Общая характеристика электрифицируемого района и потреблений электроэнергии. Выбор количества и мощности силовых трансформаторов на приемных подстанциях. Анализ и обоснование схем электрической сети. Электрический расчет основных режимов работы сети.
При проектировании таких сетей и их технической эксплуатации требуется знание соответствующих методов расчета, выбора и оптимизации параметров, дальнейшего совершенствования. Задача проектирования электрических сетей заключается в разработке и технико-экономическом обосновании решений, позволяющих обеспечить оптимальную надежность снабжения потребителей электрической энергией в необходимых размерах и требуемого качества. Решения проектных и эксплуатационных задач промышленного электроснабжения связаны с разработкой основных вопросов требующих математического анализа: расчет режимов систем электроснабжения и их оптимизация; выбор рационального напряжения системы; сечений проводов, шин и кабелей; определение показателей электрических нагрузок и др. На стадии проектирования каждый инженер-электрик должен уметь решать задачи выбора схем, конфигурации электрической сети и ее элементов, а на стадии эксплуатации организовать повышение экономичности работы системы электроснабжения, то есть выполнить оптимизацию режима электропотребления. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.При проектировании подстанции необходимо учитывать требования резервирования, исходя из того, что потребители первой категории должны иметь питание от двух независимых источников электроэнергии, при этом может быть обеспечено резервирование питания и всех других потребителей. При питании потребителей первой категории от одной подстанции, для обеспечения надежности питания, необходимо иметь минимум по одному трансформатору на каждой секции шины, при этом мощность трансформаторов должна быть выбрана так, чтобы при выходе из строя одного из них, второй с учетом ГОСТ 14209-69 допустимой нагрузки силового трансформатора до 40% на время максимумов с общей суточной продолжительностью не более 6 часов в течение пяти суток подряд, при коэффициенте заполнения не более 0,75, обеспечивая питание всех потребителей первой категории. Выбор трансформаторов производим для каждой подстанции с двумя трансформаторами, при номинальной мощности каждого, рассчитанного в пределах от 60% до 70% максимальной нагрузки и с учетом перегрузки в аварийном режиме до 40%. Так, для подстанции А с максимальной нагрузкой S=21,3 МВА - выбираем два трансформатора, мощность каждого по 16 МВА, тогда коэффициент загрузки в нормальном режиме: , а в аварийном режиме при одном рабочем трансформаторе: Аналогичным образом выбираем трансформаторы для остальных подстанций.Суммарный момент активной мощности, определяемый по формуле: , МВТ·км, где P - мощности, передаваемые по участку сети, МВТ; Рассчитаем суммарный момент активной мощности для варианта 1: Длина трассы: км, Длина цепей: км. Аналогичным образом рассчитываем суммарный момент активной мощности оставшихся вариантов. Учитывая, что варианты схем 1, 2, 3 практически в равной степени удовлетворяют таким показателям как: надежность, гибкость, удобство перспективного развития и эксплуатация сети, качество электроэнергии, то для дальнейшего технико-экономического расчета и сравнения выбираем варианты 1, 2, 3. Теперь определим потери напряжения в сети, но так как сочетания проводов еще не выбраны, то эту операцию выполним приближенно, базируясь на среднем значении погонных активных и реактивных сопротивлениях ЛЭП: 110 КВ: ro = 0,17 Ом/км; 220 КВ: ro = 0,10 Ом/км;При сооружении всей сети в течение одного года и одинаковой степени надежности, приведенные затраты каждого варианта определяются по формуле: , (6) где К - единовременное капитальное вложение в данный вариант сети, тыс. руб., И - ежегодные эксплуатационные расходы, тыс. руб., Рн - нормативный эффект, Рн = 0,15. Для сетей и ЛЭП напряжением до 220 КВ (вкл.) оно выбирается по экономической плотности тока - для алюминиевых неизолированных проводов (см. таблицу 7). На основе имеющихся данных о стоимости прокладки одного километра ВЛ и данных таблицы 8 о марке выбранных проводов, определяем стоимость капитальных вложений на сооружение линий варианта электрификации промышленного района, учитывая количество цепей на каждом участке. Аналогичным образом определяем стоимость участков сети всех линий для вариантов 2 и 4. Полная сумма капитальных затрат по варианту складывается из суммы капитальных затрат на сооружение ВЛ и на оборудование подстанции: Для варианта 1: руб.
План
Содержание
Введение
1. Характеристика электрифицируемого района и потреблений электроэнергии
2. Предварительные соображения по выбору конструкции и номинального напряжения линий сети
3. Выбор количества и мощности силовых трансформаторов на приемных подстанциях
4. Анализ и обоснование схем электрической сети
5. Технико-экономическое сравнение вариантов
6. Электрический расчет основных режимов работы сети
Список используемой литературы
Введение
электрификация район трансформатор подстанция
Широкое использование электроэнергии в промышленности, сельском хозяйстве и быту объясняется удобством применения и простотой ее преобразования в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую. Одновременность процесса производства и потребления электроэнергии вызывает необходимость передачи ее по специальным постоянным каналам - электрическим сетям.
Современная электроэнергетика - это отрасль, обеспечивающая развитие и функционирование всех отраслей промышленности и сельского хозяйства, всего общества.
Современные системы передачи электрической энергии представляют собой развитые электрические сети с многочисленными устройствами регулирования, управления и резервирования. Электрические сети даже отдельной энергосистемы насчитывают тысячи узловых точек, десятки и сотни контуров различных номинальных напряжений, включают разнообразное электрооборудование. При проектировании таких сетей и их технической эксплуатации требуется знание соответствующих методов расчета, выбора и оптимизации параметров, дальнейшего совершенствования.
Задача проектирования электрических сетей заключается в разработке и технико-экономическом обосновании решений, позволяющих обеспечить оптимальную надежность снабжения потребителей электрической энергией в необходимых размерах и требуемого качества.
Целью курсового проекта является реконструкция схемы электроснабжения промышленного района с учетом ввода новой мощности в систему электроснабжения. Решения проектных и эксплуатационных задач промышленного электроснабжения связаны с разработкой основных вопросов требующих математического анализа: расчет режимов систем электроснабжения и их оптимизация; выбор рационального напряжения системы; сечений проводов, шин и кабелей; определение показателей электрических нагрузок и др. На стадии проектирования каждый инженер-электрик должен уметь решать задачи выбора схем, конфигурации электрической сети и ее элементов, а на стадии эксплуатации организовать повышение экономичности работы системы электроснабжения, то есть выполнить оптимизацию режима электропотребления.
Исходные данные на проектирование
Потребители электроэнергии Рмах, МВТ cos ?, макс., наивыгоднейший Pmin, МВТ cos ?, миним., наивыгоднейший Тмах для Р, ч/год Доля электроприемников I и II категорий, %
А - 3 20 0,94 17 0,87 6600 90
Б - 8 95 0,97 85 0,85 3600 90
В - 7 140 0,98 125 0,8 3600 85
Г - 4 25 0,93 18 0,84 4400 85
Д - 5 80 0,9 72 0,82 6200 90
1.
Характеристика электрифицируемого района и потребителей электроэнергии
В рассматриваемом проекте дан план района, где все потребители электроэнергии в точках: А, Б, В, Г, Д, являются потребителями I и II категории.
Электроприемники первой категории - это электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
Во II категорию входят электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей.
К III категории относят все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.
Данный электрифицируемый район находится в ненаселенной местности п. 2.5.4 [6], в пятом районе по ветру из карты районирования территории РФ по скоростным напорам ветра рисунок п. 2.5.23 [6], во втором районе по гололеду из карты районирования территории РФ по гололеду рисунок п. 2.5.31 [6].
Функционирование воздушных линий электропередачи происходит в условиях воздействия на них окружающей температуры, ветра, гололеда, образующегося на проводах и тросах, грозовых явлений.
Величина температуры воздуха оказывает прямое влияние на степень натяжения и провисания проводов и тросов. При этом наибольшее значение имеют высшая, низшая и среднегодовая температуры. Кроме того, на работу ВЛ влияет температура, при которой происходит процесс образования гололеда. Ветер оказывает давление на провода, тросы и опоры. Возникающая поперечная нагрузка на провода и тросы увеличивает их натяжение.
План электрифицируемого района приведен на рисунке 1.
Исходные данные потребления электроэнергии заносим в таблицу 1.
Рисунок 1. План электрифицируемого района.
Таблица 1
Исходные данные для проектирования
Обозначение подстанции Состав потребителей по категориям Время исп-я max нагрузки Режим максимальной нагрузки Режим минимальной нагрузки
Кате гория % S, МВА P, МВТ Q, МВАР cos ? sin ? S, МВА P, МВТ Q, МВАР cos ? sin ?
А I и II 90 6600 21,3 20 7,3 0,94 0,34 19,5 17 9,6 0,87 0,49
III 10
Б I и II III 90 10 3600 97,9 95 23,8 0,97 0,24 100 85 52,7 0,85 0,53
В I и II III 85 15 3600 142,9 140 28,4 0,98 0,2 156,3 125 93,8 0,8 0,6
Г I и II III 85 15 4400 26,9 25 9,9 0,93 0,36 21,4 18 11,6 0,84 0,54
Д I и II III 90 10 6200 88,9 80 38,7 0,9 0,44 87,8 72 50,3 0,82 0,57
и .
2. Предварительный выбор конструкции и номинального напряжения линий сети
Прежде всего решаем вопрос о проектировании линии. Как правило, воздушные линии (ВЛ) экономически выгоднее, за исключением случаев, когда ЛЭП проходят в условиях города, аэродрома и т.д. Также приводим предварительные соображения о проектируемой сети, материале и конструкции опор, рекомендуемых марках провода. При этом учитываем, что на напряжении 110 КВ применяются в основном деревянные и железобетонные опоры, а для ЛЭП-220 КВ и выше - железобетонные и металлические.
Затем намечаем 5 вариантов схем электрификации сети. Варианты схем приведены на рисунках 2, 3, 4, 5 и 6.
В соответствии с ПУЭ [6] нагрузки 1 категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания и перерыв в их электроснабжении допускается лишь на время автоматического включения резервного питания. Как правило, двухцепная линия, выполняемая на одной опоре не удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения потребителей 1 категории.
Для них целесообразно предусматривать не менее двух отдельных одноцепных линий. При выполнении требований надежности электроснабжения потребители 1 категории должны обеспечиваться 100 процентным резервом, который должен включаться автоматически.
Предварительный выбор номинального напряжения Uн линий производим совместно с разработкой схемы сети, так как они взаимно определяют друг друга. Напряжения для различных элементов проектируемой электрической сети могут существенно отличаться. Величина Uн зависит как от передаваемой по ЛЭП мощности, так и удаленности нагрузки от источника питания.
Для выбранных вариантов схем производим предварительный выбор номинального напряжения, используя для ЛЭП до 250 км и передаваемой мощности до 60 МВТ формулу Стилла: КВ, (1) где Р - мощность, передаваемая по одной цепи, КВТ.
Для варианта схемы 1 на участке сети А-Г: КВ, где МВТ;
на участке сети А-Б: КВ, где МВТ.
Для ЛЭП до 250 км и передаваемых мощностях более 60 МВТ используем формулу Залесского: , КВ, (2) где Р - мощность, передаваемая по одной цепи, КВТ.
Для варианта схемы 1 на участке сети ИП-А: КВ, где МВТ.
Таким образом, находим напряжение и на других участках схемы сети и их значения заносим в таблицу 2.
Рисунок 2. Вариант 1
Рисунок 3. Вариант 2
Рисунок 4. Вариант 3
Рисунок 5. Вариант 4
Рисунок 6. Вариант 5
Таблица 2
Предварительный выбор питающих напряжений
Вариант сети Участок сети Мощность, МВТ Длина, км Напряжение, КВ Выбранное напряжение, КВ по формуле Стилла по формуле Залесского вся линия на одну цепь
1. Блок В.М. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей ВУЗОВ.- М.: Высшая школа, 1990.-383 с.
2. Боровиков В.А., Косарев В.К., Ходот Г.А. Электрические сети и системы,- Л.: Энергия, 1968.
3. Крючков И.П., Кувшинский Н.Н., Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования.- М.: Энергия, 1978.-456 с., ил.
