Расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему «Выбор электроэнергетического оборудования и регулирование напряжения сети U ₁ / U ₂ / U ₃ кВ»

по дисциплине «Электроэнергетическое оборудование»

для студентов очной и заочной формы обучения

Выполнили студенты гр.

ЭС-17-1б

Галушко В.В

_________________________

                          (подпись)

 

Проверил: Доцент кафедры МСА

Ромодин А.В.  

___________                _________________________

(оценка)                          (подпись)

                                             _____________

                                           (дата)

                                                              

Пермь, 2019

Аннотация

Курсовой проект включает в себя вопросы расчета электрических нагрузок (выбора проводов и кабелей, силовых трансформаторов), а также посвящен расчету потерь напряжения и разработке предложения для достижения регламентируемых нормативной документацией уровней отклонения напряжения у потребителя.

Результаты данного исследования могут быть использованы при построении системы электроснабжения предприятия промышленности. Их использование дает возможность экономии электроэнергии, в результате чего компания-потребитель сможет экономить средства для развития других сфер.

 

 

Содержание

Введение. 4

1 Расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий. 6

1.1 Расчет линии ТП.. 6

1.2 Расчет нагрузок II и I. 7

1.2 Расчет линии ГПП.. 7

2 Выбор оборудования. 8

2.1 Выбор ВЛ.. 8

2.2 Выбор СИП.. 9

2.3 Выбор КЛ.. 9

2.4 Выбор трансформатора для ТП и ГПП.. 9

2.5 Выбор коммутационных аппаратов. 11

3 Определение потерь электроэнергии. 12

3.1 Потери питающих линий. 12

3.2 Потери трансформаторов. 13

4 Расчет отклонений напряжения. 16

5 Построение эпюры напряжения без учёта регулирования. 18

6 Построение результирующей эпюры напряжения с учетом регулирования. 19

Заключение. 24

Список используемых источников. 25

 

 

Введение

Целью курсового проекта является – получение навыков использования полученных теоретических знаний при решении конкретных задач, а также обеспечение требуемых параметров расчетного режима при электроснабжении нагрузок.

Задачи проекта:

• расчет электрических нагрузок;

• выбор кабельной и проводниковой продукции;

• выбор трансформаторов и коммутационных аппаратов;

• расчет потерь напряжения;

• построение эпюры напряжения без учета регулирования;

• построение эпюры напряжения с учетом регулирования.

 

Курсовой проект охватывает комплекс вопросов программы курса «Электроэнергетическое оборудование».

Расчеты были выполнены на основании следующих исходных данных: схема системы электроснабжения, среднеквадратичные мощности для нагрузки на ГПП и ТП, ряд номинальных напряжений, а так же параметры длины кабельной, СИП и воздушной линии.

Расчетная схема приведена на рис. 1

Рисунок 1 – Расчетная схема

Расчетные данные нагрузки за смену сведены в таблицу 1.

 

     Таблица 1 – Расчетные нагрузки за смену

P3, кВт								cosφ3
1	2	3	4	5	6	7	8
120	138	126	120	132	120	132	120	0,59

 

Расчетные данные напряжения и нагрузки сведены в таблицу 2.

    Таблица 2 – Расчетные нагрузки и напряжения

Напряжения				Нагрузки
U 1, кВ	U 2, кВ	U 3, кВ	U 4, кВ	P1, МВт	cosφ1	P2, МВт	Q2, МВт
110	20	10	0,22	5	0,67	4	4,1

 

    Расчетные данные отклонения напряжения на источнике и длины проводников сведены в таблицу 3.

     Таблица 3 – данные отклонения напряжения и длины проводников

Отклонение напряжения на источнике, %	Длина, км
δ U	ВЛ	КЛ	СИП
+7	2,6	23,1	0,16

 

По заданной схеме произведем расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий по среднеквадратичной нагрузке.

 

Расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий

Расчет линии ТП

Активная мощность[8]:

 ,                                                                              (1)

где n – количество интервалов усреднения нагрузок на графике, P_i – мощность i -го интервала, t_i – время i -го интервала.

=126,18 кВТ

Реактивная мощность[8]:

,                                                                       (2)

где cosφ – коэффициент мощности для данного графика.

= 172,67 квар.

Полная мощность[8]:

                                                                   (3)

= 213,86 кВА.

Ток нагрузки:

4) Ток нагрузки[8]:

,                                                                                    (4)

где U _н – номинальное напряжение участка сети.

    = 561,24 А – Расчетный ток для СИП

        

 

 

Найдем расчетный ток на ВЛ, используя формулу (5) [8]:

,                                                                                   (5)

где К_тп – коэффициент трансформации.

    =12,35 А.

Расчет нагрузок II и I

Расчет данных линии ведется аналогично расчету линии ТП по формулам (2), (3), (4).

S₁ =7,463 МВА

Q₁ =5,540 Мвар

S₂ =5,728 МВА

I₁ =215,43 A

I₂ =330,7 A

Расчет линии ГПП

Расчет мощности на шину U ₃ производится по формуле (6) [8]:

 ;                                       (6) 

S_{U 3} = 5940 кВА.

Расчет тока на шину U ₂ ведется по формуле (4), где U _н=10 кВ:

I_{U 2} =342,9 A.

Расчет мощности для ГПП производится по формуле (7) [8]:

 ;                     (7)

S _гпп = 13,4 МВА.

Ток нагрузки на ГПП будет равен току кабельной линии и его расчет производится по формуле (4), где U _н=110 кВ:

I _ГПП = I _КЛ = 70,3 А.

 

Выбор оборудования

Выбор ВЛ

Сечение провода или жилы кабеля выбирается с соблюдением условия [8]:

                                                                                                                                                   (8)

    или

,                                                                                                               (9)

где  – допустимый длительный ток;  – поправочный коэффициент (или произведение коэффициентов, еслиих несколько).

Поправочный коэффициент по температуре при нормированной температуре жилы +70℃, условной температуре среды +25℃, расчётной температуре +30℃ k _п1= , согласно ПУЭ 6 табл.1.3.3 [1]. В табл. 1.3.6 ПУЭ 6 [1] уже учтен поправочный коэффициент при количестве жил, а коэффициент при количестве кабелей принимаем равным единице, в виду того, что мы берем один кабель. Тогда произведение коэффициентов будет:

k _п= ;

I _{вл.доп.лето} = = = 13,135 А.

Аналогично рассчитаем для других случаев поправочные коэффициенты.

 Введем поправочный коэффициент по температуре при нормированной температуре жилы +70℃, условной температуре среды +25℃, расчётной температуре -10℃ согласно [1] для напряжения 10 кВ:

k _п=1,29;     

I _{вл.доп.зима} = = = 9,57 А.

 

Выберем провод АС 3х(35/6,2), I _доп= 84 А, S =35мм²

Выбор СИП

Аналогично ВЛ сечение СИП выбирается с соблюдением условия (9), а допустимые токи взяты из ТУ 16-705.500-2006 для напряжения 0,22 кВ:

k _п=

I _{СИП.доп.} = = =597 А

k _п=1,29      

I _{вл.доп.=} = = = 435 А

Выберем СИП-1 (3х240+1х95) I _доп= 600 А, S =240 мм²

Выбор КЛ

Аналогично ВЛ и СИП КЛ выбирается с соблюдением условия (9).

Введем поправочный коэффициент по температуре при нормированной температуре жилы +65℃, условной температуре среды +15℃, расчётной температуре 0℃ согласно [1] для напряжения 110 кВ:

k_п=1,14;

I_кл. = = = 61,69 А.

Выберем кабель АПвПг 3х120/110 I _доп= 200 А

Потери питающих линий

Определяются параметры линий, согласно [8]:

                                                                                         (14)

где r ₀, x ₀ – удельные сопротивления проводников, принимаются согласно паспортным данных на кабельные и воздушные линии или согласно справочным таблицам ГОСТ 28249-93.

Для СИП данные взяты из ТУ 16-705.500-2006:

r _0СИП =0,162 Ом/км

x _0СИП = 0,073 Ом/км

Для КЛ данные взяты из ГОСТ 28249-93:

r _0КЛ =0,208 Ом/км

x _0КЛ = 0,15 Ом/км

Для ВЛ данные взяты из ГОСТ 28249-93:

r _0ВЛ =0,37 Ом/км

x _0ВЛ = 0,1 Ом/км

Рассчитанные активные и реактивные сопротивления линий сведены в таблицу 3.1

    Таблица 3.1 – Активные и реактивные сопротивления линий

	СИП	КЛ	ВЛ
R, Ом	0,026	4,8	0,962
X, Ом	0,012	3,47	0,26

 

 

Потери трансформаторов

Для трансформаторов сопротивление каждой из обмоток определяется раздельно:

                                                             (15)

где  – потери короткого замыкания двухобмоточного силового трансформатора напряжения, кВт;  – номинальное напряжение стороны ВН, кВ;  – номинальная мощность двухобмоточного силового трансформатора напряжения, кВА;  – напряжение короткого замыкания двухобмоточного силового трансформатора напряжения, %.

    Найдем сопротивление трансформатора ТМГ-250/10 по формуле (15), данные приведены в таблице 2.4.1:

  _,

 _.

Аналогично найдем сопротивления для ТСЗ-250/10:

 _.

 _.

Для двух выбранных вариантов ТП согласно графику нагрузок по участкам определим потери мощности и суммарные потери электрической энергии за сутки по выражению (16):

ΔP_i=  + ΔP_хх.i; ΔW= ΣΔP_i∙t_i                        (16)

 

Для ТМГ-250/10:

ΔP₃₁=  + 0,58 = 3,03 кВт

Расчет для каждого часа смены производится аналогично, данные сведены в таблицу 3.2.1

     Таблица 3.2.1 - Расчет Δ P для ТМГ-250/10 для каждого часа смены

Часы	кВт	ΔP, кВт
1	120	3,03
2	138	3,82
3	126	3,28
4	120	3,03
5	132	3,54
6	120	3,03
7	132	3,54
8	120	3,03
Итого за смену		26,3 кВт ч

 

Для ТСЗ-250/10 расчет для каждого часа смены производится аналогично, данные сведены в таблицу 3.2.2.

    Таблица 3.2.2 - Расчет ΔР для ТСЗ-250/10 для каждого часа смены

Часы	кВт	ΔP, кВт
1	120	2,49
2	138	3,06
3	126	2,67
4	120	2,49
5	132	2,86
6	120	2,49
7	132	2,86
8	120	2,49
Итого за смену		21,4 кВт ч

 

Исходя из вышеописанных расчетов, мы выбираем ТСЗ-250/10.

 

Рассчитаем потери в трансформаторе ТДТН-16000/110, характеристики приведены в табл. 2.4.2 Так как трансформатор трехобмоточный расчеты будут вестись по формулам:

 

                               (16)

 

 

                                                                                (17)

 

 

                                                                                          (18)

 

Расчет:

 

    

        

Аналогично проводится расчет для СН и НН.

U _кзСН=-0,25%

R _сн=0,095 Ом

X _сн=-0,076 Ом

U _кзНН=6,75%

R _нн=0,02 Ом

X _нн=0,421 Ом

 

 

 

Заключение

По заданной схеме произведен расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий. Для расчётных данных и схемы представленной на рис.1 было выбрано следующее оборудование:

1. Проводники:

· Кабельная линия АПвПг 3х120/95-110

· Воздушная линия АС 3х(10/1,8)

· Самонесущий изолированный провод СИП-1 (3х240+1х95)

2. Силовые трансформаторы:

· Для ГПП – 1 шт ТДТН-16000/110

· Для ТП – 1 шт ТСЗ-250/10

3. Коммутационная аппаратура:

· Для В1, В2, В3 - ВГТ-110/2000

· Для В4 - ВБ-20-25/630

· Для В5, В6 - ВРС-10/630

· Для АВ1 - BА51-39

Рассмотрены два варианта компоновки ТП. Для выбора наиболее энергоэффективного трансформатора на ТП были рассчитаны суммарные потери электрической энергии за смену.

Рассчитаны потери напряжения и построена эпюра отклонения напряжения в сети.

Выбран закон регулирования напряжения для заданных параметров сети в режиме зимнего максимума: Трансформатор ТДТН-16000/110 St=+1, D=1,78%; Трансформатор ТСЗ-250/10 St= +1, D = 2,5%.

Построены результирующие эпюры напряжения с учетом регулирования для летнего и зимнего максимума.

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему «Выбор электроэнергетического оборудования и регулирование напряжения сети U ₁ / U ₂ / U ₃ кВ»

по дисциплине «Электроэнергетическое оборудование»

для студентов очной и заочной формы обучения

Выполнили студенты гр.

ЭС-17-1б

Галушко В.В

_________________________

                          (подпись)

 

Проверил: Доцент кафедры МСА

Ромодин А.В.  

___________                _________________________

(оценка)                          (подпись)

                                             _____________

                                           (дата)

                                                              

Пермь, 2019

Аннотация

Курсовой проект включает в себя вопросы расчета электрических нагрузок (выбора проводов и кабелей, силовых трансформаторов), а также посвящен расчету потерь напряжения и разработке предложения для достижения регламентируемых нормативной документацией уровней отклонения напряжения у потребителя.

Результаты данного исследования могут быть использованы при построении системы электроснабжения предприятия промышленности. Их использование дает возможность экономии электроэнергии, в результате чего компания-потребитель сможет экономить средства для развития других сфер.

 

 

Содержание

Введение. 4

1 Расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий. 6

1.1 Расчет линии ТП.. 6

1.2 Расчет нагрузок II и I. 7

1.2 Расчет линии ГПП.. 7

2 Выбор оборудования. 8

2.1 Выбор ВЛ.. 8

2.2 Выбор СИП.. 9

2.3 Выбор КЛ.. 9

2.4 Выбор трансформатора для ТП и ГПП.. 9

2.5 Выбор коммутационных аппаратов. 11

3 Определение потерь электроэнергии. 12

3.1 Потери питающих линий. 12

3.2 Потери трансформаторов. 13

4 Расчет отклонений напряжения. 16

5 Построение эпюры напряжения без учёта регулирования. 18

6 Построение результирующей эпюры напряжения с учетом регулирования. 19

Заключение. 24

Список используемых источников. 25

 

 

Введение

Целью курсового проекта является – получение навыков использования полученных теоретических знаний при решении конкретных задач, а также обеспечение требуемых параметров расчетного режима при электроснабжении нагрузок.

Задачи проекта:

• расчет электрических нагрузок;

• выбор кабельной и проводниковой продукции;

• выбор трансформаторов и коммутационных аппаратов;

• расчет потерь напряжения;

• построение эпюры напряжения без учета регулирования;

• построение эпюры напряжения с учетом регулирования.

 

Курсовой проект охватывает комплекс вопросов программы курса «Электроэнергетическое оборудование».

Расчеты были выполнены на основании следующих исходных данных: схема системы электроснабжения, среднеквадратичные мощности для нагрузки на ГПП и ТП, ряд номинальных напряжений, а так же параметры длины кабельной, СИП и воздушной линии.

Расчетная схема приведена на рис. 1

Рисунок 1 – Расчетная схема

Расчетные данные нагрузки за смену сведены в таблицу 1.

 

     Таблица 1 – Расчетные нагрузки за смену

P3, кВт								cosφ3
1	2	3	4	5	6	7	8
120	138	126	120	132	120	132	120	0,59

 

Расчетные данные напряжения и нагрузки сведены в таблицу 2.

    Таблица 2 – Расчетные нагрузки и напряжения

Напряжения				Нагрузки
U 1, кВ	U 2, кВ	U 3, кВ	U 4, кВ	P1, МВт	cosφ1	P2, МВт	Q2, МВт
110	20	10	0,22	5	0,67	4	4,1

 

    Расчетные данные отклонения напряжения на источнике и длины проводников сведены в таблицу 3.

     Таблица 3 – данные отклонения напряжения и длины проводников

Отклонение напряжения на источнике, %	Длина, км
δ U	ВЛ	КЛ	СИП
+7	2,6	23,1	0,16

 

По заданной схеме произведем расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий по среднеквадратичной нагрузке.

 

Расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий

Расчет линии ТП

Активная мощность[8]:

 ,                                                                              (1)

где n – количество интервалов усреднения нагрузок на графике, P_i – мощность i -го интервала, t_i – время i -го интервала.

=126,18 кВТ

Реактивная мощность[8]:

,                                                                       (2)

где cosφ – коэффициент мощности для данного графика.

= 172,67 квар.

Полная мощность[8]:

                                                                   (3)

= 213,86 кВА.

Ток нагрузки:

4) Ток нагрузки[8]:

,                                                                                    (4)

где U _н – номинальное напряжение участка сети.

    = 561,24 А – Расчетный ток для СИП

        

 

 

Найдем расчетный ток на ВЛ, используя формулу (5) [8]:

,                                                                                   (5)

где К_тп – коэффициент трансформации.

    =12,35 А.

Расчет нагрузок II и I

Расчет данных линии ведется аналогично расчету линии ТП по формулам (2), (3), (4).

S₁ =7,463 МВА

Q₁ =5,540 Мвар

S₂ =5,728 МВА

I₁ =215,43 A

I₂ =330,7 A

Расчет линии ГПП

Расчет мощности на шину U ₃ производится по формуле (6) [8]:

 ;                                       (6) 

S_{U 3} = 5940 кВА.

Расчет тока на шину U ₂ ведется по формуле (4), где U _н=10 кВ:

I_{U 2} =342,9 A.

Расчет мощности для ГПП производится по формуле (7) [8]:

 ;                     (7)

S _гпп = 13,4 МВА.

Ток нагрузки на ГПП будет равен току кабельной линии и его расчет производится по формуле (4), где U _н=110 кВ:

I _ГПП = I _КЛ = 70,3 А.

 

Выбор оборудования

Выбор ВЛ

Сечение провода или жилы кабеля выбирается с соблюдением условия [8]:

                                                                                                                                                   (8)

    или

,                                                                                                               (9)

где  – допустимый длительный ток;  – поправочный коэффициент (или произведение коэффициентов, еслиих несколько).

Поправочный коэффициент по температуре при нормированной температуре жилы +70℃, условной температуре среды +25℃, расчётной температуре +30℃ k _п1= , согласно ПУЭ 6 табл.1.3.3 [1]. В табл. 1.3.6 ПУЭ 6 [1] уже учтен поправочный коэффициент при количестве жил, а коэффициент при количестве кабелей принимаем равным единице, в виду того, что мы берем один кабель. Тогда произведение коэффициентов будет:

k _п= ;

I _{вл.доп.лето} = = = 13,135 А.

Аналогично рассчитаем для других случаев поправочные коэффициенты.

 Введем поправочный коэффициент по температуре при нормированной температуре жилы +70℃, условной температуре среды +25℃, расчётной температуре -10℃ согласно [1] для напряжения 10 кВ:

k _п=1,29;     

I _{вл.доп.зима} = = = 9,57 А.

 

Выберем провод АС 3х(35/6,2), I _доп= 84 А, S =35мм²

Выбор СИП

Аналогично ВЛ сечение СИП выбирается с соблюдением условия (9), а допустимые токи взяты из ТУ 16-705.500-2006 для напряжения 0,22 кВ:

k _п=

I _{СИП.доп.} = = =597 А

k _п=1,29      

I _{вл.доп.=} = = = 435 А

Выберем СИП-1 (3х240+1х95) I _доп= 600 А, S =240 мм²

Выбор КЛ

Аналогично ВЛ и СИП КЛ выбирается с соблюдением условия (9).

Введем поправочный коэффициент по температуре при нормированной температуре жилы +65℃, условной температуре среды +15℃, расчётной температуре 0℃ согласно [1] для напряжения 110 кВ:

k_п=1,14;

I_кл. = = = 61,69 А.

Выберем кабель АПвПг 3х120/110 I _доп= 200 А