Расчет подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Предварительная обработка данных

Обработаем график зимней нагрузки и получим графики активной и реактивной мощностей в зимний и летний периоды.

cosц = 0.85 => ц = 31.78? => tgц = 0.62

P = 48.5

МВА

P_лет = P_зим•K_сез Q_лет = Q_зим•K_сез

Сведем показатели мощности в зимний и летний периоды в таблицу.

Табл. 1

Дt, час	0 - 4	4 - 8	8 - 12	12 - 16	16 - 20	20 - 24
Pз, МВт	29.1	38.8	38.8	48.5	48.5	38.8
Qз, МВар	18.03	24.04	24.04	30.05	30.05	24.04
Pл, МВт	18.92	25.22	25.22	31.53	31.53	25.22
Qл, МВар	11.72	15.63	15.63	19.53	19.53	15.63

Графики активной и реактивной мощностей в зимний и летний периоды.



Для зимнего периода: Для летнего периода:

Остальные вычисления аналогичны. Сведем их в таблицу 2.

Табл. 2

Дt	0 - 4	4 - 8	8 - 12	12 - 16	16 - 20	20 - 24
Sз, МВА	34.23	45.64	45.64	57.05	57.05	45.64
Sл, МВА	22.26	29.67	29.67	37.08	37.08	29.67

1. Составление принципиальной схемы. Выбор трансформаторов подстанции с учетом аварийных (систематических) перегрузок

Графики полной мощности в зимний и летний периоды

Подстанция имеет два силовых трансформатора для обеспечения бесперебойного снабжения энергией потребителей первого класса в случае аварии. РУ низкого напряжения состоит из двух секций, разделенных секционным высоковольтным выключателем.

Выбираем трехфазный двухобмоточный трансформатор ТРДН-40000/220.

S_ном = 40 МВА = 50 кВт

U_ном ВН = 230 кВ Д = 170 кВт

НН = 11 кВ R_i = 5.6 Ом

Проведем проверку трансформатора при аварийной перегрузке.



следовательно принимаем

Сравниваем с выбранным по таблице для аварийного режима, учитывая, что эквивалентная температура равна -10? С, время работы в перегрузке 20 часов . [3, табл. 1.36]

следовательно, трансформатор проходит условие проверки.

2. Определение суточных и годовых объемов отпуска электрической энергии без учета потерь энергии в линиях электропередач, подключенных к ПС.

n_з^дн = 200 дней n_л^дн = 165 дней

Э_з^сут = ?(P_i•Дt_i) = 4•(29.1 + 3•38.8 + 2•48.5) = 970 МВт•ч

Э_л^сут = ?(P_i•Дt_i) = 4•(18.92 + 3•25.22 + 2•31.53) = 630 МВт•ч

Э_год = Э_з^сут•n_з^д + Э_л^сут•n_л^д = 970•200 + 630•165 = 297950 МВт•ч

3. Определение абсолютных и относительных потерь ЭЭ в главных трансформаторах подстанции для характерных зимних и летних суток при нормальных эксплуатационных режимах, а также режимах ремонтных (послеаварийных), имеющих место при отключении одного из трансформаторов на подстанции.

Нормальный режим - параллельная работа. 50%/50%

Т = 24 ч - сутки.

= 5.35 МВт•ч

= 3.65 МВт•ч

д =

д =

Послеаварийный режим (ПАР) - выход из строя одного из трансформаторов.

 = 7.122 МВт•ч

д

Ремонтный режим - плановое отключение одного из трансформаторов.

= = 3.7 МВт•ч

д =

Как видно, потери энергии в летний период меньше, чем в зимний период, при отключении одного трансформатора. Поэтому ремонт выгоднее проводить именно летом.

4. Оценка относительного изменения суточных потерь ЭЭ в главных трансформаторах ПС

а) при их параллельной или раздельной работе на распределительное устройство (РУ) низкого напряжения в разных вариантах распределения нагрузки между секциями РУ.

= 2•24•0.05+0.17••( + 0.17••(5.47

= 2•24•0.05+0.17••(•(

Табл. 4.1

Потери Сезон	Зима	Лето
	ДЭ	дЭ%	ДЭ	дЭ%
50/50	5.35	0.55	3.65	0.58
40/60	5.47	0.56	3.7	0.89
30/70	5.83	0.60	3.85	0.61
20/80	6.42	0.66	4.1	0.65
10/90	7.25	0.74	4.45	0.71
0/100	7.122	0.734	3.7	0.59

Для остальных соотношений загруженности трансформаторов расчеты аналогичны.

Изменение потерь.

мощность электрический трансформатор подстанция

Остальные вычисления аналогичны и сведены в таблицу.

Табл. 4.2	50/50	40/60	30/70	20/80	10/90	0/100
	0	2.42	5.5	12.3	21.9	1.37
	0	1.37	8.97	20	35.5	33.1

Относительное изменение суточных потерь при различной загруженности трансформаторов.

б) При ремонтах трансформаторов или других последовательно соединенных с ними элементах схемы в разные календарные сроки.

Считаем, что ремонт длится 12 часов в сутки. С 8⁰⁰ до 20⁰⁰.

Таким образом, один из трансформаторов будет работать только половину времени суток, т.е. 12 часов.

Также примем время ремонта зимой равной 2 дням, летом - 5 дням.

= = = 6.2 МВт

=

= = 4.5 МВт

= • = 2 • 6.2 = 12.4 МВт

= 2• = 5 • 4.5 = 22.5 МВт

д = = = 15.8%

д = = = 0.23%

Видно, что потери возрастают на 15.8% в зимний период и на 0.23% в летний период проведения ремонтных работ.

в) Частичная компенсация реактивной мощности. 50%.

Табл. 4.3

Дt	0 - 4	4 - 8	8 - 12	12 - 16	16 - 20	20 - 24
Qз, МВар	9.01	12.02	12.02	15.02	15.02	12.02
Qл., МВар	5.86	7.82	7.82	9.76	9.76	7.82
Pз, МВт	29.1	38.8	38.8	48.5	48.5	38.8
Pл, МВт	18.92	25.22	25.22	31.53	31.53	25.22
Sз, МВт	30.46	40.61	40.61	50.77	50.77	40.61
Sл, МВт	19.8	26.4	26.4	33	33	26.4

Зимние и летние нагрузки при компенсации 50% реактивной мощности.

= 4.74 МВт•ч

= = 3.39 МВт•ч

d=

d

Остальные расчеты выполнены по аналогии. Результаты сведены в таблицы.

Частичная компенсация реактивной мощности. 75%.

Табл. 4.4

Дt, час	0 - 4	4 - 8	8 - 12	12 - 16	16 - 20	20 - 24
Qз, МВар	4.5	6.01	6.01	7.51	7.51	6.01
Qл., МВар	2.93	3.92	3.92	4.88	4.88	3.92
Pз, МВт	29.1	38.8	38.8	48.5	48.5	38.8
Pл, МВт	18.92	25.22	25.22	31.53	31.53	25.22
Sз, МВт	29.44	39.26	39.26	49.08	49.08	39.26
Sл, МВт	19.14	25.52	25.52	31.91	31.91	25.52

Зимние и летние нагрузки при компенсации 75% реактивной мощности.

100% компенсации (Q=0, S=P)

Табл. 4.5

, час	0-4	4-8	8-12	12-16	16-20	20-24
Sзим, МВA	29.1	38.8	38.8	48.5	48.5	38.8
Sлет, МВА	18.92	25.22	25.22	31.53	31.53	25.22

Зимние и летние максимальные нагрузки при компенсации 100%

Абсолютные потери и изменение относительных потерь внесём в таблицу.

Табл. 4.6

Компенсация	0%	50%	75%	100%
, МВт ч	5.34	4.74	4.59	4.54
МВт ч	3.65	3.39	3.32	3.3
	1672	1507.4	1466	1445
, %	0	-11.2	-14	-15
	0	-7.1	-9.0	-9.6
	0	-9.9	-12.3	-13.6

5. Выбор кабеля, подключаемого к РУ низкого напряжения ПС для питания распределительных пунктов (РП), по условиям их работы в основных эксплуатационных режимах. Определение относительных суточных потерь ЭЭ в этих линиях в условиях нормальных и послеаварийных режимов для характерных зимних и летних суток.

 

Графики активной и реактивной мощности в зимний и летний периоды

Табл. 5.1. Графики полной мощности в зимний и летний периоды

	0-4	4-8	8-12	12-16	16-20	20-24
	2.1	2.8	2.8	3.5	3.5	2.8
	1.37	1.82	1.82	2.28	2.28	1.82
	2.47	3.3	3.3	4.12	4.12	3.3
	1.6	2.14	2.14	2.67	2.67	2.14
	1.3	1.74	1.74	2.17	2.17	1.74
	0.85	1.13	1.13	1.41	1.41	1.13

Максимальные зимние и летние нагрузки РП сети.

Выбор сечения по экономической плотности.

=

с четом того, что = 6342 ч, кабель с СПЭ-изоляцией.

Кабель трехжильный с СПЭ-изоляцией, прокладка в земле.

Примем кабель сечением 150 ммІ. r₀=0.206

[4, табл. 1]

, приняты по [4, табл. 8, 9, 10, 12]

295•1.01•0.93•1•0.88 = 244 А

следовательно, кабель подходит.

Определение относительных потерь ЭЭ в линиях в нормальных и послеаварийных режимах

Нормальный режим (N=2)

Остальные расчёты заносим в табл.

Аварийный режим (ПАР). (N=1)

Все расчёты аналогичны, поэтому сразу заносим данные в таблицу.

Табл. 5.2

Норм.реж.	0.868	0.367	234.2	1.24%	0.73%	1.05%
ПАР	1.74	0.74	470.1	2.49%	1.48%	2.12%

Относительные потери в линиях при нормальных и аварийных режимах.

6. Оценка относительного изменения суточных потерь ЭЭ в линиях

а) при использовании кабелей 3-х разных сечений

Примем сечения на шаг выше и на шаг ниже выбранного ранее.

F = 120 ммІ, r₀ = 0,253 Ом/км

F = 185 ммІ, r₀ = 0,164 Ом/км

Расчеты аналогичны таковым в пятом пункте. Сведем результаты в таблицу.

Табл. 6.1

F, ммІ	120	150	185
	1.08	0.868	0.70
	0.46	0.36	0.29
	292	234.2	187.9
	1.54	1.24	1.0
	0.92	0.73	0.58
	1.31	1.05	0.84
	24.2	0	-19.4
	26	0	-20.5
	24.8	0	-19.7

Относительное изменение потерь при использовании разных сечений кабеля одной марки.

При использовании кабеля сечением 185 ммІ потери снижаются в среднем на 20%. Но стоит учесть, что кабель большего сечения дороже, поэтому его применение может быть неоправданно.

б) Использование кабелей разных марок

Примем кабель с пластмассовой и резиновой изоляцией АВАШв.

Табл. 6.2

				%	%	%	%	%	%
AББ	0.868	0.367	234.2	1.24	0.73	1.05	0	0	0
АВАШв	2.23	0.94	601.1	3.18	1.88	2.56	156	157.5	143.8

Изменение относительных потерь в кабелях при использовании кабеля другой марки.

Как видно по результатам в таблице, потери ЭЭ при использовании кабеля пластмассовой и резиновой изоляцией АВАШв увеличились на 43 процента. Выбранный в пункте 5 кабель использовать более рационально, даже если он существенно дороже.

в) Отклонение напряжения в диапазоне от 0.9 до 1.1 от номинального

Расчеты аналогичны таковым в пункте 5. Сведем результаты в таблицу.

Табл. 6.3

	0.9Uном	0.95Uном	Uном	1.05Uном	1.1Uном
	1.06	0.96	0.868	0.78	0.72
	0.45	0.41	0.367	0.33	0.3
	276.3	259.6	234.2	210.5	193.5
%	1.51	1.37	1.24	1.11	1.03
%	0.9	0.82	0.73	0.66	0.6
%	1.24	1.16	1.05	0.94	0.87
%	21.7	10.6	0	-10.5	-16.9
%	23.3	12.3	0	-9.6	-17.8
%	18.1	10.5	0	-10.5	-17.14

Изменение относительных потерь в кабелях при отклонении напряжения от номинального.

Видно, что при отклонении напряжения в меньшую сторону, потери в линиях увеличиваются, а при отклонении в большую сторону - уменьшаются.

г) Разное размещение компенсирующих устройств

- На шинах ПС или на шинах питаемых от них РП.

Для простоты расчетов примем компенсацию равной 100 процентам. Результаты расчетов сведены в таблицу.

Табл. 6.4

Расположение БСК	На шинах ПС	На шинах РП
	0.868	0.626
	0.367	0.265
	234.2	169
%	1.24	0.89
%	0.73	0.53
%	1.05	0.72
%	0	- 28,2
%	0	- 27.4
%	0	- 31.4

Изменение относительных потерь в кабелях при различных вариантах установки БСК.

Видно, что установка БСК на шинах РП приводит к уменьшению потерь в кабельной линии.

- Полная или частичная компенсация реактивной мощности на шинах РП.

(0,3 Q_РП, 0,6 Q_РП, 0,9 Q_РП)

Табл. 6.5. Компенсация 30% Q_РП

	0 - 4	4 - 8	8 -1 2	12 - 16	16 - 20	20 - 24
	2.1	2.8	2.8	3.5	3.5	2.8
	1.37	1.82	1.82	2.28	2.28	1.82
	0.91	1.21	1.21	1.52	1.52	1.21
	0.6	0.79	0.79	0.99	0.99	0.79
	2.29	3.05	3.05	3.82	3.82	3.05
	1.49	1.98	1.98	2.48	2.48	1.98

Зимние и летние максимальные нагрузки при компенсации 30%

Табл. 6.6. Компенсация 60% Q_РП

	0 - 4	4 - 8	8 -1 2	12 - 16	16 - 20	20 - 24
	2.1	2.8	2.8	3.5	3.5	2.8
	1.37	1.82	1.82	2.28	2.28	1.82
	0.52	0.69	0.69	0.87	0.87	0.69
	0.34	0.45	0.45	0.57	0.57	0.45
	2.16	2.88	2.88	3.61	3.61	2.88
	1.4	1.87	1.87	2.35	2.35	1.87

Зимние и летние максимальные нагрузки при компенсации 60%

Табл. 6.7. Компенсация 90% Q_РП

	0 - 4	4 - 8	8 -1 2	12 - 16	16 - 20	20 - 24
	2.1	2.8	2.8	3.5	3.5	2.8
	1.37	1.82	1.82	2.28	2.28	1.82
	0.13	0.17	0.17	0.22	0.22	0.17
	0.08	0.11	0.11	0.14	0.14	0.11
	2.1	2.81	2.81	3.51	3.51	2.81
	1.37	1.83	1.83	2.28	2.28	1.83

Зимние и летние максимальные нагрузки при компенсации 90%

Вычисления потерь аналогичны предыдущим. Сведем результаты в таблицу.

Табл. 6.8

компенсация	0%	30%	60%	90%	100%
, МВт ч	0.868	0.75	0.66	0.63	0.626
МВт ч	0.367	0.32	0.28	0.27	0.26
	234.2	202.8	178.2	170.6	169
, %	1.24	1.07	0.94	0.9	0.89
	0.73	0.64	0.56	0.54	0.52
	1.05	0.91	0.80	0.77	0.76
%	0	- 13.7	- 24.2	-27.4	- 28.2
%	0	- 12.3	- 23.3	- 26.0	- 28.8
%	0	- 13.3	- 23.9	- 26.7	- 27.6

Изменение относительных потерь в кабелях при различных вариантах компенсации реактивной мощности.

Видно, что установка БСК снижает потери ЭЭ в кабельной линии. Наиболее оптимальным является вариант компенсации реактивной мощности в диапазоне от 30 до 60 процентов. При компенсации более 60 процентов эффективность компенсации снижается.

7. Еженедельные изменения электропотребления в жилище студента. План мероприятий, направленных на энергосбережение в быту. Оценка их натуральной и стоимостной эффективности

Табл. 7.1

Дата измерений	Количество потребленной энергии, кВт•ч
12.03.12	13751.4
19.03.12	13768.9
29.03.12	13795.5
3.04.12	13807.9
12.04.12	13832
19.04.12	13851.4
27.04.12	13872
5.05.12	13895
13.05.12	13914
17.05.12	13925

Показания счетчика электрической энергии, снятые в течение двух месяцев.

Составим таблицу значений среднего суточного расхода электроэнергии.

Табл. 7.2

Дата измерений	Количество потребленной энергии, кВт•ч
12.03 - 19.03	2.5
19.03 - 29.03	2.6
29.03 - 3.04	2.48
3.04 - 12.04	2.67
12.04 - 19.04	2.77
19.04 - 27.04	2.58
27.04 - 5.05	2.87
5.05 - 13.05	2.37
13.05 - 17.05	2.2

Среднесуточное потребление электроэнергии.

Логично было бы предположить снижение потребление электроэнергии в течение времени измерений. Что собственно и наблюдается в последний месяц снятия показаний - в апреле. Это связано с повышением средней температуры воздуха и, следовательно, вызванным им снижением температуры в квартире вследствие вентиляции. В результате этого холодильник потребляет меньше электроэнергии.

В квартире, для которой приведены показания счетчика электроэнергии, установлены энергосберегающие лампы. Есть также две лампы накаливания, но они включаются редко и не могут сильно повлиять на общее потребление электроэнергии. Электрические обогреватели отсутствуют, т.к. квартира оборудована централизованной системой отопления. Основными потребителями электроэнергии являются холодильник, стиральная машина, телевизор и персональный компьютер.

Среди мероприятий по снижению энергопотребления можно принять следующие:

- снижение потребления электроэнергии ноутбуком путем перевода его в режим гибернации при долгом простое без использования

- установка энергосберегающего режима в настройках телевизора

- замена оставшихся ламп накаливания на энергосберегающие

Заключение

В данной работе была составлена схема подстанции, выбраны силовые трансформаторы, кабельные линии, питающие РП. Были рассмотрены потери электрической энергии в трансформаторах при нормальном, аварийном, ремонтном режимах. Получены данные о зависимости потерь от разной загруженности каждого из трансформаторов. Также получены данные о зависимости потерь в кабельных линиях от использования кабелей разного сечения, разных марок, от отклонения напряжения от номинального.

Было уделено внимание компенсации реактивной мощности в трансформаторных линиях, в кабельных линиях. Получены данные об изменении потерь при различной компенсации реактивной мощности, различном размещении компенсирующих устройств.

Список используемой литературы

1. «Справочник по проектированию электроэнергетических сетей» под редакцией Д.Л. Файбисовича. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.:НЦ ЭНАС,

2009 г. -392 с. ил.

2. Правила устройства электроустановок ПУЭ. - 6-е изд. - М: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003 г.

3. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П.М.: Энергоатомиздат. 1989.

4. Брошюра «Кабельные системы с изоляцией из сшитого полиэтилена» производства «АББ Технологии для электроэнергетики».

www.abb.com/cables

5. http://www.modul-c.ru/kondencustukl.html

Размещено на Allbest.ru