Компенсація реактивної потужності споживачів

ЗМІСТ

 

Сторінка

Вступ (коротка характеристика енергетики.)……..……………………...3

1. Компенсація реактивної потужності споживачів…………………………4

2. Вибір типу і потужності силових трансформаторів………………………6

3. Складання варіантів схем електричної мережі і електричний

розрахунок двох з них при максимальному навантажені..........................9

4. Техніко – економічне порівняння двох вибраних варіантів схем

проектованої електричної мережі..................................................................15

5. Кінцевий електричний розрахунок оптимального варіанта схеми

проектованої електричної мережі..................................................................20

6. Визначення напруги на шинах підстації у всіх режимах і вибір

способів регулювання напруги......................................................................24

Висновки та енергозбереження……………………………………………….27

Перелік посилань………………………………………………………………28

 

 

ВСТУП

Дати коротку інформацію про електроенергетику та електропередачу України. Описати призначення мережі, яка проектується, кліматичний район розміщення, конструктивне виконання ліній, характеристику споживачів.

Наприклад:

 

Енергетика є однією з основних галузей суспільного виробництва і відіграє провідну роль у розвитку національної економіки, здійсненні технічного прогресу і підвищенні рівня життя людей. Широке застосування електричної енергії в промисловості, сільському господарстві, на транспорті, у побуті та інших сферах зумовлене простотою її передачі на значні відстані і перетворення в інші види енергії – механічну, теплову, світлову тощо.

Джерелами електричної енергії є електричні станції, які перетворюють енергію палива, води та нетрадиційних джерел в електричну енергію. Теплофікаційні електричні станції поряд з електричною виробляють теплову енергію.

До електричної мережі ставлять такі вимоги:

- забезпечення необхідної надійності електропостачання;

- забезпечення відповідної якості електроенергії;

- економічність при будівництві та експлуатації;

- забезпечення необхідних вимог техніки безпеки.

В курсовому проекті треба забезпечити бажані напруги на шинах підстанцій, вибравши електричну схему мережі, типи трансформаторів і марки проводів, використавши компенсацію реактивної потужності споживачів і регулювання напруги.

Передбачаються повітряні електричні лінії на залізобетонних опорах зі сталеалюмінієвими проводами і гірляндами скляних підвісних ізоляторів.

Дана мережа 220 кВ призначена для живлення районних підстанцій на відстані 30 – 100 км. Складається з двох підстанцій. Живить споживачів І, ІІ, ІІІ категорій за надійністю живлення. Мережа знаходиться в IІ кліматичному районі з ожеледі.

Для безпечності електричних мереж на опорах ліній і огорожах підстанцій вивішуються попереджувальні і заборонні плакати. Негативний екологічний вплив мережі зменшуємо раціональним використанням земель сільськогосподарського призначення.

 

КОМПЕНСАЦІЯ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ СПОЖИВАЧІВ

 

Менші перетоки реактивної потужності в лініях електромережі зменшують втрати електроенергії і напруги, що позитивно впливає на режими роботи при максимальних навантаженнях. Для компенсації реактивної потужності застосовуємо комплектні конденсаторні установки.

Вони прості в конструкції та експлуатації. Зменшення перетоків реактивної потужності в лініях і трансформаторах зменшує втрати напруги та електроенергії. Це покращує умови передавання електроенергії, якість електроенергії за напругою та економічні показники роботи мережі.

Реактивну потужність компенсації визначаємо за формулою

(1.1)

де: Р- активна потужність навантаження,

- заданий коефіцієнт реактивної потужності,

- бажаний коефіцієнт реактивної потужності.

Із таблиці 10.22 [2] вибираємо ККУ типу з одиночною потужністю Q_1K

Кількість ККУ за формулою

(1.2)

Беремо парне більше число для резерву потужності компенсації n_р.

Робоча потужність компенсації (1.3)

Реактивна потужність на шинах підстанції з урахуванням компенсації

(1.4)

Повна потужність на шинах за формулою

(1.5)

 

Розрахункова потужність на шинах

. (1.6)

 

Підстанція 1

Знаходимо потужність компенсації за формулою(1.1)

Вибираємо конденсаторні установки типу

УК Л(П)Н– 0,38 –450-150У3 [2,таблиця 10.22]

Визначаємо їх кількість за (1.2): за виразом (1.3)

Реактивна потужність після компенсації за (1.4)

Повна потужність МВ А, розрахункова потужність

 

2 ВИБІР ТИПУ І ПОТУЖНОСТІ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

 

Для надійності електропостачання споживачів першої категорії при умові, що ремонти і ревізії виконуються на відключених трансформаторах, вибираємо по два трансформатори на кожній підстанції. В нормальному режимі кожен з них має бути завантажений на(0,65-0,7)S_ном, а в після -аварійному режимі один трансформатор може бути перевантажений до 1,4S_ном - 6 годин на добу протягом 5 діб.

(2.1)

Підстанція 1

 

Вибираємо трансформатор типу 2хТДТН-25000/150 [2,таблиця 3.8]

S_ном=25МВ·А, U_ВН=158кВ, U_СН=38,5 кВ, U_НН=11кВ, Р_х=29кВт, Р_к=145кВт, U_кВ-С=10,5%, U_кВ-Н=18%, U_кС-Н=6%, І_х=0,9%,

Перевіримо завантаження трансформатора в нормальному та після- аварійному режимах

Визначення параметрів трансформаторів:

Активні втрати в сталі трансформатора

(2.2)

Втрати на намагнічування: (2.3)

 

 

Рисунок 2.1- Схема заміщення трьохобмоткового трансформатор

Активний опір трансформатора: (2.4)

Реактивний опір трансформатора: (2.5)

 

Для двох паралельних трансформаторів:

 

Всі дані розрахунку параметрів трансформаторів заносимо в таблицю 2.1

Таблиця 2.1-Паспортні дані трансформаторів

Sрозр, МВА

Кількість і тип трансфо- рматорів

Паспортні дані

Розрахункові дані

ΔPxx, кВт.

ΔPк, кВт.

Iх, %

Uк, %

1-трансформатора

2-х пар.прац.

ΔPст,МВт

ΔQ, Мвар

Rт, Ом

Хт, Ом

ΔPст, МВт

ΔQ, Мвар

Rт, Ом

Хт, Ом

16,5

2´ТДТН-2500/150

0,9

10,5

0,029

0,225

2,61

101,25 60,75

0,058

0,45

1,305

50,6 30,4

 

2.2 Розраховуємо зведені потужності підстанцій

Sсн =11+4+3+j3,5+j0,784+j0,45= 18+4,734

Sнн = 2,3+1,7+j0,645+j0,56=4+j1,205

 

Таблиця 2.2 - Приведені потужності трансформаторів

 

Назва	Максимальний режим	Мінімальний режим
P2	Q2	P2	Q2
Потужність на шинах НН		1,205		1,52
Втрати пот. в обм. НН	0,001	0,3	0,0003	0,0085
Пот. на початку обм. НН	4,001	1,505	2,0003	1,5285
Потужність на шинах СН		4,734		6,37
Втрати пот. в обм. СН	0,02		0.007	0,16
Пот. на початку обм. СН	18,02	4,734	9,007	6,53
Пот. в кінці обм. ВН	22,02	5,959	11,0073	8,0585
Втрати пот. в обм. ВН	0,03	1,17	0.01	0,25
Пот. на поч. обм. ВН	22,05	7,129	11,0173	8,3085
Втрата пот. в сердечнику	0,058	0,45	0,058	0,45
Приведена потужність	22,11	7,58	11,08	8,76

Максимальний

Режим

Мінімальний режим

 

 

Схема 1

Капітальні затрати на будівництво ліній за формулою (4.3):

;

;

;

Розраховуємо втрати електроенергії в лініях за формулою (4.5):

; ;

Річні експлуатаційні затрати знаходимо за формулою (4.5):

[2, таблиця 10.10]

Ц =10^-5 грн/кВт год – вартість втраченої електроенергії.

Зведені розрахункові затрати визначаємо за формулою (4.1):

Схема 2

Капітальні затрати на будівництво ліній за формулою (4.3):

;

;

;

;

Розраховуємо втрати електроенергії в лініях за формулою (4.5):

;

;

; ;

Річні експлуатаційні затрати знаходимо за формулою (4.7):

Зведені розрахункові затрати визначаємо за формулою (4.1):

Таблиця 4.1 – Розрахункові затрати для ліній

Варіант	Лінія	Марки проводів	l, км	К0, тис.крб./км	К, тис.у.о	(a0%+aа%)К тис.у.о	DW, кВт×год 10^3	Ц·DW тис.у.о	Ен·К, тис.у.о	Зл тис.у.о
	А-1	А-95	15	19,5	292,5		933,6
А-2	А-70	17	12,1	205,7		298,7
2-3	А-35	11	10,1	111,1		2,9
3-А1	А-70	18	12,1	217,8		251,9
А-4	А-120	5,5	1,301	7,1		200,2
4-5	А-35	3	0,758	2,27		14,3
5-А1	А-150	4,5	2,1	9,45
Всього		24,2		18,6	84,6	127,4
	А-1	А-95	2х15	19,5	292,5		933,6
А-2	А-70	2х17	17,3	294,1		934,8
2-3	А-35	2х11	16,6	182,6		127,6
А-5	А-120	2х4,5	1,301	11,7		358,3
4-5	А-70	2х3	0,966	5,8		130,6
Всього	786,7	22,5		19,6	78,7

 

Для подальшого розрахунку вибираємо варіант 2 з меншими приведеними затратами.

 

Регулювання напруги

Для забезпечення бажаних рівнів напруги на шинах НН і СН вибираємо пристрої РПН силових трансформаторів

Вибираємо РПН 8´ 1,5% [2,таблиця 3.2]

ПБЗ ±2х2,5% в СН три обмоткового трансформатора.

Напруга на шинах НН за номінальним коефіцієнтом трансформації

(6.4)

Таблиця 6.1 – Бажані напруги на шинах НН і СН за зустрічним принципом регулювання напруги

Uном.,кВ	U^бмакс. , кВ	U^бмін., кВ
	6,3 – 6,6 10,5 – 11,0 21 – 22 37 -38,5	6,0 -6,15 10,0 -0 10,3 20,0 -20,5 35,0 -36,5

 

Якщо U_н не в межах бажаного, знаходимо додаткові витки зміни коефіцієнта трансформації

(6.5)

робоче відгалуження обмотки ВН n = , (6.6)

n_р – ціле число не більше ±12; D_ст =1,0%.

 

Дійсна напруга НН при вибраному відгалуженні РПН

(6.7)

Напруга на шинах СН при вибраному відгалуженні РПН

 

(6.8)

 

Максимальний режим

Підстанція 1

 

 

Мінімальний режим

 

Підстанція A

 

 

Післяаварійний режим

Підстанція A

 

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

 

 

1. В.А. Боровиков, В.К. Косарев, Г.А. Ходот. Электрические сети энергетических систем. – Ленинград: Энергия, - 1977.

2. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - Москва: Энергоатомиздат, - 1989.

3. Ю.Ф. Романюк. Електричні системи і мережі. - Київ, Знання,2007.

4. Г.Е. Поспелов, В.Т.Федин. Проектирование электрических сетей и систем. – М.: Высшая школа, - 1978.

5. Правила устройства електроустановок. М.: Минэнерго, Энергоатомиздат, 1989.

6. Нормы технологического проектировакния подстанций с высшим напряжением 35 – 750 кВ – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: НТС Минэнерго СССР. –1979.

7. Нормы технологического проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. М.: Минэнерго, - 1979.

8. Электротехнический справочник, в трёх томах, под общей редакцией профессоров МЭИ. Том 3, книга 1, Энергоатомиздат, - 1988.

9 Довідник з електроустаткування електростанцій, підстанцій та мереж для курсового і дипломного проектування. Укладачі Боднар Б.Й., Дремлюга В.А., БЕК ІФНТУНГ, 2010

 

 

 

ЗМІСТ

 

Сторінка

Вступ (коротка характеристика енергетики.)……..……………………...3

1. Компенсація реактивної потужності споживачів…………………………4

2. Вибір типу і потужності силових трансформаторів………………………6

3. Складання варіантів схем електричної мережі і електричний

розрахунок двох з них при максимальному навантажені..........................9

4. Техніко – економічне порівняння двох вибраних варіантів схем

проектованої електричної мережі..................................................................15

5. Кінцевий електричний розрахунок оптимального варіанта схеми

проектованої електричної мережі..................................................................20

6. Визначення напруги на шинах підстації у всіх режимах і вибір

способів регулювання напруги......................................................................24

Висновки та енергозбереження……………………………………………….27

Перелік посилань………………………………………………………………28

 

 

ВСТУП

Дати коротку інформацію про електроенергетику та електропередачу України. Описати призначення мережі, яка проектується, кліматичний район розміщення, конструктивне виконання ліній, характеристику споживачів.

Наприклад:

 

Енергетика є однією з основних галузей суспільного виробництва і відіграє провідну роль у розвитку національної економіки, здійсненні технічного прогресу і підвищенні рівня життя людей. Широке застосування електричної енергії в промисловості, сільському господарстві, на транспорті, у побуті та інших сферах зумовлене простотою її передачі на значні відстані і перетворення в інші види енергії – механічну, теплову, світлову тощо.

Джерелами електричної енергії є електричні станції, які перетворюють енергію палива, води та нетрадиційних джерел в електричну енергію. Теплофікаційні електричні станції поряд з електричною виробляють теплову енергію.

До електричної мережі ставлять такі вимоги:

- забезпечення необхідної надійності електропостачання;

- забезпечення відповідної якості електроенергії;

- економічність при будівництві та експлуатації;

- забезпечення необхідних вимог техніки безпеки.

В курсовому проекті треба забезпечити бажані напруги на шинах підстанцій, вибравши електричну схему мережі, типи трансформаторів і марки проводів, використавши компенсацію реактивної потужності споживачів і регулювання напруги.

Передбачаються повітряні електричні лінії на залізобетонних опорах зі сталеалюмінієвими проводами і гірляндами скляних підвісних ізоляторів.

Дана мережа 220 кВ призначена для живлення районних підстанцій на відстані 30 – 100 км. Складається з двох підстанцій. Живить споживачів І, ІІ, ІІІ категорій за надійністю живлення. Мережа знаходиться в IІ кліматичному районі з ожеледі.

Для безпечності електричних мереж на опорах ліній і огорожах підстанцій вивішуються попереджувальні і заборонні плакати. Негативний екологічний вплив мережі зменшуємо раціональним використанням земель сільськогосподарського призначення.

 

КОМПЕНСАЦІЯ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ СПОЖИВАЧІВ

 

Менші перетоки реактивної потужності в лініях електромережі зменшують втрати електроенергії і напруги, що позитивно впливає на режими роботи при максимальних навантаженнях. Для компенсації реактивної потужності застосовуємо комплектні конденсаторні установки.

Вони прості в конструкції та експлуатації. Зменшення перетоків реактивної потужності в лініях і трансформаторах зменшує втрати напруги та електроенергії. Це покращує умови передавання електроенергії, якість електроенергії за напругою та економічні показники роботи мережі.

Реактивну потужність компенсації визначаємо за формулою

(1.1)

де: Р- активна потужність навантаження,

- заданий коефіцієнт реактивної потужності,

- бажаний коефіцієнт реактивної потужності.

Із таблиці 10.22 [2] вибираємо ККУ типу з одиночною потужністю Q_1K

Кількість ККУ за формулою

(1.2)

Беремо парне більше число для резерву потужності компенсації n_р.

Робоча потужність компенсації (1.3)

Реактивна потужність на шинах підстанції з урахуванням компенсації

(1.4)

Повна потужність на шинах за формулою

(1.5)

 

Розрахункова потужність на шинах

. (1.6)

 

Підстанція 1

Знаходимо потужність компенсації за формулою(1.1)

Вибираємо конденсаторні установки типу

УК Л(П)Н– 0,38 –450-150У3 [2,таблиця 10.22]

Визначаємо їх кількість за (1.2): за виразом (1.3)

Реактивна потужність після компенсації за (1.4)

Повна потужність МВ А, розрахункова потужність

 

2 ВИБІР ТИПУ І ПОТУЖНОСТІ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

 

Для надійності електропостачання споживачів першої категорії при умові, що ремонти і ревізії виконуються на відключених трансформаторах, вибираємо по два трансформатори на кожній підстанції. В нормальному режимі кожен з них має бути завантажений на(0,65-0,7)S_ном, а в після -аварійному режимі один трансформатор може бути перевантажений до 1,4S_ном - 6 годин на добу протягом 5 діб.

(2.1)

Підстанція 1

 

Вибираємо трансформатор типу 2хТДТН-25000/150 [2,таблиця 3.8]

S_ном=25МВ·А, U_ВН=158кВ, U_СН=38,5 кВ, U_НН=11кВ, Р_х=29кВт, Р_к=145кВт, U_кВ-С=10,5%, U_кВ-Н=18%, U_кС-Н=6%, І_х=0,9%,

Перевіримо завантаження трансформатора в нормальному та після- аварійному режимах

Визначення параметрів трансформаторів:

Активні втрати в сталі трансформатора

(2.2)

Втрати на намагнічування: (2.3)

 

 

Рисунок 2.1- Схема заміщення трьохобмоткового трансформатор

Активний опір трансформатора: (2.4)

Реактивний опір трансформатора: (2.5)

 

Для двох паралельних трансформаторів:

 

Всі дані розрахунку параметрів трансформаторів заносимо в таблицю 2.1

Таблиця 2.1-Паспортні дані трансформаторів

Sрозр, МВА

Кількість і тип трансфо- рматорів

Паспортні дані

Розрахункові дані

ΔPxx, кВт.

ΔPк, кВт.

Iх, %

Uк, %

1-трансформатора

2-х пар.прац.

ΔPст,МВт

ΔQ, Мвар

Rт, Ом

Хт, Ом

ΔPст, МВт

ΔQ, Мвар

Rт, Ом

Хт, Ом

16,5

2´ТДТН-2500/150

0,9

10,5

0,029

0,225

2,61

101,25 60,75

0,058

0,45

1,305

50,6 30,4

 

2.2 Розраховуємо зведені потужності підстанцій

Sсн =11+4+3+j3,5+j0,784+j0,45= 18+4,734

Sнн = 2,3+1,7+j0,645+j0,56=4+j1,205

 

Таблиця 2.2 - Приведені потужності трансформаторів

 

Назва	Максимальний режим	Мінімальний режим
P2	Q2	P2	Q2
Потужність на шинах НН		1,205		1,52
Втрати пот. в обм. НН	0,001	0,3	0,0003	0,0085
Пот. на початку обм. НН	4,001	1,505	2,0003	1,5285
Потужність на шинах СН		4,734		6,37
Втрати пот. в обм. СН	0,02		0.007	0,16
Пот. на початку обм. СН	18,02	4,734	9,007	6,53
Пот. в кінці обм. ВН	22,02	5,959	11,0073	8,0585
Втрати пот. в обм. ВН	0,03	1,17	0.01	0,25
Пот. на поч. обм. ВН	22,05	7,129	11,0173	8,3085
Втрата пот. в сердечнику	0,058	0,45	0,058	0,45
Приведена потужність	22,11	7,58	11,08	8,76

Максимальний

Режим

Мінімальний режим