Расчет питающей электрической сети

Министерство  путей сообщения РФ

 

Дальневосточный государственный университет 

путей сообщения

 

 

 

 

 Кафедра:  «Электроснабжение   

                                                              транспорта»

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

НА ТЕМУ: "Расчет питающей электрической сети"

 

К.П. 101800 .     .  633

 

 

 

 

 

                                     Выполнил:

 

                                                    Проверил: Буравлев А. А.

 

 

 

 

 

 

 

 
Хабаровск 
2003

 

 

Содержание 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В данном курсовом проекте  рассчитана заданная питающая линия, питающая потребителей, как тяговых, так и не тяговых, заданных своими активными максимальными мощностями. Для линии рассчитаны следующие параметры:

  • количество и тип трансформаторов подстанции;
  • сечение проводников ЛЭП;
  • определение потокораспределения мощностей;
  • напряжения на шинах потребителей;
  • себестоимость передаваемой электрической энергии.

 

Исходные данные.

 

Номинальное напряжение сети    UНОМ.С =      кВ.

 

Длины ЛЭП для участка сети, км: 

Обозначение участка ЛЭП

Аа

Аb

ac

bB

cB

Длина, км

          

 

Электрическая система -

Отклонение напряжения на шинах  в режиме наибольших нагрузок -     %,

Отклонение напряжения на шинах в режиме наименьших нагрузок -     %.

 

Электростанция -

Тип генератора              : номинальное рабочее напряжение      кВ,

число генераторов NГ =   ,

мощность собственных нужд электростанции SСОБ =   %

 

Характеристики нагрузок подстанций

                           

 

 

  

 

Стоимость электроэнергии -        руб/кВт ч

 

1.  Выбор расчетных  режимов и определение мощности  потребителей подстанций

1.1 Выбор расчетных  режимов питающей электрической  сети

 

В данном курсовом проекте рассматривается три основных режима работы электрической сети:

    1. нормальный установившийся режим максимальных нагрузок (PНБ);
    2. нормальный установившийся режим минимальных нагрузок (PНМ = PНБ·0,3);
    3. послеаварийный режим (PПАВ = PНБ).

В первых двух режимах параметры системы близки  к номинальным значениям или отклоняются на величину, соответствующую нормативным документам. Третий режим - наступает после локализации аварии, главное для него обеспечить требуемую надежность работы сети и бесперебойное электроснабжение потребителей I и II категорий.

При нормальном установившемся режиме в работе находятся все трансформаторы подстанций и работают все генераторы электростанций. Схема питания для этого случая - кольцевая.

При нормальном установившемся режиме минимальных нагрузок на подстанциях работают все трансформаторы. Число генераторов берется таким же, как и в нормальном режиме. Схема питания также кольцевая.

Режим послеаварийный возникает после  отключения головного участка ЛЭП, по которому протекает наибольшая мощность. В работе находятся все трансформаторы потребителей и все генераторы электростанции.

1.2 Определение мощности  потребителей на шинах электростанции.

 

Активная мощность (МВт) и реактивная мощность (МВАр) в режиме наибольших нагрузок на генераторных шинах электростанции (на стороне НН) определяется по следующей формуле

 

,

MbaP,

(1) (2)

Где

PГå

-

суммарная активная мощность NГ работающих генераторов, МВт;

 

QГå

-

суммарная реактивная мощность NГ работающих генераторов, МВАр;

 

PСОБ

-

активная мощность собственных  нужд станции, МВт;

 

 

QСОБ

-

реактивная  мощность собственных  нужд станции, МВАр;

 

PНАГР.НН.В

-

активная мощность  нагрузки на шинах НН электростанции, МВт;

 

 

QНАГР.НН.В

-

реактивная мощность  нагрузки на шинах НН электростанции, МВАр;


Активную и реактивную мощность NГ работающих генераторов, а также мощность собственных нужд электростанции определяются на основе исходных данных по формулам

,

(3)

где

SНГ

-

полная номинальная мощность одного генератора, для заданного типа генератора принимается по [4];

 

cosjГ

-

номинальный коэффициент мощности генератора по [4] .


По [4] для генератора типа                SНГ =     МВА , cosjГ =      .

Тогда по (3) получаем

 
                               

Реактивная мощность определяется аналогично по (3)

Активная и реактивная мощность собственных нужд определяется по формулам

,

(4)

,

(5)

где

SСОБ

-

мощность собственных нужд станции, %;


тогда

                                      ,

                                        .

Следовательно, по формулам (1) и (2) получаем для режима максимальной нагрузки

                                                           ,

                                          МВАр ,

(6)


 

             

Реактивная мощность на шинах СН электростанции В по формуле аналогичной (6)

                                                       .

Определяем мощность на шинах ВН электростанции В по формулам

 

,

(7) (8)


                                        ,

 

Для режима минимальных нагрузок формулы аналогичны, но мощности нагрузок берутся в размере 30% от максимальных и число работающих генераторов NГ =   .

Для послеаварийного  режима мощности нагрузок равны мощностям в режиме максимальных нагрузок. Результаты расчетов для режимов приведены в таблице 1.

1.3 Определение нагрузок  потребителей подстанции 

Мощности потребителей на шинах  подстанции      можно определить по формулам аналогичным (1)-(8).Результаты приведены в таблице 1. 

1.4 Определение мощностей  потребителей на шинах тяговых  подстанции  

Мощность потребителей на шинах 27.5 кВ в режиме наибольших нагрузок рассчитывается по формулам

,

,

(9)

 

(10)

 где

g

-

коэффициент, учитывающий неравномерность  загрузки фаз и обмоток трансформаторов; при значении районной нагрузки до 30% тяговой g=1,15; свыше 30% - g = 1,1;

 

P'СР.Н.М.  Р"СР.Н.М

-

среднесуточная активная мощность опережающего и отстающего плеч питания тяговой подстанции  в месяц интенсивного движения, МВт;

 

 

Q'СР.Н.М  Q"СР.Н.М

-

среднесуточная реактивная мощность опережающего и отстающего плеч питания  тяговой подстанции  в месяц  интенсивного движения, МВАр;

 

k'М   k"М

-

коэффициенты, учитывающие допустимую по условиям износа изоляции обмоток трансформатора нагрузки подстанций, выбираются по [3]:


k"M = 1   ; k'M =        .

 

 

Реактивные мощности на шинах тягового электроснабжения определяем по формуле (6)

                                                     МВАр;

                                                      МВАр.

   0,3  следовательно g =    .

Тогда по (9) и (10) получаем

                                               

                               

Мощность на стороне ВН можно  определить по формуле

, МВт;

, МВАр.

  

Где

d

-

коэффициент, учитывающий несовпадение районной и тяговой нагрузок,  
d = 0,9;


тогда

                                            МВт;

                                            МВАр.

Данные всех расчетов сведены в  таблице 1.

Таблица 1   Мощности нагрузок на шинах подстанций в расчетных режимах

Подстанция

 
Мощность на шинах подстанции

МВА в режиме 

наибольших нагрузок

наименьших нагрузок

Послеаварийный режим

       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       

2. Выбор количества  и типа трансформаторов подстанций

 
2.1 Выбор количества трансформаторов

 

Число трансформаторов  подстанций определяется категориями  потребителей, присоединенных к шинам подстанции. При питании потребителей I категории трансформаторов должно быть не менее двух.

2.2 Определение мощности  трансформатора подстанции

 

Тип трансформатора подстанции определяется классом напряжения сети, потребителей, мощностью потребителей.

Мощность  трансформатора определяется по формуле

МВА

  

где

SНБ

-

расчетная мощность трансформатора, МВА.

 

nT

-

количество трансформаторов подстанции.


Для электростанции

                          МВА;

 

                                 МВА.

Принимаем к установке трансформатор                          , SНОМ.Т =      МВА [3] .

Коэффициент загрузки трансформатора определяется по формуле

  

В послеаварийном режиме трансформатор  может работать с 140% перегрузкой .Поэтому трансформатор проверяется по условию

 

  

                                МВА ;

>

Условие выполняется.

Для остальных подстанций условие  выбора:

 

Данные выбранных трансформаторов  по [3] приведены в таблице 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2    Данные трансформаторов подстанций

Параметр

Подстанция

         

1

2

3

4

5

Тип трансформатора

        

Номинальная мощность SНОМ.Т, МВА

        

Количество, шт.

       

Коэффициент загрузки k3

        

Номинальные напряжения обмотки, кВ: 

       

ВН , UНВ

        

СН , UНС

        

НН , UНН

        

Напряжения короткого замыкания  между:

        

ВН-СН , UK.ВС %

        

ВН-НН , UK.ВН %

        

1

        

СН-НН , UK.СН %

        

Мощность потерь короткого замыкания            DPК, МВт

        

Мощность потерь холостого хода DPХ, МВт

        

Ток холостого хода IХ ,%

        

Пределы регулирования РПН на ВН

        

Пределы регулирования ПБВ на СН

        

3. Определение  приведенных нагрузок подстанций

3.1 Определение параметров  схемы замещения трансформатора

 

Под приведенной нагрузкой подстанции понимается нагрузка на шинах ВН с учетом потери мощности в трансформаторах.

Для расчета потерь мощности составляем “Г” – образную схему замещения  трансформатора, расчет ведется по методике изложенной в [1] .

Рис.2  “Г”–образная схема замещения трехобмоточного трансформатора.

 

Активные сопротивления в схеме  замещения определяются по формуле

, Ом.

  

Индуктивные сопротивления в схеме  замещения определяются:

, Ом;

  

, Ом;

  

, Ом.

  

Активная и индуктивные проводимости могут быть определены  по формулам

, См;

 

, См.

 


Пример расчета для подстанции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты расчетов для подстанций сведены в таблице 3

Таблица 3    

Параметры схемы замещения

Режим

Подстанция

RT , 

Ом

XT1 ,

Ом

XT2 ,

Ом

XT3 ,

Ом

GT ,

х10-5 См

BT , 

х10-5 См

наибольших

              

и наимень-

              

ших

              

нагрузок

              

после

              

аварийный

              
               
               

 

3.2 Определение приведенных  нагрузок подстанций

 

Потери мощности в звене схемы  замещения определяются мощностью  в конце звена (ветви). Потери активной мощности в звеньях а-2 и а-3 можно определить по формулам

, МВт;

  

, МВАр;

  

, МВт;

  

, МВАр.

 

Мощность в начале звеньев а-2 и а-3  или мощность в конце звена а-1 определяется по формуле

, МВт ;

  

, МВАр.

 

Потери в звене а-1 определяются по формуле

, МВт ;

  

, МВАр.

 

Мощность в начале звена а-1 (в точке b)

, МВт ;

  

, МВАр.

 

Потери мощности в поперечной ветви схемы замещения определяется по формуле

, МВт ;

  

, МВАр.

 

Следовательно, приведенная нагрузка подстанции, в точке с схемы замещения определяется по формуле

, МВт ;

  

, МВАр.

 

, МВт. 

  

Проведем расчет приведенной нагрузки подстанции     в режиме наибольших нагрузок

                                                               МВт ;

                                                                  МВАр;

                                                                  МВт;

                                                                МВАр.

                                                              МВт

                                                          МВАр.

                                                                                  МВт;

                                                                          МВАр.

                                                                                      МВт ;

                                                                                     МВАр;

                                                                                       МВт;

                                                                                        МВАр;

                                                                               МВт;

                                                                               МВАр;

                                                                         МВА. 

Результаты подобных расчетов для  различных режимов и подстанций приведены в таблице 4

Таблица 4    Приведенные нагрузки подстанций

 
Режим

Мощность и потери мощности, МВА.

 
Подстанция 

           

1

2

3

4

5

6

 

SНБ.НН

        
 

SНБ.СН

        
 

DSНБ.а-2

        
 

DSНБ.а-3

        
 

SНБ.а-1

        
 

DSНБ.а-1

        
 

SНБ.b

        
 

DSНБ.b-0

        
 

SНБ.ПРИВ

        
 

SНМ.НН

        
 

SНМСН

        
 

DSНМ.а-2

        
 

DSНМ.а-3

        
 

SНМ.а-1

        
 

DSНМ.а-1

        
 

SНМ.b

        
 

DSНМ.b-0

        
 

SНМ.ПРИВ

        

 

4. Определение  предварительного распределения  мощности в сети

 

Для нахождения предварительного распределения  мощности составляем расчетную схему.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Рис.3 Расчетная схема 

Значение полной мощности на головных участках можно определить по формулам

МВА

(11)

МВА

(12)

где

L

-

общая длина ЛЭП, км;

 

lАi

-

расстояние от левого источника до подстанции, км.


Общая длина линии

L = lAa + lac + lCb + lBb + lbA     

L = lAa + lac + lcB + lBb + lbA =                                         =       км.

 
Следовательно, мощность на головных участках по (11) и (12) равна

 

 

 

                                                                     

 

 

 

 

Проверка баланса мощностей:

 

 

 

 

 

 

.

Баланс сошелся.

 

Мощности, протекающие по участкам можно определить по формулам

, МВА;

(13)

, МВА;

(14)

, МВА;

(15)


тогда

=                                                                                          МВА;

           =                                                                                           МВА;

           =                                                                                          МВА

Так как большая мощность на участке   , следовательно, для расчета послеаварийного режима отключаем этот головной участок. 
      Расчеты для остальных режимов приведены в таблице 5

 

Таблица 5  Мощности участков линии

Участок ЛЭП

Полная мощность в расчетном  режиме, МВА 

 

наибольших нагрузок

Наименьших нагрузок

Послеаварийный

Aa

      

аc

      

сB

      

Bb

      

Ab

      
Расчет питающей электрической сети