Курсовая работа по теме: Системы и сети. Электрическая сеть района нагрузок

• Название: Электрическая сеть района нагрузок
• Анкор: Курсовая работа по теме: Системы и сети
• Дата: 25.04.2022
• Размер: 3.74 Mb.
• Имя файла: ZaytsevSeti.docx
• Тип: Пояснительная записка; #496746
• страница: 3 из 4

1.7 Выбор схем распределительных устройств подстанций

Схему РУ подстанции при конкретном проектировании разрабатывается на основании общих схем развития энергосистемы, схемы электроснабжения района или объекта должны:

1. 
   Обеспечивать требуемую надёжность электроснабжения с учётом состава потребителей ПС в соответствии с категорией надёжности (I,II,III),а так же транзитных перетоков мощности по межсистемным и магистральным связям в нормальном и послеаварийных режимах;
   
2. 
   Обеспечить перспективу развития ПС;
   
3. 
   Обеспечить возможность проведения эксплуатационных и ремонтных работ на отдельных элементах схемы без отключения смежных присоединений (гибкость);
   
4. 
   Обеспечить экономичность работы сети в целом;
   
5. 
   Учитывать требования противоаварийной автоматики.
   

Схема должна обеспечивать надёжность транзита мощности через ПС в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах в соответствии с его значением для рассматриваемого участка сети.

Схема должна быть по возможности простой, наглядной, экономичной и обеспечивать средствами автоматики восстановления питания потребителей в послеаварийном режиме без вмешательства персонала.

Схема должна допускать поэтапное развитие РУ с переходом от одного этапа к другому без значительных работ по реконструкции и перерывов в питании потребителей.

Число одновременно срабатывающих выключателей в пределах одного РУ должно быть не более двух при повреждении линии и не более четырёх при повреждении трансформатора.

Результаты выбора схем приведены в табл. 1.4 и 1.5. Схемы сети, выполненные на основании рекомендаций ФСК [3] представлены на рис. 1.17 – 1.18.


1.8 Технико-экономическое сравнение вариантов выбранных схем методом дисконтированных затрат

Экономическим критерием, по которому определяют наивыгоднейший вариант, является минимум дисконтированных затрат, руб/год, вычисленных по выражению:

, (1.2)

где – суммарные капиталовложения в сеть.

– эксплуатационные издержки.

– норма дисконта.

– текущие годы строительства и эксплуатации сети.

– срок службы сети.

При определении затрат для сравнения вариантов одинаковые элементы сети не учитываются. Отличающиеся ЛЭП и ПС сведены в табл. 1.7 и 1.8.


Таблица 1.4– Выбор схем распределительных устройств подстанций на ВН,СН и НН для радиальной сети

№ ПС	Напряжение, кВ
	220		110		10
	Наименование схемы	Число ячеек выключателей	Наименование схемы	Число ячеек выключателей	Наименование схемы	Число ячеек выключателей
Радиальная схема
1	Четырехугольник	4	«Одна рабочая секционированная по числу трансформаторов система шин с подключением трансформаторов к секциям шин через развилку выключателей»	10	«Одна одиночная секционированная выключателем система шин»	3
2	-	-	«Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии»	2	«Две одиночные секционированные выключателем системы шин»	6
3	-	-	«Одна рабочая секционированная по числу трансформаторов система шин с подключением трансформаторов к секциям шин через развилку выключателей»	8	«Две одиночные секционированные выключателем системы шин»	6
В	-	-	«Одна секционированная система шин»	5	«Генераторное распределительное устройство»	5
Итого:		4		25		20

Таблица 1.5 – Выбор схем распределительных устройств подстанций на ВН, СН и НН для схемы с кольцевым участком

№ ПС	Напряжение, кВ
	220			110				10
	Наименование схемы	Число ячеек выключателей		Наименование схемы		Число ячеек выключателей		Наименование схемы		Число ячеек выключателей
Схема с кольцевым участком
1	Четырехугольник	4		«Одна рабочая секционированная по числу трансформаторов система шин с подключением трансформаторов к секциям шин через развилку выключателей»		8		«Одна одиночная секционированная выключателем система шин»		3
2	-	-		«Мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов»		3		«Две одиночные секционированные выключателем системы шин»		6
3	-	-		«Одна рабочая секционированная по числу трансформаторов система шин с подключением трансформаторов к секциям шин через развилку выключателей»		8		«Две одиночные секционированные выключателем системы шин»		6
В	-	-		«Одна секционированная система шин»		5		«Генераторное распределительное устройство»		5
Итого:			4				24				20

Рисунок 1.17 – РУ радиальной сети



Рисунок 1.18 – РУ сети с кольцевым участком

При определении затрат для сравнения вариантов одинаковые элементы сети не учитываются. Отличающиеся ЛЭП и ПС сведены в табл. 1.7 и 1.8.

Таблица 1.7 - Отличающиеся участки линий радиальной и кольцевой схемы

Линия	Длина, км	Количество цепей	Район нагрузок	Тип опор	Номинальное напряжение, кВ	Марка провода	Базовые показатели стоимости ВЛ, тыс.руб./км
Радиальная сеть
ВЛ ПС1-ПС2	22	2	Центра	Ж/б	110	АС-120/19	1150
ВЛ ПС1-ПС3	42	2	Центра	Ж/б	110	АС-120/19	1150
Кольцевая сеть
ВЛ ПС1-ПС2	22	1	Центра	Ж/б	110	АС-185/29	890
ВЛ ПС3-ПС2	35	1	Центра	Ж/б	110	АС-70/11	850
ВЛ ПС1-ПС3	42	1	Центра	Ж/б	110	АС-70/11	850

Цены и коэффициенты приняты по [1].

Таблица 1.8 - Отличающиеся подстанции радиальной и кольцевой схемы.

№ ПС	Вид затрат	Стоимость, тыс.руб.	Количество элементов	Суммарная стоимость
Радиальная схема
ПС2	ОРУВН	7000	2	14 000
	Постоянная часть	11000	1	11 000
ПС1	ОРУСН	7000	10	70 000
	Постоянная часть	21000	1	21 000
Кольцевая схема
ПС2	ОРУВН	7000	3	21 000
	Постоянная часть	11000	1	11 000
ПС1	ОРУСН	7000	8	56 000
	Постоянная часть	21000	1	21 000

Цены и коэффициенты приняты по [1].

Определение капиталовложений. Стоимость ЛЭП и ПС:

(1.3)

где - капиталовложения в строительство ЛЭП; (1.4)

- капиталовложения в строительство подстанций; (1.5)

- коэффициент дефляции, приводящий цены к 2020 г;

- территориальный коэффициент.

Капиталовложения в линии электропередач по (1.4):

а) Радиальная схема:



б) Схема с кольцевым участком:



Цены и коэффициенты приняты по [2].

Капиталовложения в подстанции по (1.5):

а) Радиальная схема:



б) Схема с кольцевым участком:



Итоговые капиталовложения в схемы по (1.3):

а) Радиальная схема:



б) Кольцевая схема:



Определение издержек:

(1.6)

где - издержки на текущий ремонт и обслуживание ПС; (1.7)

- издержки на текущий ремонт и обслуживание ЛЭП; (1.8)

- ежегодные издержки на потери электроэнергии в линиях.

Издержки на технический ремонт и обслуживание ЛЭП и ПС по (1.7) и (1.8):

а) Радиальная схема:



б) Схема с кольцевым участком:



Издержки на потерю электроэнергии за год:

(1.9)

где - годовые потери электроэнергии (1.10)

- средневзвешенное время максимальных потерь (1.11)

Издержки на возмещение потерь электроэнергии для радиальной схемы:



Издержки на возмещение потерь электроэнергии схемы с кольцевым участком:





Данные дисконтированных затрат, сравнение и выбор окончательного варианта сети сведены в табл. 1.8 и 1.9. Дисконтированные затраты определяются по выражению:

(1.12)

Таблица 1.8 – Данные дисконтированных затрат

Период времени t, г.		Радиальная тыс. руб.	Кольцевая тыс. руб.
t = 1	0,87	49475	47782
t = 2	0,756	43022	41550
t = 3	0,658	37410	36130
t = 4	0,572	32531	31417
t = 5	0,497	28288	27320
t = 6	0,432	24598	23756
Итого	3,785	215324	207955

Таблица 1.9 – Результаты определения составляющих дисконтированных затрат

Сеть	, тыс. руб.	, МВт∙ч	,тыс. руб.	, тыс. руб.	ДЗ, тыс. руб.
Радиальная
Кольцевая

Разница между дисконтированными затратами радиальной и кольцевой сети:

.

Суммарные дисконтированные затраты кольцевой схемы больше дисконтированных затрат радиальной схемы менее чем на 5%. Экономически целесообразно окончательно принять для дальнейшего проектирования радиальную схему электрической сети.
2 РАСЧЕТ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ НА ПЭВМ


2.1 Расчетные режимы работы сети

Расчеты установившихся режимов электрических сетей выполняем для определения:

1. 
   Загрузки элементов сети, соответствия пропускной способности сети ожидаемым потокам мощности;
   
2. 
   Сечений проводов и кабелей и мощностей трансформаторов и автотрансформаторов;
   
3. 
   Уровня напряжений в узлах и элементах сети и мероприятий, обеспечивающих поддержание напряжения в допустимых пределах;
   
4. 
   Потерь мощности и энергии для оценки экономичности работы сети и эффективности способов снижения потерь.
   

Режимы максимальных и минимальных нагрузок используем для выявления наибольших значений расчетных длительных потоков мощности. Для выявления максимальных значений нерегулярных потоков мощности рассматриваем послеаварийные режимы.

По правилам устройства электроустановок необходимо поддерживать напряжение на шинах подстанций с Uн = 6-20 кВ в пределах не ниже 105% номинального в период наибольших нагрузок (режим максимальных нагрузок и все послеаварийные режимы) и 95% от номинального в период наименьших нагрузок этих сетей.

Таким образом, стремимся обеспечить уровень напряжения:

• 
  в режиме максимальных нагрузок и послеаварийных режимах – Uжел = 1,05 Uн;
  
• 
  в режиме минимальных нагрузок – Uжел = 0,95 Uн.
  

При проведении моделирования установившихся режимов электрической сети района нагрузок были рассчитаны режимы максимальных, минимальных нагрузок, а также послеаварийные режимы. Были рассмотрены следующие режимы:

1. 
   Режим максимальных нагрузок при максимальной генерации с регулированем напряжения (1);
   
2. 
   Режим максимальных нагрузок при минимальной генерации с регулированем напряжения (2);
   
3. 
   Режим минимальных нагрузок при максимальной генерации с регулированем напряжения (3);
   
4. 
   Режим минимальных нагрузок при минимальной генерации с регулированем напряжения (4);
   
5. 
   Послеаварийный режим при отключении одной из линий от ПС А до ПС 1 и (1);
   
6. 
   Послеаварийный режим при отключении одного из автотрансформаторов на ПС 1 и (1);
   
7. 
   Послеаварийный режим при отключении одного трансформатора на ПС2 и ВЛ ПС1 –ПС2 и (1);
   
8. 
   Послеаварийный режим при отключении одной из линий от ПС 1 до ПС 3 и (1);
   
9. 
   Послеаварийный режим при отключении одного из трансформаторов на ПС 3 и (1);
   
10. 
    Послеаварийный режим при отключении одной ВЛ ПС 3 – Ст В и (2);
    
11. 
    Послеаварийный режим при отключении одной ВЛ ПС 3 – Ст В и (1);
    
12. 
    При отключении одного из трансформаторов Ст В и (1);
    

2.2 Регулирование напряжения в различных режимах работы сети

Все трансформаторы на подстанциях оборудованы РПН, с помощью них производим регулирование напряжения на ПС. Для обеспечения требуемых уровней напряжения на шинах 10 кВ ПС с автотрансформаторами выбираем линейный регулировочный трансформатор (ЛР). Номинальная (проходная) мощность его выбирается по пропускной способности обмотки НН автотрансформатора или по нагрузке этой обмотки. Выбор линейного регулятора:



Применяем два ЛТДН-40000 с диапазоном регулирования равным 15 %, что делает его весьма эффективным техническим средством регулирования напряжения. ЛР обеспечивает лишь продольное регулирование напряжения.

Все расчеты и регулировку напряжения производим в программном комплексе «Энергия». Результаты расчетов приведены на рис. 2.1 – 2.13.



Рисунок 2.1 - Режим максимальных нагрузок при максимальной генерации с регулированем напряжения (1)


Рисунок 2.2 - Режим максимальных нагрузок при минимальной генерации с регулированем напряжения (2)



Рисунок 2.3 - Режим минимальных нагрузок при максимальной генерации с регулированем напряжения (3)



Рисунок 2.4 - Режим минимальных нагрузок при минимальной генерации с регулированем напряжения (4)



Рисунок 2.5 - Послеаварийный режим при отключении одной из линий от ПС А до ПС 1 и (1)



Рисунок 2.6 - Послеаварийный режим при отключении одного из автотрансформаторов на ПС 1 и (1)



Рисунок 2.7 - Послеаварийный режим при отключении одного трансформатора на ПС2 и ВЛ ПС1 –ПС2 и (1)



Рисунок 2.8 - Послеаварийный режим при отключении одной из линий от ПС 1 до ПС 3 и (1)



Рисунок 2.9 - Послеаварийный режим при отключении одного из трансформаторов на ПС 3 и (1)



Рисунок 2.10 - Послеаварийный режим при отключении одной ВЛ ПС 3 – Ст В и (2)



Рисунок 2.11 - Послеаварийный режим при отключении одной ВЛ ПС 3 – Ст В и (1)



Рисунок 2.12 - При отключении одного из трансформаторов Ст В и (1)

2.3 Баланс активной мощности электрической сети района нагрузок

На вторичных шинах 10 кВ поддерживаются нормальные уровни напряжения, при этом значения n достаточно отличаются от их предельных значений, что обеспечивает достаточный диапазон регулирования при возрастании нагрузок в будущем. Уравнение баланса активной мощности электрической сети района нагрузок может быть представлено в виде выражения:

P_A = P + P, (2.1)

где P_A – активная мощность, потребляемая районом нагрузок с шин ПС-А;

P – активная суммарная мощность потребителей района (на шинах 10 и 110 кВ);

P – потери активной мощности в электрической сети.

Величина небаланса, связанная с ограниченной точностью расчёта УР:

P = P_A – P – P (2.2)

где P_A и P принимаются по результатам расчёта УР в программе EnergyUR, а величина P – по исходным данным.

Баланс активной и реактивной мощности приведен в табл. 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1 – Баланс активной мощности.

№	Название составляющей уравнения баланса		Макс. нагрузка					Мин. нагрузка
			МВт		%		МВт		%
1	Суммарная нагрузка потребителей, в т.ч.	- в сети 10 кВ		136		80		80		116
		- в сети 110 кВ		91		53,5		49		71
2	Суммарная генерация		60		35		60		87,2
3	Потери мощности общие, в т.ч.	- в линиях		1,89		1		1,16		1,67
		- в трансформаторах		0,397		0,23		0,185		0,27
		- потери ХХ		0,495		0,29		0,434		0,63
4	Суммарная мощность РА, потребляемая районом нагрузки с шин ПС-А		170		100		68,8		100
5	Невязка уравнения баланса активной мощности		0,218		0,02		1,98		2,37

Таблица 2.2 – Баланс реактивной мощности.

№	Название составляющей уравнения баланса		Макс. нагрузка			Мин. нагрузка
			Мвар	%	Мвар		%
1	Суммарная нагрузка потребителей, в т.ч.	- в сети 10 кВ	64,75	98,7	40,28		298,4
		- в сети 110 кВ	34,58	52,7	19,6		145
2	Суммарная генерация		45	68,6	45		333
3	Потери мощности общие, в т.ч.	- в линиях	5,13	7,8	2,26		16,7
		- в трансформаторах	16,8	25,6	6,01		44,5
		- потери ХХ	5,4	8,23	4,76		35,26
4	Зарядная мощность		16	24,4	13,9		103
5	Суммарная мощность QА, потребляемая районом нагрузки с шин ПС-А		65,6	100	13,5		100
6	Невязка уравнения баланса реактивной мощности		0,3	3,03	0,51		3,94