Расчет и проектирование электрических сетей высокого напряжения

Министерство Транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(СамГУПС)

Кафедра “Электроснабжение железнодорожного транспорта”

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

“Электрические станции, сети и системы”

Вариант №35

Выполнил: студент 2 курса

Губайдуллин Ф.Р.

Группа: Электроснабжение

Проверил: Байрамов

Уфа 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

Введение 3

Задание 4

1. Определение ожидаемой суммарной расчетной нагрузки 5
2. Определение числа и мощности трансформаторов ГПП 6
3. Электрический расчет электропередачи 110 кВ 7
4. Определение напряжений и отклонений напряжений 10
5. Построение диаграммы отклонения напряжения 12
6. Определение потерь электроэнергии 13
7. Расчет токов короткого замыкания 14
8. Выбор и проверка аппаратуры на термическую и

электродинамическую устойчивость 16

9. Определение годовых эксплуатационных расходов и

себестоимости передачи электрической  энергии 17

10. Использованная литература 18 

Целью курсовой работы является приобретение студентами практических навыков расчета и проектирования электрических сетей напряжением 110кВ и выше. В задание входит:

−    расчет электрических  нагрузок железнодорожного узла;

−    выбор числа  и мощности трансформаторов главной  понизительной подстанции (ГПП);

−    электрический  расчет питающей воздушной ЛЭП 110кВ, а также расчет токов короткого  замыкания и проверки основной аппаратуры ГПП на термическую и электродинамическую  устойчивость.

Необходимо:

1.     По заданным  значениям отдельных электрических  нагрузок, расположенных на территории  железнодорожного узла, определить  суммарную расчетную нагрузку.

2.     Определить  мощность ГПП, категорийность потребителя, выбрать число и мощность трансформаторов на ней.

3.     Выполнить  электрический расчет воздушной ЛЭП 110кВ.

4.     Определить  годовые эксплуатационные расходы  и себестоимость передачи электрической  энергии. 

5.     Составить  принципиальную схему электропередачи,  и выбрать электрооборудование. 

6.     Рассчитать  токи короткого замыкания, проверить  аппаратуру на термическую и  электродинамическую устойчивость

ЗАДАНИЕ

1. Определение ожидаемой суммарной расчетной нагрузки.

Суммарная расчётная активная мощность в МВ*А определяется сложением  отдельных нагрузок с учетом коэффициента разновременности максимума К_раз=0.9:

P_P∑==0.9(8.3+1.35+1.21+1.14+2.18+0.065)=12.82 МВА

Расчетная реактивная мощность может быть определена по формуле:

Q_P∑==0.9(4.399+0.7155+0.3388+0.7524+2.0274+0.0403)=7.45 МВА

tg φ₁ = 0,53 
tg φ₂ = 0,53 
tg φ₃ = 0,28 
tg φ₄ = 0,66 
tg φ₅ = 0,93 
tg φ₆ = 0,62

Суммарная расчетная мощность:

S_P∑===14.8 МВА

2. Определение числа и мощности трансформаторов ГПП, обоснование схемы внешнего электроснабжения.

Выбираем 2 трансформатора напряжением 110 кВ и 10 кВ.

Определим мощность трансформаторов  с коэффициентом загрузки К_з:

S_т===10.57 МВА

Выбираем ближайшее стандартное  значение номинальной мощности трансформатора 16 МВА.

Марка трансформатора: ТДН16000/110

Проверим коэффициент  загрузки трансформатора в аварийном  режиме:

К_з===0.9

т.к. К_з=0.9< (1.3…1.4), трансформатор выбран верно.

Строим простейшую схему  электрических соединений - схему  мостика, т.к. ГПП не рекомендуется  превращать в сложный узел приема и распределения электроэнергии.

Определим число отходящих  фидеров: =5.333

Число отходящих от ГПП фидеров 10кВ:  5.

Расчетный ток нормального  режима:

I_p===38.8 А

Провода питающих ЛЭП – 110кВ принимаем сталеалюминевыми, марки АС. Выбираем сечение из технических и экономических условий. Т.к. по экономическому условию оно всегда будет большим, можно исходить из экономической плотности j_э:

S=S_э===35.2 мм²

Согласно ПУЭ по условиям потерь электрической энергии на корону, диаметр провода следует  принять 11.4 мм, что соответствует  сечению 70 мм².

Проверяем полученное сечение  по длительно допустимому току для  аварийной ситуации, когда по одной  ЛЭП будет протекать расчетный  ток всей ГПП:

I_p===77.7 А

Для провода марки АС-70 длительно допустимый ток I_дд=265А, следовательно, провода марки АС-70 подходят. 

3. Электрический расчет электропередачи 110кВ.

Схему замещения ЛЭП принимаем  П-образной, трансформатора Г-образной:

Вычисляем активное сопротивление  двухцепной линии:

r_л=₌31.62 Ом

r₀ – активное сопротивление одного километра линии. r₀===0.34 Ом/км.

Вычисляем индуктивное сопротивление  двухцепной линии:

х_л===37.2 Ом

х₀ – индуктивное сопротивление одного километра линии х₀=0.4 Ом/км.

Вычисляем емкостную проводимость линии:

B_л=2В₀*=2*2.68*10^-6*186=996.96*10^-6 См

B₀ – емкостная проводимость одной линии. В₀=2.68*10^-6 См/км

D_ср – среднее геометрическое расстояние между проводами. Т.к. они расположены горизонтально, то D_cр=40 м.

Определяем сопротивление  трансформаторов:

r_T=₌=2 Ом

x_T===43.5 Ом

ΔP_m – потери мощности при коротком замыкании ΔP_m=85 кВт;

U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора U_к=11.5 кВ

S_н – номинальная мощность трансформатора S_н=16*10³ кВ*А;

U_н – номинальное напряжение основного вывода трансформатора U_н=110 кВ

Определяем проводимости трансформаторов:

G_T===2.98*10^-6 См

B_T===1.85*10^-5 См

ΔP_cm – потери активной мощности в стали трансформатора, приближенно равные потерям мощности при холостом ходе P_cm≈18 кВт;

I₀ – ток холостого хода I₀=0.7 %

Определяем емкостную  мощность двухцепной линии:

Q_c==110²*999.96*10^-6=12.1 Мвар

Согласно принятой П-образной схемы замещения половина емкостной  мощности 0.5Q_c генерируется в начале линии и половина – в конце.

Определение мощностей на участках:

1. Определим потери мощности в трансформаторах:

ΔŠ_об===0.042+j0.92 МВА

==0.1 МВА

Потери реактивной мощности в стали трансформатора:

ΔQ_μ===0.112 МВА

Определим потери мощности в проводимости трансформаторов:

ΔŠ_сm=m(ΔP_cm+jΔQ_μ)=2(0.018+j0.112)=0.036+ j0.224 Мвар

==0.05 Мвар

m – число трансформаторов ГПП m=2

Определение мощности в начале линии электропередачи:

2. Определяем мощность в начале расчетного звена трансформаторов S_н.тр.