Курсовая работа по теме: Системы и сети. Электрическая сеть района нагрузок
 Скачать 3.74 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» Кафедра «Электрические системы» Пояснительная записка к курсовому проекту на тему «Электрическая сеть района нагрузок» Автор работы ___________________________________Зайцев Е.В. (подпись, дата) Обозначение работы (код) КП-2068191-13.03.02-9-2021 Курс, группа 3 – 29В Профиль 13.03.02:03 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» Руководитель проекта _________________________Мингалёва Т.Ю. (подпись, дата) Иваново 2021 Ивановский государственный энергетический университет кафедра "Электрические системы” ЗАДАНИЕ на курсовой проект № 5 студенту 29В группы 3 курса ЭЭФ Зайцеву Егору Владимировичу Тема проекта – "ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ РАЙОНА НАГРУЗОК" 1. Разделы пояснительной записки 1.1. Разработка и выбор оптимального варианта схемы электрической сети района нагрузок. 1.2. Расчет установившихся режимов на ПЭВМ. 1.3. Выбор средств регулирования напряжения. 1.4. Определение технико-экономических показателей электрической сети. 2. Графическая часть проекта 2.1. Варианты сооружения сети. 2.2. Схема электрической сети района нагрузок. 2.3. Результаты расчетов установившихся режимов сети. Объем - 1 лист формата А1. 3. Исходные данные 3.1. План расположения источников питания нагрузок района План расположения источников питания нагрузок района  Рис. П.1 Расположение узлов питания и нагрузки (масштаб: 1см – 10 км):  – существующая подстанция;  – проектируемая подстанция; – генерирующий узел (электростанция3.3. Данные о нагрузках района
3.3. Данные об источниках питания. 3.3.1. Электроснабжение района нагрузок планируется осуществитъ с шин 110 или 220 кВ действующей подстанции А энергосистемы. 3.3.2. Уровни напряжения на шинах ПС А: - в режиме максимальных нагрузок 1,05 Uном; - в режиме минимальных нагрузок 0,95 Uном. 3.3.3. В узле В, где имеются мощные потребители тепловой энергии, планируется строительство ТЭЦ, от шин генераторного напряжения которой будет получать питание нагрузка узла В, а избыточная мощность ТЭЦ через шины высшего напряжения может передаваться в систему. Генерируемая ТЭЦ мощность условно считается нагрузкой с отрицательным знаком.
3.4. Дополнительные данные. 3.4.1. Район нагрузок принадлежит ОЭС Центра. 3.4.2. Продолжительность максимума зимнего суточного графика h = 6ч. 3.4.3. Зимняя эквивалентная температура охлаждающей среды охл = -10 С. 3.4.4. Расчетный срок проекта ТР = 6 лет. 3.4.5. Норма дисконта ЕН = 15%. 3.4.6. Цена на электроэнергию ЦЭ= 2,4 руб/кВт ч. Руководитель проекта_____________ /Мингалёва Т.Ю./ Дата выдачи задания_______________________ СОДЕРЖАНИЕ 1 РАЗРАБОТКА И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ РАЙОНА НАГРУЗОК 5 1.1 Анализ исходных данных и выбор вариантов конфигурации сети 5 1.2 Разработка вариантов схемы электрической сети 6 1.3 Выбор номинальных напряжений ВЛ 8 1.4 Выбор трансформаторов 10 1.5 Расчёт установившегося режима радиальной схемы сети 13 1.6 Расчёт установившегося режима кольцевой схемы сети 24 1.7 Выбор схем распределительных устройств подстанций 34 1.8 Технико-экономическое сравнение вариантов выбранных схем методом дисконтированных затрат 35 2 РАСЧЕТ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ НА ПЭВМ 44 2.1 Расчетные режимы работы сети 44 2.2 Регулирование напряжения в различных режимах работы сети 45 2.3 Баланс активной мощности электрической сети района нагрузок 58 3 ТЕХНИКО-ЭКНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕТИ 59 3.1 Определение капиталовложений на сооружение ЛЭП и ПС 59 3.2 Расчет ежегодных эксплуатационных издержек 60 3.3 Определение КПД сети и потерь энергии 63 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 65 1 РАЗРАБОТКА И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ РАЙОНА НАГРУЗОК 1.1 Анализ исходных данных и выбор вариантов конфигурации сети Составление приближенного баланса активных и реактивных мощностей района сети. В задании на проектирование приведен план расположения источника питания А (существующая подстанция) и проектируемых подстанций (1,2,3,В) в заданном районе энергосистемы, представленной на рис. 1.1. Потребители на подстанции принадлежат к категориям надежности электроснабжения I-III, что предусматривает установку на подстанциях двух трансформаторов. В узле планируется строительство ТЭЦ, от шин генераторного напряжения которой будет получать питание нагрузка узла В, а избыточная мощность ТЭЦ через шины высшего напряжения может передаваться в систему.  Рисунок 1.1 – План сети и расстояния до потребителей. Выбор мощности и количества трансформаторов на подстанциях производится в зависимости от мощности потребителей и категорий надежности. В задание указаны потребители всех категорий надежности, поэтому на подстанциях устанавливают по два трансформатора: Расчет мощности нагрузок на ПС-1 10кВ:  Расчет мощности нагрузок на ПС-1 110кВ:  Расчет мощности нагрузок на ПС-2:  Расчет мощности нагрузок на ПС-3:  Расчет мощности нагрузок на СтВ 10 кВ:  Мощность, генерируемая СтВ:  Суммарная мощность потребителей с учетом потерь мощности:  1.2 Разработка вариантов схемы электрической сети Выбор и обоснование номинальных напряжений участков сети. Выбор типа, числа и мощности трансформаторов на подстанциях. Варианты схем электрической сети района представлены на рис. 1.2 и 1.3.  Рисунок 1.2 – Варианты конфигурации радиальной сети: а) вариант №1; б) вариант №2; в) вариант №3  Рисунок 1.3 – Варианты конфигурации радиальной сети с кольцевым участком: а) вариант №4; б) вариант №5; в) вариант №6; Варианты конфигурации сети представлены в табл. 1.1. Таблица 1.1 – Сравнение вариантов конфигураций сети по суммарной длине линий
Окончание табл. 1.1
Для дальнейших расчетов будем использовать варианты схемы электрической сети под номером 1 в качестве радиальной и 4 в качестве радиальной с кольцевым участком, поскольку не рекомендуется. Выбор обоснован тем, что данные схемы наиболее экономичны, а также будут удобны для расчета последующих курсовых проектов. 1.3 Выбор номинальных напряжений ВЛ Выбор номинальных напряжений ВЛ производится по формуле Г.А. Илларионова [1], с учетом длин линий и протекающим по ним мощностям в режиме максимальных нагрузок, а также исходя из технико-экономических соображений. Вариант №1 радиальной сети представлен на рис. 1.4:  Рисунок 1.4 – Радиальная схема сети Формула Илларионова [1]:  , (1.1)где  – длина линии, км.;P – передаваемая мощность по одной цепи, МBт. Выбираем напряжение воздушной линии электропередач, соединяющей подстанции ПСА и ПС2, ПС2 и ПС1, ПС2 и ПС3, ПС3 и СтВ, соответственно по (1.1):   Принимаем  Рассчитаем номинальные напряжения для варианта конфигурации сети №4. Для линий А1 и 3В примем такие же номинальные напряжения, как и в предыдущем варианте расчета – соответственно, 220 кВ и 110 кВ, так как расчеты схожи. Условно разрезанная по источнику питания кольцевая сеть представлена на рис. 1.5:  Рисунок 1.5 – Условно разрезанная по источнику питания кольцевая сеть  Выбираем напряжение воздушной линии электропередач, соединяющей подстанции ПС1 и ПС3, ПС3 и ПС2, ПС2 и ПС1, соответственно:   Принимаем  из расчета напряжений для радиальной схемы:  1.4 Выбор трансформаторов Выбор трансформаторов, устанавливаемых на подстанциях района нагрузок, определяется с учетом их перегрузочной способности в послеаварийном режиме при выходе из строя одного из двух трансформаторов. Рассчитываются коэффициенты предварительной загрузки и коэффициенты загрузки в послеаварийном режиме по формулам. Выводы о допустимости работы одного трансформатора в послеаварийном режиме делаются на основании нормальных аварийных допустимых перегрузок трансформаторов. В качестве расчетной температуры во время перегрузки принимается зимняя эквивалентная температура охлаждающей среды, т.к. наибольшая перегрузка трансформаторов наблюдается в зимний период. Выбираем трансформаторы на ПС1: Мощность, потребляемая на подстанции:  По [1] выбираем два автотрансформатора типа АТДЦТН-200000/220/110. Проверка по послеаварийным перегрузкам:  Следовательно, трансформатор полностью обеспечит электроснабжение потребителей в послеаварийном режиме работы. Выбираем трансформаторы на ПС2: Мощность, потребляемая на подстанции:  По [2] выбираем два трансформатора типа ТРДН-40000/110. Проверка по послеаварийным перегрузкам:  Следовательно, трансформатор полностью обеспечит электроснабжение потребителей в послеаварийном режиме работы. Выбираем трансформаторы на ПС3: Мощность, потребляемая на подстанции:  По [2] выбираем два трансформатора типа ТРДН-25000/110. Проверка по послеаварийным перегрузкам:  Следовательно, трансформатор полностью обеспечит электроснабжение потребителей в послеаварийном режиме работы. Выбор трансформаторов подстанции СтB: В соответствии с [2] при установке двух трансформаторов на повышающей подстанции суммарную мощность трансформаторов выбирают по условию:  где  – суммарная мощность трансформаторов станции В;  – установленная мощность генераторов;  – мощность нагрузки СтВ в минимальном режиме. Мощность одного трансформатора рассчитывается следующим образом:  Для проверки правильности выбора мощности трансформаторов необходимо рассмотреть следующие режимы: Режим максимальных нагрузок при работе двух генераторов:   Режим максимальных нагрузок при работе одного генератора:   Режим минимальных нагрузок при полной выдаче мощности генераторов:   Режим минимальных нагрузок при полной выдаче мощности генераторов:   Из приведённых выше расчётов видно, что наиболее сложный режим – режим минимальных нагрузок при полной выдаче мощности генераторов  По [2] выбираем два трансформатора типа ТРДН-40000/110. Проверка по послеаварийным перегрузкам:  Следовательно, трансформатор полностью обеспечит электроснабжение потребителей в послеаварийном режиме работы. Параметры трансформаторов приведены в табл. 1.2. В типах трансформаторов приведены следующие сокращения: Т – трехфазный; Р – с расщепленной обмоткой; ДЦ – охлаждение масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла; Д – охлаждение масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла; Т – трёхобмоточный; Н – исполнение с устройством РПН. Таблица 1.2 – Параметры трансформаторов [1]
1.5 Расчёт установившегося режима радиальной схемы сети  Рисунок 1.5 – Принципиальная схема радиальной сети.  Рисунок 1.6 – Схема замещения для радиальной сети | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
кВт
квар