Курсовой проект. Расчет режимов электроэнергетических сетей района энергосистемы
 Скачать 438.95 Kb.
|
|
Курсовой проект ПМ.03 Контроль и управление технологическими процессами. по дисциплине МДК.03.01 Автоматизированные системы управления энергосистемы. 12.11.2021.. Электрические станции, сети и системы. Тема: Расчет режимов электроэнергетических сетей района энергосистемы. тема работы Выполнил(а) студент(ка) 4 курса, группы Э48 Старинский Рустам Николаевич Фамилия имя отчество Руководитель работы Свириденко Денис Владимирович Оглавление: Введение Основная часть Характеристика проектирующего обьекта Характеристика потребителей. Электроснабжение 2.1. Выбор и обоснование схемы электроснабжения. 2.2. Определение электрических нагрузок. 3. Выбор и обоснование схемы и оптимальных напряжений. 3.1.Электрический расчет и выбор электрических линий связей потребителей. 3.2.Выбор числа, мощности и типа трансформаторов. 4. Выбор коммутационных аппаратов. 4.1.Выбор и расчет аппаратов защиты. 5. Показатели, определяющие качество электроснабжения. 6. Регулирование напряжения. 7. Охрана труда при эксплуатации РУ ( технические и операционные мероприятия. ) Заключение. Список литературы. 1.Введение. Электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электроэнергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии называется электроэнергетической системой (ЭЭС). Энергетическое производство, и в особенности производство электроэнергии, обладает рядом особенностей, резко отличающих его от других отраслей промышленности. Первая и важнейшая особенность электроэнергетической системы заключается в том, что производство электроэнергии, ее распределение и преобразование в другие виды энергии осуществляются практически в один и тот же момент времени. Другими словами, электроэнергия нигде не аккумулируется. Энергия, произведенная в системе, равна энергии, потребленной в ней, и жестко ею определяется. Это равенство справедливо для любого короткого промежутка времени, т.е. между мощностями энергосистемы имеется точный баланс. Заметим, что преобразование и передача энергии происходят во всех элементах системы с потерями энергии и, следовательно, потребление энергии должно учитывать не только полезное потребление, но и потери энергии в элементах преобразования и передачи. Отсюда вытекает следующее: а) снижение выработки энергии на электростанциях против требуемого уровня из-за ремонтов оборудования, аварий и других причин при отсутствии резерва в системе требует снижения количества энергии, отпускаемой потребителю; б) временное снижение потребления энергии из-за ремонта оборудования, аварий и других причин при отсутствии в системе так называемых потребителей-регуляторов не дает возможности полностью использовать оборудование электростанции в этот период; в) небаланс между мощностью электростанций и мощностью, потребляемой в системе, не может существовать. При снижении мощности электростанций одновременно автоматически снижается потребляемая мощность, и наоборот. Вторая особенность электроэнергетической системы − это относительная быстрота протекания в ней переходных процессов. Волновые процессы совершаются в тысячные или даже миллионные доли секунды; процессы, связанные с короткими замыканиями, включениями и отключениями, качаниями, нарушениями устойчивости, совершаются в течение долей секунды или нескольких секунд. Быстрота протекания переходных процессов в электрической системе требует обязательного применения специальных автоматических устройств. Эти устройства, часто весьма быстродействующие, должны обеспечить надлежащую корректировку переходных процессов в системе. Правильный выбор и настройка всех этих автоматических устройств, к которым относятся аппараты защиты от перенапряжений, установки релейной защиты, автоматические регуляторы, автоматические выключатели и т.п., немыслимы без учета работы всей системы как единого целого. Все это способствует широчайшему внедрению автоматики в энергетических системах и полной автоматизации отдельных электростанций, подстанций и т.п. Третья особенность электроэнергетической системы заключается в том, что она тесно связана со всеми отраслями промышленности: связью, транспортом и т.п., что предопределяет необходимость своевременного их развития. Рост энергетических систем должен обязательно опережать рост потребления энергии, иначе создание резервов в энергосистемах невозможно. С другой стороны, рост энергетических систем должен быть гармоничным: все элементы системы должны развиваться без каких-либо диспропорций в развитии отдельных элементов. Электроэнергетическая система (ЭЭС) состоит из элементов, которые можно разделить на три группы: 1. основные (силовые) элементы − генерирующие агрегаты электростанций, преобразующие энергию воды или пара в электроэнергию; трансформаторы, автотрансформаторы, выпрямительные установки, преобразующие значения и вид тока и напряжения; линии электропередачи (ЛЭП), передающие электроэнергию на расстояние; коммутирующая аппаратура (выключатели, разъединители), предназначенные для изменения схемы ЭЭС и отключения поврежденных элементов; 2. измерительные элементы − трансформаторы тока и напряжения, предназначенные для подключения измерительных приборов, средств управления и регулирования; 3. средства управления − релейная защита, регуляторы, автоматика, телемеханика, связь, обеспечивающие оперативное и автоматическое управление схемой и работой ЭЭС. Состояние ЭЭС на заданный момент или отрезок времени называется режимом. Режим определяется составом включенных основных элементов ЭЭС и их загрузкой. Значения напряжений, мощностей и токов элементов, а также частоты, определяющие процесс производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, называются параметрами режима. Если параметры режима неизменны во времени, то режим ЭЭС называется установившимся, если изменяются − то переходным. Строго говоря, понятие установившегося режима в ЭЭС условное, так как в ней всегда существует переходный режим, вызванный малыми колебаниями нагрузки. Установившийся режим понимается в том смысле, что параметры режима генераторов электростанций и крупных подстанций практически постоянны во времени. Основная задача ЭЭС − экономичное и надежное электроснабжение потребителей без перегрузок основных элементов ЭЭС и при обеспечении заданного качества электроэнергии. В этом смысле основной режим ЭЭС − нормальный установившийся. В таких режимах ЭЭС работает большую часть времени. По тем или иным причинам допускается работа ЭЭС в утяжеленных установившихся (вынужденных) режимах которые характеризуются меньшей надежностью, некоторой перегрузкой отдельных элементов и, возможно, ухудшением качества электроэнергии. Длительное существование утяжеленного режима нежелательно, так как при этом существует повышенная опасность возникновения аварийной ситуации. Наиболее опасными для ЭЭС являются аварийные режимы, вызванные короткими замыканиями и разрывами цепи передачи электроэнергии, в частности, вследствие ложных срабатываний защит и автоматики, а также ошибок эксплуатационного персонала. Длительное существование аварийного режима недопустимо, так как при этом не обеспечивается нормальное электроснабжение потребителей и существует опасность дальнейшего развития аварии и распространения ее на соседние районы. Для предотвращения возникновения аварии и прекращения ее развития применяются средства автоматического и оперативного управления, которыми оснащаются диспетчерские центры, электростанции и подстанции. После ликвидации аварии ЭЭС переходит в послеаварийный установившийся режим, который не удовлетворяет требованиям экономичности и не полностью соответствует требованиям надежности и качества электроснабжения. Он допускается только как кратковременный для последующего перехода к нормальному режиму. Уже из перечисления возможных режимов ЭЭС следует, что этими режимами необходимо управлять, причем для разных режимов задачи управления различаются: а) для нормальных режимов − это обеспечение экономичного и надежного электроснабжения; б) для утяжеленных режимов − это обеспечение надежного электроснабжения при длительно допустимых перегрузках основных элементов ЭЭС; в) для аварийных режимов − это максимальная локализация аварии и быстрая ликвидация ее последствий; г) для послеаварийных режимов − быстрый и надежный переход к нормальному установившемуся режиму; д) для нормальных переходных режимов − быстрое затухание колебаний. 1.Основная часть. Характеристика проектирующего обьекта. Основанием к расчёту являются заданные электрические нагрузки в каждом из пунктов, а также расстояния, указанные на масштабной сетке. Целью расчётов данного раздела являются: выбор оптимального напряжения сети и выбор трансформаторов. Расчёт и выбор оптимального напряжения ЛЭП. Оптимальное напряжение определяется нагрузками в пунктах потребления и их расстояниями от источников энергии. Рекомендации по выбору оптимального напряжения изложены на стр. 114 в [2]. В указанном источнике даны развёрнутые характеристики и области применения того или иного напряжения. Имеются расчётные формулы для выбора оптимального напряжения сети: ула Илларионова:  (1)- Формула Стилла: Uэк =  (2)где: U эк- экономически выгодное напряжение ВЛ. L - длина линии, км P - передаваемая мощность, МВт Рассчитаем:  ;   ;  кВ.Выбираем оптимальное напряжение сети 220 кВ. К примеру, пропускная способность и дальность передачи линий напряжением 220 кВ согласно таблице 3.1 стр. 66 [2]:
Обоснование числа трансформаторов. Для обеспечения надёжности электроснабжения потребителей следует устанавливать не менее 2-х трансформаторов, если имеются потребители I и II категории. Для потребителей III категории допускается установка одного трансформатора, если время на ремонт этого трансформатора не превышает одних суток. В нашем случае принимаем решение установить по два трансформатора в пунктах 1, 3, 4 и один трансформатор в пункте 2. Вычисление суммарной мощности нагрузок ПС. Исходными данными к такому вычислению являются заданные активные мощности и значения коэффициентов мощности. В тех пунктах, где заданы нагрузки на двух напряжениях, необходимо сначала вычислить потоки мощности каждого напряжения, а затем их сложить. Для того, чтобы выполнить это сложение необходимо вычислить значение реактивной мощности Q исходя из заданных значений Р и cosφ, согласно треугольнику мощностей (рис. 1):  Пункт 2:  (3) (МВ А) (4) (Мвар)Дальнейшие вычисления значений Q не показываем. Результаты вычислений, сводим расчётные схемы (рис. 2,3,4,5).     Электроснабжение 2.1. Выбор и обоснование схемы электроснабжения. Этим разделом проектирования выполняется ориентировочный экономический просчёт нескольких (4 - 5) вариантов электрической сети, из которых наиболее экономически выгодный, подлежит более детальному расчёту. Составим схемы сети:     Описание вариантов. Выбор варианта. Основанием для ориентировочного расчёта являются расстояния между заданными пунктами. При этом составляются схемы всех точек в единую сеть с тем, что бы протяжённость ВЛ была наименьшей. Все намеченные варианты имеют одинаковое количество трансформаторов на каждой из подстанций. Схемы могут различаться суммарной длиной ВЛ и числом цепей, а так же количеством выключателей в пунктах. При расчёте условно принято, что на каждом ответвлении от пункта потребления установлено по одной ячейке с воздушными выключателями. В пункте «А» ячейки не учитываются, т.к. во всех схемах из «А» отходит по две цепи. За основание к вычислению оес принимается стоимость сооружения одноцепной ЛЭП (Со ), которую считаем равной 1 оес. Стоимость двухцепной (Сд ) и стоимость ячейки с выключателями (Ся ) вычисляем согласно выражениям:  (оес) (8) (оес) (9)Так как, согласно картам районирования территории РФ из ПУЭ сеть проектируется для III района по ветровым нагрузкам и II по гололеду, то согласно табл. 7.5 стр. 282 из (2) находим стоимость сооружения одного километра стальных одноцепных ВЛ 54 тыс. руб./км.; двухцепных 88 тыс.руб./км.; и табл. 7.16 стр. 293 из (2) стоимость ячеек 190 тыс. руб. Сравнение вариантов выполняем после соответствующих расчетов, которые заносим в таблицу 3: Таблица №3
Из таблицы видно, что наиболее выгодным является II вариант. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||