Характеристика приёмников электроэнергии. Выбор электросхемы подстанции. Расчёт электрических нагрузок, компенсирующего устройства и силовых трансформаторов. Определение токов короткого замыкания. Выбор высоковольтного оборудования и питающей линии.
Аннотация к работе
Даже электростанции, расположенные в крупных городах (Петербурге, Москве), работали на собственные, не связанные между собой, электрические сети, нередко выполненные на различные системы тока - постоянный, однофазный переменный, трехфазный переменный, при различных частотах (20; 40; 42,5; 50 Гц) и различных напряжениях. В 1912 г. недалеко от Москвы было начато строительство первой районной электростанции "электропередача"; была также построена линия электропередачи напряжением 70 КВ. В электроэнергетике было создано Российское акционерное общество энергетики и электрификации (РАО «ЕЭС России»). Электроэнергия - товар, представляющий собой одну из самых значительных ценностей среди существующих товаров и услуг. Еще в ХХ в. электроэнергетика стала ключевой отраслью экономики в подавляющем большинстве стран.Приемники проектируемой подстанции относятся к 1, 2 категории по требуемой степени обеспечения надежности электроснабжения. 1 категория - электроприемники перерыв электроснабжения, которых может повлечь за собой опасность для жизни и здоровья людей, массовый брак продукции, поломку оборудования и нарушение технологического процесса. Перерыв в электроснабжении допускается на время автоматического ввода резерва, АВР(0,2...0,5 сек.)Так как приемники проектируемой подстанции относятся к 1 и 2 категории по надежности электроснабжения, то необходимо предусмотреть два независимых источника питания. Поэтому необходимо выбрать схему с двумя силовыми трансформаторами, питающимися от независимого источника, каждый трансформатор запитывает свою секцию шин, при этом предусматривается их раздельная работа. На высшем напряжении (110 КВ) предусматриваем схему «мостика» с не автоматической перемычкой, что обеспечивает достаточную надежность и экономичность.Нагрузки рассчитывают методом коэффициента максимума, так как он обладает следующими характеристиками: высокая точность, но расчеты более сложные. Определяем среднею активную нагрузку за наиболее нагруженную смену для каждой группы электроприемников , КВТ, по формуле Определяем среднюю реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену , КВТ, по формуле Определим среднюю активную нагрузку за наиболее нагруженную смену для электроприемников секции шин , КВТ, по формуле Определяем среднюю реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену для электроприемников секции шин КВАР, по формулеТак как по надежности электроснабжения данной подстанции относятся к первой и второй категории, то используется раздельная работа двух трансформаторов. Определяем максимальную расчетную полную нагрузку подстанции с учетом компенсирующего устройства КВА, по формуле Определяем номинальную мощность силового трансформатора КВА, по формуле (17) где доля электроприемников первой и второй категории в общей нагрузке подстанции, По справочной литературе [5] выбираем два типа трансформаторов, подходящих по мощности, первичному и вторичному напряжению. Определяем приведенные потери активной мощности при коротком замыкании КВТ, по формуле, (29) где длительно-допустимый ток, величина справочная, это максимальный ток, при прохождении которого длительное время через проводник заданного сечения не происходит нагрева проводника выше допустимого значения, А; максимальный расчетный ток, протекающий по линии в послеаварийном режиме, А. Выбираем по экономической плотности тока сечение линии , , по формуле , (31) где экономическая плотность тока, величина справочная, зависит от типа линии, рода проводящего материала и часов работы в году; , (33) где удельное индуктивное сопротивление линии, длина линии, км, удельное активное сопротивление линии, и берем с учетом компенсирующего устройства ;По расчетной схеме составляем схему замещения, рисунок 2. Выполняем расчет токов короткого замыкания для точки к-1 Определяем сопротивление элементов схемы замещения в относительных единицах, при базисных условиях Определяем приемлемость аналитического метода расчета тока короткого замыкания по формуле Выполняем расчет графоаналитическим методом, так как Определяем номинальный ток источника при базисном напряжении , КА, по формулеВсе высоковольтное оборудование выбирается по номинальному току и напряжению. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ. Изоляторы выбираются по номинальному напряжению и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока короткого замыкания. Каталожные данные и результаты расчетов представлены в таблице 4. Выключатели выбирают по номинальному току, напряжению, типу, роду установки и проверяют по электродинамической, термической стойкости и отключающей способности в режиме КЗ.Правила безопасности при проведении работ в действующих электроустановках приведены в «Межотраслевых правилах по охране труда (правилах безопасности) при эксплуатации электроустановок». Работы в действующих электроустановках выше 1000 В должны производится по наряду-допуску. Должно быть выполнено следующее: - произведены необходимые отключения и приняты меры, подачу напряжения на
План
Содержание
Введение
1. Общая часть
1.1 Характеристика приемников электроэнергии
1.2 Выбор электросхемы подстанции
2. Специальная часть
2.1 Расчет электрических нагрузок
2.2 Выбор компенсирующего устройства
2.3 Выбор силовых трансформаторов
2.4 Выбор питающей линии
2.5 Расчет токов короткого замыкания
2.6 Выбор высоковольтного оборудования
3. Охрана труда
3.1 Условия производства работ в электроустановках
3.2 Электробезопасность при обслуживании комплектных распределительных устройств
Список литературы подстанция нагрузка трансформатор ток
Введение
В первые годы развития электроэнергетики России все электростанции работали раздельно. Даже электростанции, расположенные в крупных городах (Петербурге, Москве), работали на собственные, не связанные между собой, электрические сети, нередко выполненные на различные системы тока - постоянный, однофазный переменный, трехфазный переменный, при различных частотах (20; 40; 42,5; 50 Гц) и различных напряжениях.
В 1912 г. недалеко от Москвы было начато строительство первой районной электростанции "электропередача"; была также построена линия электропередачи напряжением 70 КВ.
Развитие электрических сетей, разрушенных в годы Гражданской войны, началось примерно с 1920 г. в соответствии с планом ГОЭЛРО. Уже в те годы для специалистов было ясно, что объединение электростанций в энергетические системы сулит несомненные преимущества.
Для 30-х годов XX в. характерно стремительное увеличение темпов электрификации, развития электроэнергетического хозяйства.
Впервые было применено напряжение 220 КВ в Ленинградской энергосистеме в 1933 г. Впоследствии это напряжение было применено и в других энергосистемах, а также при сооружении линий межсистемных связей.
Дальнейшее развитие энергосистем и их объединение происходят в 50 х г. XX в. в результате сооружения мощных электростанций на р. Волге, Каме и строительства первых линий электропередачи 400 КВ, переведенных впоследствии на напряжение 500 КВ.
В 1994 г. в основном завершился процесс разгосударствления предприятий топливно-энергетического комплекса. В электроэнергетике было создано Российское акционерное общество энергетики и электрификации (РАО «ЕЭС России»).
Значение электроэнергии для жизнедеятельности населения и функционирования экономики таково, что в современном мире обойтись без нее практически невозможно. Электроэнергия - товар, представляющий собой одну из самых значительных ценностей среди существующих товаров и услуг. Еще в ХХ в. электроэнергетика стала ключевой отраслью экономики в подавляющем большинстве стран. Электроэнергия - важный фактор основных социально-экономических процессов в современном мире: жизнеобеспечения населения и потребления домохозяйств; производства товаров и услуг; национальной безопасности; охраны окружающей среды.
Электроэнергию можно уподобить воздуху, который редко замечают, но без которого невозможна жизнь. Если прекращается подача электроэнергии, вы обнаруживаете, что самые простые, каждодневно испытываемые удобства вдруг становятся недоступными, а средства, заменявшие их еще 100 лет назад, уже давно вышли из употребления. Без электроэнергии производство большинства продуктов было бы невозможно или обходилось бы в десятки раз дороже.
В каком-то смысле электроэнергия - стержень современной технико-экономической цивилизации. Еще сравнительно недавно, лет 150 назад, электроэнергия отсутствовала в экономической жизни. Ведущим источником энергии выступала живая сила человека и животных. Изобретение в XIX в. технологий генерации электрической энергии создало возможность для широкого распространения электромеханизмов, резко повысило производительность труда на многих производственных операциях. Однако оборудование по генерации энергии приходилось размещать рядом с устройствами, ее потребляющими, поскольку удобных и экономичных технологий для передачи энергии не было.
Электроэнергетика - базовая инфраструктурная отрасль, в которой реализуются процессы производства, передачи, распределения электроэнергии. Она имеет связи со всеми секторами экономики, снабжая их произведенными электричеством и теплом и получая от некоторых из них ресурсы для своего функционирования (рис. 1.).
Рис. 1. Электроэнергетика в современной экономике
Роль электроэнергетики в ХХІ в. остается исключительно важной для социально-экономического развития любой страны и мирового сообщества в целом. Энергопотребление тесно корреспондирует с уровнем деловой активности и с уровнем жизни населения. Научно-технический прогресс и развитие новых секторов и отраслей экономики, совершенствование технологий, повышение качества и улучшение условий жизни населения предопределяют расширение сфер использования электроэнергии и усиление требований к надежному и бесперебойному энергоснабжению.
В 2005 г. электростанции России произвели 952 млрд. КВТЧ, в том числе на ТЭС - 627 млрд., ГЭС - 175 млрд. и АЭС - 150 млрд. КВТЧ. В соответствии с «Энергетической стратегией России на период до 2020 г.», производство электроэнергии по среднему варианту сценариев развития экономики страны должно возрасти по сравнению с 2000 г. на 16% в 2010 г. и на 38% в 2020 г. (Табл. 1). При этом в структуре производства электроэнергии доля ГЭС снизится с 19 до 16%, а АЭС возрастет с 15 до 19%.
Табл. 1. Прогноз производства электроэнергии в России, млрд. КВТЧ
1990 2000 2010 2020
Произведено электроэнергии, всего 1082 878 1015 1215 в том числе на
ТЭС 795 (75,3) 582 (66,3) 662 (65,2) 791 (65,1)
ГЭС[2] 169(15,6) 165(18,8) 173(17,1) 194 (16,0)
АЭС 118(10,9) 131 (14,9) 180(17,7) 230(18,9)
Изза быстро нарастающего старения оборудования электростанций (их износ достиг почти 65%) и необходимости его вывода из эксплуатации в перспективе должен быть обеспечен более интенсивный рост мощности новых генерирующих источников по сравнению с ростом суммарной установленной мощности. Иначе не будут обеспечены растущие потребности страны в электроэнергии в условиях продолжающего экономического роста.
Для обеспечения прогнозируемых уровней электра - и теплопотребления при умеренном варианте экономического развития страны на электростанциях России до 2020 г. потребуется ввести в действие (с учетом замены и модернизации) 120 млн. КВТ генерирующих мощностей, в том числе на гидра - и гидроаккумулирующих электростанциях - 7 млн., на АЭС - 17 млн. и на ТЭС - 96 млн. КВТ (из них с парогазовыми и газотурбинными установками - 32 млн. КВТ).
Гидроэнергетика будет развиваться в основном в Сибири и на Дальнем Востоке. В период 2011-2020 гг. должно быть закончено сооружение Богучанской, Нижне-Бурейской и Вилюйской ГЭС на Дальнем Востоке, Заромагской, Зеленчукских и Черекских на Северном Кавказе. В европейской части страны намечается продолжить сооружение гидроаккумулирующих электростанций.
В атомной энергетике ожидаются вводы новых энергоблоков в европейской части страны (Ростовской, Калининской, Курской АЭС и др.), а также продление проектного срока службы ряда ядерных энергоблоков на 10 лет. Кроме того, предполагается начать строительство в качестве автономных источников децентрализованного энергоснабжения АЭС малой мощности (от 1 до 50 МВТ) в труднодоступных и удаленных районах на Севере и Дальнем Востоке (в том числе и в плавучем исполнении с использованием ледокольных судов). Одновременно к 2020 г. намечено вывести 12 энергоблоков первого поколения на Билибинской, Кольской, Курской, Ленинградской и Нововоронежской АЭС.
Необходимость наращивания мощностей АЭС в европейской части России обусловлена, во-первых, тем, что здесь ТЭС на угле менее экономичны по сравнению с АЭС с энергоблоками 1000 МВТ и выше, и, во-вторых, необходимостью сокращения неоправданно высокой доли использования на ТЭС природного газа.
Существующие резервы урана и промышленные структуры достаточны для 4-х кратного увеличения существующих мощностей АЭС. Кроме того, имеются строительные заделы для АЭС суммарной мощностью 10 ГВТ, завершение которых потребует меньших удельных капиталовложений, чем строительство новых энергоблоков.
Стратегия развития атомной энергетики России предусматривает обеспечение возможно более высокого уровня безопасности ядерных реакторов АЭС в процессе их эксплуатации. Кроме того, будут приняты меры по повышению заинтересованности общественности в развитии атомной энергетики, особенно населения, проживающего вблизи АЭС, например, льготные тарифы на электроэнергию для населения в 30-километровой зоне вокруг станций.
В последующие годы основным направлением станет техническое перевооружение и реконструкция существующих, а также сооружение новых ТЭС в объеме 4-6 млн. КВТ ежегодно. На существующих и новых ТЭС и ТЭЦ будут широко использоваться новые технологии. Для электростанций, работающих на газе, это парогазовый цикл, газотурбинные надстройки паросиловых блоков и мелкие газотурбинные установки; работающих на твердом топливе - экологически чистые технологии его сжигания в паротурбинном цикле (котлы с циркулирующим кипящим слоем, сжигание угля в кипящем слое под давлением), а позже - в парогазовых установках с газификацией угля, что позволит повысить кпд электроустановок до 54%. Будет увеличиваться доля независимых производителей электроэнергии тепла за счет строительства ТЭЦ на промышленных предприятиях.
В целом, в соответствии с Энергетической стратегией электроэнергетика в период до 2020 г будет развиваться с учетом следующих приоритетов территориального размещения генерирующих мощностей. В европейской части России максимальное развитие АЭС, модернизация ТЭС на газе с заменой паросиловых турбин парогазовыми и строительство новых угольных ТЭС в районе Урала; в Сибири и на Дальнем Востоке развитие ГЭС, угольных ТЭС, а в отдаленных районах - газовых ТЭС; в малообжитых, труднодоступных районах страны - строительство АЭС малой мощности и мини ГЭС.
Развитие электрических сетей. В соответствии с Энергетической стратегией суммарный ввод линий электропередачи напряжением 330 КВ и выше в период до 2020 г. составит около 30 тыс. км.
В целом, российской электроэнергетике на перспективу до 2020 г. свойственны те же тенденции, что и мировой, а именно сохранение состава первичных энергоресурсов при небольшом изменении их структуры, дальнейшее развитие электроэнергетической системы и ее интеграция с энергосистемами стран СНГ и Западной Европы, усиление процесса автономизации электроснабжения.
В заключении: курсовой проект решает вопросы электроснабжения доменной печи, курсовой проект выполнен в соответствии с заданием (приложение А).