Разработка электроэнергетической сети 110-220 кВ для снабжения четырех потребителей. Расчет вариантов схем энергоснабжения: радиальной, замкнутой и смешанной для максимального, минимального и послеаварийного режима работы. Экономическое обоснование схемы.
Аннотация к работе
Номинальное напряжение сети предварительно определяется по формуле Илларионова: , где L - длина линии, км , P - активная мощность, протекающая по линии, МВТ а) Радиальная сеть принимаем принимаем принимаем принимаем б) Замкнутая сеть Проверка: принимаем принимаем принимаем принимаем принимаем в) Смешанная сеть принимаем принимаем принимаем принимаем принимаем 7.8 выбираем провод АС-120 для участка 2-4 7.8 выбираем провод АС-70 для участка 2-1 7.8 выбираем провод АС-240 в) Смешанная сеть для участка 2-1В результате выполненного курсового проекта была спроектирована энергосистема 110-220 КВ, обеспечивающая электрической энергией четырех потребителей.
Введение
энергоснабжение электроэнергетический схема
Целью курсового проектирования является разработка электроэнергетической сети 110-220 КВ для снабжения четырех потребителей. Необходимо провести расчет трех вариантов схем энергоснабжения: радиальной, замкнутой и смешанной. Рассчитать и выбрать марку проводов для ВЛЭП, количество и марку трансформаторов на подстанциях и провести для них все необходимые проверки.
Необходимо провести технико-экономическое сравнение вариантов схем энергоснабжения и по его результатам выбрать экономически обоснованную схему.
Для выбранного варианта схемы энергоснабжения нужно провести точный электрический расчет для трех режимов: максимального, минимального и послеаварийного.
По результатам курсового проекта сделать выводы и проанализировать полученные результаты.
1.
Выбор вариантов распределительной сети
1.1 Изобразить на координатной плоскости расположение всех РЭС и подстанций
Основным условием для выбора одной конфигурации из равнозначных является условие:
Выбор радиальной сети
Расчет потокораспределения
Вариант а) (рис.2)
Вариант б) (рис.3)
Исходя из условия выбираем вариант а)
1.4 Выбор замкнутой сети
Целесообразно изобразить одну схему, соблюдая условие: наличие головного участка и узловой подстанции.
Рис.4
1.5 Выбор смешанной сети
Выбор смешанной сети производится, исходя из условия: - пересечение линий допускается, в крайнем случае, один раз - желательно, чтобы самая большая мощность не была задействована в кольце, если она не узловая
1.6 Расчет потокораспределения
Вариант а) (рис.5)
Проверка:
Вариант б) (Рис.6)
Проверка:
Исходя из условия выбираем вариант а)
1.7 Выбор номинальных напряжений
Номинальное напряжение сети предварительно определяется по формуле Илларионова: ,
где L - длина линии, км , P - активная мощность, протекающая по линии, МВТ а) Радиальная сеть принимаем принимаем принимаем принимаем б) Замкнутая сеть
Выбор сечения проводников проводим по экономическим интервалам токов а) Радиальная сеть
, где (для 110-220 КВ) =1.05
для участка 2-3
(табл. 4-9)
По табл. 7.8 выбираем провод АС-120 для участка 2-4
По табл. 7.8 выбираем провод АС-70 для участка 2-1
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240 для участка 0-2
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240 б) Замкнутая сеть
Для участка 0-2
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240
Для участка 2-3
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240
Для участка 2-1
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240
Для участка 3-4
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240
Для участка 1-4
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240 в) Смешанная сеть для участка 2-1
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240 для участка 0-2
По табл. 7.8 выбираем провод АС-240
Для участка 2-3
По табл. 7.8 выбираем провод АС-185
Для участка 2-4
По табл. 7.8 выбираем провод АС-120
Для участка 3-4
По табл. 7.8 выбираем провод АС-120
1.9 Проверка выбранных сечений
Проверке по условиям короны подлежат воздушные линии напряжением 35КВ и выше. Проверка по условиям короны не производится, если количество проводов в фазе и их диаметр равны или более значений, приведенных в таблице 4-5 (стр.118).
Номинальное напряжение Количество проводов в фазе Диаметр провода, мм Сечение сталеалюминевого провода, мм2
110 1 11,3 70
220 1 21,6 240
А т.к. выбранные сечения удовлетворяют данным условиям, то проверка по условиям короны не производится.
Проверка по допустимым потерям напряжения
Проверке по допустимым потерям напряжения не подлежат линии электропередач напряжением 35КВ и выше (стр.118)
Проверка по нагреву а) Радиальная сеть
Для участка 0-2
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена
Для участка 2-3
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-120/19
- проверка пройдена
Для участка 2-4
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-70/11
- проверка пройдена
Для участка 2-1
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена б) Кольцевая сеть
Для участка 0-2
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена
Для участка 2-3
Обрыв 2-1
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена
Для участка 2-1
Обрыв 2-3
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена
Для участка 3-4
Обрыв 2-1
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена
Для участка 4-1
Обрыв 2-3
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена в) Смешанная сеть
Для участка 0-2
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена
Для участка 2-1
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-240/32
- проверка пройдена
Для участка 2-3
Обрыв 2-4
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-185/24
- проверка пройдена
Для участка 2-4
Обрыв 2-3
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-120/19
- проверка пройдена
Для участка 3-4
Обрыв 2-3
Сравниваю с по табл.7.12 для провода АС-120/19
- проверка пройдена
Таблица параметров ЛЭП
Вариант схемы сети Участок ЛЭП Uн, КВ n l, км Марка провода r ,Ом/км x ,Ом/км b , См/км z , Ом B , См Qc, МВАР
По условию надежности ЭС для потребителей I-II категорий необходимо устанавливать на каждой п/ст-ии 2 трансформатора. Критерием выбора трансформаторов является условие , где - расчетная мощность трансформатора, необходимая по формуле:
, где - коэффициент допустимой перегрузки 1 трансформатора ( ) а) Радиальная сеть
ПС-1
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТРДЦН-63000/220
ПС-2
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа АТДТН-63000/220/110
ПС-3
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТРДН-25000/110
ПС-4
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТДН-10000/110 б) Замкнутая сеть
ПС-1
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТРДЦН-63000/220
ПС-2
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТРДЦН-63000/220
ПС-3
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТРДЦН-63000/220
ПС-4
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТДН-63000/220 в) Смешанная сеть
ПС-1
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТРДЦН-63000/220
ПС-2
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа АТДТН-63000/220/110
ПС-3
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТРДН-25000/110
ПС-4
По табл. 6.9 выбираем 2 трансформатора стандартного типа ТДН-10000/110
Таблица выбранных трансформаторов
Вариант схемы сети N ПС Тип трансформатора S, МВА Пределы регулирования Uном, КВ Uk, % Pk, МВТ Px, МВТ Ix, % Rt, Ом Xt, Ом Qx, МВАР
Определение капитальных вложений для ЛЭП: (табл.9.5, стр.327)
Вариант схемы Участок ВЛЭП l, км U, КВ Марка провода Число цепей Вид опор, район по гололеду Стоимость, тыс.руб Всего, тыс. руб
1 км Всей ВЛЭП
Радиальная 0-2 50 220 АС-240/32 2 железобетонные, III район по гололеду 25 1250,0 4432,6
2-3 43 110 АС-120/19 2 20,4 877,2
2-1 40 220 АС-240/32 2 25 1000,0
2-4 61 110 АС-70/11 2 21,4 1305,4
Кольцевая 0-2 50 220 АС-240/32 2 железобетонные, III район по гололеду 25 1250,0 3862,3
2-3 43 220 АС-240/32 1 15,1 649,3
3-4 40 220 АС-240/32 1 15,1 604,0
2-1 40 220 АС-240/32 1 15,1 604,0
4-1 50 220 АС-240/32 1 15,1 755,0
Смешанная 0-2 50 220 АС-240/32 2 железобетонные, III район по гололеду 25 1250,0 4166,5
2-1 40 220 АС-240/32 2 25 1000,0
2-3 43 110 АС-185/29 1 13,8 593,4
2-4 61 110 АС-120/19 1 13,1 799,1
3-4 40 110 АС-120/19 1 13,1 524,0
Определение капитальных вложений для ПС: (табл.9.19, 9.21, 9.15, 9.14)
Вариант схемы №ПС Наименование оборудования Число, шт Стоимость, тыс. руб. Всего, тыс. руб.
1 шт. всех
Радиальная ПС-1: ТРДЦН-63000/220 2 193 386 1549,6
РУ-220-4 1 83 83
ПС-2: АТДТН-63000/220/110 2 201 402
РУ-220-8 1 115 115
РУ-110-10 5 ячеек 1 5*43 215
ПС-3: ТРДН-25000/110 2 84 168
РУ-110-4 1 36,3 36,3
ПС-4: ТДН-10000/110 2 54 108
РУ-110-4 1 36,3 36,3
Замкнутая ПС-1: ТРДЦН-63000/220 2 193 386 2282
РУ-220-5 1 180 180
ПС-2: ТРДЦН-63000/220 2 193 386
РУ-220-8 1 115 115
РУ-220-4 1 83 83
ПС-3: ТРДЦН-63000/220 2 193 386
РУ-220-5 1 180 180
ПС-4: ТРДЦН-63000/220 2 193 386
РУ-220-5 1 180 180
Смешанная ПС-1: ТРДЦН-63000/220 2 193 386 1601
РУ-220-4 1 83 83
ПС-2: АТДТН-63000/220/110 2 201 402
РУ-220-8 1 115 115
РУ-110-10 3 ячейки 1 3*43 129
ПС-3: ТРДН-25000/110 2 84 168
РУ-110-5 1 75 75
ПС-4: ТРДН-25000/110 2 84 168
РУ-110-5 1 75 75
Экономическим критерием по которому определяют наивыгоднейший вариант является минимум приведенных затрат, руб/год, вычисленный по формуле: , где
- нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений ( ) k - единовременное капитальное вложение в сооружаемые объекты
И - ежегодные эксплуатационные издержки
, где В - стоимость потерь э/э ( ) а) Радиальная сеть
Переменные потери в ЛЭП
- рассчитано ранее
Переменные потери в трансформаторах б) Замкнутая сеть
Переменные потери в ЛЭП
- рассчитано ранее
Переменные потери в трансформаторах в) Смешанная сеть
Переменные потери в ЛЭП
- рассчитано ранее
Переменные потери в трансформаторах
Минимум приведенных затрат а) Радиальная сеть б) Замкнутая сеть в) Смешанная сеть
Из приведенных расчетов видно, что наивыгоднейшим вариантом электрической сети является смешанная сеть (величина приведенных затрат минимальна), но т.к. годовые потери электроэнергии в радиальной сети меньше, а величина приведенных затрат не существенно выше, то для дальнейшего уточненного расчета выбираем радиальную сеть .
Выбираю “-4” отпайку Коэффициент трансформации ветви 7-9:
Результаты расчета в программе “Dakar”: Начальное закрепление узлов
Выполнен расчет режима
**** Система N 1 ****
Частота - 50.00000 Гц
Суммарная генерация
50.674 -активная 17.859 -реактивная
Суммарная нагрузка
49.849 -активная 40.855 -реактивная
0.000 -акт.синх.двиг. 0.000 -реак.СД и КБ
Суммарные потери продольные
0.828 -активные 7.885 -реактивные потери поперечные
0.000 -в шунтах -30.857 -реактивные
0.000 -на корону
2-Количество итераций 0.334-Функционал 50.674-Мощность БУ
Вывод
В результате выполненного курсового проекта была спроектирована энергосистема 110-220 КВ, обеспечивающая электрической энергией четырех потребителей.
Для расчета были отобраны три варианта схем энергоснабжения: радиальная, замкнутая и смешанная. В результате технико-экономического сравнения вариантов схем была выбрана радиальная схема электрической сети, для нее были проведены расчеты максимального, минимального и послеаварийного режимов работы.
В результате проведенных расчетов можно убедиться в том, что все потребители обеспечиваются непрерывным снабжением качественной электроэнергией с напряжением, равным желаемому. При этом, изменение режима работы практически не оказывает влияния на качество снабжения потребителей электроэнергией.
Список литературы
1. 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.