одержание

Введение …………………………………………………………… 2

1. Характеристика электрифицируемого района и потребителей электроэнергии …………………………………………………………… 4
   

2. Выбор конструкции и номинального напряжения линий сети … 5
   

3. Выбор количества и мощности силовых трансформаторов на приемных подстанциях ……………………………………………………… 8
   

4. Анализ и обоснование схем электрической сети ………………… 9
   

5. Технико-экономическое обоснование вариантов. Выбор и обоснование оптимального варианта электрической сети ……………………… 16
   

6. Электрический расчет основных режимов сети ………………… 18
   

7. Выбор средств регулирования напряжения ……………………… 24
   

8. Заключение ………………………………………………………… 26
   

Список литературы …………………………………………………… 26

Введение

2

Начало развития электрических систем в нашей стране было положено планом ГОЭЛРО - планом электрификации России. Его идеи привели к созданию объединенных энергетических систем, в том числе и единой энергетической системы (ЕЭС). Задачу проектирования электрических систем следует рассматривать как задачу развития единой энергетической системы России. При проектировании электрических систем важно учитывать интересы и специфику административных и экономических районов. Поэтому проектирование ЕЭС России должно основываться на учете развития энергосистем и их объединений.

В соответствии с основными положениями Энергетической программы на длительную перспективу в ближайшие два десятилетия намечено завершение формирования ЕЭС страны, сооружение магистральных линий электропередачи напряжением 1150 кВ постоянного тока.

Создание мощных электрических систем обусловлено их большими технико-экономическими преимуществами. С увеличением их мощности появляется возможность сооружения более крупных электрических станций с более экономичными агрегатами, повышается надежность электроснабжения потребителей, более полно и рационально используется оборудование.

Формирование электрических систем осуществляется с помощью электрических сетей, которые выполняют функции передачи энергии и электроснабжения потребителей.

Курсовой проект по дисциплине “Электрические системы и сети” выполняют на четвертом курсе студенты, обучающиеся электроэнергетическим специальностям. Этот проект должен развить у студента навыки практического использования знаний, которые он получил при изучении курса “Электрические системы и сети”. Следующий за теоретическим изучением курса учебный проект завершает работу над этой важной для каждого электроэнергетика дисциплиной. Первые шаги в области проектирования убеждают студента, что полученные знания, умение проводить различные расчеты сетей недостаточны для выполнения проекта. Расчетные задачи решаются по определенным формулам по известной методике на основе необходимых исходных данных. Задачи, которые поставлены в проекте электрической сети, в большинстве случаев не имеют однозначного решения. Выбор наиболее удачного варианта электрической сети производится не только путем теоретических расчетов, но и на основе различных соображений, производственного опыта. Выполнение курсового проекта и дает возможность студенту получить некоторый опыт, развивать проектное мышление, и только после нескольких лет молодой инженер становится полноценным специалистом в области проектирования электрических сетей.

Любой проект электрической сети состоит из двух следующих основных разделов:

1. выбор наиболее рациональных вариантов схем электрической сети и электроснабжения потребителей;

2. сопоставление этих вариантов по различным показателям;

3. в

   3

   ыбор в результате этого сопоставления и технико-экономического расчета наиболее приемлемого варианта;

4. расчет характерных режимов работы электрической сети;

5. решение вопросов связанных с регулированием напряжения;

6. определение технико-экономических показателей электрической сети.

Следует учитывать, что к электрической сети предъявляются определенные технико-экономические требования, с учетом которых и производится выбор наиболее приемлемого варианта .

Экономические требования сводятся к достижению по мере возможности наименьшей стоимости передачи электрической энергии по сети, поэтому следует стремится к снижению капитальных затрат на строительство сети. Необходимо также принимать меры к уменьшению ежегодных расходов на эксплуатацию электрической сети. Одновременный учет капитальных вложений и эксплуатационных расходов может быть произведен с помощью метода приведенных затрат. В связи с этим оценка экономичности варианта электрической сети производится по приведенным затратам.

Выбор наиболее приемлемого варианта , удовлетворяющего технико-экономическим требованиям, - это один из основных вопросов при проектировании любого инженерного сооружения, в том числе и электрической сети.

Содержание проекта во многом зависит от вида сети, ее назначения. В учебном проекте в большинстве случаев решаются вопросы электроснабжения района с промышленной и сельской нагрузками от электрической станции или районной подстанции энергосистемы. При реальном проектировании сетей и линий электропередачи рассматривается более обширный круг вопросов.
В частности сюда входят:

1. изыскание трасс и линий электрической сети;

2. разработка схемы сети;

3. выбор номинальных напряжений;

4. расчеты сечений проводов;

5) определение числа и мощности силовых трансформаторов на подстанциях, питающихся от проектируемой сети;

6) электрический расчет сети в основных нормальных и аварийных режимах;

7) выбор способов регулирования напряжения, определение места установки и мощности устройств для регулирования напряжения;

8) расчет конструктивных параметров проводов, опор и фундаментов воздушных линий;

9) определение технико-экономических показателей электрической сети;

10) организация эксплуатации проектируемой работы.

В процессе реального проектирования решают также и ряд других важных вопросов. К ним относятся разработка мероприятий по снижению потерь мощности и энергии в сети, релейная защита, расчет заземляющих устройств подстанций и опор линий, средств по грозозащите линий и подстанций.

4

1. Характеристика электрифицируемого района и потребителей электроэнергии.

Главной задачей этого раздела является максимально полный подбор исходного материала для дальнейшего проектирования. Исходные данные к курсовому проекту сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Исходные данные для проектирования

Обозначение подстанций	Состав потребителей по категориям		Время максимума нагрузки	Режим максимальной нагрузки				Режим минимальной нагрузки
	Кате-гория	%	ч/год	S, МВА	P, МВт	Q, МВАр	cos	S, МВА	P, МВт	Q, МВАр	cos
а		50	4000	53,76	50	19,76	0,93	39,77	35	18,89	0,88
б		40	3900	13,33	12	5,81	0,9	9,41	8	4,96	0,85
в		60	5500	16,85	15	7,68	0,89	11,76	10	6,19	0,85
г		90	6500	107,53	100	39,52	0,93	94,44	85	41,17	0,9
д		40	4400	38,04	35	14,91	0,92	28,73	20	10,8	0,88

В таблице 1.1. указаны следующие потребители:

а - завод сельскохозяйственного машиностроения;

б - механический завод;

в - цементный завод;

г - медеплавильный завод;

д - завод электротехнических изделий.

Определим необходимые климатические параметры в (соответствии с [1]), характеризующие заданный район.

Район характеризуется:

1. Умеренной пляской проводов (1 раз в 5-10 лет);

2. Различными скоростными напорами ветра;

3. Невысоким числом грозовых часов (не более 20 в год);

4. Различной толщиной стенки гололеда.

Взаимное расположение отдельных потребителей (в соответствии с заданием) изображено на рисунке 1.1.

5

ИП

а

в

г

б

Рис. 1.1 Схема расположения потребителей заданного района

д

2. Выбор конструкции и номинального напряжения линий сети.

Т.к. потребители имеют значительное удаление от источника питания, то все линии электропередач будут воздушными.

Н
аметим несколько вариантов схем электроснабжения заданного района (рис 2.1).
Вариант 1
Вариант2

Рис 2.1. Варианты схем электроснабжения заданного района

В соответствии с требованиями ПУЭ нагрузки I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаиморезервирующих источников питания и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения одного из источников может быть допущен лишь на время включения автоматического восстановления питания. Двухцепная линия, выполненная на одной опоре не удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения потребителей I категории. Для них целесообразно предусматривать две отдельные двухцепные линии. При выполнении требований надежности электроснабжения потребители I категории должны обеспечиваться 100-процентным резервом, который должен включаться автоматически.

Для потребителей II категории можно предусматривать питание по двухцепной линии. Однако, учитывая непродолжительность аварийного ремонта ВЛ, правила допускают производить электроснабжение нагрузок II категории по одной ВЛ. Опыт проектирования систем электроснабжения районов с потребителями I и II категорий показывает, что в большинстве случаев целесообразно использовать две группы сетей - разомкнутые магистральные или радиальные резервированные с двух цепными линиями и замкнутые сети.

Потребителей III категории резервным питанием допускается не обеспечивать.
Предварительный выбор номинального напряжения U_н линий производят совместно с разработкой схем сети, т.к. они взаимно дополняют друг друга. Напряжения для различных элементов проектируемой сети могут существенно различаться. Величина U_н зависит от передаваемой мощности.

Наивыгоднейшее напряжение может быть определено по формуле Г.А. Илларионова:

,

г

7

де l - длина линии, км;

р - передаваемая мощность на одну цепь, МВт.

Произведем выбор питающих напряжений для трех рассматриваемых вариантов схем электроснабжения заданного района. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Выбор питающих напряжений для рассматриваемых вариантов.

Вариант	Участок сети	Мощность на одну цепь, МВт	Напряжение, кВ		Выбранное напряжение, кВ	Длина линии, км
			по кривым института “Энергосетьпроект”	по формуле Г.А. Илларионова
	ИП-а	75	110	150	220	45
	а - г	50	110	112,54	220	15
	ИП - в	25	110	91,28	110	25
I	ИП - б	6	35	49,8	110	35
	в - д	17,5	110	78,36	110	25
	ИП - а	75	110	150	220	45
	а - г	50	110	112,54	220	15
II	ИП - в	31	110	99,7	110	25
	в - д	17,5	110	78,4	110	25
	в - б	6	35	47,9	110	25

Опыт эксплуатации электрических сетей показывает, что при прочих равных условиях предпочтительней вариант с более высоким номинальным напряжением, как более перспективный. В то же время недостатком является большое разнообразие напряжений ЛЭП в пределах электрической сети одного района. Поэтому в качестве уровня напряжения для схем всех вариантов выбираем один единственный - 110кВ.

3

8

. Выбор количества и мощности силовых трансформаторов на приемных подстанциях.

Для условий нормальной работы на подстанции устанавливают два трехфазных трансформатора с номинальной мощностью каждого , рассчитанной в пределах от 60 до 70% максимальной нагрузки т.е. S_н.тр.=(0,60,7)S_max. Несмотря на то, что отключения трансформаторов довольно редки, однако с такой возможностью следует считаться и при наличии потребителей I и II категорий устанавливают на ГПП два трансформатора. При аварии любой из трансформаторов, оставшийся в работе, должен обеспечить бесперебойное питание потребителей нагрузки.

Согласно ПУЭ, при наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены поврежденного трансформатора за время не более 1 суток допускается питание потребителей II категории от одного трансформатора. Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превышают одних суток. Опыт Норильской энергосистемы показывает, что за это время возможна замена одного трансформатора мощностью не более 80 МВА, независимо от номинального напряжения.

Ряд номинальных напряжений трансформаторов и автотрансформаторов, рекомендуемых для современных проектов регламентирован ГОСТом 9680-77.

Условия выбора трансформаторов сведены в таблице 3.1. (по [4]).

Таблица 3.1. Условия выбора трансформаторов ГПП

Вариант	П/ст	Макс.нагрузка, МВА	Мощность потребителей I и II категорий, МВА	Тип и номин. Мощность тр-ра, МВА	Кол-во тр-ров	Коэф. загрузки в норм. реж., Кз.н.	Коэф. Загрузки в послеавар. реж., Кз.п.
	а	57,76	26,88	ТРДН-40000/220	2	0,68	1,34
	б	13,33	5,33	ТДН-10000/110	2	0,67	1,33
I	в	16,85	10,11	ТДН-16000/110	2	0,54	1,05
	г	107,6	96,78	ТРДЦН-100000/220	2	0,54	1,08
	д	38,4	15,36	ТДН-40000/110	2	0,61	1,19
	а	57,76	26,88	ТРДН-40000/220	2	0,68	1,34
	б	13,33	5,33	ТДН-10000/110	2	0,67	1,33
II	в	16,85	10,11	ТДН-16000/110	2	0,54	1,05
	г	107,6	96,78	ТРДЦН-100000/220	2	0,54	1,08
	д	38,4	15,36	ТДН-40000/110	2	0,61	1,19

В

9

таблице 3.1. имеют место следующие обозначения

- коэффициент загрузки одного трансформатора в нормальном режиме;
- коэффициент загрузки оставшегося в работе трансформатора в послеаварийном режиме.

В соответствии с ПУЭ перегрузка трансформаторов в послеаварийном режиме не должна превышать 40% (для условий Крайнего Севера - 50%), что выполняется для выбранных типов трансформаторов.

Характеристики выбранных типов трансформаторов представлены в таблице 3.2. (источник - [2]).

Таблица 3.2. Характеристики выбранных типов трансформаторов

Вар	П/ст	Тип трансформатора	Ном.напряжение, кВ	Пределы регулирования, %	Рх, кВт	Рк, кВт	Uk, %		Ixx, %	Стоим., тыс.руб.
	а	ТРДН-40000/220	230/6,3	81,5	50	170	12	28	0,9	169
	б	ТДН-10000/110	115/6,3	91,78	14	60	10,5	-	0,7	54
I	в	ТДН-16000/110	125/6,6	91,78	18	85	10,5	-	0,7	48
	г	ТРДЦН-100000/220	230/6,3	81,5	115	360	12	28	0,7	265
	д	ТДН-40000/110	115/6,3	91,5	34	170	10,5	-	0,65	78
	а	ТРДН-40000/220	230/6,3	81,5	50	170	12	28	0,9	169
	б	ТДН-10000/110	115/6,3	91,78	14	60	10,5	-	0,7	54
I	в	ТДН-16000/110	125/6,6	91,78	18	85	10,5	-	0,7	48
	г	ТРДЦН-100000/220	230/6,3	81,5	115	360	12	28	0,7	265
	д	ТДН-40000/110	115/6,3	91,5	34	170	10,5	-	0,65	78

4. Анализ и обоснование схем электрической сети

Рассмотрим схемы электрических сетей заданного района, а также проанализируем их достоинства и недостатки, с тем чтобы выбрать наилучшие варианты для технико-экономического сравнения. Схемы замещения для трех рассматриваемых вариантов приведены на рисунке 4.1.

10

В

Подробнее