Вибір схеми електричної мережі

Вступ

 

Електроенергетика є базовою галуззю економіки України, від надійного і сталого функціонування якої значною мірою залежать темпи виходу України із скрутного економічного становища та енергетична безпека держави.

Електроенергетична галузь функціонує в особливих умовах. Процес постійного і безперервного в часі збалансування виробництва і споживання електроенергії забезпечується єдиним диспетчерським управлінням об'єднаною енергетичною системою України.

Тому у даній курсовій роботі я буду проектувати електричну мережу із врахуванням цих факторів.

Енергетичне виробництво пов'язане із такими процесами як виробництво енергії, її розподіл і споживання.

Сучасні електропостачальні системи промислових підприємств, міст, сільського господарства і транспорту повинні відповідати рівню розвитку технологій, обсягу споживання електричної енергії, забезпечувати показники якості електроенергії та відповідну до вимог споживача надійність за максимальної економічної ефективності. Практично на стадії проектування об'єкта в електропостачальну систему потрібно закладати такі технічні вирішення, які забезпечили б виконання згаданих умов. Завдання ускладнюється тим, що з часом попередні умови можуть змінюватись як в частині значень електричних навантажень, територіальному їх розташуванні, так і з боку енергосистеми, сторонніх споживачів тощо. До того ж деякі вихідні дані можуть бути задані з певним наближенням або просто відсутні. Тому розроблена електропостачальна система повинна бути досить універсальною і легко адаптуватись до деякої варіації вихідних умов з можливістю її подальшого розвитку.

Звідси випливають основні вимоги до електропостачальних систем, а отже й до їх проектування:

1.Максимальна економічна ефективність, з якою можна було б всі фактори врахувати в економічному еквіваленті, тобто кількісно. Оскільки це неможливо, існують інші вимоги.

2.Забезпечення показників якості електроенергії відповідно до чинних стандартів.

3.Надійність системи відповідно до категорії електроприймачів за надійністю електропостачання.

4.Простота та наочність схем, що забезпечує підвищення надійності експлуатації.

5.Гнучкість електропостачальної системи.

6.Придатність до розширення або реконструкції.

7.Максимальна електро-, пожежо – та вибухобезпека під час експлуатації.

8.Застосовування найсучасніших способів каналізації електроенергії, силових елементів та елементної бази захисту, автоматики, керування тощо.

Електроенергетика – інфраструктурна галузь, і від того, як вона функціонуватиме, залежать не лише економічні показники, від цього залежить життя і здоров’я населення країни, можливості суспільства нормально жити та працювати.

Останнім часом зроблено досить багато для реформування галузі електроенергетики. Деякі заходи вже дали свої результати, а деякі – ще ні. Тому перед державою стоїть ще ціла низка проблем, які вона має вирішувати як самостійно, так і з залученням неурядових організацій.

 

 

План відпуску електроенергії споживачам

 

В даному розділі нам необхідно визначити загальну кількість отриманої від електростанцій та відпущеної споживачам електроенергії. Кількість відпущеної споживачам електроенергії визначається по формулі, кВт×год:

 

 (3.1).

 

(кВт.год).

Необхідно також розрахувати втрати електроенергії в розподільчих мережах, які повинні бути додані до втрат в основних мережах та трансформаторах, що розраховані в розділі1.

Втрати в розподільчих мережах розраховуються по формулі, кВт×год:

D А=(S²_max /U²⁾ × r₀ × l × t × n,                    (3.2)

 

де n – кількість комірок на стороні НН запроектованої підстанції;

l – середня довжина ліній 10 кВ.

Припускаємо, що ЛЕП-10кВ передає потужність в середньому 3 МВА на відстань 8 км, провід АС-50 (r₀=0.603 Ом/км), тому комірок на всіх підстанціях буде 28 шт.

Результати розрахунку втрат електроенергії в мережах і трансформаторах заносимо в таблицю 3.1, та таблицю 3.2.

 

Таблиця 3.1 – Втрати потужності і енергії в ЛЕП

Ділянка мережі	Uном	Sділ, МВА	R, Ом	Δ, год. рік	ΔP, МВт	ΔА, кВт.год
ЕС-В	110	29,869	3,50592	4591,782	0,2585	45731,00411
ЕС-А	110	52,745	3,564		0,8194	142601,931
Б-В	110	17,647	6,86664		0,1767	15962,68213
А-Г	110	23,333	3,50592		0,1578	27907,1039
Всього					1,4124	232202,7212

 

Таблиця 3.2 – Втрати потужності та енергії в розподільчій мережі

Вузол	n	Uном	Sм, МВА	R, Ом	Δ, год. рік	ΔP, МВт	ΔА, кВт.год
А	10	10	29,41	48,24	4591,782	417,301	1149693,18
Б	6	10	17,65	28,944		90,137	275926,36
В	4	10	12,22	19,296		28,825	264715,20
Г	8	10	23,33	38,592		210,112	1205985,56
Всього						746,375	2896320,30

 

Таблиця 3.3 – Втрати потужності та енергії в трансформаторах

Трансформатор	ПС	Sнав, МВА	, МВА	cosφ	ΔРк, кВт	ΔРх, кВт	Δ, годрік	ΔРпс, кВт	ΔА, кВт.год
ТРДН-25000/110	А	29,41	25	0,85	120	27	4591,782	137,0	629280,652
ТДН-16000/110	Б	17,65	16	0,85	85	19		89,70	411884,512
ТДН-10000/110	В	12,22	10	0,9	60	14		72,81	334349,739
ТРДН-25000/110	Г	23,33	25	0,9	120	27		106,2	487953,342
Всього								405,8	1863468,244

 

           (3.4)

Втрати енергії в трансформаторах визначимо за формулою:

D А= D Р_п/ст Δτ ,                           (3.5)

 

Отриману від енергосистеми електроенергію визначаємо додаванням до загальної кількості відпущеної енергії сумарних втрат (включаючи втрати в розподільчих мережах) за формулою, кВт×год:

 

 (3.6)

 

де D А^он_леп – втрати енергії в лініях основної напруги.

n – кількість трансформаторів у вузлі.

 

Висновки

 

В процесі виконання даної курсової роботи я підкріпив свої навички у користуванні довідниковою літературою, ДЕСТами, єдиними нормами і розцінками, таблицями, а також набув навиків техніко-економічного планування і аналізу. Ознайомився з методикою складання плану відпущення електроенергії споживачам, з практичними методами розрахунку основних економічних показників роботи ПЕМ.

За допомогою показників порівняльної економічної ефективності я вибрав оптимальний варіант енергопостачання споживачів, розрахував і проаналізував основні техніко-економічні показники ПЕМ. Таким чином, я отримав, що собівартість передачі електроенергії з врахуванням втрат енергії в мережі і трансформаторах складає 6,645 (коп./кВт×год).

Для полегшення свого виконання курсової роботи я використав такі програмні комплекси, як: Microsoft Word, Microsoft Excel, що значною мірою спростили розрахунки для курсової роботи.

 

 

Вступ

 

Електроенергетика є базовою галуззю економіки України, від надійного і сталого функціонування якої значною мірою залежать темпи виходу України із скрутного економічного становища та енергетична безпека держави.

Електроенергетична галузь функціонує в особливих умовах. Процес постійного і безперервного в часі збалансування виробництва і споживання електроенергії забезпечується єдиним диспетчерським управлінням об'єднаною енергетичною системою України.

Тому у даній курсовій роботі я буду проектувати електричну мережу із врахуванням цих факторів.

Енергетичне виробництво пов'язане із такими процесами як виробництво енергії, її розподіл і споживання.

Сучасні електропостачальні системи промислових підприємств, міст, сільського господарства і транспорту повинні відповідати рівню розвитку технологій, обсягу споживання електричної енергії, забезпечувати показники якості електроенергії та відповідну до вимог споживача надійність за максимальної економічної ефективності. Практично на стадії проектування об'єкта в електропостачальну систему потрібно закладати такі технічні вирішення, які забезпечили б виконання згаданих умов. Завдання ускладнюється тим, що з часом попередні умови можуть змінюватись як в частині значень електричних навантажень, територіальному їх розташуванні, так і з боку енергосистеми, сторонніх споживачів тощо. До того ж деякі вихідні дані можуть бути задані з певним наближенням або просто відсутні. Тому розроблена електропостачальна система повинна бути досить універсальною і легко адаптуватись до деякої варіації вихідних умов з можливістю її подальшого розвитку.

Звідси випливають основні вимоги до електропостачальних систем, а отже й до їх проектування:

1.Максимальна економічна ефективність, з якою можна було б всі фактори врахувати в економічному еквіваленті, тобто кількісно. Оскільки це неможливо, існують інші вимоги.

2.Забезпечення показників якості електроенергії відповідно до чинних стандартів.

3.Надійність системи відповідно до категорії електроприймачів за надійністю електропостачання.

4.Простота та наочність схем, що забезпечує підвищення надійності експлуатації.

5.Гнучкість електропостачальної системи.

6.Придатність до розширення або реконструкції.

7.Максимальна електро-, пожежо – та вибухобезпека під час експлуатації.

8.Застосовування найсучасніших способів каналізації електроенергії, силових елементів та елементної бази захисту, автоматики, керування тощо.

Електроенергетика – інфраструктурна галузь, і від того, як вона функціонуватиме, залежать не лише економічні показники, від цього залежить життя і здоров’я населення країни, можливості суспільства нормально жити та працювати.

Останнім часом зроблено досить багато для реформування галузі електроенергетики. Деякі заходи вже дали свої результати, а деякі – ще ні. Тому перед державою стоїть ще ціла низка проблем, які вона має вирішувати як самостійно, так і з залученням неурядових організацій.

 

 

Вибір схеми електричної мережі

 

При виконанні даного розділу курсової роботи необхідно скласти два найбільш раціональні варіанти схем електропостачання району. З них, на основі попередніх розрахунків і критеріїв порівняльної економічної ефективності, ми виберемо найбільш економічний варіант. На рисунку 1 приведені 2 варіанти схем електричної мережі.

 

Рисунок 1.1 – Схеми електричної мережі

 

Проведемо техніко-економічне порівняння.

Для вибраних варіантів визначаються перетоки потужності на участках електричної мережі. Результати розрахунків заносяться у таблицю 1.1.

Визначимо довжини ділянок мережі за формулою:

 

L_ij =1,1·m_L··l_ij (км) (1.1)

 

де l_ij – довжина на карті між вузлами (см);

m_L – масштаб (км/см);

1,1 – коефіцієнт нелінійності траси.

Результати розрахунків заносимо до таблиці 1.1.

Наприклад, для лінії ЕС-В (першого варіанту схеми):    

L_ЕС-В = 1,1·m_L ·l_ij =1,1·8·3,2 = 28,16 (км)

Розрахунок потужності на головних ділянках проводимо за формулою:

 

S_ЕС1 = ,                                      (1.2)

 

де S _i – повна потужність i -того навантаження на шляху від ЕС₁ до ЕС₂,

L _i2 – довжини ланок від i -того вузла до ЕС₂;

L _S – сума довжин ланок замкненої мережі.

Розрахунок першого варіанту схеми:

S_спА = 25 + j15,49 (МВА);

S_спБ = 15 + j9,3 (МВА);

S_спВ = 11 + j5,33 (МВА);

S_спГ = 21 + j10,17 (МВА).

Потокорозподіл на ділянках лінії (2-га схема):

Іншу схему розрахуємо аналогічно, а результати зведемо до таблиці 1.1.

 

Таблиця 1.1 – Перетоки потужності по ділянках мережі

№сх.	Ділянка мер.	Довж.	Pділ, МВт	Qділ, МВАр	Sділ, МВА
	ЕС-В	28,16	26,000	14,624	29,869
	ЕС-А	44	46,000	25,664	52,745
І	Б-В	44,88	15,000	9,296	17,647
	А-Г	28,16	21,000	10,171	23,333
	ЕС-В	28,16	72,000	40,288	82,614
	Б-В	44,88	61,000	34,961	70,392
ІІ	Б-Г	47,52	46,000	25,664	52,745
	А-Г	28,16	25,000	15,494	29,412

 

По величині повної потужності у відповідності з економічними інтервалами потужності (таблиця 7.10 [3]) вибираємо марки проводів та клас номінальної напруги для ділянок мережі. За результатами вибору заповнюємо таблицю 1.2.

Економічно доцільна напруга залежить від багатьох чинників: потужності, навантажень, їхньої відстані від джерела живлення, розташування щодо один одного, обраної конфігурації електричної мережі, засобів регулювання напруги і т.д.

Напругу вибираємо виходячи з попереднього розподілу потужності в елементах мережі, протяжності ділянок мережі і відповідно до формули Іларіонова, що дає задовільні результати для ліній будь-якої довжини і переданої потужності.

 

,            (1.3)

 

де l_ij – довжина ділянки мережі, км;

P_ij – активна потужність ділянки ланцюга.

Розрахуємо напругу ділянки ЕС-В першого варіанту:

Отже приймаємо за номінальну напругу цієї лінії 110 кВ. Інші результати розрахунку заносимо до таблиці 1.2.

Переріз проводу вибираємо за методом економічних інтервалів за перетоками потужностей в лініях.

Отже, відповідно таблиці 2.1 [9], обираємо лінії електропередач з наступними параметрами:

- номінальна напруга – 110 кВ;

- тип опор – одно ланцюгові та дволанцюгові;

- матеріал опор – залізобетон;

- район ожеледі – IV;

- марка та переріз проводу;

Для всіх інших ліній електропередач розрахунок виконуємо аналогічно.

І_розр = a ₁ × a _Т ×I _S / n_л,             (1.4)

 

де a ₁ – коефіцієнт, який враховує зміну навантаження лінії за роками її експлуатації;

a _Т – коефіцієнт, що враховує число годин використання максимального навантаження лінії Т_нб;

I _S(5) – сумарний струм, відповідний до максимального навантаження лінії;

n_л – кількість ланцюгів лінії.

Результати розрахунку представлені в таблиці 1.2.

 

Таблиця 1.2 – Вибір проводів для ділянок електричної мережі та номінальної напруги

№ схеми	Кількість ланцюгів	Ділянка мережі по схемі	Sділ, МВА	Марка проводу	Напруга за формулою Іларіонова, кВ	Струм, А	Розрахунковий струм, А	Uном, кВ
1	2	ЕС-В	29,869	АС120/19	93,696	156,773	106,998	110
	2	ЕС-А	52,745	АС185/29	123,361	276,840	188,943	110
	2	Б-В	17,647	АС95/16	74,994	92,623	63,215	110
	2	А-Г	23,333	АС120/19	85,497	122,468	83,585	110
2	2	ЕС-В	82,614	АС240/32	138,042	433,613	295,941	110
	2	Б-В	70,392	АС240/32	138,509	369,463	252,159	110
	2	Б-Г	52,745	АС185/29	124,159	276,840	188,943	110
	2	А-Г	29,412	АС120/19	92,153	154,372	105,359	110

Розрахуємо втрати потужності в електричних лініях для кожного варіанта за формулою:

 

 (1.5)

                              (1.6)

 

де r₀ – питомий опір провода;

L_i – довжина i -го участка.

Час втрат максимальної потужності визначається по формулі:

 

 (1.7)

 

де Т_нб – число годин використання максимального навантаження, год./рік.

Втрати електроенергії на транспорт розраховують для кожного варіанта

за формулою:

 

W_k = Р_k ·                                       (1.8)

 

Всі розрахунки зводимо в таблицю 1.3.

 

Таблиця 1.3 – Втрати потужності в електричних лініях

№ схеми	Довжина, км	Ділянка мережі по схемі	Марка проводу	r0, Ом/км	Sділ, МВА	ΔP, МВт
1	28,16	ЕС-В	АС120/19	0,249	29,869	0,25850
	44	ЕС-А	АС185/29	0,162	52,745	0,81944
	44,88	Б-В	АС95/16	0,306	17,647	0,17673
	28,16	А-Г	АС120/19	0,249	23,333	0,15775
	Всього втрати ΔPк, МВт					1,412
	Річні втрати ΔWк, МВт*год					6485,5232
2	28,16	ЕС-В	АС240/32	0,121	82,614	0,96098
	44,88	Б-В	АС240/32	0,121	70,392	1,11191
	47,52	Б-Г	АС185/29	0,162	52,745	0,88499
	28,16	А-Г	АС120/19	0,249	29,412	0,25064
	Всього втрати ΔPк, МВт					3,208
	Річні втрати ΔWк, МВт*год					14732,8804

 

Визначимо капіталовкладення у спорудження електричної мережі для вибраних варіантів схеми. Вони складаються із вартості підстанцій і вартості ліній електропередач. У вартість обладнання підстанції входить вартість комірок вимикачів на стороні вищої напруги і вартість трансформаторів. При цьому використовуються укрупнені показники вартості [4]. Усі дані по капіталовкладенням заносимо до таблиці 1.4.

При визначенні капіталовкладень скористаємось довідниковими даними вартості спорудження ЛЕП 110 кВ з [3] (ціни, що в довіднику приймаємо в доларах США):

 

Таблиця 1.4 – Визначення капіталовкладен

№ схеми	Довжина, км	Діл. мережі по схемі	Марка проводу	Вартість ПЛ, Тис$/км	Вартість ПЛ, Тис$	Курс, $/грн	Вартість ПЛ, Тис.грн
1	28,16	ЕС-В	АС120/19	22,4	630,784	8,1	5109,3504
	44	ЕС-А	АС185/29	15,2	668,8		5417,28
	44,88	Б-В	АС95/16	23,3	1045,70		8470,2024
	28,16	А-Г	АС120/19	22,4	630,784		5109,3504
	Повна вартість ПЛ						24106,183
2	28,16	ЕС-В	АС240/32	27	760,32	8,1	6158,592
	44,88	Б-В	АС240/32	27	1211,76		9815,256
	47,52	Б-Г	АС185/29	15,2	722,304		5850,6624
	28,16	А-Г	АС120/19	22,4	630,784		5109,3504
	Повна вартість ПЛ						26933,86