Зовнішнє електропостачання промислового району

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсова робота

на тему: «Зовнішнє електропостачання промислового району»



ВСТУП

Рівень і основні напрямки розвитку енергетики України.

Енергетика - це галузь господарства зв'язана з вивченням енергетичних ресурсів, виробленням, перетворенням і розподіленням енергії всіх видів.

Енергетика України забезпечує надійне електропостачання народного господарства і потреби різноманітних споживачів теплової і електроенергії. Електроенергія широко використовується у всіх галузях народного господарства, особливо для електроприводів різних механізмів.

Для забезпечення передачі електроенергії в необхідній кількості і відповідної якості, служать системи електропостачання промислових підприємств, що складається з мереж напругою 1000В і більше, а також трансформаторних, перетворювальних і розподільчих підстанцій. Передача, розподілення і споживання виробленої електроенергії повинні проводитись з високою економічністю і надійністю. Будуть продовжуватись роботи по дальшому розвитку єдиної енергосистеми країни, підвищенню надійності і якості електропостачання народного господарства, зниженню питомих втрат і собівартості електроенергії.

Цей планомірний, пропорціональний, динамічний розвиток соціальної економіки, забезпечується підвищенням ефективного суспільного виробництва за рахунок прискорення якості науково-технічного прогресу, покращення якості всієї роботи і продукції, росту продуктивності праці.

В якості головної задачі економіки на Україні висовується забезпечення дальшого розвитку, росту благоустрою людей на основі стійкого поступального розвитку народного господарства, прискорення науково-технічного прогресу і переводу економіки на інтенсивний шлях розвитку, більш раціональне використання виробничого потенціалу країни, економія всіх видів ресурсів і покращення якості всієї роботи.

В рішенні цих задач особливу роль належить дати електротехнічній промисловості, призваній забезпечити всі сфери народного господарства сучасним електрообладнанням для прискорення темпів науково-технічного прогресу.

Необхідно підкреслити, що енергетика України розвивається на базі нових технічних досягнень в області проектування і будівництва електростанцій і ліній електропередач, а також прогресу вітчизняної промисловості, яке стало надійною основою електроенергетичного господарства країни.



1. СПОЖИВАННЯ ТА ПОКРИТТЯ ПОТРЕБИ В АКТИВНІЙ ПОТУЖНОСТІ

Електрична система, з якою пов'язана моя проектована мережа повинна не тільки забезпечити живлення навантаження мережі, а і покривати втрати потужності, наявні у самій мережі.

Баланс активної потужності в цьому випадку дорівнює

де - активна потужність, яку повинні видати генератори системи

- сумарна активна потужність споживачів

- втрати активної потужності в елементах мережі

2. ВИБІР СХЕМИ ТА НОМІНАЛЬНОЇ НАПРУГИ МЕРЕЖІ

Напруга мережі залежить від потужності навантажень та їх віддаленості від центра живлення.

Номінальну напругу визначаємо за формулою

де l - довжина лінії, км; Р - потужність навантаження на одне коло, МВт.



В даному випадку доцільно вибрати номінальну напругу електричної мережі 220кВ. Вона забезпечить менші втрати потужності в лінії і можливість розширення промислового району(збільшення потужності навантаження).

U=220 кВ

3. БАЛАНС РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ І ВИБІР КОМПЕНСУЮЧИХ ПРИСТРОЇВ

Для електричної мережі розрізняють реактивну потужність Qп, яку потребує мережа, та реактивну потужність Qсист, яку виділяє система. Остання визначається потрібною реактивною потужністю та коефіцієнтом потужності генераторів системи cos цсист.

Реактивна потужність:

Qсист = Pсист · tg цсист =63000 ·0,61 = 38430квар

Потрібна реактивна потужність:

Загальна реактивна потужність навантажень:

48000квар

Втрати реактивної потужності в трансформаторах:



квар

При орієнтовних розрахунках можна вважати, що втрати реактивної потужності лініями взаємно компенсуються, тобто Таким чином,

квар

Порівнюючи величини Qсист та Qп, робимо висновок про доцільність встановлення компенсуючих пристроїв (КП).

Потужність КП визначається:

QКП = QП - Qсист =55683,74 - 38430 = 17253,74 квар

Після встановлення КП на кожній підстанції результуюче значення

Потужність КП, встановлених на і-й підстанції:

,

Таким чином:

квар

квар



Отримані значення заносимо в таблицю 3.1

Таблиця 3.1

№ підстанцій	QКП, Мвар	QПС - QКП, Мвар	SПС =PПС+J(QПС - QКП ), МВА	SПС, МВА
1	12,95	32 - 12,95	37+J19,05	41,61
2	4,14	16 - 4,14	23+J11,86	25,87

4. ВИБІР ПЛОЩ ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕРІЗУ ПРОВОДІВ

Для вибору перерізів проводів ліній електропередачі використовується метод економічної густини струму або метод економічних інтервалів.

Загальна формула розрахункового струму в лінії:

Iр = Iф бі бт

де Iф - фактичний струм в лінії, обчислюється за формулою:

бі - коефіцієнт, що враховує зміну навантаження по рокам експлуатації ЛЕП; приймається рівним 1,05,

бт- коефіцієнт часу - число, що враховує число годин використання максимального навантаження Тmax та коефіцієнт її попадання в максимум енергосистеми кm бт = 5,8 - 8,25 · Кm + 3,75 · Кm2 ;

при Кm = 0,9; бт = 1,412.

Розірвемо мережу по вузлу А і представимо її як лінію з двостороннім живленням.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.1

37+J19,05 23+J11,86

Знайдемо значення потужностей у вітках.

МВА

МВА

S1-2 = SA-2 - S2 =42 + J21,6 - 23 - J11,86 = 19 +J9,74 = 21,35 МВА

Розрахунковий струм в лініях цієї схеми становитиме:

A

A

IA-1 = 90,82 1,05 1,412 = 134,65 A

IA-2 = 123,92 1,05 1,412 = 183,72 A

I1-2 = 56 1,05 1,412 = 83A

Вибираємо перерізи проводів та заносимо значення в таблицю 4.1



Таблиця 4.1

Дільниця	Струм на одну лінію	Марка проводу	Погонні параметри
	Фактичний	Розрахунковий		r0, Ом/км	x0, Ом/км	b0·10-4, См/км	q, МВар/км
А-1	90,82	134,65	АС-240	0,12	0,435	0,026	0,139
А-2	123,92	183,72	АС-240	0,12	0,435	0,026	0,139
1-2	56	83	АС-240	0,12	0,435	0,026	0,139

5. ОСТАТОЧНЕ УТОЧНЕННЯ ПЕРЕРІЗІВ ПРОВОДІВ

Площі поперечних перерізів проводів остаточно уточнюють з урахуванням можливих післяаварійних ситуацій (вимкнення одного ланцюга дволанцюгової дільниці або головної дільниці кільцевої схеми).

Перевірка проводів по нагріванню. Розраховуємо схеми в післяаварійних режимах. Виникнення аварійної ситуації при відключенні вітки А-2.

SA-1 = S1 + S2 = (37 + J19,05) + (23 +J11,86) = 60+J30,91 МВА

S1-2 = S2 =23+J11,86 МВА

А

А

Виникнення аварійної ситуації при відключенні вітки А-1.

SA-2 = S1 + S2 = (37 + J19,05) + (23 +J11,86) = 60 +J30,91 МВА

S1-2 = S1 =37 +J19.05 = 41,61 МВА

А, А



Одержані значення заносимо в таблицю 5.1

Iі < Iдоп

Таблиця 5.1

Вимкнуто ланцюг дільниці	Струм дільниці, А
	А-1	А-2	1-2
А-1	-	177,11	67,89
А-2	177,11	-	109,19
Iдоп, А	605	605	605

Струм у післяаварійних режимах не перевищує допустимого значення, тому провід можна використовувати.

Оцінка рівнів напруг в мережі в післяаварійних режимах

Загальна формула для втрати напруги від центра живлення до К-ї підстанції, в %, має вигляд:

,

де Pi, Qi - відповідно активна і реактивна потужності, що проходять і-ю віткою післяаварійної схеми мережі;

ri, xi - відповідно активний і реактивний опір тієї ж вітки,

; .

При аварійній ситуації на вітці А-2.

SА-1 = 60 +J30,91 = 67,49 МВА, S1-2 = S1 =23 +J11,86 = 25,87 МВА



r1 = 0,12 · 30 = 3,6 Ом

x1 = 0,435 · 30 = 13,05 Ом

r2 = 0,12 · 52 = 6,24 Ом

x2 = 0,435 · 52 =22,62 Ом

%

%

При аварійній ситуації на вітці А-1.

SА-2 = 60 +J30,91 = 78,26 МВА

S1-2 = S1 =37 +J19,05 = 41,67 МВА

r3 = 0,12 · 64 = 7,68 Ом

x3 = 0,435 · 64 = 27,84 Ом

r2 = 0,12 · 52 = 3,6 Ом

x2 = 0,435 · 52 = 22,62 Ом

%

%

Схема може функціонувати у післяаварійному режимі.

6. ОСТАТОЧНИЙ ВИБІР СХЕМИ МЕРЕЖІ

При порівнянні варіантів у задачах, які не вимагають визначення загальної ефективності капіталовкладень, порівняльна ефективність може оцінюватися шляхом порівняння лише затратної частини.



потужність мережа напруга трансформатор

де Е - норма дисконту, для розрахунків приймаємо Е = 0,1;

К - капітальні вкладення у споруджувані об'єкти;

В - щорічні експлуатаційні витрати (з урахуванням амортизаційних витрат на реновацію).

Для визначення величин К та В слід спочатку вибрати тип та потужність трансформаторів на підстанціях та обґрунтувати схему електричних з'єднань мережі.

Вибір типу та потужностей трансформаторів

Кількість трансформаторів на підстанціях 35 кВ та вище визначається категоріями споживачів за надійністю електропостачання. Як правило, в мережах 35-220 кВ при наявності споживачів I та II категорій застосовуються двотрансформаторні підстанції.

Потужність кожного трансформатора вибирають так, щоб у разі вимкнення одного з них другий, що залишився в роботі, зміг передати задану потужність без порушень вимог до своєї перевантажувальної здатності.

Smax1 = 37 + J19,05; Smax1 = 41,61 MBA.

Smax2 = 23 + J11,86; Smax2 = 25,87 MBA.

ST1 = 0,7 · Smax1 = 0,7 · 41,61 = 29.12 MBA.

ST2 = 0,7 · Smax2 = 0,7 · 25,87 = 18,1 MBA.

Підстанція №1

Вибираємо 2 трансформатора типу ТРДН-40000/220.

SН = 40 МВА; ?Рк = 170 кВт; ?Qх = 360 квар;

?Рх = 50 кВт; rт = 5,6 Ом; хт = 158,7 Ом; Uк = 12%.



Підстанція №2

Вибираємо 2 трансформатора типу ТРДН-40000/220.

SН = 40 МВА; ?Рк = 170 кВт; ?Qх = 360 квар;

?Рх = 50 кВт; rт = 5,6 Ом; хт = 158,7 Ом; Uк = 12%.

Вибір схем електричних з'єднань

Вибрана схема показана на рис. 6.1.

Рис. 6.1

Визначення капіталовкладень в елементи мережі.

Визначення капіталовкладень в ЛЕП.

Капіталовкладення в ЛЕП:

,

де Коі - вартість одиниці довжини ЛЕП; li - довжина відповідної дільниці.

АС-240: 153,7 тис.грн/км



КЛЕП = 153700 •146 = 22,044 млн.грн.

Визначення капіталовкладень в підстанції. Капіталовкладення в підстанції:

КПС = Кт + Квру + Кпв + Ккп

А) Кт - капіталовкладення в трансформатори

2,0405 2 = 4,081 млн.грн

Б) Квру - капіталовкладення в розподільні пристрої

2 Квру = 1,325 млн.грн

В) Кпв - постійні витрати на підстанції

2 0,29 = 0,58 млн.грн

Г) Ккп - капіталовкладення в компенсаційні пристрої

2 0,265 = 0,53 млн.грн

Таким чином, загальні капіталовкладення в підстанції становитимуть:

КПС = 6,516 млн.грн.

Визначення щорічних експлуатаційних витрат

Щорічні експлуатаційні витрати обчислюються за формулою:



В = Ва + Ве

де Ва - витрати на амортизацію та обслуговування;

Ве - витрати на покриття втрат електроенергії.

Визначення витрат на амортизацію та обслуговування

Витрати для ЛЕП:

млн.грн.

Витрати для підстанцій:

млн.грн.

Таким чином, щорічні есплуатаційні витрати становитимуть:

млн.грн

Визначення витрат на покриття втрат електроенергії

Загальна формула для визначення витрат:

,

- втрати в ЛЕП, які залежать від навантаження,

,

де m - кількість віток мережі.

- втрати в трансформаторах,

- втрати в ЛЕП, які не залежать від навантаження,

- час максимальних втрат,

,

де , тоді

.

МВт·год

МВт·год

= (2 50 + 2,5 12,95) 8760 10-3 = 1,16 МВт·год

= (2 50 + 2,5 4,14) 8760·10-3 = 0,966 МВт·год



Загальні значення:

= 1,206 МВт·год,

= 0,373МВт·год,

= 2,126 МВт·год.

= = 59 коп/кВт·год.

Знаходимо витрати:

Ве = 59 ( 1,206+ 0,373) · 103 +59 · 2,126 · 103 = 0,218 млн.грн.

Щорічні експлуатаційні витрати: В = Ва + Ве.

В= 0,7168 млн.грн.

7. ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРАХУНОК МЕРЕЖІ

Режим максимальних навантажень

Навантаження максимального режиму

Розрахункові навантаження:

Sрозр = Sзад + ДSт - J 0,5 ,

де ДSт = К (ДPx + JДQx) + K ,

= (qo li + qo li),

Sзад - відомо.

Підстанція № 1

ДSт =2 (50 + j360) + (0,0056 + j0,1587) = 0,2 + j3,559МВА

= (0,00375 · 30) /2 =0,056 Мвар

Sрозр = 37+ j19,05+0,2 + j3,559 - j0,056= 37,2 + j22,665МВА

Підстанція № 2

ДSт =2 (50 + j360) + (0,0056 + j0,1587) = 0,138 + j1,8 МВА, = (0,00375 64) /2 =0,12 Мвар

Sрозр =23 + j11,86 + 0,138 + j1,8 - j0,12= 23,13 + j13,78 МВА

Розрахунок режиму максимальних навантажень

Загальні формули:

; .

Втрати потужності у вітці А'-1:

МВА



Втрати потужності у вітці А”-2:

МВА

Розрахунок падіння напруги

; UH = 1,05 •220 = 231 кВ

кВ

кВ

Режим мінімальних навантажень

Загальна формула:

Smin = б Smax, де б = 0,6.

Знаходимо мінімальні потужності:

Smin1 = 22,2 + J11,43=24,96 МВА

Smin2 = 13,8+ J7,11= 14,05 МВА

Загальна формула для знаходження критичних значень потужності:

.



Якщо потужність, що передається в режимі мінімальних навантажень через дану трансформаторну підстанцію, менша від значення Sкр, то один з трансформаторів доцільно вимкнути.

Знаходимо критичні значення потужності для кожної з трансформаторних підстанцій.

МВА

Порівнюємо знайдені значення Smin і Sкр.

Для підстанції №1: 30,67 > 24,96

Для підстанції №2: 30,67 > 14,05

Розраховуємо роботу мережі.

Розрахункові навантаження:

Sрозр = Sзад + ДSт - J 0,5 · ,

де ДSт = К · (ДPx + JДQx ) + K · ,

= (qo · li + qo · li ),

Sзад - відомо.

Підстанція № 1

ДSт = 0,2 + j3,559МВА

= 0,056 Мвар

Sрозр = 22,2 + j11,43+ 0,2 + j3,559 - j0,056 = 22,4 + j14,93 МВА



Підстанція № 2

ДSт = 0,138 + j1,8 МВА

=0,12 Мвар

Sрозр = 13,8 + j7,11+ 0,138 + j1,8 - j0,12 = 13,93 + j8,79 МВА

Знаходимо потужності у вітках при мінімальному навантаженні.

Загальні формули:

; .

=22,4 + j14,93 МВА

=13,93 + j8,79 МВА

Втрати потужності у вітці А'-1:

МВА

Потужність на початку вітки:

МВА

Втрати потужності у вітці А”-2:

МВА



Потужність на початку вітки:

МВА

Розрахунок падіння напруги

; UH = 220 кВ, кВ

кВ

8. РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ ТРАНСФОРМАТОРІВ

Таблиця 8.1

Підстанція	Max	Мin
1	226,63	216
2	225	217,62

Режим максимальних навантажень

Дійсна напруга в точці 1: кВ.

Бажаний рівень напруги на шинах НН: кВ.

Втрати напруги в трансформаторі:

кВ.

Рівень напруги на вторинних шинах, приведений до високої напруги:

кВ.



Бажана відносна кількість витків РПН:

Дійсна напруга в точці 2: кВ.

Бажаний рівень напруги на шинах НН: кВ.

Втрати напруги в трансформаторі:

кВ.

Рівень напруги на вторинних шинах, приведений до високої напруги

кВ.

Бажана відносна кількість витків РПН:

Режим мінімальних навантажень. Дійсна напруга в точці 1: кВ.

Бажаний рівень напруги на шинах НН: кВ.

Втрати напруги в трансформаторі:

кВ.

Рівень напруги на вторинних шинах, приведений до високої напруги:



кВ.

Бажана відносна кількість витків РПН:

Дійсна напруга в точці 2: кВ. Бажаний рівень напруги на шинах НН: кВ. Втрати напруги в трансформаторі:

кВ.

Рівень напруги на вторинних шинах, приведений до високої напруги:

кВ.

Бажана відносна кількість витків РПН:

9. ОСНОВНІ ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ МЕРЕЖІ

1. Капіталовкладення на зведення мережі в цілому:

а) капіталовкладення в ЛЕП: КЛЕП = 22,044 млн.грн.

б) капіталовкладення в підстанції: КПС = 6,516 млн.грн.

2. Щорічні експлуатаційні витрати в мережі:

а) витрати на експлуатацію ліний: ВаЛЕП = 0,4408 млн.грн.

б) витрати на експлуатацію підстанцій: ВаПС = 0,058 млн.грн.

в) витрати на покриття втрат електроенергії: Ве = 0,218 млн.грн.

3. Приведені затрати: З = 35,728 млн.грн.

4. Собівартість передачі електроенергії по мережі:

,

де B - щорічні експлуатаційні витрати:

B = Ba + Ве = 0,4408+ 0,058 + 0,218= 0,7168млн.грн.

Е - електроенергія, споживана потужностями за рік:

Е = Тmax ?Pн = 4750 60 106 = 285 000 000 кВт.

Таким чином,

.

ВИСНОВОК

В якості головної задачі економіки на Україні висовується забезпечення дальшого розвитку, росту благоустрою людей на основі стійкого поступального розвитку народного господарства, прискорення науково-технічного прогресу і переводу економіки на інтенсивний шлях розвитку, більш раціональне використання виробничого потенціалу країни, економія всіх видів ресурсів і покращення якості всієї роботи.

В рішенні цих задач особливу роль належить дати електротехнічній промисловості, призваній забезпечити всі сфери народного господарства сучасним електрообладнанням для прискорення темпів науково-технічного прогресу.

Необхідно підкреслити, що енергетика України розвивається на базі нових технічних досягнень в області проектування і будівництва електростанцій і ліній електропередач, а також прогресу вітчизняної промисловості, яке стало надійною основою електроенергетичного господарства країни.

ЛІТЕРАТУРА

1. Боровиков В.А., Косарев В.К., Ходот Г.А. Електрические сети энергетических систем. - Л.: Энергия, 1977.

2. Сегеда М.С. Електричні мережі та системи: Підручник. - Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2010.

3. Романюк Ю.Ф. Електричні системи та мережі: Навч. посіб. - К.:Знання, 2009. - 292 с.

4. Електричні системи та мережі: Метод. вказівки до викон. курс. проекту для студ. спец. 7.090603 «Електротехнічні системи електроспоживання» денної та заочної форм навч. / Уклад. С.Є. Вакуленко, О.В. Данько, О.В. Мащенко. - К.: НУХТ, 2008. - 51 с.

Размещено на Allbest.ru