Проектирование электрической сети

Введение

Основная задача проектирования электроэнергетических систем и электрических сетей заключается в разработке с учетом достижений науки и техники решений, определяющих формирование энергетических систем, развитие электрических станций и сетей, средств их эксплуатации и управления. При этом должны обеспечиваться оптимальная надежность электроснабжения и требуемое качество электроэнергии с наименьшими затратами.

Цель курсового проекта: спроектировать электрическую сеть 220 кВ ,произвести технико-экономическое сравнение вариантов электрической сети, рассчитать режим максимальных нагрузок на ЭВМ и исследовать колебательную статическую устойчивость.

1. Проектирование электрической сети 220 кВ

1.1 Составление возможных вариантов конфигурации сети

Рис. 1.1. Вариант радиальной сети

Рис. 1.2. Вариант кольцевой сети

1.2 Расчёт перетоков мощности

Таблица 1.1 Расчетные нагрузки

Определение полной мощности S:

S= P/cos?

S1= 55/0,8=68,75 МВА

=43,75 МВА

=30 МВА

=43,75 МВА

=35 МВА

Определение реактивной мощности Q:

Q=

Q1== 40,8 Мвар

Q2=26,24 Мвар

Q3=18 Мвар

Q4=26,24 Мвар

Q5=21 Мвар

Расчёт перетоков мощности в кольцевой сети:

Рис.1.3. Кольцевая сеть

Разрезаем кольцевую сеть по источнику питания и преобразуем ее в схему с двухсторонним питанием:

S2-4S2-5

S4 S5

Lип-3 =48 км L3-1 =71 км L1-2 =40 км

L2-4=47 км L4-5=43 км L2,-5= 72 км

S2-4 === 37,2 + j27,96

S2,-5 = =25,8 + j19,28

S4-5= S2-4- S4= 2,3 + j3,72

S1-2= S2+ = 98 + j73,48

S3-1 = S1 + S1-2= 152 + j114,28

Sип-3= S3+ S3-1 = 177 + j132,28

Проверка:

S2-4+ S2,-5=

63 + j47,24 = 63 + j47,24

Расчёт перетоков мощности в радиальной сети:

Рис.1.4. Радиальная сеть

S4-5= S5= 28 + j28,21

S2-4= S4+ S4-5= 63+ j47,24

S1-2==98 + j73,48

S3-1 = S1 + S1-2= 152 + j114,28

Sип-3= S3+ S3-1 = 177 + j132,28

Проверка:

Sип-3= S1+ S2++ S4+ S5

177 + j132,28= 177 + j132,28

1.3 Оценка целесообразности применения напряжения 220 кВ

Таблица 1.2 Выбор номинального напряжения для радиальной сети

Uрас= 4,34

Uрас ип-3= 4,34=166 кВ

Uрас 3-1=156 кВ

Uрас 1-2=125 кВ

Uрас 2-4=102 кВ

Uрас 4-5=71 кВ

Таблица 1.3 Выбор номинального напряжения для кольцевой сети

Uрас= 4,34

Uрас ип-3= 4,34=166 кВ

Uрас 3-1=156 кВ

Uрас 1-2=125 кВ

Uрас 2-4=80 кВ Uрас 4-5=34 кВ Uрас 2,-5=72 кВ

1.4 Выбор сечения проводов участка цепи

Таблица 1.4 Выбор сечения проводов для радиальной сети

Определение тока Ii на участке i:

Ii=

Iип-3==*103=292 A

I3-1=253 A

I1-2=161 A

I2-4=103 A

I4-5=46 A

Определение сечения проводов:

Fi= Ii/jэ jэ=1 > Fi= Ii

Таблица 1.5 Выбор сечения проводов для кольцевой сети

Определение полной мощности Si на участке i:

S=

Sип-1==122,5 MBA

Sип-3=140 MBA

S3-2=55 MBA

S2-4=56,25 MBA

S2-5=68,75 MBA

Sип-2=130 MBA

Определение тока Ii на участке i:

Iип-1==*103=161 A

Iип-3=367A

I3-2=144 A

I2-4=74 A

I2-5=90 A

Iип-2=341 А

Определение сечения проводов:

Fi= Ii/jэ jэ=1 > Fi= Ii

1.5 Расчёт потерь напряжения и потерь мощности

Табл. 1.6 Удельные и расчетные параметры участков радиальной сети

Определение активного сопротивления участков:

Rij=R0L/n

Rип-3=0,098*48/2=2,4 Ом

R3-1=4,3 Ом

R1-2=2,4 Ом

R2-4=2,8 Ом

R4-5=2,6 Ом

Определение реактивного сопротивления участков:

Хij=Х0L/n

Хип-3=0,429*48/2=10,3 Ом

Х3-1=15,4 Ом

Х1-2=8,7 Ом

Х2-4=10,2 Ом

Х4-5=9,4 Ом

Таблица 1.7 Удельные и расчетные параметры участков кольцевой сети

Определение активного сопротивления участков:

Rij=R0L/n

Rип-1=0,121*51/2=3,1 Ом

Rип-3=3,6Ом

R3-2=5,7Ом

R2-4=3,2 Ом

R2-5=2,5 Ом

Rип-2=5,4 Ом

Определение реактивного сопротивления участков:

Хij=Х0L/n

Хип-1=0,435*51/2=11,1 Ом

Хип-3=20,2 Ом

Х3-2=20,5 Ом

Х2-4=11,3 Ом

Х2-5=9,1 Ом

Xип-2=30,2 Ом

Таблица 1.8 Потери напряжения и потери мощности в радиальной сети

Определение потерь активной мощности на участках сети:

?P=

?Pип-3=*2,4=2,5 MBт

?P 3-1=3,3 MBт

?P 1-2=0,74 MBт ?P 2-4=0,36 MBт ?P 4-5=0,06 MBт

Определение суммарных потерь активной мощности в сети:

?P?=??Pij

?P?=2,5+3,3+0,74+0,36+0,06=6,96MBт Определение суммарных потерь в процентах от суммарной мощности нагрузок в максимальном режиме:

?P?%=*100%

?P?%=*100%=3,9% Расчет потерь напряжения на участках сети:

?U=

?U ип-3==8,1кВ

?U 3-1=11 кВ

?U 1-2=4 кВ

?U 2-4=3 кВ

?U 4-5=1,22 кВ

?Umax=8,1+11+4+3+1,22=27,3 кВ

?Umax%=*100%= 27,3/220*100=12,4%

Таблица 1.9 Потери напряжения и потери мощности в кольцевой сети

Определение потерь активной мощности на участках сети:

?P=

?Pип-1=*3,1=0,96 MBт

?P ип-3=1,46 MBт

?P 3-2=0,36 MBт

?P 2-4=0,21 MBт

?P 2-5=0,24 MBт

?P ип-2=1,9 MBт

Определение суммарных потерь активной мощности в сети:

?P?=??Pij

?P?=0,96+1,46+0,36+0,21+0,24+1,9= 5,13 MBт

Определение суммарных потерь в процентах от суммарной мощности нагрузок в максимальном режиме:

?P?%=*100%

?P?%=*100%=2,9%

Расчет потерь напряжения на участках сети:

?U=

?U ип-1==5,1кВ

?U ип-3=9,7 кВ

?U 3-2=4,2 кВ

?U 2-4=2,4 кВ

?U 2-5=2,3 кВ

?U ип-2=13,2 кВ

?Umax=5,1+9,7+4,2+2,4=21,4 кВ

?Umax%=*100%= 21,4/220*100=9,7%

1.6 Выбор трансформаторов на подстанции. Принципиальная схема сети

Таблица 1.9 Выбор мощности трансформаторов

Sном ?

Определение коэффициента загрузки трансформаторов в нормальном режиме:

Кз.н=

Кз.н-1==0,44

Кз.н-2=0,34

Кз.н-3=0,48

Кз.н-4=0,32

Кз.н-5=0,39

Определение коэффициента загрузки трансформаторов в послеаварийном режиме:

Кз.па=

Кз.па-1=87,5/100=0,88

Кз.па-2=0,68

Кз.па-3=0,96

Кз.па-4=0,64

Кз.па-5=0,78

Рис.1.5. Принципиальная схема радиальной сети

1.7 Технико-экономическое сравнение вариантов сети

Определение капитальных вложений в радиальную сеть:

К1=Кл + Кпс

Кл=? Клi*Li

Кл=21*102 + 21*104 +21*84+23,8*96 +21,6*94=10405.2 тыс.руб.

Кпс= Кру + Кт

Кру=? Кв*Nв

Кру=105*20=2100 тыс.руб.

Кт=2*(231+193+265+193+189)=2142 тыс.руб.

Кпс=2100+2142=4242 тыс.руб.

К1= 10405.2+4242= 14647.2 тыс.руб.

Определение капитальных вложений в кольцевую сеть:

К2=Кл + Кпс

Кл=? Клi*Li

Кл=21*102 + 23,8*48+47*21+104*21+84*21+72*23,8=9933 тыс.руб.

Кпс= Кру + Кт

Кру=? Кв*Nв

Кру=105*18=1890 тыс.руб.

Кт=2*(231+193+265+193+189)=2142 тыс.руб.

Кпс=4032 тыс.руб.

К2= 13965 тыс.руб.

Определение ежегодных эксплуатационных издержек для радиальной сети:

И1=Ил+Ипс+Сэ

Ил== 2,8/100*10405,2=291,34 тыс.руб.

Ипс== 8,4/100*4242=356,33 тыс.руб.

Сэ=?Wг *Сэ`

?Wг=?P?*?=5,74*4500=25830 МВт=25830000 кВт

Сэ`= 1,5коп/кВт,ч

Сэ=0,000015*25830000=387,45 тыс.руб.

И1=291,34+356,33+387,45=1035,12 тыс.руб.

Определение ежегодных эксплуатационных издержек для кольцевой сети:

И2=Ил+Ипс+Сэ

Ил== 2,8/100*9933=278,12 тыс.руб.

Ипс== 8,4/100*4032=338,69тыс.руб.

Сэ=?Wг *Сэ`

?Wг=?P?*?=5,13*4500=23085 МВт=23085000 кВт

Сэ`= 1,5коп/кВт,ч

Сэ=0,000015*23085000=346,27тыс.руб.

И2=278,12+338,69+346,27 =963,08 тыс.руб.

Определение приведенных затрат для радиальной и кольцевой сетей:

Зi=ЕнК + И

З1=0,12*14647,2+1035,12=2792,784 тыс.руб.

З2=0,12*13965+963,08=2638,88 тыс.руб.

?З= З1- З2/ З2*100%= 2792,784 - 2638,88/2638,88* 100%=5,8%

Таким образом оптимальной является кольцевая сеть.

2. Расчет режима максимальных нагрузок

сеть напряжение трансформатор подстанция

Подготовка исходных данных

Таблица 2.1 Генераторы

Таблица 2.2 Генераторы

Таблица 2.3 Генераторы

Таблица 2.4 Параметры двухобмоточных трансформаторов

Таблица 2.5 Параметры двухобмоточных трансформаторов

Таблица 2.6 Линии 500 кВ

Таблица 2.7 Данные по нагрузкам

Таблица 2.8 Реакторы

Таблица 2.9 Компенсатор

Расчёт режима

Рис. 1.8. Схема сети

Отчет программы расчета режима

Таблица 2.10 Расчетные параметры ЛЭП

Таблица 2.11 Шины бесконечной мощности

Таблица 2.12 Расчетные параметры двухобмоточных трансформаторов (Г-образная схема замещения)

Таблица 2.13 Расчетные напряжения в узлах схемы

Таблица 2.14 Генерация и потребление мощности в узлах схемы

Таблица 2.15 Потери мощности в ЛЭП

Таблица 2.16 Потери мощности в трансформаторах

Исследование колебательной статистической устойчивости

Расчёт коэффициентов K0w и K1w для генератора Г1

Рис. 3.1. Область Д-разбиения для генератора Г1

Рис. 3.2. Сравнение характеристик и кривых

Рис. 3.3. Поиск ?max для Г1

Из рис.3.3 видно что ?max = -0,796, тогда K0w = 5,5 ; K1w =1,2

Расчёт коэффициентов K0w и K1w для генератора Г2

Учитывая найденные коэффициенты для Г1 построим область Д-разбиения для генератора Г2

Рис. 3.4. Область Д-разбиения для генератора Г2

Рис. 3.5. Сравнение характеристик и кривых

Рис. 3.6. Поиск ?max для Г2

Из рис.3.6 видно что ?max = -1,0268, тогда K0w = 4 ; K1w =1,6

Исходя из полученных данных заполняем таблицу для Г1 и Г2

Таблица 3.1. Регулировочные коэффициенты

Заключение

В результате выполнения курсового проекта была спроектирована электрическая сеть 220кВ, выполнено технико-экономическое сравнение вариантов электрической сети в результате которого оптимальной является кольцевая сеть, рассчитан режим максимальных нагрузок на ЭВМ и исследована колебательная статистическая устойчивость.

Список используемой литературы

1. Ванюков А.П., Игнатьев И.В. Электрический расчет районной сети: Учебное пособие.- Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2006.-80с.

2. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро - М.: Энергоатомиздат, 1985.-350 с.

3. Поспелов, Г.Е. Проектирование электрических сетей и систем/ Г.Е. Поспелов, В.Т. Федин. - Минск: Высшая школа, 1978.-304 с.