Учебная работа. Проектирование электрической сети напряжением 35/110 кв

Задание на курсовой проект

Спроектировать электронную сеть напряжением 35-110 кВ для электроснабжения 6 потребителей от 2-ух источников электроэнергии.

Таблица 1. Данные источников электроэнергии

Координаты

Обозначения

Масштаб

км/cм

A

B

A

B

X

Y

X

Y

14

9

10

2

Система

TДTН-16000/115/38,5/11

Sсн = 6 MВA,

Sнн = 1,5 MВA

2

Таблица.2 Координаты потребителей

Координаты потребителей

1

2

3

4

5

6

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

4

3

9

5

16

4

10

8

16

1

13

2

Таблица.3 Данные электронной сети

Номер узла

Наибольшая зимняя перегрузка

МВт

Cos ц

Состав потребителей по категориям электроснабжения

(1/2/3),%

Номинальное напряжение сети

НН, кВ

Напряжение на шинах источников, % от Uном

Длительность

Использования максимума перегрузки

Тм

Cos ц

Durata perioadei de investiюie

Норм

режим

Послеавар.

режим

1

6

0.85

20/40/40

10

105

107

6000

0.8

2

2

4

0.85

20/40/40

10

6000

0.8

2

3

7

0.85

20/40/40

10

6000

0.8

2

4

4

0.85

20/40/40

10

6000

0.8

2

5

7

0.85

20/40/40

10

6000

0.8

2

6

5

0.83

10/25/65

10

6000

0.8

2

1. Выбор вариантов схем электронных сетей.

1.1 Расчёт употребления активной мощности и баланса реактивной мощности в сети

1.1.1 Активная мощность выдаваемая в сеть источниками

(1.1);

где суммарная активная мощность источников, отдаваемая в проектируемую сеть, MW;

коэффициент одновременности больших активных нагрузок потребителей,

большая активная мощность i-й перегрузки, MW;

число нагрузок;

относительное

При выполнении курсового проекта предполагаем, что питающая электронная система имеет установленную мощность генераторов, достаточную для покрытия активной мощности потребителей проектируемого района.

1.1.2 Реактивная мощность выдаваемая в сеть источниками

где реактивная мощность источников питания;

1.1.3 Реактивная мощность потребляемая перегрузками

(1.2)

где суммарная реактивная мощность нужная для электроснабжения потребителей;

коэффициент одновременности наибольших нагрузок, ;

большая реактивная мощность i-й перегрузки, MVAr;

относительная величина утрат в трансформаторе , ;

t число трансформаторов, t = 1;

l число участков электронной сети;

утраты реактивной мощности в полосы , MVAr;

зарядная реактивная мощность j-го участка, MVAr;

представим что ;

мощность i-й перегрузки, MVAr, .

Расчет реактивной мощности потребителей:

(1.3)

Определяем мощность каждой перегрузки:

Определим суммарную мощность возмещающего устройства:

(1.4)

Расчётные значения нагрузок:

Qкуi

1,32

0,88

1,54

0,88

1,54

1,35

Sрасi

6+ j 2,4

4+ j 1,6

7+ j2,8

4+ j1,6

7+ j 2,8

5+ j 2

1.2 Составление вариантов конфигурации электронной сети

При составлении вариантов конфигурации электронной сети руководствуемся последующими советами:

1. Суммарная длина всех линий обязана быть как можно меньше;

2. Передача электронной энергии от источника к пт употребления обязана выполняться по кратчайшему пути с наименьшим число трансформации;

3. нужно стремиться к отсутствию незагруженных линий;

4. Разработку вариантов следует начинать с более обычных конфигураций сетей -радиальных, магистрально-радиальных, кольцевых;

5. Любой составленный вариант конфигурации электронной сети должен удовлетворять условиям надежности, посреди которых принципиально отметить последующее:

-потребители первой группы должны питаться от 2-ух независящих источников т.е. к пользователям первой группы должны подступать не наименее 2-ух линий;

-в аварийных режимах полосы не должны перегружаться.

Вариант 1:

Вариант 2:

Длина полосы.

где: -Масштаб [км/см]

x1, x2, y1, y2 — Координаты точек .

Для схемы 1:

Линия

A-4

4-2

2-1

1-В

B-6

5-6

3-5

A-3

Длина,км

8,2

6,3

10,7

12,16

6

6,3

6

10,7

l =66,36км .

Для схемы 2:

Линия

B-6

4-2

2-1

B-2

5-6

3-5

A-4

A-3

Длина,км

6

6,3

10,7

6,3

6,3

6

8,2

10.7

l =54,2 км.

1.3 Расчёт приближенного потокораспределения

Расчёт потокораспределения проводим без учёта утрат мощности на участках электронной сети. Так как на данном шаге проектирования сопротивления участков неопознаны , то крайние мы заменяем их длинами.

Для схемы 1:

Для схемы 2:

1.4 Выбор номинального напряжения участков электрической сети

Наивыгоднейшее напряжение сети определяем по формуле (1.7):

кВ (1.7)

где экономическое напряжение участка сети, кВ;

длина полосы, км;

передаваемая активная мощность, МВт.

Вариант 1

Для варианта №1 избираем номинальное напряжение Unom=110 кВ.

Вариант 2

Для варианта 2 избираем номинальное напряжение Uн=110 кВ.

1.5 Выбор схемы электронных соединений подстанций

Тип схемы на стороне высочайшего напряжения подстанции определяется её группой, ролью и местоположением в электронной системе.

Для схемы 1:

Узел 1,2,3,4,5,6 -схема 8 из 11SE.

Для схемы 2:

Узел1,3,4,5,6- схема 8.

Узел 2-схема 12.

1.6 Выбор оборудования

1.6.1 Выбор числа и мощности трансформаторов

Номинальная мощность трансформатора, установленного в i-м узле обязана удовлетворять условию:

(1.8)

где перегрузка узла i.

коэффициент аварийной перегрузки, .

n- число трансформаторов в узле, n=2

Определяем мощность каждой перегрузки:

узел 1. узел 4.

узел 2. узел 5.

узел 3. узел 6.

Избираем последующие трансформаторы

Таб.4

Узел

Sном

Расч.

Sном

Уст.

Тип

трансформатора

Uном

ВН

Unom

НН

Uкз

Pкз

P0

Q0

I0

MВA

MВA

кВ

кВ

%

кВт

кВт

кВар

%

1

5,04

6,3

ТMH-6300/110

115

11

10,5

44

11,5

50,4

0,8

2

3,36

4,0

ТMH-4000/110

115

11

10,5

22

5,0

37,5

1,5

3

5,88

6,3

ТMH-6300/110

115

11

10,5

44

11,5

50,4

0,8

4

3,36

4,0

ТMH-4000/110

115

11

10,5

22

5,0

37,5

1,5

5

5,88

6,3

ТMH-6300/110

115

11

10,5

44

11,5

50,4

0,8

6

4,3

6,3

ТMH-6300/110

115

11

10,5

44

11,5

50,4

0,8

1.6.2 Выбор коммутационной аппаратуры

В данном курсовом проекте коммутационная аппаратура выбирается по расчетным условиям обычного режима (по номинальному напряжению и номинальному току).

Эти условия могут быть записаны в виде

Uн Uсети. н;

Iн Iраб.расч;

где

Uн, Iн-номинальные напряжения и номинальные токи избираемого оборудования;

Uсети. н- номинальное напряжение сети;

Iраб.расч- больший рабочий ток.

Больший рабочий ток рассчитываем по формуле(1,9) :

(1.9):

узел 1. узел 4.

узел 2. узел 5.

узел 3. узел 6.

Таб.5 Коммутационные аппараты.

Заглавие

Тип

Разъеденители

PДЗ-110/1000

Разъеденители

3OН-110М/ИУ1

Выключатели

ВВБК-110Б-50

Трансформаторы тока

ТФЗМ110-У1

Трансформаторы напряжения

НКФ-100-57

1.7 Выбор и проверка сечений проводов на участках сети

1.7.1 Выбор сечений и марок проводов на участках

Выбор сечений проводников производим по расчетной токовой перегрузке линий , которая определяется по выражению

где —ток в полосы на 5-ый год эксплуатации;

— коэффициент учитывающий конфигурации перегрузки =1,05

— коэффициент учитывающий число часов использования

Величина тока на i-м участке определяем по результатам расчета приближенного потокораспределения;

Для схемы 1

Расчётная токовая перегрузка участков полосы:

В согласовании с таб 7-2 стр.194.[1] избираем сечение и тип провода.

Результаты заносим в таблицу №6

Таб.6

Участок полосы

Iр,А

Марка провода

Iдоп , А

R0, Ом/км

X0, Ом/км

b0, Cм/км

A-3

69,93

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

3-5

28,71

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

5-6

13,23

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

6-B

42,71

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

B-1

9,8

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

1-2

32,15

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

2-4

55,38

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

4-A

78,91

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

Для схемы 2

Расчётная токовая перегрузка участков полосы:

В согласовании с таб 7-2 стр.194.[1] избираем сечение и тип провода.

Результаты заносим в таблицу №7

Таб.7

Участок полосы

Iр,А

Марка провода

Iдоп , А

R0, Ом/км

X0, Ом/км

b0, Cм/км

A-3

72,4

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

3-5

31,19

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

5-6

13,11

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

6-B

46,09

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

B-2

7,14

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

1-2

35,6

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

2-4

54,22

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

4-A

77,9

АС-70/11

265

0,42

0,44

2,46•10-6

1.7.2 Проверка сечений проводов

Избранные сечения проводов должны быть проверенны:

1. По допустимой токовой перегрузке по нагреву;

2. по условиям короны;

3. по условиям механической прочности ;

4. по допустимой утраты напряжения;

1. Проверка сечений линий по допустимой токовой перегрузке по нагреву осуществляется по условию:

;

Где -расчетный ток для проверки проводов и кабелей по нагреву;

-допустимые долгие токовые перегрузки[4] (таб.17).

Для провода марки АС-70 допустимый ток

Для обоих вариантов все проводники удовлетворяют условию как в обычном, так и в аварийном режимах.

В согласовании с /1.таб.2.4/ сечение всех участков удовлетворяют условиям короны.

2 Расчёт режимов работы электронной сети и выбор средств регулирования напряжения

Задачей данного раздела является определение потоков мощности в ветвях, напряжений в узлах , как в обычном , так и в аварийном режиме с учётом утрат мощности и напряжений во всех элементах сети, также выбор средств регулирования напряжения.

2.1 Составление схемы замещения сети

2.1.1 характеристики участков

Определяем характеристики П-образной схемы замещения для участков

Вариант 1.

Вариант 2.

2.1.2 Определение приведённых нагрузок

значения приведённых нагрузок определяем по формуле

RTp-активное сопротивление трансформатора

XTp- реактивное сопротивление трансформатора

dPTp, dQTp- утраты активной и реактивной мощности в обмотках трансформатора.

— принимая во внимание зарядные мощности линий.

Узел 1.

Узел 2.

Узел 3.

Узел 4.

Узел 5.

Узел 6.

Узел B.

Вариант 2.

Потому что для второго варианта трансформаторные подстанции остаются те же, то RTp, XTp, ?PTp, ?QTp остаются такие же как и для первого варианта, потому мы рассчитываем лишь приведённые перегрузки для всякого узла

Узел 1.

Узел 2.

Узел 3.

Узел 4.

Узел 5.

Узел 6.

Узел B.

2.1.3 Расчёт приближённого потокораспределения

Вариант 2

Используя 1-й законКирхгофа определяем потокораспределение во всей сети.

—

2.1.4 Уточнённый расчёт потокораспределения

Вариант 1.

Принимая во внимание направление потоков мощностей и утраты мощности в отдельных участках, определяем мощности сначала и в конце участков. Точками потокоразделов являются точки 2 и 5. Начинаем расчеты от этих точек, пересчитываем потокораспределение с учетом утрат мощности.

Вариант 2.

2.1.5 Определение напряжения в узлах схемы

Вариант 1.

Зная напряжение на шинах генерирующих узлов в обычном режиме определяем утраты напряжения на участках и напряжения в узлах сети.

Для участка А-3;

Для участка 3-5;

Для участка B-6;

Для участка B-1;

Для участка A-4;

Для участка 2-4;

Вариант 2.

Для участка А-3;

Для участка 3-5;

Для участка B-6;

Для участка B-2;

Для участка A-4;

Для участка 2-4;

Для участка 2-1;

2.2 Расчет послеаварийных режимов

2.2.1 Расчет потокораспределения

Вариант 1.

Расчет послеаварийных режимов производится как для уточненной проверки избранных сечений проводов по условиям допустимого нагрева, так и для определения меньших значений напряжения, которые могут быть на шинах подстанции.

Рассматриваем вариант отключения более нагруженной полосы (участок А-4)

Используя 1 законКирхгофа определяем потокораспределение в аварийном режиме.

Вариант 2.

Рассматриваем вариант отключения более нагруженной полосы для второго варианта электронной сети (участок А-3)

2.2.2 Определение напряжения в узлах схемы в послеаварийном режиме

Вариант 1.

Зная напряжение на шинах генерирующих узлов в обычном режиме определяем утраты напряжения на участках и напряжения в узлах сети.

Для участка А-3;

Для участка 3-5;

Для участка 5-6;

Для участка B-6;

Для участка B-1;

Для участка 2-1;

Для участка 2-4;

Вариант 2.

Для участка А-4;

Для участка 2-4;

Для участка 2-1;

Для участка B-2;

Для участка B-6;

Для участка 5-6;

Для участка 3—5;

2.3 Выбор средств регулирования напряжения

Определяем ступень РПН на которой должен работать трансформатор по формуле:

где: -напряжение на шинах ВН подстанции

— номинальное вторичное напряжение трансформатора

— номинальное первичное напряжение трансформатора

— напряжение которое обязано быть на шинах НН

— утраты напряжения в трансформаторе, определяемые по формуле:

где: — активное и индуктивное сопротивление трансформатора

— активная и реактивная перегрузка трансформатора

Вариант 1.

Номинальный режим:

Для узла 1

Узел 1.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 2.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 3.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 4.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 5.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 6.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Вариант 1.

Послеаварийный режим, регулирование напряжения в узлах:

Узел 1.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 2.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 3.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 4.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 5.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 6.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Вариант 2.

Номинальный режим:

Для узла 1

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 2.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 3.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 4.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 5.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 6.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Вариант 2.

Послеаварийный режим, регулирование напряжения в узлах:

Узел 1.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 2.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 3.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 4.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 5.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

Узел 6.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при всем этом ответвлении РПН:

;

2.4 Сравнение вариантов

Сравнивая рассматриваемые варианты, можно создать последующие выводы:

1. Оба варианта доступны по техническим характеристикам (надёжность, регулирование напряжения в обычном и послеаварийном режимах).

2. Утраты активной мощности в обоих вариантах фактически схожи.

3. Суммарная длина линий в первом варианте равна — 66,36 км, а во 2-м варианте — 54,2км.

4. Работа релейной защиты и автоматики во 2-м варианте реализуется еще легче чем в первом(кольцевая схема).

5. В итоге технического сопоставления вариантов принимаем 2-ой вариант.

3. Расчёт провода на механическую крепкость АС-70/11

3.1 Определение удельных нагрузок

Провода и тросы воздушных линий испытывают деяния механических нагрузок, направленных по вертикали (масса провода и гололеда) и по горизонтали (давление ветра). При механическом расчёте проводов и тросов комфортно употреблять удельные перегрузки, другими словами перегрузки, действующие на один метр повода и приходящие на 1мм2 площади поперечного сечения провода.

3.1.1 Перегрузка от собственного веса провода

Начальные данные:

AC-70/11;

F=Fcт+Fal , Fcт,Fal

— избираем из таб. 14. Fcт=11,3 мм2 ;Fal=68мм2;

F=79,3мм2

G — удельный вес провода , G=274 (кг/км)

d — поперечник провода

bc — толщина стены гололеда,

g0 — 9,81м/с2;Скорость ветра V = 25 m/s.

Скорость напора ветра q max =40 daN/;

3.1.2 Перегрузка от веса гололёда

3.1.3 Нагрузка от веса провода и гололеда

3.1.4 Горизонтальная ветровая перегрузка на провод без гололеда

— коэффициент неравномерности высокоскоростного напора ветра =0.85;

Сc — коэффициент лобового сопротивления.

Сc=1.2 если d< 20 mm,

3.1.5 Горизонтальная ветровая перегрузка на провод, покрытый гололедом

3.1.6 Результирующая от ветровой перегрузки и веса провода без гололеда

3.1.7 Результирующая от ветровой перегрузки и веса провода, покрытого гололедом

3.2 Определение критичных пролетов

Критичным пролётом именуется таковая длина пролёта, при котором достигаются допустимые напряжения провода при 2-ух всех типах погодных критерий.

Формула для определения критичного просвета быть может получена из уравнения состояния провода

;

Где: допускаемые напряжения в проводе соответственно в режиме “n” и “m”, , из таб 2.5.7 [ 3 ] .

надлежащие удельные перегрузки, .

lкр — длина критичного просвета, m.

E = 1/ — модуль упругости ,, из таб 2.5.8 [ 3 ].

— температурный коэффициент мощности расширения провода, из таб 2.9.8 [3].

tn , tm — температуры,

Решая уравнение состояния провода относительно lkpi, получаем

;

Критичные просветы можно высчитать , подставляя в формулу данные, характеризующие начальные режимы:

i=1

i=2

i=3

tmax = 40°C; tmin = -35°C; tср = 5°C; E= 8250 ;

;

lkp1> lkp2> lkp3

3.3 Определение начального режима провода

Избираем пригодную длину [l]=200m;

Избираем рабочую длину просвета lр=170 m > lкр2;

Избираем начальные данные для расчета:

[c]=11,6 daN/mm2;

6,7=27,58•10-3 daN/m•mm2.

3.4 Определение стрел провеса провода

Стрела провеса провода определяется по формуле:

где : удельная перегрузка в расчетном режиме ;

напряжение в материале провода в расчетном режиме;

l — длина просвета 2.5.5 [ 3 ].

Напряжение в проводе определяется из уравнения состояния провода :

(3.4)

Режимы расчета провода

Расчетный режим

Сочетания погодных критерий

Номер перегрузки

I

Провод и тросы покрытые гололедом, высокоскоростной напор ветра 0,25 N/ (но не наиболее 140 N/)

6,7

II

Провода покрыты гололедом, ветер отсутствует q=0

3

III

Высокоскоростной напор ветра q, , гололед отсутствует

6

IV

Среднегодовая температура, ветер и гололед отсутствуют

1

V

,ветер и гололед отсутствует

1

VI

Низкая температура , ветер и гололед отсутствует

1

VII

Наибольшая температура =400C, ветер и гололед отсутствует

1

;

;

;

Режим I :

Режим II :

Режим III :

Режим IV :

Режим V :

Режим VI :

Режим VII :

Определение стрел провеса :

Режим I:

Режим II :

Режим III : ;

Режим IV : ;

Режим V : ;

Режим VI : ;

Режим VII : ;

3.5 Определение критичной температуры

Критичную температуру определяют по формуле

Так как tmax > tкр,наибольшая стрела провиса будет возникать при tmax

Заключение

В итоге выполнения данного курсового проекта мы спроектировали электронную сеть с номинальным напряжением 110 кВ для электроснабжения 6 потребителей от 2-ух источников электроэнергии.

Но заданием не предусматривалось выполнение технико-экономического сопоставления вариантов, потому лучший вариант был избран по последующим аспектам: 1.Доступность электронной сети;

2.Суммарная длина линий;

Опосля выполнения расчётов номинального режима работы электронной сети узнали, что характеристики сети были рассчитаны правильно и соответствовали нормам.

Так же мы выполнили расчёт избранного сечения проводов на механическую крепкость.

В данном курсовом проекте мы научились проектировать электронную сеть используя познания приобретенные из курса дисциплины ,,Транспортировка и распределение электронной энергии,, .

Перечень литературы

Стратан И.П., Шепелевич Е.И. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Электронные сети и системы”. Кишинёв: КПИ им. С. Лазо 1987.

Стратан И.П. Справочный материал к курсовому проекту по электронным сетям и системам. Кишинёв: КПИ им. С. Лазо 1980.

Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под ред. Рокотяна С.С. и Шопиро И.М. М: Энергоатомиздат, 1985.

Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1985.

Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987.

Неклепаев Б.Н. Электронная часть электростанций и подстанций. Справочный материал для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергия 1989.

электронные системы. Т.2. Под ред. Веникова В.А. М.: Высшая школа, 1971.

Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях. Под ред. Веникова В.А. М.: Высшая школа, 1983.

]]>