Определение номинального напряжения ВЛ.

Предварительный расчет мощности источника питания.

Расчет мощности нагрузок на ПС-1 (110 кВ):

Расчет мощности нагрузок на ПС-1 (10 кВ):

Расчет мощности нагрузок на ПС-2:

Расчет мощности нагрузок на ПС-3:

Расчет мощности нагрузок на ПС – 4:

Расчет мощности нагрузок на ПС-4 (110 кВ):

Суммарная мощность потребителей:

Мощность источника питания:

Определение номинального напряжения ВЛ.

Номинальные напряжения ВЛ электрической сети выбираются по технико-экономическим соображениям в зависимости от протяжённости ВЛ и величины активных мощностей, которые будут по ним передаваться в режиме максимальных нагрузок.

Определение ориентировочно оптимального номинального напряжения ВЛ производится по эмпирической формуле:

где - длина воздушной линии, км

- активная мощность нагрузки на одну цепь, МВт

Для радиально-магистральной сети:

ВЛ А-1: .

С учётом уменьшения потерь электроэнергии в линии и с учётом перспектив развития сети принимаем .

ВЛ 1-2: Þ Принимаем ,

ВЛ 1-4: Þ Принимаем ,

ВЛ 3-4: Þ Принимаем .

Для радиальной сети с кольцевым участком:

ВЛ А-1: .

С учётом уменьшения потерь электроэнергии в линии и с учётом перспектив развития сети принимаем .

ВЛ 1-2: Þ Принимаем ,

ВЛ 1-3: Þ Принимаем ,

ВЛ 1-4: Þ Принимаем .

Расчет установившегося режима работы радиальной сети. Определение сечений и марок проводов линий электропередачи.

 

Радиально-магистральная сеть

Схема замещения радиально-магистральной сети представлена на рис. 7.

Участок 3-4

Потери в трансформаторах ПС3:

,

,

,

,

,

.

Мощность, подходящая к шинам 110 кВ подстанции ПС3 с учётом потерь ХХ трансформаторов, без учёта зарядной мощности линии:

.

Выбор сечения ВЛ3-4:

При продолжительности использования максимума нагрузки часов выбор сечений проводов производится по экономической плотности тока.

,

,

,

где - расчетный максимальный ток, протекающий по проводу ВЛ3-4,

- экономическое сечение провода,

- экономическая плотность тока, определяемая по [1, табл. 3.12.],

- количество цепей линии.

По этому методу в качестве стандартного выбирается ближайшее к экономическому сечение провода.

Выбираем провод АС 70/11 по [1, табл. 3.8.].

Делаем проверку провода: минимальное сечение провода при U_НОМ =110 кВ по условиям короны 70 (мм²).

Проверка по короне выполняется.

Проверяем провод по нагреву:

Для провода марки АС-70/11 ,

.

Радиальная сеть с кольцевым участком

Схема замещения радиальной сети с кольцевым участком представлена на рис.10.

Расчет участка 1-2 полностью совпадает с его расчетом для радиальной сети.

Потери в трансформаторах ПС3 и ПС4 были рассчитаны для радиальной схемы. Для кольцевой они будут те же.

ПС3:

,

,

,

.

Мощность, подходящая к шинам ВН ПС3 с учетом потерь ХХ:

.

ПС4:

,

,

,

.

Мощность, подходящая к шинам ВН ПС4 с учетом потерь ХХ:

.

Расчёт кольцевого участка

Для расчёта кольцевого участка необходимо «развернуть» кольцо, разделив узел 1на два узла: А и В. В результате получается участок с двумя источниками питания (рис. 8).

Расчетные нагрузки:

,

.

Определим предварительное потокораспределение в ветвях кольцевого участка схемы методом «по длинам линий», при этом предполагаем, что все участки сети имеют одинаковые сечения , схему расположения проводов на опорах, потери в линии отсутствуют, а напряжения .

Рис. 8. Схема разомкнутого кольцевого участка сети

.

По направлению мощностей и определена точка потокораздела. Она совпадает для реактивной и реактивной мощности и находится в узле 4.

Выбор сечения ВЛ1-3:

,

.

Выбираем провод АС150/24 по [1, табл. 3.8.].

Делаем проверку провода: минимальное сечение провода при U_НОМ =110 кВ по условиям короны 150 (мм²).

Проверка по короне выполняется.

Расчетные данные провода:

Выбор сечения ВЛ1-4:

,

.

Выбираем провод АС 240/32 по [1, табл. 3.8.].

Делаем проверку провода: минимальное сечение провода U_НОМ =110 кВ по условиям короны 240 (мм²).

Проверка по короне выполняется.

Расчетные данные провода:

Выбор сечения ВЛ3-4:

,

.

Выбираем провод АС 95/16 по [1, табл. 3.8.].

Делаем проверку провода: минимальное сечение провода U_НОМ =110 кВ по условиям короны 70 (мм²).

Проверка по короне выполняется.

Расчетные данные провода:

Определение издержек

Ежегодные издержки на ремонт и обслуживание электрической сети:

.

1). Радиально-магистральная схема:

,

,

где - ежегодные издержки на ремонты и обслуживание элементов электрической сети, % капитальных затрат, выбираемые по табл. 6.2. [1],

Затраты на возмещение потерь электроэнергии.

Определяем средневзвешенное время максимальных потерь:

,

где - ,

Линия 3-4

,

.

Определение затрат на переменные потери электроэнергии:

.

По заданию цена на электроэнергию руб/кВт^.ч.

.

Линия 1-4

,

,

.

Определение эксплуатационных издержек:

.

2). Радиальная схема с кольцевым участком:

,

,

где - ежегодные издержки на ремонты и обслуживание элементов электрической сети, % капитальных затрат, выбираемые по табл. 6.2. [1],

 

Затраты на возмещение потерь электроэнергии.

Определяем средневзвешенное время максимальных потерь:

Определяем средневзвешенное время максимальных потерь:

,

где - ,

Линия 1-3, 3-4, 1-4

,

,

,

,

.

Определение эксплуатационных издержек:

.

1.7.4. Определение дисконтированных затрат, сравнение и выбор окончательного варианта сети

1). Радиальная магистральная схема:

.

2). Радиальная схема с кольцевым участком:

.

Сравнительные показатели приведены в таблице 6.

Таблица 6. Сравнительные показатели

Схема	КЛЭП, тыс.руб	КПС, тыс.руб	И, тыс.руб	ДЗ, тыс.руб
Радиальная	3800	3220	6954	30260
Кольцевая	3530	2600	4979	23350

.

Кольцевая схема является более экономичной.

Окончательно выбираем кольцевую схему.

 

 

Расчёт режимов на ПЭВМ

Расчеты установившегося режима работы сети на ПК выполняются при следующих условиях:

1) активные и реактивные нагрузки представляются постоянными мощностями

(Р = пост, Q = пост.);

2) линии электропередачи представляются активными и реактивными сопротивлениями R и X и поперечной емкостной проводимостью В;

3) трансформаторы - активными и реактивными сопротивлениями обмоток и коэффициентами трансформации (номинальными или фактическими их величинами).

Расчеты режимов представлены на рис. 11. - рис. 18.

Рис. 11. Режим максимальных нагрузок

Рис. 12. Режим минимальных нагрузок

Рис. 13. Режим максимальных нагрузок с регулированием напряжения

 

Рис. 14. Режим минимальных нагрузок с регулированием напряжения

 

Рис. 15. Послеаварийный режим при отключении ВЛ А-1.

 

Рис. 16. Послеаварийный режим при отключении одного из автотрансформаторов на ПС 1

 

Рис. 17. Послеаварийный режим при отключении ВЛ 1-4.

 

Помимо регулирования напряжения, в электрических сетях также необходимо поддерживать постоянным коэффициент реактивной мощности на шинах ПС А. Для этого на шинах 10 кВ ПС3 устанавливается устройство БСК, которое в режиме максимальных нагрузок генерирует 6 Мвар реактивной мощности.

Таблица 12.

К	И	b	DW%	hсв	hmax
тыс. руб.	тыс. руб./год	коп./кВт×ч	%	%	%
2754200	28430,76	5,7	1,59	98,41	97,85

Заключение

В данном курсовом проекте приведён расчёт оптимального варианта электрической сети района нагрузок, которая соответствует требованиям ПУЭ по обеспечению надежного снабжения потребителей электроэнергией.

В первой части курсового проекта были намечены шесть вариантов схемы электрической сети, затем, на основе предварительной оценки удельной стоимости ВЛ, выбраны две: радиально-магистральная сеть и магистральная сеть с кольцевым участком.

В ходе расчета были выбраны номинальные напряжения ВЛ электрической сети в режиме максимальных нагрузок, трансформаторы и автотрансформаторы типа ТДН-16000/110, ТДН-16000/110, ТДН-16000/110, АТДЦТН-125000/220/110.

При выборе сечений воздушных линий используемые провода были проверены по условиям нагрева и по условиям отсутствия "короны".

В результате сравнительного технико-экономического расчета было определено, что наиболее экономичным и рациональным с точки зрения потерь мощности и энергии вариантом является вариант магистральной сети с кольцевым участком.

С помощью программы "Energy" для варианта магистральной сети с кольцевым участком были рассчитаны режимы максимальных и минимальных нагрузок, а также четыре послеаварийных режима.

Для варианта магистральной сети с кольцевым был проведен полный технико-экономический расчет в результате которого были получены следующие данные:

суммарные капиталовложения в сеть:

Максимальный КПД сети:

Средневзвешенный КПД сети:

– себестоимость передачи и распределения электроэнергии:

 

 

Библиографический список.

 

1. Справочник по проектированию электрических сетей. Под редакцией Д.Л. Файбисовича. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005 – 320 с. ил.

2. Правило устройства электроустановок. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.

3. Бушуева О.А., Кулешов А.И. Электрическая сеть района нагрузок: Учебное пособие к курсовому проекту. – Иваново, 2006. – 72 с.

4. Выбор силовых трансформаторов подстанций энергосистем и промышленных предприятий с учетом допустимых нагрузок. Методические указания. Д. А Полкошников, М. И. Соколов – Иваново; ИГЭУ, 2009г.

5. Методические указания по курсовому проектированию электрических сетей. Б.Я. Прахин, О.И. Рыжов. – Иваново; ИЭИ, 1988г.

6. Методические указания по расчету установившихся режимов в курсовом проектировании электрических сетей. Бушуева О.А., Парфенычева Н.Н. - Иваново: ИГЭУ, 2004.

 

 

Предварительный расчет мощности источника питания.

Расчет мощности нагрузок на ПС-1 (110 кВ):

Расчет мощности нагрузок на ПС-1 (10 кВ):

Расчет мощности нагрузок на ПС-2:

Расчет мощности нагрузок на ПС-3:

Расчет мощности нагрузок на ПС – 4:

Расчет мощности нагрузок на ПС-4 (110 кВ):

Суммарная мощность потребителей:

Мощность источника питания:

Определение номинального напряжения ВЛ.

Номинальные напряжения ВЛ электрической сети выбираются по технико-экономическим соображениям в зависимости от протяжённости ВЛ и величины активных мощностей, которые будут по ним передаваться в режиме максимальных нагрузок.

Определение ориентировочно оптимального номинального напряжения ВЛ производится по эмпирической формуле:

где - длина воздушной линии, км

- активная мощность нагрузки на одну цепь, МВт

Для радиально-магистральной сети:

ВЛ А-1: .

С учётом уменьшения потерь электроэнергии в линии и с учётом перспектив развития сети принимаем .

ВЛ 1-2: Þ Принимаем ,

ВЛ 1-4: Þ Принимаем ,

ВЛ 3-4: Þ Принимаем .

Для радиальной сети с кольцевым участком:

ВЛ А-1: .

С учётом уменьшения потерь электроэнергии в линии и с учётом перспектив развития сети принимаем .

ВЛ 1-2: Þ Принимаем ,

ВЛ 1-3: Þ Принимаем ,

ВЛ 1-4: Þ Принимаем .