Проектирование электрической сети 110 кВ - Дипломная работа

17.2 Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека 17.3 Расчет молниезащиты воздушной линии электропередач 110 КВ 17.4 Оценка экологичности проекта18.7 Расчет денежных потоковИз конечного множества вариантов схем соединения источников питания с потребителями электрической энергии выбраны пять, характеризующиеся одинаковой надежностью, но различной протяженностью (рисунок 2.1). В соответствии с [16] потребители I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв в их электроснабжении допускается лишь на период автоматического включения резервного питания. Для потребителей II категории в большинстве случаев также предусматривают питание по двум отдельным линиям либо по двух цепной линии.«Разрежем» схему первого варианта по источникам питания. Обе схемы представляет собой линии с двухсторонним питанием. Найдем потоки активной мощности в них: Рисунок 3.1 - Распределение мощностей для варианта 1 Номинальное напряжение определяют по формуле: , (4.1) где l - длина линии; Р - мощность, передаваемая по линии.Токи в линиях определяют по формуле: , (5.1) где Uн - номинальное напряжение линии. Расчетные сечения проводов определяют по формуле: , (5.2) где - экономическая плотность тока. мм2. В соответствии с полученными расчетными сечениями проводов выбираем марку провода и длительно допустимые токи. В соответствии с полученными расчетными сечениями проводов выбираем марку провода и длительно допустимые токи. В соответствии с полученными расчетными сечениями проводов выбираем марку провода и длительно допустимые токи.Воздушные линии электропередачи 110 КВ и выше длинной до 300 - 400км обычно представляются П - образными схемами замещения с сосредоточенными параметрами (рисунок 2.1): - активное сопротивление учитывает потери активной мощности на нагрев провода, - индуктивное сопротивление определяет магнитное поле, возникающее вокруг и внутри провода, - активная проводимость учитывает затраты активной мощности на ионизацию воздуха (потери мощности на корону) и токи утечки через изоляторы, которыми для ВЛ можно пренебречь, - емкостная проводимость обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод-земля. Активное сопротивление определяют по формуле: , (6.1) где-удельное сопротивление линии при 20°С, Ом/км; При выполнении проектных расчетов установившихся нормальных режимов сетей с напряжениями до 110 КВ допустимо использовать упрощенные схемы замещения (рисунок 2.2), в которых удельные емкостные проводимости заменяют удельными зарядными мощностями соответствующих линий. Определяем потери активной и реактивной мощности в линии А-3: МВТ; Аналогично находятся потери мощности в других линиях.Мощность трансформатора в нормальных условиях эксплуатации должна обеспечивать питание электрической энергией всех потребителей, подключенных к данной подстанции. Кроме того, нужно учитывать необходимость обеспечения ответственных потребителей (I и II категорий) электрической энергией и в случае аварии на одном из трансформаторов, установленных на подстанции. Следует отметить, что повреждения трансформаторов на понижающих подстанциях, сопровождающиеся их отключением, довольно редки, однако с их возможностью следует считаться, особенно если к подстанции подключены потребители I и II категорий, не терпящие перерывов в электроснабжении. Поэтому, если подстанция питает потребителей укачанных категорий, на ней должно быть установлено не менее двух трансформаторов. Практически это может быть достигнуто путем установки на подстанции двух трансформаторов, номинальная мощность каждого из которых, будет рассчитана на 70% максимальной нагрузки подстанции.Переменные потери определяют по формуле: , (8.1) где - мощность трансформатора, МВ•А;Выполним расчет баланса активных и реактивных мощностей в системе для варианта 1. Уравнение баланса активной мощности: , (9.1) где ?РГ - суммарная мощность источников, МВТ; ?РЛ, ?РТ - суммарные потери мощности в линиях, трансформаторах; Определим зарядные мощности линий Убеждаемся, что в проектируемой сети вырабатывается реактивной мощности больше, чем потребляется (96,88 МВАР > 90,29 МВАР), поэтому нет необходимости в установке компенсирующих устройств.В соответствии с рекомендациями [2] выбираем для транзитных подстанций схему с одной секционированной системой шин и с обходной системой шин. Для тупиковых подстанций выбираем схему мостик с выключателем в перемычке и цепях линий. 1 3 2 Одна секционированная система шин с обходной системой шин 7 1 2 2 Одна секционированная система шин с обходной системой шин 6 2 4 2 Одна секционированная система шин с обходной системой шин 8Экономическим критерием, по которому определяют наивыгоднейший вариант, является минимум приведенных затрат, вычисляемых по формуле Капитальные вложения в линии определяют по формуле Число часов максимальных потерь в году определяют по формуле: , (11.3) где Тмах - число часов использования максимума нагрузок, ч. ч. Издерж

Содержание

Введение

1. Исходные данные на проектирование электрической сети

2. Разработка схем электрической сети района

3. Предварительное распределение мощностей

3.1 Предварительное распределение мощностей для варианта 1

3.2 Предварительное распределение мощностей для варианта 2

3.3 Предварительное распределение мощностей для варианта 3

3.4 Предварительное распределение мощностей для варианта 4

3.5 Предварительное распределение мощностей для варианта 5

4. Выбор номинальных напряжений линий

5. Выбор сечения и марок проводов

5.1 Выбор сечений и марок проводов для варианта 1

5.2 Выбор сечений и марок проводов для варианта 2

5.3 Выбор сечений и марок проводов для варианта 3

5.4 Выбор сечений и марок проводов для варианта 4

5.5 Выбор сечений и марок проводов для варианта 5

6. Определение потерь мощности в линиях

7. Выбор трансформаторов

8. Определение потерь мощности в трансформаторах

9. Баланс активных и реактивных мощностей в системе

10. Выбор схем подстанций

11. Технико-экономическое сравнение вариантов

12. Электрический расчет максимального режима

13. Электрический расчет минимального режима

14. Электрический расчет послеаварийного режима

15. Механический расчет проводов

16. Проектирование электрической части подстанции

16.1 Составление структурной схемы подстанции

16.2 Расчет количества линий

16.3 Выбор схем распределительных устройств

16.4 Схема собственных нужд подстанции

16.5 Расчет токов короткого замыкания

16.6 Выбор выключателей и разъединителей

16.7 Выбор измерительных трансформаторов тока

16.8 Выбор измерительных трансформаторов напряжения

16.9 Выбор токоведущих частей

16.10 Выбор конструкции распределительных устройств

17. Безопасность и экологичность проекта

17.1 Повышенный уровень электромагнитных излучений

В дипломном проекте рассмотрены возможные варианты развития электрической сети 110 КВ для пяти подстанций, произведен выбор рационального варианта. Выполнен выбор оборудования и разработано конструктивное выполнение подстанции.

Выбор наилучшего варианта сети выполнен на основе сравнения приведенных затрат.

К исполнению принята подстанция 110/10 КВ, выполненная по схеме «Одна секционированная система шин с обходной». На подстанции установлено два трансформатора ТРДН-25000/110.

Так же была рассмотрена безопасность и экологичность проекта, молниезащита линии электропередач, организационно-экономическая часть проекта.

Введение

Электрической сетью называется устройство, соединяющее источники питания с потребителями электроэнергии. От свойств и работы электрической сети зависит качество электроснабжения потребителей. К электрическим сетям предъявляются определенные технико-экономические требования. Поэтому электрические сети должны тщательно рассчитываться, специально проектироваться и квалифицированно эксплуатироваться.

Основным назначением электрических сетей является электроснабжение потребителей. Под этим обычно понимают передачу электроэнергии от источников питания и распределение ее между потребителями.

Электроэнергетика, определяющая электровооруженность труда, принадлежит к ведущим отраслям индустрии и имеет опережающее развитие, что является основой технического прогресса промышленности и повышения уровня всего общественного производства. Электроэнергия является наиболее универсальным видом энергии. Широкое применение электроэнергии во всех отраслях промышленности объясняется относительной простотой ее производства, передачи, распределения между потребителями и легкостью превращения в другие виды энергии. Развитие электроэнергетики в нашей стране идет по пути создания больших энергосистем и централизованной выработки электроэнергии на базе крупных тепловых (в том числе атомных) и гидравлических станций, что наиболее эффективно в технико-экономическом отношении. Мощность энергосистем непрерывно растет, и эта тенденция развития энергетики будет сохраняться и в будущем.

Развитие энергетики России, усиление связей между энергосистемами требует расширения строительства электроэнергетических объектов, в том числе электрических сетей напряжением 110 КВ переменного тока.

Из основного назначения электрической сети следует, что она должна обеспечивать достаточную надежность электроснабжения. Опыт показывает, что практически все элементы электрической сети иногда могут повреждаться. При надлежащем качестве эксплуатации сети повреждения возникают изза климатических условий.

Электрическая сеть является существенным звеном в цепи электроснабжения потребителей и поэтому влияет на изменение показателей качества электроэнергии. Практически важно, чтобы электроэнергия доставлялась потребителям с допустимыми показателями ее качества, например, при соответствующих величинах напряжений. При этом также не следует предъявлять чрезмерные требования. Снижение влияния сети или мероприятия по улучшению показателей качестве электроэнергии могут обходиться достаточно дорого. Поэтому экономически более обоснованным обычно является изготовление электроприемников, допускающих некоторые отклонения показателей качества энергии от номинальных значений. Эти приемлемые отклонения должны обеспечиваться экономически обоснованными путями. В частности, это относится к выбору параметров элементов сети и применению дополнительных устройств, позволяющих улучшать указанные показатели до приемлемых значений. Наконец, электрическая сеть как любое инженерное сооружение должна быть экономичной. При этом требование экономичности должно обеспечиваться при условии выполнения указанных выше технических требований. Это значит, что должны приниматься наиболее совершенные технические решения, должно обеспечиваться более полное и рациональное использование применяемого оборудования, за работой электрической сети должен осуществляться систематический контроль. Для получения более рациональных решений и для обеспечения наиболее экономичной работы сети требуется проведение соответствующих расчетов. Текущий контроль за работой сети позволяет своевременно воздействовать на условия работы сети в целях повышения соответствующих технико-экономических показателей.

Требование экономичности является наиболее общим. В конечном счете требования обоснованной надежности электроснабжения и обеспечения наивыгоднейших показателей качества электроэнергии также сводятся к условиям обеспечения большей экономичности. Однако они имеют и самостоятельное значение, так как основаны на типовых решениях и являются важными показателями для всей системы электроснабжения.

Производство электроэнергии растет во всем мире, что сопровождается ростом числа электроэнергетических систем, которое идет по пути централизации выработки электроэнергии на крупных электростанциях и интенсивного строительства линий электропередач и подстанций.

Проектирование электрической сети, включая разработку конфигурации сети и схемы подстанции, является одной из основных задач развития энергетических систем, обеспечивающих надежное и качественное электроснабжение потребителей. Качественное проектирование является основой надежного и экономичного функционирования электроэнергетической системы.

Задача проектирования электрической сети относится к классу оптимизационных задач, однако не может быть строго решена оптимизационными методами в связи с большой сложностью задачи, обусловленной многокритериальностью, многопараметричностью и динамическим характером задачи, дискретностью и частичной неопределенностью исходных параметров.

В этих условиях проектирование электрической сети сводится к разработке конечного числа рациональных вариантов развития электрической сети, обеспечивающих надежное и качественное электроснабжение потребителей электроэнергией в нормальных и послеаварийных режимах. Выбор наиболее рационального варианта производится по экономическому критерию. При этом все варианты предварительно доводятся до одного уровня качества и надежности электроснабжения. Экологический, социальный и другие критерии при проектировании сети учитываются в виде ограничений.

1. Исходные данные для проектирования

В данном дипломном проекте требуется спроектировать электрическую сеть для электроснабжения потребителей подстанций. Основные исходные данные приведены в таблице 1.1.

Питание электрической сети осуществляется от одного источника неограниченной мощности А. Коэффициент мощности потребителей всех подстанций принимался равным 0,9.

В режиме минимальных нагрузок величина нагрузки составляет 30% от максимальной.

Вторичное напряжение подстанций потребителей равно 10 КВ.

Потребители электроэнергии всех подстанций имеют 67% нагрузки 1-й и 2-й категории и 33% - 3-й категории.

Электрическая сеть проектируется для II района по гололеду и III района - по ветру.

Таблица 1.1- Основные исходные данные для курсового проектирования

Расчетная активная нагрузка подстанций на шинах вторичного напряжения, МВТ Число часов использования максимума нагрузок

Р1 Р2 Р3 Р4 Р5 Р6 Тм

40 25 35 25 15 20 4500

Рисунок 1.1 - План проектируемого района

Таблица 1.2- Расстояния между узлами

Ветвь Длина, км

А - 1 24

А - 2 20

А - 3 20

1 - 2 20

2 - 4 30

4 - 6 30

3 - 5 37

4 - 5 16

5 - 6 101. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. Учебное пособие для вузов. -2-е изд., доп. -М.: Высшая школа, 2008. -255с., ил.

2. Ананичева С.С. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1999. -55 с.

3. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. и др./ Под общ. ред. С.В. Белова. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. Шк., 2009. - 485 с., ил.

4. Безопасность производственных процессов. Справочник /Белов С.В., Бринза В.Н., Векшин Б.С. и др. / Под общ. ред. С.В. Белова. - М.: Машиностроение, 1985. - 448 с., ил.

5. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности.- 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Шк.,2003. - 357 с., ил.

6. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике. Учебное пособие для вузов. -Л.: Энергоатомиздат, 1999. -208 с., ил.

7. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.-2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1984.-448 с., ил.

8. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -592 с.

9. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем. Часть 1. Теоретические основы. Учебное пособие. -Новосибирск: Издательство НГТУ. -2008. -256 с., ил.

10. Котлер Ф. Основы маркетинга/ Пер. с англ. - 2-е европ. изд. - М.; СПБ.; Издательский дом «Вильямс», 2006. - 944 с.: ил.

11. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. - М.: Омега-Л, 2008. - 167 с.

12. Методы расчета параметров электрических сетей и систем: Методическое пособие по курсу «Электрические системы и сети» / С.С Ананичева, П.М. Ерохин, А.Л. Мызин. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1977. -55 с.

13. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов.-4-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-608 с.

14. Охрана труда в машиностроении./ Под ред. Е.Я. Юдина, С.В. Белова. - М.: Машиностроение,1983. - 432 с., ил.

15. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов. Учебное пособие для студентов вузов. -2-е изд., перераб. и доп./ Блок В.М., Обушев Г.К., Паперно Л.Б. и др. - М.: Высшая школа, 1999. -383 с., ил.

16. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоиздат, 2003.

17. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 3-е изд., 1987. -648 с.

18. Рокотян С.С., Шапиро И.М. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. 3-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1995. -349 с.

19. Рудакова Р.М., Нугуманов Б.М. Механические расчеты проводов и тросов воздушных линий электропередачи. Пособие к практическим занятиям по курсу «Передача и распределение электроэнергии». -Уфа: Издательство УГАТУ. -1999. -41 с.

20. Справочная книга по охране труда в машиностроении./ Под общ. ред. О. Н. Русака - Л.: Машиностроение,1989. - 541 с., ил.

21. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов и др.; Под ред. С.С. Рокотяна и И.М Шапиро.-3-е изд.,перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1985. -352 с.

22. Справочник по технике безопасности /Под редакцией П.А. Долина. - 6-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1984.-823 с., ил.

23. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т./ Под общ. Ред. А.А. Федорова. Т.1. Электрооборудование. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -592 с.; ил.

24. ГОСТ Р ИСО 9000-2001 Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь. Дата введения 31.08.01.

25. ГОСТ Р ИСО 9001-2001 Системы менеджмента качества. Требования. Дата введения 31.08.01.

26. ГОСТ Р ИСО 9004-2001 Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности. Дата введения 31.08.01.

27. Электрические системы и сети. Рабочая программа, методические указания и задания на курсовое проектирование для студентов заочного факультета./Благонадеждин В.М., Дашков В.М., Загороднюк Н.П., Сергеев В.А. -Куйбышев: КПТИ, 1983. -45 с.

28. Электротехнический справочник: В 3-х т. Т. 3. 2 кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии (Под общ. Ред. Профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др.) 7-е изд., испр. И доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. 880 с. ил.