Проектирование электрической сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

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=10405.2 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= 10405.2+4242= 14647.2 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= 13965 тыс.руб.

Определение ежегодных эксплуатационных издержек для радиальной сети:

И1=Ил+Ипс+Сэ

Ил== 2,8/100*10405,2=291,34 тыс.руб.

Ипс== 8,4/100*4242=356,33 тыс.руб.

Сэ=?Wг *Сэ`

?Wг=?P?*?=5,74*4500=25830 МВт=25830000 кВт

Сэ`= 1,5коп/кВт,ч

Сэ=0,000015*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=338,69тыс.руб.

Сэ=?Wг *Сэ`

?Wг=?P?*?=5,13*4500=23085 МВт=23085000 кВт

Сэ`= 1,5коп/кВт,ч

Сэ=0,000015*23085000=346,27тыс.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*14647,2+1035,12=2792,784 тыс.руб.

З2=0,12*13965+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, %
10хТЦ630000/500	630	525	20	0	0	0	0
5хТЦ1000000/500	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
10хТЦ630000/500	0,9	61,3	0,038095	0	0	10
5хТЦ1000000/500	0,55	40	0,045714	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	0,047826	0	0	2
5	3,9	100,7	0,047826	0	0	2
2	5,6	158,7	0,047826	0	0	2
1	5,6	158,7	0,047826	0	0	2
4	5,6	158,7	0,047826	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	0,91667	15,4	3564
Линия №3 3АС300/66	0,73667	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-630000/500	0,9	61,3	0,038095	0	0	0
5хТЦ1000000/500	0,55	40	0,045714	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	0,047826	0	0	0
5	3,9	100,7	0,047826	0	0	0
2	5,6	158,7	0,047826	0	0	0
1	5,6	158,7	0,047826	0	0	0
4	5,6	158,7	0,047826	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	0,27905	1,0032
3-2	9	12	0,57833	2,0791
2-1	12	13	0,17431	0,62666
1-4	13	16	0,00040199	0,0014452
2-4	12	16	0,21007	0,75521



Таблица 2.16 Потери мощности в трансформаторах

Имя	Узел №	Узел №	Потери активной мощности - dP, МВт	Потери реактивной мощности - dQ, МВАР
10хТЦ-630000/500	1	3	8,8614	603,56
5хТЦ1000000/500	2	4	7,4326	540,55
T6	5	7	1,1873	59,363
T8	7	8	1,4346	107,6
3	9	10	0,077527	2,1971
5	18	11	0,3021	7,8004
2	12	15	0,064247	1,8207
1	13	14	0,099756	2,827
4	16	17	0,14976	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.

Размещено на Allbest.ru