается по выражению:

Расчетные и каталожные данные по выбору трансформаторов приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1 - Расчетные и каталожные данные по выбору трансформаторов

8 Выбор сечений проводов воздушных линий электропередачи

Для воздушных линий 110-220 кВ выбираются сталеалюминевые провода марки АС, а для прокладки линий используются железобетонные опоры [1,4].

Результаты выбора и проверки сечений проводов ВЛЭП сводятся в таблицы 8.1-8.2, при этом используются следующие формулы:

,

где - ток, протекающий по участку сети, в нормальном режиме, А;

- ток, протекающий по участку сети, в послеаварийном режиме, А.

Таблица 8.1 - Выбор сечений проводов воздушных ЛЭП

Таблица 8.2 - Проверка сечений проводов воздушных ЛЭП

9. Составление схемы замещения электрической сети и определение ее параметров

Схема замещения радиально-магистральной сети представлена на рисунке 9.1, сети, имеющей замкнутый контур - на рисунке 9.2.

Рисунок 9.1 - Схема замещения радиально-магистральной сети

Рисунок 9.2 -Схема замещения сети, имеющей замкнутый контур

Результаты расчета параметров схем замещения ВЛЭП и трансформаторов разомкнутой сети и сети, имеющей замкнутый контур, приведены в таблице 9.1-9.2

Параметры схем замещения элементов электрической сети определяются следующим образом.

- для ВЛЭП:

где n - количество цепей на участке.

- для трансформаторной подстанции:

где n - количество трансформаторов на подстанции.

Таблица 9.1 - Определение параметров схемы замещения воздушных ЛЭП

Таблица 9.2 - Определение параметров схем замещения трансформаторов подстанций

10 Разработка схемы соединений

Схема электрических соединений разомкнутой сети приведена на рисунке 10.1, а для сети с замкнутым контуром на рисунке 10.2.

Рисунок 10.1 - Схема электрических соединений разомкнутой сети



Рисунок 10.2 - Схема электрических соединений сети с замкнутым контуром

11 Технико-экономическое обоснование окончательного варианта исполнения электрической сети

11.1 Определение капиталовложений на сооружение электрической сети

Расчеты по определению капиталовложений на сооружение воздушных ЛЭП и подстанций электрической сети приведены в таблице 11.2 - 11.3.

Необходимые индексы и коэффициенты для данных расчетов приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1 - Индексы и коэффициенты

kзонавл и kзонапст - зональные повышающие коэффициенты к базисной стоимости электросетевых объектов [6].

Ктип91 - коэффициент пересчета цен с 1984г. на 1991 года [7].

Ктип00 - коэффициент пересчета цен с 1991г. в 2000 года [8].

Ктип17 - индекс изменения сметной стоимости строительства к базисным ценам 2000 года по Федеральным округам и регионам Российской Федерации на апрель 2017 года (Сибирский федеральный округ, Алтайский край) [9]

Таблица 11.2 - Капиталовложения на сооружение воздушных ЛЭП

Таблица 11.3 - Капиталовложения на сооружение подстанций

11.2 Определение ежегодных издержек на эксплуатацию электрической сети

Определяются технико-экономические показатели по следующим формулам:

алэп=6,7%, ап/ст=6,7%;

орлэп=0,8%, орп/ст=5,9%;

; ;

Результаты расчетов сведены в таблицу 11.4.

Определяются потери электроэнергии в трансформаторах, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.5.

Определяются потери электроэнергии в воздушных ЛЭП, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.6.

Определяются потери электроэнергии в батареях конденсаторов, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.7.

Таблица 11.4 - Технико-экономические показатели

Таблица 11.5 - Потери электроэнергии в трансформаторах

;

Таблица 11.6 - Потери электроэнергии в воздушных ЛЭП

Таблица 11.7 -Потери электроэнергии в батареях конденсаторов

11.3 Определение окончательного варианта исполнения электрической сети

Окончательный вариант исполнения сети выбирается исходя из следующих показателей:

;

; ;

Данные технико-экономического расчёта методом приведённых затрат сводятся в таблицу 11.8.

Таблица 11.8 - Основные технико-экономические показатели для предварительно выбранных вариантов исполнения электрической сети

Поскольку относительная разность приведенных затрат меньше 5%, то оба варианта сети являются равноэкономичными. В связи с этим окончательный вариант выбирается по следующим критериям: удобство эксплуатации, оперативная гибкость, надежность. Всем вышеприведенным параметрам соответствует вариант сети с замкнутым контуром, именно его мы и принимаем к исполнению.

12 Уточненный расчет компенсирующих устройств в электрической сети

При минимальном режиме из-за снижения нагрузки можно отключить один из двух трансформаторов на двухтрансформаторных подстанциях, если выполняется следующее условие:

12.1 Определение нескомпенсированной реактивной нагрузки

Расчет потерь в стали и в меди для трансформаторов представлен в таблице12.1.

Таблица 12.1 - Расчет потерь в стали и в меди для трансформаторов

Определение расчетных нагрузок без учета компенсирующих устройств производится по следующей формуле:

Результаты расчетов приведены в таблице 12.2

Таблица 12.2 - Расчет расчетных нагрузок

Определяются перетоки мощности без учета компенсирующих устройств. Для максимального и минимального режимов:

Для послеаварийного режима:

Результаты расчетов сводятся в таблицу 12.3.

Таблица 12.3 - Расчет перетоков мощности

В таблице 12.4 приведены результаты расчета нескомпенсированной реактивной нагрузки для максимального, минимального и послеаварийного режимов.

Таблица12.4 - Результаты расчета нескомпенсированной реактивной нагрузки

12.2 Определение суммарной реактивной мощности компенсирующих устройств на основании точного расчета мощностей

В таблицах 12.5, 12.6 приведены результаты расчета точного баланса активной и реактивной мощности.

Таблица 12.5 - Результаты расчета точного баланса активной мощности

Таблица 12.6 - Результаты расчета точного баланса реактивной мощности

12.3 Расчет суммарных мощностей компенсирующих устройств

Суммарная мощность компенсирующих устройств распределяется по подстанциям пропорционально их нескомпенсированным нагрузкам. В таблице 12.7 приведен расчет суммарных мощностей компенсирующих устройств.

Таблица 12.7 - Расчет суммарных мощностей КУ

Определение необходимого количества и мощности батарей конденсаторов по подстанциям для компенсации реактивной мощности приведено в таблице12.8.

Таблица 12.8 - Распределение КУ по подстанциям для различных режимов работы электрической сети

12.4 Корректировка нагрузки

Результаты корректировки нагрузки сводятся в таблицу 12.9.

Таблица 12.9 - Расчет уточненных мощностей нагрузок на подстанциях

13 Точный электрический расчет установившихся режимов работы электрической сети

Расчет потерь в стали и в меди для трансформаторов представлен в таблице 13.1.

Таблица 13.1 - Расчет потерь в стали и в меди для трансформаторов

Схема замещения сети для заданного режима работы приведена на рисунке 13.1.

а)

б)

Рисунок 13.1 - Схема замещения сети имеющей замкнутый контур:

а) для максимального и минимального режимов; б) для послеаварийного режима

Определение расчетных нагрузок производится по следующей формуле:

Результаты расчетов приведены в таблице 13.2

Таблица 13.2 - Расчет расчетных нагрузок

Производится приближенный расчет потокораспределения. Результаты расчетов сводятся в таблицу 13.3.

Для максимального и минимального режимов:

Для послеаварийного режима:

Таблица 13.3 - Расчет перетоков мощности

Учитывая расчетные нагрузки и потокораспределение, схема замещения примет вид, изображенный на рисунке 13.3.

Определение мощности в начале и конце участков.

Для максимального и минимального режимов:



а)

б)

Рисунок 13.3 - Упрощенная схема замещения сети: а) для максимального и минимального режима; б) для послеаварийного режима

Для послеаварийного режима:

Результаты расчетов сведены в таблицу 13.4

Таблица 13.4- Определение мощности в начале и конце участков сети

Определение напряжения в узлах сети. Результаты расчетов сведены в таблицу 13.5.

Для максимального и минимального режимов.

Для послеаварийного режима.

Таблица 13.5 - Определение напряжения в узлах сети

14 Выбор устройств регулирования напряжения в электрической сети

Расчеты по выбору устройств регулирования напряжения в электрической сети сведены в таблицу 14.1. Расчет ведется согласно следующим формулам:

Таблица 14.1 - Выбор устройств регулирования напряжения в сети

Сравнение действительных значений напряжений на низкой стороне приведено в таблице 14.2.

Таблица 14.2 - Сравнение действительных значений напряжений на низкой стороне

; - для U=11кВ;

- для U=10кВ;- для U=6кВ;

Так как все условия выполняются, то выбор ответвлений трансформаторов на подстанциях произведен правильно.

Список использованных источников

1. Карапетян, И. Г. Справочник по проектированию электрических сетей [Электронный ресурс] / И. Г. Карапетян, Д. Л. Файбисович, И. М. Шапиро. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : ЭНАС, 2012. - 376 с.

2. Гутов, И. А. Электроэнергетические системы и сети [Электронный ресурс]: задания к курсовому проекту для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения / И. А. Гутов; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул : Изд - во АлтГТУ, 2015. - 11 с.

3. Гутов, И. А. Проектирование электрической сети [Электронный ресурс]: В 3 частях. Часть 1. Выбор варианта исполнения электрической сети и оборудования : учебно-методическое пособие к выполнению курсового проекта по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети» для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения / И. А. Гутов; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул: Изд - во АлтГТУ, 2015. - 49 с.

4. Гутов, И. А. Проектирование электрической сети [Электронный ресурс]: В 3 частях. Часть 2. Разработка схемы электрических соединений сети и технико-экономические расчеты : учебно-методическое пособие к выполнению курсового проекта по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети» для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения / И. А. Гутов; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул: Изд - во АлтГТУ, 2015. - 20 с.

5. Гутов, И. А. Проектирование электрической сети [Электронный ресурс]: В 3 частях. Часть 3. Расчеты установившихся режимов работы электрических сетей : учебно-методическое пособие к выполнению курсового проекта по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети» для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения / И. А. Гутов; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул: Изд - во АлтГТУ, 2015. - 44 с.

6. Лыкин, А. В. Электрические системы и сети [Текст] : учеб. пособие /
А. В. Лыкин. - М. : Логос, 2005. - 240 с.

7. Приложение к письму Госстроя СССР от 6 сентября 1990 г. N 14-Д Индексы изменения сметной стоимости строительно-монтажных работ, прочих затрат и территориальные коэффициенты”

8. Вестник управления ценообразования и сметного нормирования в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве, Выпуск 1(21). - Москва, 2000. - 45с.

Размещено на Allbest.ur

...