Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системы

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Самарская государственная академия путей сообщения


Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»


КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Электрические станции сети и системы»


Вариант № 69


Выполнил:

студент группы 852

Музалёв Н. А.

Проверил: Козменков О.Н.


Самара 2007

СОДЕРЖАНИЕ


Введение

Исходные данные для расчета

Определение ожидаемой суммарной расчетной нагрузки

Определение числа и мощности трансформаторов ГПП, обоснование схемы внешнего электроснабжения

Электрический расчет электропередачи 110 кВ

Определение напряжений и отклонений напряжений

Диаграммы отклонения напряжений

Определение потерь электроэнергии

Расчет токов короткого замыкания

Определение годовых эксплуатационных расходов и себестоимости передачи электрической энергии

Введение

Целью курсовой работы является приобретение студентами практических навыков расчета и проектирования электрических сетей напряжением 110кВ и выше. В задание входит:

расчет электрических нагрузок железнодорожного узла;

выбор числа и мощности трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП);

электрический расчет питающей воздушной ЛЭП 110кВ, а также расчет токов короткого замыкания и проверки основной аппаратуры ГПП на термическую и электродинамическую устойчивость.

Необходимо:

По заданным значениям отдельных электрических нагрузок, расположенных на территории железнодорожного узла, определить суммарную расчетную нагрузку.

Определить мощность ГПП, категорийность потребителя, выбрать число и мощность трансформаторов на ней.

Выполнить электрический расчет воздушной ЛЭП 110кВ.

Определить годовые эксплуатационные расходы и себестоимость передачи электрической энергии.

Составить принципиальную схему электропередачи, и выбрать электрооборудование.

Рассчитать токи короткого замыкания, проверить аппаратуру на термическую и электродинамическую устойчивость.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА


Тяговая нагрузка, Р1 = 6,9 МВА; cosj1 = 0,882

Жилые кварталы, Р2 = 1,39 МВА; cosj2 = 0,872

Электровозное депо, Р3 = 1,31 МВА; cosj3 = 0,952

Вокзал с пристанционным хозяйством, Р4 = 1,22 МВА; cosj4 = 0,878

Сельхоз нагрузка прилегающих районов, Р5 = 2,8 МВА; cosj5 = 0,743

Прочая нагрузка, Р6 = 0,788 МВА; cosj6 = 0,946

Число часов использования максимума нагрузки в год, Тм = 6920 ч.

Длина ЛЭП 110кВ, L = 172 км

Стоимость 1кВтЧч, β = 156 коп.

Отклонения напряжения на питающей подстанции, dUmax/dUmin = ±5%

Определение ожидаемой суммарной расчетной нагрузки

Суммарная расчетная активная мощность:

Электрические станции сети и системы,

где n – количество нагрузок подключенных к данному узлу;

Краз – коэффициент разновременности максимума.

Электрические станции сети и системыМВА

Расчетная реактивная мощность:

Электрические станции сети и системы.

tg φ1 = 0,534

tg φ2 = 0,561

tg φ3 = 0,322

tg φ4 = 0,545

tg φ5 = 0,901

tg φ6 = 0,339

Электрические станции сети и системы

Суммарная расчетная мощность:

Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системы


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП, ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Определим мощность трансформаторов с Кз=0,7:

Электрические станции сети и системы,

где NT – количество трансформаторов.

Электрические станции сети и системы МВА

Выбираем ближайшее стандартное значение номинальной мощности трансформатора:

Тип трансформатора ТДН – 16000/110

Потери: х.х. = 18 кВт

к.з. = 85 кВт

Ток х.х. = 0,7 %

Напряжение к.з. = 10,5 %

Далее проверяем коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме, когда в работе остается один трансформатор:

Электрические станции сети и системы, т.к. Кз=0,905<1,3ё1,4 трансформатор выбран верно.

Выбираем схему ГПП с короткозамыкателями и отделителями (рис 1), число фидеров 10 кВ: 16/3 = 5,333 ≈ 5

Провода питающих ЛЭП – 110кВ принимаем сталеалюминевыми, марки АС. Так как по экономическому условию сечение провода всегда будет большим, можно исходить из экономической плотности jэ Сечение провода:

Электрические станции сети и системы

где Электрические станции сети и системы, А – расчетный ток нормального режима;

jэ = 1 А/ мм2 – экономической плотность тока.

Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системы

Полученное сечение округляем до ближайшего стандартного, т.е. выбираем провод марки АС-70, S=70мм2. Осталось проверить выбранное сечение S по длительно допустимому току для аварийной ситуации, когда по одной ЛЭП будет протекать расчетный ток всей ГПП:

Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системы

Для провода марки АС-70 длительно допустимый ток Iдд=265А, следовательно, провода марки АС-70 подходят.

Электрический расчет электропередачи 110кВ

Схему замещения ЛЭП принимаем «П»-образной, трансформатора «Г»-образной. Таким образом, схема замещения электропередачи получит вид, представленный на рис. 2.

Электрические станции сети и системы

Рис. 2. Схема замещения ЛЭП и трансформатора


Здесь: rл, xл – активное и индуктивное сопротивление линии, Ом;

rт, xт – активное и индуктивное сопротивление трансформатора, Ом;

Gт, Bт –активная и индуктивная проводимость трансформатора, См;

Вл – емкостная проводимость линии, См;

SГПП – мощность на шинах 10кВ, МВА.

Активное сопротивление двухцепной линии:

Электрические станции сети и системы, Ом

где r0 – активное сопротивление одного километра линии, Ом/км;

l – длина линии, км.

Электрические станции сети и системыОм

Индуктивное сопротивление двухцепной линии:

Электрические станции сети и системы, Ом

где x0 – индуктивное сопротивление одного километра двухцепной линии,

Ом/км. Принимаем x0=0,4 Ом/км.

Электрические станции сети и системыОм

Емкостная проводимость двухцепной линии:

Электрические станции сети и системы, См

где В0 =Электрические станции сети и системы См/км емкостная проводимость одного километра линии.

Электрические станции сети и системыСм

Сопротивления трансформаторов:

Электрические станции сети и системы, Ом


Электрические станции сети и системы, Ом

где DРм – потери мощности при коротком замыкании, кВт (потери активной мощности в меди);

Uк – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

Sн – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Uн – номинальное напряжение основного вывода трансформатора, кВ.

Электрические станции сети и системыОм

Электрические станции сети и системыОм

Проводимости трансформаторов:

Электрические станции сети и системы, См

Электрические станции сети и системы, См


где DРст – потери активной мощности в стали трансформатора, приближенно

равные потерям мощности при холостом ходе, кВт;

I0 – ток холостого хода, %.

Электрические станции сети и системыСм

Электрические станции сети и системыСм

Зарядная емкостная мощность двухцепной линии:

Электрические станции сети и системы, Мвар

Электрические станции сети и системыМвар

Согласно принятой П-образной схеме замещения половина емкостной мощности 0,5Qc генерируется в начале линии и половина – в конце.

Определение потерь мощности в трансформаторах.

Потери мощности имеют место в обмотках и проводимостях трансформаторов, которые для ГПП определим по формуле:

Электрические станции сети и системы, МВА

Электрические станции сети и системыМВА

Электрические станции сети и системыМВА

Потери мощности в проводимостях трансформаторов:

Электрические станции сети и системы, МВА

где m – число трансформаторов ГПП;

Qm - потери реактивной мощности в стали трансформатора, Мвар:

Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системыМвар

Электрические станции сети и системыМВА

Электрические станции сети и системыМВА

Sн – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Определение мощности в начале линии электропередачи начинаем со стороны ГПП.

Определим мощность в начале расчетного звена трансформаторов Sн.тр. Для этого к потерям мощности в обмотках трансформаторов DSоб прибавим мощность на шинах 10кВ ГПП:

Электрические станции сети и системы, МВА

Электрические станции сети и системыМВА

Электрические станции сети и системыМВт

Электрические станции сети и системы Мвар

Электрические станции сети и системыМВА

Определим мощность Sп.тр, подводимую к трансформаторам, для чего к мощности в начале расчетного звена трансформаторов Sн.тр прибавим мощность потерь в проводимостях трансформаторов:

Электрические станции сети и системы, МВА

Электрические станции сети и системы МВА

Электрические станции сети и системыМВт

Электрические станции сети и системы Мвар

Электрические станции сети и системыМВА

Определим мощность в конце линии передачи Sкл (в конце звена), для чего алгебраически сложим мощность, подводимую к трансформаторам, с половиной зарядной мощности линии:

Электрические станции сети и системы, МВА

Электрические станции сети и системы МВА

Электрические станции сети и системыМВт

Электрические станции сети и системыМвар

Электрические станции сети и системыМВА

Определим потери мощности в сопротивлениях линии:

Электрические станции сети и системы, МВА

Электрические станции сети и системыМВА

Электрические станции сети и системыМВт

Электрические станции сети и системыМвар

Электрические станции сети и системыМВА

Определим мощность в начале линии Sнл (в начале звена), суммировав мощность в конце звена с потерями мощности в линии, и прибавив половину зарядной мощности ЛЭП:

Электрические станции сети и системы, МВА

Электрические станции сети и системыМВА

Электрические станции сети и системыМВт

Электрические станции сети и системыМвар

Электрические станции сети и системыМВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И ОТКЛОНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ

В начале определим напряжение в центре питания, т.е. на шинах районной подстанции Uцп в режиме максимальной нагрузки:

Электрические станции сети и системы,

где dUmax = 5% – отклонение напряжения, которое указывается в задании;

Uн – номинальное напряжение 110кВ.

Электрические станции сети и системыкВ

Тогда напряжение в конце ЛЭП определяется по формуле:

Электрические станции сети и системы,

где Электрические станции сети и системы;

Рнл – активная мощность в начале ЛЭП;

Qнл – реактивная мощность в начале ЛЭП.


Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системыкВ

Электрические станции сети и системыкВ

Потеря напряжения в линии в % составит:

Электрические станции сети и системы%.

Электрические станции сети и системы

Отклонение напряжения в конце ЛЭП в %:

Электрические станции сети и системы%

Электрические станции сети и системы

Напряжение на шинах вторичного напряжения трансформатора, приведенное к первичному, будет:

Электрические станции сети и системы

где DUТ – потерю напряжения в трансформаторе, определим по формуле аналогичной потере напряжения в ЛЭП:

Электрические станции сети и системы;

где Рн.тр, Qн.тр – соответственно активная и реактивная мощность в начале расчетного звена трансформатора.

Электрические станции сети и системыЭлектрические станции сети и системыкВ

Электрические станции сети и системыкВ

В % потеря напряжения в трансформаторе составит:

Электрические станции сети и системы

Отклонение напряжения на шинах вторичного напряжения трансформатора определяется по формуле:

Электрические станции сети и системы

Ответвление +16%: δU2 = 0,681 + 5 – 5,17 = 0,511 %

Ответвление 0%: δU2 = 0,681 + 10 – 5,17 = 5,511 %

Ответвление -16%: δU2 = 0,681 + 16 – 5,17 = 11,511 %

Теперь определим напряжение в центре питания, т.е. на шинах районной подстанции Uцп в режиме минимальной нагрузки:

Электрические станции сети и системы,

где dUmin=– 5% - отклонение напряжения, которое указывается в задании;

Uн – номинальное напряжение 110кВ.

Электрические станции сети и системыкВ

Тогда напряжение в конце ЛЭП определиться по формуле:

Электрические станции сети и системы,

где Электрические станции сети и системы;

Рнл – 50% активной мощности в начале ЛЭП;

Qнл – 50% реактивной мощность в начале ЛЭП.


Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системыкВ

Электрические станции сети и системыкВ

Потеря напряжения в линии в % составит:

Электрические станции сети и системы%.

Электрические станции сети и системы

Отклонение напряжения в конце ЛЭП в %:

Электрические станции сети и системы%

Электрические станции сети и системы

Напряжение на шинах вторичного напряжения трансформатора, приведенное к первичному, будет:

Электрические станции сети и системы

где DUТ – потерю напряжения в трансформаторе, определим по формуле аналогичной потере напряжения в ЛЭП:

Электрические станции сети и системы;

где Рн.тр, Qн.тр – соответственно 50% активной и 50% реактивной мощности в начале расчетного звена трансформатора.

Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системыкВ

Электрические станции сети и системыкВ

В % потеря напряжения в трансформаторе составит:

Электрические станции сети и системы

Отклонение напряжения на шинах вторичного напряжения трансформатора определяется по формуле:

Электрические станции сети и системы

Ответвление +16%: δU2 = 8,139 + 5 – 2,675 = 10,464 %

Ответвление 0%: δU2 = 8,139 + 10 – 2,675 = 15,464 %

Ответвление -16%: δU2 = 8,139 + 16 – 2,675 = 21,464 %

ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ОТКЛОНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ


Согласно ГОСТ 13109-97 для сетей 6-10 кВ и выше максимальные отклонения напряжения не должны превышать ±10 %, а в сетях до 1 кВ - ±5 %.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В линии, выполненной проводами одинакового сечения по всей длине, потери электроэнергии:

Электрические станции сети и системы, кВтЧч,

где r0 – активное сопротивление провода, Ом/км;

Uн – номинальное напряжение линии, кВ;

Sp – расчетная мощность, кВА;

l – длина ЛЭП, км;

t -- время максимальных потерь, ч.

Время потерь t можно определить лишь приближенно. Для определения t используем формулу:

Электрические станции сети и системы

Электрические станции сети и системыч

Электрические станции сети и системы кВтЧч

Потери электроэнергии в трансформаторах ГПП:

Электрические станции сети и системы

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: