Проектирование районной электрической сети

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….3

1 Составление вариантов схем  электрической сети…………………………....4

2 Предварительный расчет мощностей…………………………………………6

3 Выбор номинально напряжения  электрической сети………………………..8

4 Выбор сечений проводов по  экономической плотности тока………………10

5 Проверка выбранных сечений  ………………………………………………..13

5.1 Проверка выбранных сечений по условию короны………………………13

5.2 Проверка выбранных сечений по механической прочности опор………..14

5.3. Проверка по допустимому нагреву………………………………………...15

6 Выбор трансформаторов ……………………………………………………..18

7 Выбор схем присоединения  подстанций и коммутационных  схем………..20

8 Технико-экономический расчет и сравнение вариантов сети…………..22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...25

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………...26

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью курсового проекта  являются разработка схемы и расчёт режима районной электрической сети. Схема разрабатывается для четырёх  потребителей электрической энергии  с питанием от одного или двух источников с использованием существующей сети.

Электричество играет огромную роль в нашей жизни. Современное  человеческое общество и созданная  им экономика не может нормально  развиваться без потребления  электроэнергии. Поэтому на первый план встаёт вопрос о бесперебойном  и надёжном снабжении потребителей. И чтобы электрические системы и сети надёжно и, что немало важно, экономично работали, надо понимать сложные процессы, происходящие в линиях электропередач различных напряжений. Надо уметь правильно эти сети проектировать: выбирать наиболее экономичные схемы и конфигурации, рациональные напряжения, оптимальные сечения, число и мощность трансформаторов и др. Надо знать методы расчётов нормальных и аварийных режимов работы. При этом необходимо помнить, особенно в условиях рыночной экономики, что экономический аспект проектирования сетей является одним из важнейших наряду с надёжностью, качеством и безопасностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Составление вариантов схем электрической сети

 

К основным вопросам, которые решаются в процессе проектирования электрических сетей относятся:

-выбор конфигурации  электрической сети,

-выбор типов  подстанций,

-выбор номинальных  напряжений

-выбор сечений  проводников

-выбор схем  и оборудования подстанций

При решении  этих вопросов предлагается несколько  конкурентоспособных схем. При этом все варианты должны удовлетворять требуемые степени надежности.

Варианты выбираются исходя  из наименьшей суммарной  длины новых линий, требуемого уровня надежности и перспективы развития энергосистемы.

Первым этапом создания вариантов схем сети является выбор конфигурации сети. Для этого между источником питания и новыми пунктами нагрузок, с учетом их расположения на местности в масштабе, проводим линии, которые отображают расположение новых ЛЭП. Варианты схем электрической сети представлены на рис.1.

 

 

                             а)                                                                            б)

 

 

                  

 

    в)                                                                   г)

 

Рис.1. Варианты конфигурации сети

 

Для каждого варианта определим длины участков линии (масштаб плана сети 1:1000000):

Вариант (а):                                                 

LA1=20 км; L12=20 км; L23=20 км; L3В=20 км; LВ4=20 км;        L4А=20 км; ∑=120 км.

Вариант (б):                                                 

L1A=40 км; LА2=20 км; L23=20 км; L3В=20 км; LВ4=40 км;        L4А=20 км; ∑=140 км.

Вариант (в):                                                 

LA1=20 км; L12=20 км; L23=20 км; L34=20 км; L4В=20 км; ∑=100 км.

Вариант (г):                                                 

LA1=20 км; L12=20 км; L2А=20 км; L3В=20 км; LВ4=20 км;        L43=20 км; ∑=120 км.

Варианты выбираются исходя  из наименьшей суммарной длины новых  линий, требуемого уровня надежности и перспективы развития энергосистемы.

Вариант в) – в данном варианте будет наименьшая суммарная длина новых линий по сравнению с другими схемами электрической сети.

Варианты б) и г)  исключаем из-за большой суммарной длины новых линий.

Для дальнейшего рассмотрения выбираем наиболее рациональный вариант конфигурации сети. Это схемы а) и в).

 

2  Предварительный  расчет мощностей

 

Для выбора сечения проводов необходимо знать величину потока мощности, проходящего по линии, и напряжение сети. Так как на начальном этапе неизвестны сечения проводов и напряжения, то точный расчёт перетоков мощностей в линиях невозможен. Поэтому для определения предварительного распределения активных мощностей принимают следующее: исходную сеть считают однородной, то есть все линии принимают выполненными проводом одного сечения.

В этом случае распределение  мощностей в линиях определяется их длинами и может быть найдено  на основании метода расчёта линий  с двухсторонним питанием. Мощность на головном участке сети определяем по формулой:

;

где L_iB – расстояние от нагрузки до противоположного источника питания;

L_AB – расстояние между источниками питания.

Мощность остальных  участков находятся из условия баланса  мощностей в узлах.

Вариант (а). На первом этапе расчета распределение мощностей по участкам кольцевую схему преобразуют в схему с двумя источниками питания, условно разрезая её по источникам питания.                                                               

1 вариант конфигурации первой  сети (см. рис. 2а):

 

 

Рисунок 2а

 

Проверим баланс активных  мощностей: + =Р₁+Р₂+ Р₃

Баланс активных мощностей соблюдается.

2 вариант конфигурации первой сети (см. рис. 2б):

 

 

Рисунок 2б

 

Проверим баланс  активных мощностей:  + =Р₄

Баланс активных мощностей соблюдается.

1 вариант конфигурации второй сети (см. рис.3):

 

 

Рисунок 3

 

Проверим баланс активных  мощностей: + =Р₁+Р₂+ Р₃ + Р₄

Баланс активных мощностей соблюдается.

 

3. Выбор номинально напряжения электрической сети

 

Номинальное напряжение ЛЭП существенно влияет на технико-экономические  показатели. При большом номинальном  напряжении возможна передача большой мощности на большие расстояния и с меньшими потерями. С повышением номинального напряжения существенно возрастает капиталовложения в ЛЭП и оборудования.

Выбор номинальных напряжений линий электропередач и подстанций производится в проекте по схеме  электрической сети в целом. Области применения отдельных номинальных напряжений, установленных действующим стандартом (ГОСТ 721 – 77), регламентированы по технико-экономическим соображениям.

Номинальное напряжение ЛЭП зависит от многих факторов, среди которых наиболее важными являются: передавая мощность и расстояние. Приближенные значения номинального напряжения могут быть получены по эмпирическим формулам и таблицам.

Так как в данном проекте длины участков линии не превышают 250 км  и мощность участков меньше 60Мвт, то целесообразнее производить расчет номинального напряжения по формуле Стилла:

, где

U_Н – напряжение участка линии, кВ;

L – длина участка линии, км;

P – активная мощность, протекающая по участку линии, МВт.

Формула даёт приемлемые результаты при длинах линий меньших        250 км и протекающей мощности меньшей 60 МВт.

Определим номинальное  напряжение каждого участка для  первого варианта конфигурации сети:

Из шкалы  номинальных напряжений выбираем напряжение проектируемой сети 110 кВ.

Аналогично найдём номинальное  напряжение сети для второго варианта:

Из шкалы  номинальных напряжений выбираем напряжение проектируемой сети 110 кВ.

 

4. Выбор сечений проводов  по экономической плотности 

 

Основным критерием, по которому при проектировании выбирают провода, является минимальное значение годовых приведённых затрат на сооружение и эксплуатацию воздушной линии электропередач. В общем случае провода различаются материалом токоведущей части и её сечением. На основе имеющегося опыта эксплуатации и проектирования для воздушных линий электропередач на напряжение 110-500 кВ применяются сталеалюминевые провода.

В этих условиях выбору подлежат лишь сечения проводов. Сечение проводов электрической сети должны выбираться так, чтобы они соответствовали оптимальному соотношению между капитальными затратами на сооружение сети, прямо пропорциональными сечению и расходами на потерю энергии, уменьшающимися при увеличении сечения.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) упрощённый выбор  сечений осуществляется по экономической плотности тока:

    где  I_р – расчётный ток нормального рабочего режима, А;

   j_э – экономическая плотность тока для заданных условий работы               линии, А/мм².

Расчётный ток I_р определяется по мощности, протекающей по рассматриваемому участку линии в режиме наибольших нагрузок:

Определим расчётные  токи I_р по формуле для каждого из участков первого варианта конфигурации электрической сети района:

Аналогично  проведём расчёты для второго  варианта конфигурации электрической  сети района:

Определим экономическое  сечение провода F_р для каждого из участков первого варианта конфигурации электрической сети района с учетом, что для сталеалюминиевых проводов при числе часов использования максимума              T_m = 6800 ч (согласно заданию на курсовое проектирование) экономическая плотность тока j_э равна 1А/мм:

Fр_А1=300мм²

Fр_В3=240мм²

Fр₁₂=70мм²

Fр₂₃=120мм²

Fр_А4=50мм²

Fр_В4=50мм²

Аналогично  проведём расчёты для второго  варианта конфигурации электрической сети района:

Fр_А1=330мм²

Fр₁₂=150мм²

Fр₂₃=50мм²

Fр₃₄=185мм²

Fр_4В=300мм²

По экономическим сечениям из справочника для каждого участка  выбираем марку провода со стандартным  сечением (ближайшим к экономическому):

1. для первого варианта:

 

 

Расчетное сечение	Наименование  сечения	Допустимый  продолжительный (длительный) ток вне  помещений
FрА1=300мм2	2АС150/24 мм2	450 А
FрВ3=240мм2	АС240/32 мм2	605 А
Fр12=70мм2	АС70/11 мм2	265 А
Fр23=120мм2	АС120/19 мм2	390 А
FрА4=70мм2	АС70/11 мм2	265 А
FрВ4=70мм2	АС70/11 мм2	265А

 

2)для второго варианта:

Расчетное сечение	Наименование  сечения	Допустимый  продолжительный (длительный) ток вне  помещений
FрА1=330мм2	2АС185/24 мм2	520 А
Fр12=150мм2	АС150/24 мм2	450 А
Fр23=70мм2	АС70/11 мм2	265 А
Fр34=185мм2	АС185/24 мм2	520 А
Fр4В=300мм2	2АС150/24 мм2	450 А