Проектирование электрической сети заданного района

Баланс мощностей ВЛ в ПАРДля кольцевых сетей наиболее тяжелой аварией является обрыв (отключение) проводов на головном участке, согласно заданию ЛЭП к ТП1, приведенные нагрузки ПС возьмем из максимального режима. Для определения расчетных нагрузок ПС 1, ПС 3 и ПС 7 к приведенным нагрузкам прибавляются емкостные зарядные мощности прилегающих линий.Рисунок 12.2 – Расчетные мощности подстанций с учетом Qс в режиме ПАРПараметры схемы замещения в части линий для послеаварийного режима будут отличаться от максимального режима. Потоки мощности ВЛ в ПАР приведем в табличной форме.Таблица 12.7 – Потоки мощности ВЛ И-3 в ПАРУчастокМощность и потери, МВ∙АКонец звена 1-342,192 + j25,76 - j0,407 = 42,192 + j25,35Потери в звене 1-3Начало звена43,422 + j27,47Начало ВЛ 1-343,422 + j27,47 - j0,407 = 43,422 + j27,063Таблица 12.8 – Потоки мощности ВЛ 1-3 в ПАРУчастокМощность и потери, МВ∙АКонец звена И-011,08 + j6,58 + 43,422 + j27,063 – j0,814 = 54,5 + j32,83Потери в звене И-0Начало звена58,6 + j39,91Начало ВЛ И-058,6 + j39,91 – j0,814 = 58,6 + j39,1Таблица 12.9 – Потоки мощности ВЛ 3-7 в ПАРУчастокМощность и потери, МВ∙АКонец звена 3-75,04 + j3,18 – j0,627 = 5,04 + j2,55Потери в звене 3-7Начало звена5,084 + j2,597Начало ВЛ 3-25,084 + j2,597 – j0,627 = 5,084 + j1,97Мощность головного участка в ПАР превышает мощность в максимальном режиме.13 Расчет напряжения в сети и на шинах ТП в максимальном, минимальном режимах и ПАРДля обеспечения нормальной работы потребителей напряжение, подводимое к ним, должно быть близко к номинальному. Значительным этапом расчета сетей является определение уровня напряжения на шинах НН всех ПС и проверка возможности регулирования его во всех режимах в соответствии с требованиями ПУЭ.Расчет напряжений ведется по звеньям схемы замещения сети от источника питания, где оно задано, до самой отдаленной подстанции в порядке, обратном расчету мощностей. Падение напряжения сосредоточено в звене, для его расчета берется мощность и напряжение в начале звена, тогда напряжение в конце линии головного участка:, (13.1)где Р и Q – мощности начала звена ВЛ;R и X – сопротивления звена ВЛ;U1 – напряжение источника питания. Падения напряжения в линии, (13.2). (13.3)Комплексы напряжений в начале и конце линии:U1 = U2 + ΔU + jδU = U2 + (RP + QX) / U2 + j(РX – QR) / U2, (13.4)U2 = U1 – ΔU – jδU = U1 – (RP + QX) / U1 – j(PX – QR) / U1. (13.5)Тогда модуль падения напряжения:, (13.6)а модули напряжений в начале линии U1:, (13.7). (13.8)Для сетей 35 и 110 кВ можно не учитывать мнимую часть выражений (13.4) и (13.5) jδU ввиду ее незначительной величины.Напряжение в конце последней ВЛ будет равно напряжению на шинах ВН подстанции. Поскольку в звеньях схемы замещения трансформаторов коэффициенты трансформации никак не учтены, то вычисляются напряжения на шинах НН и СН ПС, называемые «приведенными к стороне ВН».Для ПС с двухобмоточными трансформаторами приведенное к стороне ВН напряжение НН, аналогично (13.5):U’ = UВН – ΔUтр – jδUтр = UВН – (RP + QX) / Uнт – j(PX – QR) / Uнт. (13.9)где Р и Q – мощности начала звена трансформатора;R и X – сопротивления звена;Uвн – номинальное напряжение обмотки ВН.Для ПС с трехобмоточными трансформаторами между шинами ВН и НН в схеме замещения имеются два звена, поэтому сначала находят напряжение в фиктивной нулевой точке U0 (см. схему замещения) по данным звена ВН, а потом и напряжение U’НН по данным звена НН, аналогично (13.1), (13.5) и (13.9):U’нн = U0 – ΔUнн – jδUнн = U0 – (RнP + QXн) / U0 – j(РXн – QRн) / U0, (13.10)U0 = Uвн – ΔUвн – jδUвн = Uвн – (RвP + QXв) / Uнт – j(РXв – QRв) / Uнт, (13.11)Модули напряжений:. (13.12). (13.13)Вследствие того, что XТС ≈ 0, падение напряжения в звене СН незначительно и можно принять, что UСН ≈ U0.Мощности и сопротивления в звеньях схемы замещения должны соответствовать тому режиму, для которого считается напряжение.Расчет напряжения сети и ТП в максимальном режиме:Используя рассчитанные ранее параметры сети для ТП-3, произведем следующие вычисления: по мощности начала звена И-1 и напряжению, подсчитывается напряжение, равное напряжению на шинах ВН ПС 1.По условию в максимальном режиме U источника составляет 1,08 U номинального.UИ = 1,08·Uном = 1,08·110 = 118,8 кВ.При подсчёте Uвн поперечную составляющую падения напряжения можно не учитывать. Тогда, используя рассмотренные выше формулы, но без составляющей jδU:кВ.кВ.Так как потоки мощности подходят к ПС 3 с двух сторон, необходимо вычислить Uвн с другой стороны:кВУсредняем значения:U3(вн) = (U0-9(вн) + UИ’-9(вн)) / 2 = 112,84 кВ.кВ.Uсн(ПС9) ≈ 108,79 кВ.кВ.Расчет напряжения сети и ТП в минимальном режиме:По условию в минимальном режиме U источника составляет 1,05 U номинального.UИ = 1,05·Uном = 1,05·110 = 115,5 кВ.кВ.кВ.Так как потоки мощности подходят к ПС 3 с двух сторон, необходимо вычислить Uвн с другой стороны:кВ.Усредняем значения:U3(вн) = (U0-9(вн) + UИ’-9(вн)) / 2 = 111,98 кВ.кВ.Uсн(ПС9) ≈ 107,93 кВ.кВ.Расчет напряжения сети и ТП в ПАР:По условию в ПАР U источника составляет 1,1 U номинального.UИ = 1,1·Uном = 1,1·110 = 121 кВ.кВ.кВ.кВ.Uсн(ПС9) ≈ 98,89 кВ.кВ.14 Выбор ответвлений трансформатораСетевые понизительные трансформаторы, имеющие в обозначении букву «Н», оборудованы устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), позволяющими изменять коэффициент трансформации переключением ответвлений на стороне ВН без отключения трансформатора.Ступень регулирования (ответвление) выбирается для каждого режима по рассчитанным напряжениям на шинах НН, приведенным к стороне ВН. Для трехобмоточных трансформаторов на стороне СН устанавливается устройство, позволяющее переключать ответвления обмотки СН при отключенном трансформаторе, что обычно делают один раз в сезон. Поэтому на стороне СН напряжение корректируется ограниченно, путем выбора одного общего ответвления во всех режимах.На шинах 6-20 кВ должно обеспечиваться в режиме максимальных нагрузок напряжение не ниже 105 % номинального, а в минимальном режиме не выше 100 % номинального, т.е. это и есть желательное напряжение на шинах.Выбор ответвлений с РПН производится исходя из желаемого напряжения. Еще проще выбрать ответвление при наличии таблиц, где подсчитаны напряжения обмотки ВН на всех ответвлениях диапазона регулирования (см. таблицы П.13-П.15 [7]).Сначала определяется желаемое напряжение ответвления обмотки ВНUжел.отв.вн = U’нн∙Uном.нн / Uжел.нн, (14.1)затем по таблицам П.13-П.15 [7] (зависимости от Uном.вн трансформатора) выбирается реальное ответвление для максимального (с Uотв. ≤ Uжел.отв.вн), минимального (с Uотв. ≥ Uжел.отв.вн) и послеаварийного режимов (с Uотв. ≤ Uжел.отв.вн).Действительное напряжение на шинах НН при выбранном ответвлении составит:Uдейств.нн = U’нн∙Uном.нн / Uотв.вн, кВ. (14.2)Для трехобмоточных трансформаторов с Uном.сн = 38,5 кВ нормы поддержания напряжения не оговариваются. Выбрав ответвление на стороне ВН с напряжением Uотв., следует рассчитать Uдейств.сн при номинальном напряжении обмотки СН (нулевое ответвление):Uдейств.сн = U’сн∙Uном.сн / Uотв.вн, кВ, (14.3)для всех 3-х режимов. Если полученные значения будут далеки от желательных в разных режимах, подбирается одно общее ответвление обмотки СН по таблицам П16 [7], что позволит повысить или понизить Uдейств.сн для всех режимов одновременно. Для повышения Uдейств.сн в формулу (14.3) вместо Uном.сн подставляется Uотв.сн плюсовых ответвлений. Предел регулирования для ПБВ составляет ±2х2,5%.На ПС 9 установлены силовые трансформаторы ТДТН-40000/110, которые имеют РПН ±9x1,78% в нейтрали ВН. (Uном.вн = 115 кВ, Uном.сн = 38,5 кВ, Uном.нн = 11 кВ).В первую очередь регулируется напряжение обмотки НН по (14.1). Желаемое напряжение обмотки ВН составит:Uжел.отв.макс = 107,18∙11 / 10,5 = 112,28 кВ,Uжел.отв.мин = 106,32∙11 / 10,5 = 111,38 кВ,Uжел.отв.ПАР = 97,28∙11 / 10,5 = 101,91 кВ.По таблице П14 согласно [7] выбираются ответвления:для максимального режима: ступень -3,56% с напряжением ответвления 110,906 кВ;для минимального режима: ступень +1,78% с напряжением ответвления 117,047 кВ;для послеаварийного режима: ступень -12,46% с напряжением ответвления 100,671 кВ.При этом действительное напряжение по (14.2) при различных режимах составит:Uдейств.нн.макс. = 107,18∙11 / 110,906 = 10,63 кВ,Uдейств.нн.мин. = 106,32∙11 / 117,047 = 9,99 кВ,Uдейств.нн.ПАР. = 97,28∙11 / 100,671 = 10,63 кВ.При выбранных ответвлениях обмотки ВН и нулевом ответвлении СН согласно (14.3) действительные напряжения на шинах СН составят:Uдейств.сн.макс = 108,79∙38,5 / 110,906 = 37,77 кВ,Uдейств.сн.мин = 107,93∙38,5 / 117,047 = 35,5 кВ,Uдейств.сн.ПАР = 98,89∙38,5 / 100,671 = 37,82 кВ.По результатам расчета получено, что напряжения на ПС 9 соответствуют нормативным в результате переключения ступеней РПН, дополнительные мероприятия не требуются.ЗаключениеВ ходе курсового проектирования, зная взаимное расположение потребителей, их нагрузку и другие исходные данные, была спроектирована районная электрическая сеть. Цель была достигнута. Поставленные задачи выполнены.Разработана конфигурация сети. Выбран оптимальный вариант сети. Рассчитано и выбрано целесообразное напряжение сети. Рассчитаны нагрузки подстанций, выбраны трансформаторы и РУ. Определены параметры схем замещения трансформаторов и потери мощности в обмотках. Рассчитаны приведенные нагрузки с учетом потерь в трансформаторах. Определены мощности по участкам сети (в линиях), рассчитаны и выбраны сечения проводников ЛЭП (с проверкой по току нагрева в ПАР). Рассчитаны параметры схемы замещения сети (линий). Составлен баланс мощностей в максимальном, минимальном режиме и ПАР. Рассчитано напряжение в сети и на шинах ТП в максимальном, минимальном режиме и ПАР. Анализ режимов позволил оценить устойчивость и надежность работы сети в установившихся режимах.Таким образом, полученная сеть электроснабжения удовлетворяет всем требованиям ПУЭ, является наиболее рациональной как по экономическим, так и по техническим требованиям.Список используемыхисточников1. Боровиков, В.А. Электрические сети энергетических систем : учебник для техникумов / В.К.Косарев, Г.А.Ходот – Л.: «Энергия», 2007. – 391 с.2.Идельчик, В.И. Электрические системы и сети :учебник для вузов – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.3.Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования / И.П. Крючков – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 608 с.4.Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ. 4-е издание, переработанное и дополненное – ВГПИ и НИИ М«Энергосетьпроект»,1991.5.Поспелов, Г.Е. Электрические системы и сети. Проектирование / В.Т. Федин – Минск.: Высшая школа, 2008. – 308 с.6.Правила устройств электроустановок. 7-е издание – М.: Энергоатомиздат, 2006.7.Пугачева, М.А. Методические указания по выполнению курсового проектапо направлению «Электрические сети» по МДК «Расчеты и проектирование в энергетике»для студентов специальности 140407 Электрические станции, сети и системы.(Приложение 1), 2013.8.Рожкова, Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций / В.С. Козулин– М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.9.Свирен, С.Я. Электрические станции и подстанции и сети – Киев, 1962. – 308 с.10.Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ Под ред. С.С. Рокотяна и М.М. Шапиро – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с.11.Типовые материалы для проектирования №407-03.456.87. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств 6-750 кВ подстанций – ВГПИ и НИИ «Энергосетьпроект», 1987.12. Хусаинов, И.М. Примеры расчетов электрических сетей: учебное пособие для студентов специальности 100400 и направления 551700 – Саратов: СГТУ, 2008. – 94 с.