Проектирование электрической сети

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Основная задача проектирования электроэнергетических систем и электрических сетей заключается в разработке с учетом достижений науки и техники решений, определяющих формирование энергетических систем, развитие электрических станций и сетей, средств их эксплуатации и управления. При этом должны обеспечиваться оптимальная надежность электроснабжения и требуемое качество электроэнергии с наименьшими затратами.

Цель курсового проекта: спроектировать электрическую сеть 220 кВ, произвести технико-экономическое сравнение вариантов электрической сети, рассчитать режим максимальных нагрузок на ЭВМ и исследовать колебательную статическую устойчивость.

1. Проектирование электрической сети 220 кВ

1.1 Составление возможных вариантов конфигурации сети

Рис. 1.1. Вариант радиальной сети

Рис. 1.2. Вариант кольцевой сети

1.2 Расчёт перетоков мощности

Таблица 1.1 Расчетные нагрузки

Подстанция

Максимальный режим

P, MBт

Q, Мвар

S, МВА

1

55

40,8

68,75

2

35

26,24

43,75

3

24

18

30

4

35

26,24

43,75

5

28

21

35

Определение полной мощности S:

S= P/cos?

S1= 55/0,8=68,75 МВА

=43,75 МВА

=30 МВА

=43,75 МВА

=35 МВА

Определение реактивной мощности Q:

Q=

Q1== 40,8 Мвар

Q2=26,24 Мвар

Q3=18 Мвар

Q4=26,24 Мвар

Q5=21 Мвар

Расчёт перетоков мощности в кольцевой сети:

Рис. 1.3. Кольцевая сеть

Разрезаем кольцевую сеть по источнику питания и преобразуем ее в схему с двухсторонним питанием:

S2−4S2−5

S4 S5

Lип-3 =48 км L3−1 =71 км L1−2 =40 км

L2−4=47 км L4−5=43 км L2,-5= 72 км

S2−4 === 37,2 + j27,96

S2,-5 = =25,8 + j19,28

S4−5= S2−4- S4= 2,3 + j3,72

S1−2= S2+ = 98 + j73,48

S3−1 = S1 + S1−2= 152 + j114,28

Sип-3= S3+ S3−1 = 177 + j132,28

Проверка:

S2−4+ S2,-5=

63 + j47,24 = 63 + j47,24

Расчёт перетоков мощности в радиальной сети:

Рис. 1.4. Радиальная сеть

S4−5= S5= 28 + j28,21

S2−4= S4+ S4−5= 63+ j47,24

S1−2==98 + j73,48

S3−1 = S1 + S1−2= 152 + j114,28

Sип-3= S3+ S3−1 = 177 + j132,28

Проверка:

Sип-3= S1+ S2++ S4+ S5

177 + j132,28= 177 + j132,28

1.3 Оценка целесообразности применения напряжения 220 кВ

Таблица 1.2 Выбор номинального напряжения для радиальной сети

Линия

P, MBт

L, км

Uрас, кВ

Uном, кВ

ип-3

177

48

166

220

3−1

153

71

156

220

1−2

98

40

125

220

2−4

63

47

102

220

4−5

28

43

71

220

Uрас= 4,34

Uрас ип-3= 4,34=166 кВ

Uрас 3−1=156 кВ

Uрас 1−2=125 кВ

Uрас 2−4=102 кВ

Uрас 4−5=71 кВ

Таблица 1.3 Выбор номинального напряжения для кольцевой сети

Линия

P, MBт

L, км

Uрас, кВ

Uном, кВ

ип-3

177

48

166

220

3−1

153

71

156

220

1−2

98

40

125

220

2−4

37,2

47

80

220

4−5

2,3

43

34

220

2'-5

25,8

72

72

220

Uрас= 4,34

Uрас ип-3= 4,34=166 кВ

Uрас 3−1=156 кВ

Uрас 1−2=125 кВ

Uрас 2−4=80 кВ Uрас 4−5=34 кВ Uрас 2,-5=72 кВ

1.4 Выбор сечения проводов участка цепи

Таблица 1.4 Выбор сечения проводов для радиальной сети

Линия ij

Sij, MBA

Uном, КВ

Iij, A

Iп. ав, А

Iдоп, А

Fi, мм2

Fном, мм2

ип-3

222,5

220

292

584

710

292

300/39

3−1

192,5

220

253

506

605

253

240/32

1−2

122,5

220

161

322

605

161

240/32

2−4

78,75

220

103

206

605

103

240/32

4−5

35

220

46

92

605

46

240/32

Определение тока Ii на участке i:

Ii=

Iип-3==*103=292 A

I3−1=253 A

I1−2=161 A

I2−4=103 A

I4−5=46 A

Определение сечения проводов:

Fi= Ii/jэ jэ=1 > Fi= Ii

Таблица 1.5 Выбор сечения проводов для кольцевой сети

Линия ij

Sij, MBA

Uном, КВ

Iij, A

Iп. ав, А

Iдоп, А

Fi, мм2

Fном, мм2

ип-3

122,5

220

161

322

605

161

240/32

3−1

140

220

367

708

825

367

400/51

1−2

55

220

144

-

605

144

240/32

2−4

56,25

220

74

148

605

74

240/32

4−5

68,75

220

90

180

605

90

240/32

2'-5

130

220

341

708

825

341

400/51

Определение полной мощности Si на участке i:

S=

Sип-1==122,5 MBA

Sип-3=140 MBA

S3−2=55 MBA

S2−4=56,25 MBA

S2−5=68,75 MBA

Sип-2=130 MBA

Определение тока Ii на участке i:

Iип-1==*103=161 A

Iип-3=367A

I3−2=144 A

I2−4=74 A

I2−5=90 A

Iип-2=341 А

Определение сечения проводов:

Fi= Ii/jэ jэ=1 > Fi= Ii

1.5 Расчёт потерь напряжения и потерь мощности

Табл. 1.6 Удельные и расчетные параметры участков радиальной сети

Линия ij

Марка провода

L, км

R0, Ом/км

Х0, Ом/км

n

Rij, Ом

Хij, Ом

ип-3

АС-240

48

0,098

0,429

2

2,4

10,3

3−1

АС-400

71

0,121

0,435

2

4,3

15,4

1−2

АС-300

40

0,121

0,435

2

2,4

8,7

2−4

АС-240

47

0,121

0,435

2

2,8

10,2

4−5

АС-240

43

0,121

0,435

2

2,6

9,4

Определение активного сопротивления участков:

Rij=R0L/n

Rип-3=0,098*48/2=2,4 Ом

R3−1=4,3 Ом

R1−2=2,4 Ом

R2−4=2,8 Ом

R4−5=2,6 Ом

Определение реактивного сопротивления участков:

Хij=Х0L/n

Хип-3=0,429*48/2=10,3 Ом

Х3−1=15,4 Ом

Х1−2=8,7 Ом

Х2−4=10,2 Ом

Х4−5=9,4 Ом

Таблица 1.7 Удельные и расчетные параметры участков кольцевой сети

Линия ij

Марка провода

L, км

R0, Ом/км

Х0, Ом/км

n

Rij, Ом

Хij, Ом

ип-1

АС-240

51

0,121

0,435

2

3,1

11,1

ип-3

АС-400

48

0,075

0,42

1

3,6

20,2

3−2

АС-300

47

0,121

0,435

1

5,7

20,5

2−4

АС-240

52

0,121

0,435

2

3,2

11,3

2−5

АС-240

42

0,121

0,435

2

2,5

9,1

ип-2

АС-400

72

0,075

0,42

1

5,4

30,2

Определение активного сопротивления участков:

Rij=R0L/n

Rип-1=0,121*51/2=3,1 Ом

Rип-3=3,6Ом

R3−2=5,7Ом

R2−4=3,2 Ом

R2−5=2,5 Ом

Rип-2=5,4 Ом

Определение реактивного сопротивления участков:

Хij=Х0L/n

Хип-1=0,435*51/2=11,1 Ом

Хип-3=20,2 Ом

Х3−2=20,5 Ом

Х2−4=11,3 Ом

Х2−5=9,1 Ом

Xип-2=30,2 Ом

Таблица 1.8 Потери напряжения и потери мощности в радиальной сети

Линия

Uном, кВ

Pij, МВт

Qij, Мвар

Sij, МВА

?U, кВ

?P, MBт

ип-3

220

177

132,28

222,5

8,1

2,5

3−1

220

153

114,28

192,5

11

3,3

1−2

220

98

73,48

122,5

4

0,74

2−4

220

63

47,24

78,45

3

0,36

4−5

220

28

21

35

1,22

0,06

Определение потерь активной мощности на участках сети:

?P=

?Pип-3=*2,4=2,5 MBт

?P 3−1=3,3 MBт

?P 1−2=0,74 MBт? P 2−4=0,36 MBт? P 4−5=0,06 MBт

Определение суммарных потерь активной мощности в сети:

?P?=??Pij

?P?=2,5+3,3+0,74+0,36+0,06=6,96MBт Определение суммарных потерь в процентах от суммарной мощности нагрузок в максимальном режиме:

?P?%=*100%

?P?%=*100%=3,9% Расчет потерь напряжения на участках сети:

?U=

?U ип-3==8,1кВ

?U 3−1=11 кВ

?U 1−2=4 кВ

?U 2−4=3 кВ

?U 4−5=1,22 кВ

?Umax=8,1+11+4+3+1,22=27,3 кВ

?Umax%=*100%= 27,3/220*100=12,4%

Таблица 1.9 Потери напряжения и потери мощности в кольцевой сети

Линия

Uном, кВ

Pij, МВт

Qij, Мвар

Sij, МВА

?U, кВ

?P, MBт

ип-1

220

98

73,5

122,5

5,1

0,96

ип-3

220

112,26

84,19

140

9,7

1,46

3−2

220

44,26

33,19

55

4,2

0,36

2−4

220

45

33,75

56,25

2,4

0,21

2−5

220

55

41,25

68,75

2,3

0,24

ип-2

220

103,73

77,8

130

13,2

1,9

Определение потерь активной мощности на участках сети:

?P=

?Pип-1=*3,1=0,96 MBт

?P ип-3=1,46 MBт

?P 3−2=0,36 MBт

?P 2−4=0,21 MBт

?P 2−5=0,24 MBт

?P ип-2=1,9 MBт

Определение суммарных потерь активной мощности в сети:

?P?=??Pij

?P?=0,96+1,46+0,36+0,21+0,24+1,9= 5,13 MBт

Определение суммарных потерь в процентах от суммарной мощности нагрузок в максимальном режиме:

?P?%=*100%

?P?%=*100%=2,9%

Расчет потерь напряжения на участках сети:

?U=

?U ип-1==5,1кВ

?U ип-3=9,7 кВ

?U 3−2=4,2 кВ

?U 2−4=2,4 кВ

?U 2−5=2,3 кВ

?U ип-2=13,2 кВ

?Umax=5,1+9,7+4,2+2,4=21,4 кВ

?Umax%=*100%= 21,4/220*100=9,7%

1.6 Выбор трансформаторов на подстанции. Принципиальная схема сети

Таблица 1.9 Выбор мощности трансформаторов

Узел

Число трансформаторов

Sнаг, МВА

Sном, МВА

Кз. н

Кз. па

1

2

49,1

100

0,44

0,88

2

2

31,25

63

0,34

0,68

3

2

21,4

63

0,48

0,96

4

2

31,25

63

0,32

0,64

5

2

25

63

0,39

0,78

Sном ?

Определение коэффициента загрузки трансформаторов в нормальном режиме:

Кз. н=

Кз. н-1==0,44

Кз. н-2=0,34

Кз. н-3=0,48

Кз. н-4=0,32

Кз. н-5=0,39

Определение коэффициента загрузки трансформаторов в послеаварийном режиме:

Кз. па=

Кз. па-1=87,5/100=0,88

Кз. па-2=0,68

Кз. па-3=0,96

Кз. па-4=0,64

Кз. па-5=0,78

Рис. 1.5. Принципиальная схема радиальной сети

1.7 Технико-экономическое сравнение вариантов сети

Определение капитальных вложений в радиальную сеть:

К1=Кл + Кпс

Кл=? Клi*Li

Кл=21*102 + 21*104 +21*84+23,8*96 +21,6*94=10 405.2 тыс. руб.

Кпс= Кру + Кт

Кру=? Кв*Nв

Кру=105*20=2100 тыс. руб.

Кт=2*(231+193+265+193+189)=2142 тыс. руб.

Кпс=2100+2142=4242 тыс. руб.

К1= 10 405. 2+4242= 14 647.2 тыс. руб.

Определение капитальных вложений в кольцевую сеть:

К2=Кл + Кпс

Кл=? Клi*Li

Кл=21*102 + 23,8*48+47*21+104*21+84*21+72*23,8=9933 тыс. руб.

Кпс= Кру + Кт

Кру=? Кв*Nв

Кру=105*18=1890 тыс. руб.

Кт=2*(231+193+265+193+189)=2142 тыс. руб.

Кпс=4032 тыс. руб.

К2= 13 965 тыс. руб.

Определение ежегодных эксплуатационных издержек для радиальной сети:

И1=Ил+Ипс+Сэ

Ил== 2,8/100*10 405,2=291,34 тыс. руб.

Ипс== 8,4/100*4242=356,33 тыс. руб.

Сэ=?Wг *Сэ`

?Wг=?P?*?=5,74*4500=25 830 МВт=25 830 000 кВт

Сэ`= 1,5коп/кВт, ч

Сэ=0,15*25830000=387,45 тыс. руб.

И1=291,34+356,33+387,45=1035,12 тыс. руб.

Определение ежегодных эксплуатационных издержек для кольцевой сети:

И2=Ил+Ипс+Сэ

Ил== 2,8/100*9933=278,12 тыс. руб.

Ипс== 8,4/100*4032=338,69 тыс. руб.

Сэ=?Wг *Сэ`

?Wг=?P?*?=5,13*4500=23 085 МВт=23 085 000 кВт

Сэ`= 1,5коп/кВт, ч

Сэ=0,15*23085000=346,27 тыс. руб.

И2=278,12+338,69+346,27 =963,08 тыс. руб.

Определение приведенных затрат для радиальной и кольцевой сетей:

Зi=ЕнК + И

З1=0,12*14 647,2+1035,12=2792,784 тыс. руб.

З2=0,12*13 965+963,08=2638,88 тыс. руб.

?З= З1- З2/ З2*100%= 2792,784 — 2638,88/2638,88* 100%=5,8%

Таким образом оптимальной является кольцевая сеть.

2. Расчет режима максимальных нагрузок

сеть напряжение трансформатор подстанция

Подготовка исходных данных

Таблица 2.1 Генераторы

Имя

Рном Мвт

Uном кВ

cos?

Хad o.e.

Хs o.e.

Хaq o.e.

Хsr o.e.

Tdo c

Tj c

Г1

10хТГВ-500

5000

20

0,85

1,408

0,162

0,778

0,25

6,3

5,6

Г2

5Хтгв-800−2

4000

24

0,9

1,408

0,162

0,778

0,25

9,4

5,3

Таблица 2.2 Генераторы

Хsrd o.e.

Trd c

Хsrq o.e.

Trq c

Tбч c

T1f c

Tokp1 c

Tokp2 c

T1u c

Г1

0,181

0,126

0,136

1

0,05

0,026

0,08

0,0016

0,0286

Г2

0,181

0,126

0,136

1

0,05

0,026

0,08

0,0016

0,0286

Таблица 2.3 Генераторы

K0u

K1u

K0w

K1w

Qmax

Qmin

Г1

120

20

0

0

0

0

Г2

120

20

0

0

0

0

Таблица 2.4 Параметры двухобмоточных трансформаторов

Имя

Sном МВА

Uв, кВ

Uн, кВ

Pкз, МВт

Uкз, %

Pхх, МВт

Ixx, %

10хТЦ630 000/500

630

525

20

0

0

0

0

5хТЦ1 000 000/500

1000

525

24

0

0

0

0

T6

1000

500

220

0

0

0

0

T8

100

220

11

0

0

0

0

3

40

230

11

0

0

0

0

5

63

230

11

0

0

0

0

2

40

230

11

0

0

0

0

1

40

230

11

0

0

0

0

4

40

230

11

0

0

0

0

Таблица 2.5 Параметры двухобмоточных трансформаторов

Имя

R, Ом

X, Ом

Kтр

G, Ом

B, Ом

N, шт

10хТЦ630 000/500

0,9

61,3

0,38 095

0

0

10

5хТЦ1 000 000/500

0,55

40

0,45 714

0

0

5

T6

2

100

0,44

0

0

1

T8

0,4

30

0,05

0

0

1

3

5,6

158,7

0,47 826

0

0

2

5

3,9

100,7

0,47 826

0

0

2

2

5,6

158,7

0,47 826

0

0

2

1

5,6

158,7

0,47 826

0

0

2

4

5,6

158,7

0,47 826

0

0

2

Таблица 2.6 Линии 500 кВ

Имя

R, Ом/км

X, Ом/км

B, Ом/км

L, км

N, шт

Линия № 1 3хАС400/51

0,025

0,42

2,7

220

6

Линия № 3 3АС300/66

0,034

0,429

2,64

130

6

Линия № 2 3хАС400/51

0,025

0,42

2,7

180

6

ип-3

0,075

0,42

2,7

47

2

3−5

0,121

0,435

2,6

32

2

3−2

0,121

0,435

2,6

37

2

2−1

0,121

0,435

2,6

45

1

1−4

0,121

0,435

2,6

50

1

2−4

0,121

0,435

2,6

41

1

Таблица 2.7 Данные по нагрузкам

Имя

Pном, МВт

Uном, кВ

Qном, МВт

А0 А1 А2 В0 В1В2

эквивалентная наргузка

1500

525

800

0; 0; 0; 0; 0; 0

Нагрузка S4

70

11

40

0; 0; 0; 0; 0; 0

3

30

11

22,5

0; 0; 0; 0; 0; 0

5

69

11

51,75

0; 0; 0; 0; 0; 0

2

27

11

20,25

0; 0; 0; 0; 0; 0

1

33

11

24,75

0; 0; 0; 0; 0; 0

4

40

11

30

0; 0; 0; 0; 0; 0

Таблица 2.8 Реакторы

Имя

Uном, кВ

G, мкСм

B, мкСм

реактор № 1

525

0

1306

реактор № 2

525

0

1306

реактор № 3

525

0

2612

Таблица 2.9 Компенсатор

Имя

Sном, МВт

Uном, кВ

Ераб

Xd

X"d

X2

6хКСВБ-100−11

600

11

0

0

0

0

Расчёт режима

Рис. 1.8. Схема сети

Отчет программы расчета режима

Таблица 2. 10 Расчетные параметры ЛЭП

Имя

Эквивалентное активное сопротивление — R, Ом

Эквивалентное реактивное сопротивление — X, Ом

Эквивалентная емкостная проводимость — B, Ом

Линия № 1 3хАС400/51

0,91 667

15,4

3564

Линия № 3 3АС300/66

0,73 667

9,295

2059,2

Линия № 2 3хАС400/51

0,75

12,6

2916

ип-3

1,7625

9,87

253,8

3−5

1,936

6,96

166,4

3−2

2,2385

8,0475

192,4

2−1

5,445

19,575

117

1−4

6,05

21,75

130

2−4

4,961

17,835

106,6

Таблица 2. 11 Шины бесконечной мощности

Имя

Номинальное напряжение — Un, кВ

S1

500

Таблица 2. 12 Расчетные параметры двухобмоточных трансформаторов (Г-образная схема замещения)

Имя

Активное сопротивление — R, Ом

Реактивное сопротивление — X, Ом

Коэффициент трансформации Re (Kтр)

Коэффициент трансформации Im (Kтр)

Активная проводимость — G, Ом

Реактивная проводимость — B, Ом

10хТЦ-630 000/500

0,9

61,3

0,38 095

0

0

0

5хТЦ1 000 000/500

0,55

40

0,45 714

0

0

0

T6

2

100

0,44

0

0

0

T8

0,4

30

0,05

0

0

0

3

5,6

158,7

0,47 826

0

0

0

5

3,9

100,7

0,47 826

0

0

0

2

5,6

158,7

0,47 826

0

0

0

1

5,6

158,7

0,47 826

0

0

0

4

5,6

158,7

0,47 826

0

0

0

Таблица 2. 13 Расчетные напряжения в узлах схемы

Узел №

Модуль напряжения, кВ

Фаза, °

1

20

39,477

2

24

29,543

3

510,433

32,937

4

503,101

22,626

5

494,993

15,439

6

500

0

7

242,047

9,523

8

14,91

7,672

9

235,095

7,749

10

10,833

5,256

11

10,512

3,579

12

231,981

7,041

13

229,232

6,45

14

10,496

3,547

15

10,721

4,744

16

229,061

6,433

17

10,379

2,871

18

232,871

7,356

Таблица 2. 14 Генерация и потребление мощности в узлах схемы

Узел №

Суммарная генерация активной мощности — Pg, МВт

Суммарная генерация реактивной мощности — Qg, МВАР

Суммарное потребление активной мощности — Pn, МВт

Суммарное потребление реактивной мощности — Qn, МВАР

1

5000

1452,89

0

0

2

4000

1633,719

0

0

3

0

0

0

0

4

0

0

1500

800

5

0

0

0

0

6

-6947,045

1523,312

0

0

7

0

0

0

0

8

0

600

70

40

9

0

0

0

0

10

0

0

30

22,5

11

0

0

69

51,75

12

0

0

0

0

13

0

0

0

0

14

0

0

33

24,75

15

0

0

27

20,25

16

0

0

0

0

17

0

0

40

30

18

0

0

0

0

Таблица 2. 15 Потери мощности в ЛЭП

Имя

Узел №

Узел №

Потери активной мощности — dP, МВт

Потери реактивной мощности — dQ, МВАР

Линия № 1 3хАС400/51

3

5

90,996

1528,7

Линия № 3 3АС300/66

5

6

151,6

1912,8

Линия № 2 3хАС400/51

4

5

18,735

314,74

ип-3

7

9

1,804

10,102

3−5

9

18

0,27 905

1,0032

3−2

9

12

0,57 833

2,0791

2−1

12

13

0,17 431

0,62 666

1−4

13

16

0,40 199

0,14 452

2−4

12

16

0,21 007

0,75 521

Таблица 2. 16 Потери мощности в трансформаторах

Имя

Узел №

Узел №

Потери активной мощности — dP, МВт

Потери реактивной мощности — dQ, МВАР

10хТЦ-630 000/500

1

3

8,8614

603,56

5хТЦ1 000 000/500

2

4

7,4326

540,55

T6

5

7

1,1873

59,363

T8

7

8

1,4346

107,6

3

9

10

0,77 527

2,1971

5

18

11

0,3021

7,8004

2

12

15

0,64 247

1,8207

1

13

14

0,99 756

2,827

4

16

17

0,14 976

4,2442

Исследование колебательной статистической устойчивости

Расчёт коэффициентов K0w и K1w для генератора Г1

Рис. 3.1. Область Д-разбиения для генератора Г1

Рис. 3.2. Сравнение характеристик и кривых

Рис. 3.3. Поиск? max для Г1

Из рис. 3.3 видно что? max = -0,796, тогда K0w = 5,5; K1w =1,2

Расчёт коэффициентов K0w и K1w для генератора Г2

Учитывая найденные коэффициенты для Г1 построим область Д-разбиения для генератора Г2

Рис. 3.4. Область Д-разбиения для генератора Г2

Рис. 3.5. Сравнение характеристик и кривых

Рис. 3.6. Поиск? max для Г2

Из рис. 3.6 видно что? max = -1,0268, тогда K0w = 4; K1w =1,6

Исходя из полученных данных заполняем таблицу для Г1 и Г2

Таблица 3.1. Регулировочные коэффициенты

Генератор

K0w

K1w

?max

G1

5,5

1,2

-0,796

G2

4

1,6

-1,0268

Заключение

В результате выполнения курсового проекта была спроектирована электрическая сеть 220кВ, выполнено технико-экономическое сравнение вариантов электрической сети в результате которого оптимальной является кольцевая сеть, рассчитан режим максимальных нагрузок на ЭВМ и исследована колебательная статистическая устойчивость.

Список используемой литературы

1. Ванюков А. П., Игнатьев И. В. Электрический расчет районной сети: Учебное пособие.- Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2006. -80с.

2. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ Под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро — М.: Энергоатомиздат, 1985. -350 с.

3. Поспелов, Г. Е. Проектирование электрических сетей и систем/ Г. Е. Поспелов, В. Т. Федин. — Минск: Высшая школа, 1978. -304 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой