Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Курсовая работа состоит из пояснительной записки и графической части, выполненной на листе формата А1, которая включает в себя диаграммы отклонения напряжений в 100%, 25%, и послеаварийном режимах, а также схему электрической сети с нанесенными на нее напряжениями.

Объем пояснительной записки - 35 страницы.

В данной курсовой работе необходимо рассчитать электрические сети трех напряжений: 35 и 10 кВ. Расчет сети 10 и 35 кВ включает в себя выбор сечений проводов по механической прочности и нагреву, выбор трансформаторов 35/10 кВ.

Задание

Длины участков линий 10 кВ

Последняя цифра номера зачетн. книжки	Длины участков линий 10 кВ, в км
	№ уч. линий 10 кВ
9	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
	4	3	3	4	4	1	3	2	1	4	3	2	1	4
Последняя цифра номера зачетн. книжки	Длины участков линий 10 кВ, в км
	№ уч. линий 10 кВ
9	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29
	4	1	5	1	2	2	2	1	1	5	2	3	4	1	2

Значения нагрузок и их коэффициентов мощности в сети 10 кВ

Сумма последн. 2-х цифр номера зачетн. книжки	Мощности нагрузок в 100% режиме, в кВ*А
	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
12	200	200	150	450	140	370	500	500	300	480	650	500
Сумма последн. 2-х цифр номера зачетн. книжки	Мощности нагрузок в 100% режиме, в кВ*А
	S13	S14	S15	S16	S17	S18	S19	S20	S21	S22	S23
12	140	200	300	450	150	450	400	200	350	300	170

Параметры линии 35 кВ

Последняя цифра номера зачетной книжки	Участки линии 35 кв	Напряжение источников, кВ
	А-а	А-в	в-с	В-с	А	В
	Длина, км	Длина, км	Длина, км	Длина, км	Режимы нагрузок
					100%	25%	100%	25%
9	12	7	11	4	36	35	37	35



Оглавление

Введение

1.Расчет сети 10 кВ

1.1Определение активных и реактивных составляющих мощности

1.2 Расчет точки потокораздела сети 10 кВ

1.3 Определение сечения провода

2 Расчет сети 35 кВ

2.1 Выбор мощности трансформаторов подстанций 35/10 кВ

2.2 Расчет параметров трансформаторов 35/10кВ

2.3 Приведение нагрузок к напряжению 35 кВ

2.4 Расчет точки потокораздела

2.5 Выбор сечения проводов ВЛ 35кВ

2.6 Определение уточненного распределения мощностей ВЛ 35 кВ

3. Расчет потерь напряжения в сетях

3.1 Расчет потерь напряжения в линии 35 кВ

3.2 Расчет потерь напряжения в трансформаторах 35/10 кВ

3.3 Расчет потерь напряжения в сети 10 кВ

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Электрическая энергия находит широкое применение во всех областях народного хозяйства и в быту. Этому способствует такие ее свойства, как универсальность и простота использования, возможность производства в больших количествах промышленным способом и передача на значительные расстояния.

Применение электрической энергии в сельском хозяйстве сопровождается существенным улучшением условий труда, снижением трудозатрат на единицу продукции, позволяет механизировать многие производственные процессы.

Производство, передача и потребление электроэнергии представляют собой неразрывный процесс, характерной особенностью которого является совпадение по времени выработки электроэнергии с ее потреблением. Поэтому электрические станции, подстанции, предающие сети и электроприемники объединяют в энергетические (электрические) системы, связанные в одно целое общностью режима.

Важную роль при передаче электроэнергии выполняют передающие сети, которые предназначены для распределения электрической энергии.

В условиях развития сельскохозяйственного производства особое значение отводится к качественному и бесперебойному электроснабжению технологических процессов. Учитывая специфику сельских районов, заключающуюся в рассредоточенности на обширной территории сравнительно маломощных объектов, следует уделить внимание, прежде всего надежности электрических сетей. Значительная протяженность сельских сетей вызывает и большие суммарные, иногда необоснованные, потери.



1.Расчет сети 10 кВ

1.1 Определение активных и реактивных составляющих мощности:

Р ₁₃ =S ₁₃·cos ц₁₃=140·0,93 = 130,2 кВт;

Q₁₃= S₁₃·sin ц₁₃=140·0,367 = 51,38 квар

Р ₁₄ =S₁₄ ·cos ц₁₄=200 ·0,86 = 172 кВт;

Q₁₄ = S₁₄·sin ц₁₄=200·0,51 = 102 квар

Р ₁₅ =S₁₅ ·cos ц₁₅=300·0,7 = 210 кВт;

Q₁₅ = S₁₅ ·sin ц₁₅=300·0,714=214,2 квар

Р ₁₆ =S₁₆ ·cos ц₁₆=450·0,73 = 328 кВт;

Q₁₆=S₁₆ ·sin ц₁₆=450·0,683=307,35 квар

Р ₁₇ = S₁₇·cos ц₁₇=150·0,77 = 115,5 кВт;

Q ₁₇ =S₁₇·sin ц₁₇=150·0,638 = 95,7 квар

Р ₁₈ = S ₁₈ ·cos ц₁₈=450 · 0,8 = 360 кВт;

Q ₁₈ = S ₁₈ · sin ц₁₈=450 · 0,6 = 270 квар

2.2 Расчет точки потокораздела сети 10 кВ

Определяем для 100% режима нагрузок точку потокораздела в кольцевой линии 10 кВ. При этом будем предполагать, что все участки соответствующих линий выполнены одной маркой провода и имеют одинаковые сечения. Это дает право воспользоваться выражениями:



где S_i - мощность i-ой нагрузки

l_i-C, l_i-D - длина от i-ой нагрузки до противоположного источника питания.

Рисунок 3. Линия 10 кВ с двухсторонним питанием

2.2.1Определяем мощности текущие по головным участкам

Проверка:

Определяем мощности текущие по участкам:

Со стороны C:



Со стороны D:

Проверка:

Получим две магистрали:

Рисунок 4. Схема для определения сечений проводов в линии с двусторонним питанием



2.3 Определение сечений проводов

2.3.1 Для ПС - 2

Найдём эквивалентную мощность на магистрали С:

где S_экв- эквивалентная мощность;

S_i - полная мощность, текущая по i-му участку;

l_i - длина участка, по которому течет мощность S_i;

Определим эквивалентный ток на магистрали С:

где I_экв- эквивалентный ток, U_н- напряжение сети.



Определим экономическое сечение провода

где j _эк- экономическая плотность тока, j_эк=0,61 А/мм²;

Исходя из минимального сечения провода магистрали 70 мм² принимаем провод АС-70

Найдём эквивалентную мощность на магистрали D по формуле:

Определим эквивалентный ток магистрали D :

Определим экономическое сечение провода :



Принимаем сечение провода на магистрали D 70 мм² типа АС-70

Проверка выбранных проводов на нагрев при различных аварийных режимах. Питание линии осуществляется от ПС-2, ПС-3 отключена. Линия выполнена проводом АС-70. Для данного провода максимально допустимым током по условиям нагрева является I_доп= 265 А.

Рис 5. Послеаварийный режим, выход из строя одного из источников питания

Определяем максимальный ток на каждом участке по формуле:

где S_п - мощность послеаварийного режима соответствующего участка,

U_н - номинальное напряжение сети.

Определяем активную мощность в аварийном режиме на участке С-S₁₈:

кВт

квар



Определяем максимальный ток:

Так как I_доп > I_m то провод АС-70 по условию нагрева выбран правильно.

2.3.2 Для остальных линий расчет ведется аналогично, поэтому результаты сносим в таблицу

Название линии	Ток магистрали	Экономич. сечение провода	Выбираем провод	Выбираем провод отпайки
F	41,6 А	68,19 мм2	АС-70	АС-35
E	36,71 А	60,18 мм2	АС-70	АС-35
K	37,139 А	60,88 мм2	АС-70	АС-35
C	11,85 А	19,43 мм2	АС-70	АС-35
D	45,51 А	74,6 мм2	АС-70	АС-35
G	43,75 А	71,72 мм2	АС-70	АС-35



2. Расчет воздушной линии 35 кВ

2.1 Выбор мощности трансформаторов подстанций 35/10 кВ

Определяем расчетную мощность подстанции - 1:

На подстанции установлено 2 трансформатора напряжением 35/10 кВ.

Мощность одного:

Определяем расчетную мощность подстанции - 2:

На подстанции установлено 2 трансформатора напряжением 35/10 кВ.

Мощность одного:



Определяем расчетную мощность подстанции - 3:

На подстанции установлено 2 трансформатора напряжением 35/10 кВ.

Мощность одного:

На основе расчетной мощности по экономическим интервалам, выбираем трансформаторы напряжением 35/10 кВ.

Данные трансформаторов заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Трансформаторы и их характеристики для ПС - 1,ПС - 2, ПС - 3

Подстанция	Кол-во трансформаторов	Тип трансформатора	Sном, кВА	Потери, Вт	Uk, %	I0, %	Регулятор напряжения
				х.х., Р0	к.з., Pk
ПС-1	2	ТМН - 1000	1000	2,35	11,6	6,5	1,5	РПН
ПС-2	2	ТМН - 630	630	1,6	7,6	6,5	2,0	РПН
ПС-3	2	ТМН - 1000	1000	2,35	11,6	6,5	1,5	РПН

2.2 Расчет параметров трансформаторов 35/10кВ

Рассчитаем параметры трансформатора.



2.2.1 Активное сопротивление трансформатора подстанции ПС - 1,ПС - 2, ПС - 3:

2.2.2 Индуктивное сопротивление трансформатора подстанции ПС - 1, ПС - 2 , ПС - 3 по формуле

2.3 Приведение нагрузок к напряжению 35 кВ

Определяем значение нагрузок :

где S_{РАСЧ.ПС-1}, S_{РАСЧ.ПС-2}, S_{РАСЧ.ПС-3} - расчетные полные мощности соответственно подстанций ПС-1 - ПС-3;

ДS_ПС-1, ДS_ПС-2, ДS_ПС-3 - потери мощности в трансформаторах 35/10 кВ подстанций ПС-1 - ПС-3.

Потери мощности в трансформаторах через его паспортные данные вычисляются по формуле:



где ДS - потери полной мощности в трансформаторах кВА;

ДР _T-потери активной мощности трансформатора, кВт;

ДQ_T- потери реактивной мощности трансформатора, кВар;

ДР _К.З.- потери к.з. трансформатора, кВт;

S_{РАСЧ.ПС}- расчетная мощность нагрузок подстанций, кВА;

ДР _Х.Х.- потери холостого хода трансформатора, кВт;

ДU_К - напряжение короткого замыкания, в %;

I _Х.Х. - ток холостого хода, %,

n - количество трансформаторов на подстанции.

Потери мощности в трансформаторах на трансформаторной подстанции

ПС-1:

ПС-2:



ПС-3:

2.4 Расчет точки потокораздела

Производим расчет точки потокораздела в 100% режиме нагрузок.

Рисунок 8. Схема для определения точки потокораздела в сети 35 кВ

Учитывая, что участки линии выполнены проводами одной марки и что источники питания (А и В) в общем случае имеют одинаковое напряжение, то потоки мощности на головных участках считаются по выражениям:

Определяем мощности текущие на головных участках:



Проверка:

Определяем мощность, текущую по участкам:

Со стороны А:

Со стороны В:



Точкой потокораздела является точка .

Так как точка потокораздела находится на подстанции с двумя трансформаторами, то линия делится на две радиальные в точке потокораздела, и к каждой из них подсоединяется половина расчетной мощности этой подстанции:

Рисунок 9. Точка потокораздела ВЛ - 35

2.5 Выбор сечения проводов ВЛ 35кВ

Выбор провода производим по экономической плотности тока.

Определяем рабочий максимальный ток для каждого участка по формуле:



где S_уч - полная мощность, протекающая по участку,U_ном - напряжение линии;

Определяем полные мощности, текущие по участкам:

Определяем рабочий максимальный ток для каждого участка:

Определяем экономическое сечение на каждом участке по формуле:

Проверяем выбранные провода на механическую прочность и нагрев:

По механической прочности на магистрали выбираем провод марки АСсечением 70 мм².

Для данного провода максимально допустимым током по условиям нагрева является I _доп = 265 А. Так как I_доп>I_{раб мах} то провод АС-70 по условию нагрева выбран правильно.

Определяем полную мощность в аварийном режиме на участке А-с:

Р_А-с= Р_ПС-3+Р_ПС-2+Р_ПС-1

Р_А-с=

Q_А-с= Q_ПС-1+Q_ПС-2+Q_ПС-3

Q_А-с=

S_А-с=

Определяем максимальный ток на участке:

Так как I_доп>I_{раб мах} то провод АС-70 по условию нагрева выбран правильно.

Выбираем на магистрали провод сечением 70 мм² типа АС-70.

2.6. Определение уточненного распределения мощностей ВЛ 35 кВ (с учетом потерь мощности на участках сети)

Уточненные мощности, протекающие по участкам определяем по формуле:

где - потери полной мощности на участке

где Р - активная мощность протекающая по участку,

Q - реактивная мощность протекающая по участку,

U_н - номинальное напряжение линии,

R - активное сопротивление провода.

где Х - реактивное сопротивление провода.

R₀ - удельное активное сопротивление провода,

L - длина участка.

Х₀ - удельное реактивное сопротивление провода.

3.6.1.Определяем активное и реактивное сопротивление каждого участка:



3.6.2Определяем потери активной и реактивной мощности на каждом участке

3.6.3 Определяем потери полной мощности на каждом участке:



3.6.4 Определяем уточненную мощность, текущую по участкам



3. Расчет потерь напряжения в сетях

3.1 Расчет потерь напряжения в линии 35 кВ

Определяем напряжения в точках а, в, с линии 35 кВ при известных напряжениях источников питания А и В.

Расчет потерь напряжения в линии 35 кВ проводим для двух случаев.

1. Нормальный режим при минимальных (25% мощности) нагрузках.

2. Нормальный режим при максимальных (100% мощности) нагрузках.

Расчет ведется для полученных на основе уточненного потокораздела радиальных линий 35 кВ.

Расчет потери напряжения начинаем с головных участков, последовательно приближаясь к последним участкам от источников питания.

Потеря напряжения на участке линии определяется по выражению:

где ДU - потеря напряжения, кВ;

P, Q - соответственно активная и реактивная мощности, проходящие по данному участку, кВт, квар;

U₁ - напряжение в начале данного участка, кВ;

R, X - соответственно активное и реактивное сопротивление участка, Ом.

Напряжение в конце участка определяется, как



где U₂ - напряжение в конце участка, кВ;ДU - потеря напряжения на данном участке, кВ;U₁ - напряжение в начале участка, кВ.

Для головного участка напряжение в начале участка принимается равным напряжению источника питания в соответствующем режиме.

3.1.1 Определяем потерю напряжения в 100% режиме нагрузки:

3.1.2 Определяем потерю напряжения в 25% режиме нагрузки

3.2 Расчет потерь напряжения в трансформаторах 35/10 кВ

Целью расчета служит определение напряжения на шинах 10 кВ.

При расчете рассматриваются два случая.

1. Максимальный режим нагрузок.

2. Минимальный режим нагрузок.

Напряжение на шинах 10 кВ определяется:

где U_min - напряжение на шинах 10 кВ i-ой подстанции, кВ;

U_i - напряжение на высокой стороне этой подстанции (в соответствующей точке в или с), кВ

ДU_тр - потери напряжения в трансформаторах данной подстанции, кВ.

К_тр - коэффициент трансформации.

Потеря напряжения в трансформаторе:

где P_i, Q_i - соответственно активная и реактивная составляющие полной мощности в точках в или с по разделу расчета сети 35 кВ (кВт, квар);

r_i, х_i - соответственно активное и реактивное сопротивление трансформатора i-ой подстанции, Ом;

U_i - напряжение на высокой стороне i- ой подстанции (в соответствующей точке в или с линии 35 кВ), кВ.

Коэффициент трансформации определяем по формуле:

где n - номер задействованной ступени регулирования РПН (РПН позволяет регулировать напряжение в пределах 3)

3.2.1 Определяем потери напряжения в трансформаторе для каждой подстанции в 100% режиме нагрузки

для ПС-1:

Точка F:

Точка E:

для ПС-2:

для ПС-3:



3.2.2 Определяем потери напряжения в трансформаторе для каждой подстанции в 25% режиме нагрузки:

для ПС-1:

Точка F:

Точка E:

для ПС-2:

для ПС-3

3.2.3 Определяем коэффициент трансформации по формуле

для ПС-1:

для ПС-2:

для ПС-3:

3.2.4 Определяем напряжение на шинах 10 кВ

а) максимальный режим нагрузки:



Точка F:

Точка E:

в) минимальный режим нагрузки

Точка F:

Точка E:



3.3 Расчет потерь напряжения в сети 10 кВ

Целью расчета служит определение потерь напряжения в 10 кВ и сравнение их с допустимыми потерями.

Расчет потерь напряжения производим в следующих случаях:

1. В режиме максимальных нагрузок.

2. В режиме минимальных нагрузок.

3. В послеаварийном режиме ВЛ - 10 кВ.

3.3.1 Для ПС-3:

В связи с тем что потери на линии превышают 5% принимаем решение увеличить сечение провода с 70 до 95 мм²

Определяем активное и реактивное сопротивление каждого участка:

Определим потери в 100% режиме нагрузки:

Дальнейший расчет ведется аналогично, для остальных линий результаты расчетов сведены в таблицу 4.



3.3.2 Определим потери в 25% режиме нагрузки



Дальнейший расчет ведется аналогично, для остальных линий результаты расчетов сведены в таблицу 4.

3.3.3 Расчет аварийного режима работа линии с двусторонним питанием.

3.3.3.1 Отключен источник питания D: ( 100% режим)



Отключен источник питания D: ( 25% режим)

3.3.3.2 Отключен источник питания С: ( 100% режим)

Отключен источник питания С: ( 25% режим)



Таблица 4 - Величина потерь напряжения на участках ВЛ, и значение напряжения у потребителей в сети 10 кВ.

Участок ВЛ	Потери напряжения, В	Мощность присоединенная к участку ВЛ	Напряжения у потребителей присоединенных к участкам ВЛ, или в узлах сети, кВ
	Режим нагрузки		Режим нагрузки
	100%	25%		100%	25%
1	2	3	4	5	6
L1	238,5	60,76	S1	10,491	10,47
L2	151,8	38,03	-	10,339	10,432
L3	57,1	14,15	S3	10,282	10,418
L4	44,3	10,94	S2	10,238	10,408
L5	129,35	32,05	S4	10,229	10,4
L6	31,72	7,79	S5	10,197	10,362
L7	292,7	73,93	S6	10,337	10,446
L8	160	39,58	S7	10,177	10,406
L9	26,93	6,58	S8	10,15	10,399
L10	108,7	26,6	-	10,068	10,379
L11	51,7	12,56	S9	10,016	10,366
L12	20,55	4,96	S10	9,996	10,361
L13	61,5	15,6	S11	10,268	10,144
L14	105,8	26,7	S12	10,162	10,117
L15	76,89	19,54	S13	10,253	10,14
L16	12,03	3,04	S14	10,241	10,137
L17	5,03	1,27	S15	10,236	10,136
L21	150,03	37,95	-	10,12	10,112
L20	101,03	25,28	S18	10,019	10,087
L19	84,5	21	S17	9,934	10,066
L18	16,41	4,05	S16	9,918	10,062
L22	66,03	16,7	-	10,204	10,133
L23	18,9	4,75	S19	10,185	10,128
L24	238,23	59,89	-	9,947	10,068
L25	53,6	13,25	S20	9,893	10,055
L26	52,3	12,85	S21	9,841	10,042
L27	88,78	21,75	-	9,752	10,02
L28	14,6	3,55	S22	9,737	10,016
L29	15,59	3,79	S23	9,721	10,012



Таблица 5 - Потери напряжения в линии с двусторонним питанием в послеаварийном режиме

Участок ВЛ	Потери напряжения, В	Мощность присоединенная к участку ВЛ	Напряжения у потребителей присоединенных к участкам ВЛ, или в узлах сети, В
	Режим нагрузки		Режим нагрузки
	100%	25%		100%	25%
L17	375,2	95,47	S13	9955	9433
L18	95,3	94,33	S14	9860	9960
L19	295,9	97,98	S15	9564	9862
L20	80,55	19,5	S16	9483	9842
L21	128,1	30,85	S17	9355	9811
L22	74,1	17,6	S18	9281	9793
L23	Аварийный участок	-
L23	188,7	47,7	S18	10081	10102
L22	140,82	35,13	S17	9940	10067
L21	125,2	30,9	S16	9815	10036
L20	36,84	9	S15	9778	10027
L19	101,5	24,75	S14	9676	10002
L18	19,45	4,7	S13	9657	9997
L17	Аварийный участок	-

3.5 Построение таблиц отклонения напряжения

Таблица 6 -Отклонения напряжения в кольцевой линий

№ п/п	Элемент сети	Обозначение	Удаленный потребитель	Ближайший потребитель	Аварийные режимы
					ВЛ-10кВ
			Нагрузка	Нагрузка	Бли-жай-ший	Уда-лен-ный
			100%	25%	100%	25%
1	Отклонение на шинах 35кВ	VШ35	5,7	0	5,7	0	5,7	5,7
2	Потеря напряжения в ВЛ-35кВ	ДU35	-0,62	-0,17	-1,27	-0,34	-0,62	-1,27
3	ПС-35/10кВ	Потеря в трансформаторе	ДUТ	-5,45	-1,43	-4,16	-1,36	-5,45	-4,16
4		Конструктивная надбавка	ДVК	+5	+5	+5	+5	+5	+5
5		Регулируемая надбавка (РПН)	ДV35/10	-2	-2	-2	-2	-2	-2
6	Потеря напряжения в ВЛ-10кВ	ДU10	-3,52	-0,88	-0,94	-0,24	-6,44	-11,05
7	Отклонение напря-жения у потребителя	VП	-0,82	0,62	2,36	1,36	3,74	7,75
8	Допустимое отклонение	VДОП	±5	±5	±5	±5	±10	±10

Электрическая сеть провод мощность напряжение



Заключение

В данной курсовой работе я рассчитал электрические сети трех напряжений: 10 и 35 кВ. В линии напряжением 10 кВ я рассчитал радиальную линию с двухсторонним питанием. Научился рассчитывать и выбирать сечение проводов по экономическим интервалам и эквивалентной мощности. Проверил выбранные провода по механической прочности и допустимому нагреву. На основе проведенных расчетов выбрал мощность трансформаторов 35/10 кВ, для подстанций ПС-1, ПС-2, ПС-3. Посчитал потери напряжения от источников питания до самых удаленных потребителей.



Список используемой литературы

1. Алиев И.И. «Справочник по электротехнике и электрооборудованию»

Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., доп. - М.: Высшая школа, 2000. - 255с.

2. Будзко И.А. Лещинская Т.Б. Сукманов В.И. «Электроснабжение сельского хозяйства» : Учебники и учебные пособия для студентов высших учеб. заведений. - М.: Колос, 2000. - 536с.

3. Справочник по проектированию электрических сетей и оборудования/ Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера.-3-е изд. и доп.-М.: Энергоиздат, 1981.-408с.

4. Макарова Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ/ Под ред. И.Т. Горюнова, А.А. Любимова. М.: изд. Папирус-Про, 2005-640с.

5.Идельчик В.И. Электрические сети и системы. -М.: Энергоатомиздат, 1989.-592с.

Размещено на Allbest.ru