Характеристика сетевого района

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Характеристика сетевого района

 

В данном дипломном проекте нагрузки заданы активной мощностью. Указано их взаимное расположение по отношении друг к другу и источнику питания. Принимается, что сеть выполняется на металлических опорах.

 

Расчет нагрузок подстанции

Расчет нагрузок подстанции производится по следующим формулам:

S=P/cosφ, МВА (1) [1]

где S – полная мощность, МВА

 

В максимальном режиме:

S₁= МВА

В минимальном режиме:

S₁= МВА

 

Остальные расчеты выполняются аналогично, и результаты их сведены в таблицу 1.

, Мвар (2) [1]

где Q – реактивная мощность, Мвар

 

В максимальном режиме:

Мвар

В минимальном режиме:

Мвар

 

Остальные расчеты выполняются аналогично, и результаты их сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Расчет нагрузок подстанции.

№ П/С	Напряжение ПС, кВ	Р, МВт	Q, Мвар	S, МВ*А	Р, МВт	Q, Мвар	S, МВ*А
MAX	MIN

Выбор силовых трансформаторов

Трансформаторы для потребителей третьей категории выбирается по условию:

S_нт≥S_max, МВА (3) [1]

где S_нт – номинальная мощность трансформатора, МВА

S_max – наибольшая нагрузка подстанции, МВА

Для подстанции 2:

S_max= МВА (потребитель третьей категории),

Выбираем. Технические данные трансформатора приведены в таблице 2.

Для подстанции 4:

S_max= МВА (потребитель третьей категории),

 

Выбираем. Технические данные трансформатора приведены в таблице 2.

Трансформаторы для потребителей первой и второй категории выбираются по условию:

S_нт≥0,7S_max, МВА (4) [1]

где 0,7 – коэффициент, учитывающий загрузку трансформатора в нормальном режиме.

Для подстанции 1:

S_max= МВА (первой и второй категории)

0,7*S_max=0,7* = МВА

Выбираем трансформатор. Технические данные трансформаторов приведены в таблице 2.

Для подстанции 3:

S_max= МВА (первой и третьей категории)

0,7*S_max=0,7* = МВА

Выбираем два трансформатора типа. Технические данные трансформаторов приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Технические данные трансформаторов.

Тип	S, MBA	Пределы регулирования, %	Каталожные данные	Расчетные данные
Uном обмоток, кВ ВН СН	UК %	∆РК кВт	∆РХ кВт	IХ %	Rт Ом	Xт Ом	∆Qх квар

 

Расчет кольцевой схемы сети

Кольцевая схема сети является простейшей замкнутой сетью, содержащий один замкнутый контур.

Рисунок 7. Кольцевая схема сети

 

Рисунок 8. Кольцевая схема сети в развернутом виде

Определяем точку раздела мощностей (перетоки мощности) на каждом участке сети по формуле:

S_ип=(∑S_i*L_iии)/L_ип-ип’, МВА (8) [1]

где S_i – мощность токового участка, МВА

L_iии – расстояние от противоположного источника питания до токового участка, км

L_ип-ип’ – расстояние между двумя источниками питания, км

S_ип= МВА

S_ип= МВА

Определяем максимальный ток по формуле:

I_max=(√P²+Q²)/√3*U_н*n, А (9) [1]

ИП-4:

I_max= А

ИП-3:

I_max= А

 

3-2:

I_max= А

1-3:

I_max= А

ИП-1:

I_max= А

 

Определяем экономическое сечение по формуле:

F_э=I_max/j_э, мм² (10) [1]

где j_э=1,1 или 1А/мм²

ИП-4:

F_э= мм²

ИП-3:

F_э= мм²

3-2:

F_э= мм²

1-3:

F_э= мм²

ИП-1:

F_э= мм²

Производим выбор сечения и марки проводов

ИП-4: АС с I_доп= А

ИП-3: АС с I_доп= А

3-2: АС с I_доп= А

1-3: АС с I_доп= А

ИП-1: АС с I_доп= А

Проверяем выбранные провода по нагреву в аварийных режимах. Аварийным режимом (наиболее тяжелым) в кольцевой сети является обрыв провода на головных участках сети.

 

 

Рисунок 9. Аварийные режимы

Рассчитаем наибольшие аварийные токи, протекающие по участкам сети по формуле:

I_ав=(√Р²+Q²)/(1.73*U_н*n), А (11) [1]

где I_ав – ток аварийного режима, А

I_{ав, ип-1}= I_{ав, ип-3}= А

I_ав,1-3= А

Проверка провода по нагреву производится по условию:

I_доп>I_ав, А

где I_доп – ток допустимый, А

 

ИП-1: > А

ИП-3: > А

1-3: > А

 

Выбранные провода проходят по нагреву.

Производим расчет параметров ЛЭП:

R=(r₀*l)/n, Ом (12) [1]

где R – активное сопротивление ЛЭП, Ом

r₀ – активное погонное сопротивление, Ом/км

l – длина линии, км

Для ИП-4:

R= Ом

 

х=(х₀*l)/n, Ом (13)[1]

где х – индуктивное сопротивление ЛЭП, Ом

х₀ – индуктивное погонное сопротивление, Ом/км

Для ИП-4:

х= Ом

Расчеты параметров ЛЭП для других участков сети производятся аналогично рассмотренному и их результаты занесены в таблицу 5.

Определяем потери активной мощности на каждом участке сети по формуле:

Р=3*I²*R, кВт (14)[1]

где I – ток на участке в нормальном режиме, А

 

ИП-1:

Р= кВт

Потери активной мощности для других участков сети производится аналогично и результаты занесены в таблицу 5.

Таблица 5 – Параметры ЛЭП и потери активной мощности.

Наименование участка	Марка провода	Длинна участка, км	Погонные сопротивления, Ом/км	Сопротивление линии, Ом	Ток нагрузки, А	Потери мощности, кВт
Активное, R0	Индуктивное, X0	Активное, R	Индуктивное, X
ИП - 4	АС
ИП - 3	АС
3 -2	АС
1 - 3	АС
ИП - 1	АС

Выбор автотрансформаторов

 

После расчета РПН, в дипломном проекте необходимо произвести выбор трансформатора для подстанции заданного уровня напряжения.

S_нт≥0,7S_max

S_max – рассчитывается как сумма S’₁на головных участках схемы сети.

S_max=S₁’_(эc-3)+ S₁’_(эc-1)+ S₁’_(эc-4), МВА

S_max= МВА

S_нт=0,7* = МВА

Выбираем 2 трансформатора, технические данные трансформатора сводятся в таблицу 9.

Таблица 9 – Технические данные трансформатора

Тип	Sном МВА	Каталожные данные
U ном обмоток	Uкз %	Рк, кВт	Рх, кВт	Iх %
ВН	СН	НН	В-С	В-Н	С-Н
ТДТН –

 

Выбор выключателей

 

Выключатель – коммутационный аппарат, предназначен для включения и отключения тока.

Выключатели являются основными аппаратами в электроустановках, они служат для отключения и включения цепей в любых режимах. Наиболее ответственной и тяжелой операцией является отключение длительно выдерживать рабочие токи и напряжения.

При выборе выключателей необходимо учесть 12 различных параметров, но так как завод изготовитель гарантирует определенную зависимость параметров, то допустимо производить выбор по важнейшим из них:

- По напряжению установки U_уст≤U_ном

- По току: I_мах≤I_ном

- По конструкции и роду установки

- По отключающей способности.

 

Проверка выключателя производится по условию:

- На симметричный ток отключения: I_пt≤I_откном

- Возможность отключения апериодической составляющей тока кз: i_аt≤i_аном

i_аном=√2* I_откном*(β_н/100), кА

где I_откном – номинальный ток отключения выключателя, кА,

β_н – номинальное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе, %.

- На электродинамическую стойкость: i_у≤i_дин

- На термическую стойкость: В_к≤I_тер²*t_тер,

где В_к – тепловой импульс квадратичного тока короткого замыкания, кА²*с

I_тер – ток термической стойкости разъединителя, кА,

t_тер – максимальное время протекания тока термической стойкости, с.

В_к=I_по²*(t_отк+Т_а), кА²*с, (54)[1]

где t_отк – принимается 0,2 с.

В_к= кА²*с

Выбор выключателей на 110 и 35 кВ производится в виде таблицы. Выбирается элегазовый выключатель типа. Технические данные выключателя приведены в таблице 17.

Таблица 15 - Выбор выключателей 35 кВ

Расчетные данные	Условия выбора	Каталожные данные
кВ	Uуст≤Uном	кВ
А	Iмах≤Iном	А
кА	Iпt≤Iоткном	кА
кА	iаt≤iаном	кА
кА	iу≤iдин	кА
кА^2с	Вк≤Iтер^2*tтер	кА^2с

 

Таблица 16 - Выбор выключателей 110 кВ

Расчетные данные	Условия выбора	Каталожные данные
кВ	Uуст≤Uном	кВ
А	Iмах≤Iном	А

 

Таблица 17 - Технические данные выключателей

Тип
Номинальное напряжение, кВ
Номинальный ток, А
Номинальный ток отключения, кА
Содержание апериодической составляющей, %
Параметры сквозного тока КЗ, кА ток электродинамической стойкости - iдин - Iдин - ток термической стойкости
Время протекания тока термической стойкости, с
Полное время отключения, с
Собственное время отключения
Привод

 

Выбор разъединителей

 

Разъединитель предназначен для отключения и включения электрической цепи без тока. При ремонтных работах разъединители создают видимый разрыв между частями оставшимися под напряжением. Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система не имеет дугогосительное устройство, что может привести к серьезным последствиям.

Выбор разъединителей производится по условиям:

- По напряжению установки U_уст≤U_ном

- По нормальному току наиболее мощного присоединения: I_мах≤I_ном

- По конструкции и роду установки.

 

На распределительном устройстве 110 и 35 кВ выбирается разъединитель типа

. Технические данные приведены в таблице 20.

Таблица 18 - Выбор разъединителей 35кВ.

Расчетные данные	Условие выбора	Каталожные данные
кВ	Uуст≤Uном	кВ
кА	Iмах≤Iном	кА
кА	iу≤iдин	кА
кА^2с	Вк≤Iтер^2*tтер	кА^2с

Таблица 19 - Выбор разъединителей 110кВ.

Расчетные данные	Условие выбора	Каталожные данные
кВ	Uуст≤Uном	кВ
кА	Iмах≤Iном	кА

Таблица 20 - Технические данные разъединителей

Тип
Номинальное напряжение, кв
Номинальный то, А
Ток динамической стойкости, кА
Предельный ток термической стойкости/допустимое время, кА/с - главных ножей - заземляющих ножей
Тип привода

 

Выбор трансформаторов тока

 

Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Контроль за режимом работы основного и вспомогательного оборудования на электростанции осуществляется с помощью контрольно – измерительных приборов, которые подключаются к трансформаторам тока и напряжения.

Выбор трансформаторов тока.

Выбор производится по условиям:

- По напряжению установки U_уст≤U_ном

- По максимальному рабочему току: I_мах≤I_ном

- По конструкции и классу точности

Проверка осуществляется по условиям:

- На электродинамическую стойкость: i_у≤i_дин

- На термическую стойкость: В_к≤I_тер²*t_тер,

- На загрузку вторичной обмотки.

Выбор и проверка трансформаторов тока выполнена в виде таблицы.

Выбирается трансформатор тока типа.

Таблица 21 - Выбор трансформаторов тока 35 кВ.

Расчетные данные	Условие выбора	Каталожные данные
кВ	Uуст≤Uном	кВ
кА	Iмах≤Iном	кА
Ом	Z2≤Z2ном	Ом
кА^2с	Вк≤Iтер^2*tтер	кА^2с

 

Таблица 22 - Выбор трансформаторов тока 110 кВ.

Расчетные данные	Условие выбора	Каталожные данные
кВ	Uуст≤Uном	кВ
кА	Iмах≤Iном	кА

 

Таблица 23 - Вторичная нагрузка трансформаторов тока

Прибор	Тип	Нагрузка фаз, ВА
А	В	С
Амперметр
Счетчик активной энергии
Счетчик реактивной энергии
Итого

Из таблицы видно, что наиболее загружена фаза.

Определяется общее сопротивление приборов:

r_приб=S_приб/I_нт², Ом (55)[1]

где S_приб= ВА – мощность потребляемая приборами,

I_нт=5 А – вторичный номинальный ток трансформатора тока.

r_приб= Ом

Определяется допустимое сопротивление проводов:

r_пр=Z_2нт-r_пр-r_к, Ом, (56)[1]

где r_к=0,1 Ом – допустимое сопротивление контактов.

r_пр= Ом

Выбираю кабель типа, с жилами сечением мм.

Зная r_пр, можно определить сечение соединительных проводов

q=(р*ℓ_расч)/r_пр (57)[1]

где р – удельное сопротивление материала провода

ℓ_расч – расчетная длина

q=

Реальная нагрузка трансформатора:

Z₂= Ом

Таблица 24 – Технические данные трансформатора тока

Тип
Номинальное напряжение, кВ
Номинальный ток, А - первичный - вторичный
Варианты исполнения по вторичным обмоткам
Ток стойкости, кА - электродинамической - термической
Время термической стойкости, с
Нагрузка измерительной обмотки, ВА

 

Выбор ограничителей

В коммутационном режиме возникают перенапряжения, которые представляют опасность для изоляции оборудования. Для уменьшения таких перенапряжений устанавливаются ограничители перенапряжения типа. Технические данные ограничителя приведены в таблице 29.

Таблица 29 - Технические данные ограничителя

Тип
Класс напряжения, кВ Максимальное рабочее напряжение, кВ Пропускная способность на прямоугольном импульсе 2000 мкс, А Максимальная амплитуда импульса тока 4/10 мкс, кА Номинальный разрядный ток, кА Остающееся напряжение при импульсе тока 30/60 мкс - 250 А - 500 А Остающееся напряжение при импульсе тока 8/20 мкс - 500 А - 1000 А - 5000 А - 10000 А - 20000 А

Описание схемы РУ 35 кВ

Открытое РУ 35 кВ по схеме с одной секционированной системой шин сооружается из блоков заводского изготовления. В таком ОРУ все оборудование смонтировано на заводе и готовыми блоками поставляется для монтажа. Сборные шины, к которым присоединяются блоки, могут быть гибкими или жесткими. Разъединители в блоках расположены на небольшой высоте, что облегчает их ремонт. Для безопасности обслуживания блоки имеют сетчатое ограждение.

Блок выключателя — это металлическая конструкция, на которой смонтированы выключатель, шинный и линейный разъединители. Привод выключателя установлен в шкафу, закрепленном на той же металлической конструкции. Выключатель и разъединители сблокированы между собой для предотвращения неправильных операций. Аппараты релейной защиты, автоматики, измерения и сигнализации размещаются в релейном шкафу радом со шкафом привода. Такие блоки применяются для ввода линии, секционирования и ввода от трансформатора.

Блок шинных аппаратов также представляет собой металлическую конструкцию, на которой смонтированы разъединители с двумя заземляющими ножами и трансформатор напряжения. На конструкции крепится релейный шкаф наружной установки. Вся регулировка и наладка оборудования в пределах блока осуществлены на заводе, что значительно облегчает монтаж и включение подстанции в работу.

 

2.12 Индивидуальное задание

Охрана труда

 

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Технико-экономические показатели работы электрической сети, включающей в себя линии электропередачи и подстанции, распределительные и трансформаторные пункты, рассматриваемые в проекте, определяется на основе данных задания на дипломном проекте и расчетов разделов, предшествующих экономической части дипломного проекта.

Технико-экономические показатели включают в себя основные технические и экономические показатели работы сети. Они зависят от уровня напряжения сети, протяженности линий электропередачи, передаваемой электрической мощности, конфигурации сети и других факторов.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Характеристика сетевого района

 

В данном дипломном проекте нагрузки заданы активной мощностью. Указано их взаимное расположение по отношении друг к другу и источнику питания. Принимается, что сеть выполняется на металлических опорах.

 

Расчет нагрузок подстанции

Расчет нагрузок подстанции производится по следующим формулам:

S=P/cosφ, МВА (1) [1]

где S – полная мощность, МВА

 

В максимальном режиме:

S₁= МВА

В минимальном режиме:

S₁= МВА

 

Остальные расчеты выполняются аналогично, и результаты их сведены в таблицу 1.

, Мвар (2) [1]

где Q – реактивная мощность, Мвар

 

В максимальном режиме:

Мвар

В минимальном режиме:

Мвар

 

Остальные расчеты выполняются аналогично, и результаты их сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Расчет нагрузок подстанции.