ВВЕДЕНИЕ

      В данной курсовой работе произведен расчет районной электрической сети.

       В районе содержится 5 пунктов  с потребителями I, II, III категорий, источником питания которых является мощная узловая подстанция (КЭС).

     Необходимо выбрать и охарактеризовать электрифицируемый район, источник питания и потребителей. Также  в ходе работы определяется потребная району  мощность, составляется баланс активной и реактивной  мощностей.

       Также разрабатываются различные конфигурации сети. Для  двух наиболее рациональных вариантов определяются: номинальное напряжение линий, схема электрических соединений и параметры основного оборудования. Для каждого из этих вариантов производится технико-экономический расчет, в результате которого выбирается наиболее экономически-выгодный вариант. Для выбранного варианта производится расчет параметров основных режимов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Анализ исходных  данных

  1.1. Характеристика  электрифицируемого района.

        По исходным данным в качестве источника питания задана КЭС сеть будем проектировать в центральном регионе России, а именно, в Смоленской области. Данному региону соответствует III район по гололёду и II по ветру. Смоленская область находится в умеренном климатическом поясе. Среднегодовое количество осадков колеблется от 400 до 1000 мм. Максимальная температура воздуха +32°С, минимальная -36°С. Из полезных ископаемых на территории области находится только бурый уголь. В регионе развиты такие отрасли промышленности как машиностроение и металлообработка, а также легкая, химическая, строительных материалов и пищевая промышленности. 

  1.2. Характеристика  потребителей.

  Районная  электрическая сеть состоит из пяти пунктов потребителей электроэнергии:

• в пункте 1 содержится 20% потребителей – I категории, 30% - II категории, 50%  III категории. Коэффициент мощности нагрузки равен 0,9. Пик нагрузки приходится на период времени с 8 до 12 часов и составляет 24 МВт;
• в пункте 2 содержится 10% потребителей – I категории, 20% - II категории, 70% - III категории. Коэффициент мощности нагрузки равен 0,88. Пик нагрузки приходится на период времени с 12 до 16 часов и составляет 10 МВт;
• в пункте 3 содержится 15% потребителей – I категории, 25% - II категории, 60%  III категории. Коэффициент мощности нагрузки равен 0,88. Пик нагрузки приходится на период времени с 8 до 16 часов и составляет 11 МВт;
• в пункте 4 содержится 30% потребителей – I категории, 30% - II категории, 40% - III категории. Коэффициент мощности нагрузки равен 0,89. Пик нагрузки наблюдается с 8 до 12 часов и составляет 16 МВт;
• в пункте 5 содержится 30% потребителей – I категории, 20% - II категории, 50% - III категории. Коэффициент мощности нагрузки равен 0,89. Максимальная нагрузка приходится на период времени с 12 до 16  часов и составляет 18 МВт;

   Характеристика  категорий потребителей:

• К потребителям I категории относятся электроприёмники(больницы), нарушение снабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству. Питание должно осуществляться без перебоев и не менее двух источников питания, и перерыв в электроснабжении которых может быть допущен на время автоматического ввода резервного питания.
• К потребителям II категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов (промышленные предприятия, заводы по производству молочной продукции, хлебозавод). Эти электроприемники рекомендуется обеспечить электроэнергией от двух независимых источников. Перерыв в электроснабжении допустим на время включения резервного питания дежурным персоналом или выездной бригадой.
• К потребителям III категории относятся остальные электроприемники (частный сектор), отключение которых может осуществляться на срок не более 24 часов.

1.3.Характеристика  источника питания.

           Источником питания  нашей районной сети является КЭС. Она  может выдавать в сеть напряжение не ниже 110 кВ.

     Рассматриваемая сеть питается от напряжения класса 110 кВ. При проектировании подстанций и сетей необходимо учесть следующие  требования:

— передача и распределение заданного количества электроэнергии в соответствии с заданным графиком нагрузки;

— надежная работа потребителей и энергосистемы  в целом;

— сокращение капзатрат на сооружение подстанций; 
— снижение ежегодных издержек и ущерба при эксплуатации подстанций.

     Напряжение  на шинах источника питания:

при наибольших нагрузках- 105 %

при наименьших нагрузках- 101 %

при тяжелых  авариях в питающей сети- 105% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Потребление активной и баланс реактивной мощности в проектируемой сети.

2.1. Определение  потребной району активной мощности  и энергии.

     Потребная мощность сети равна сумме максимальной зимней нагрузки и потерь мощности, которые составляют 5 % от суммарной  максимальной зимней нагрузки.

     Построим  графики нагрузок в именованных  единицах для каждого пункта:

 Найдем суммарную  зимнюю максимальную  активную мощность нагрузки путем графического суммирования графиков нагрузки каждого пункта:

 Суммирование  графиков нагрузки каждого пункта для  зимы.          Таблица №2.1

 Летняя нагрузка составляет 40 % от зимней, следовательно, получим:

 Суммирование  графиков нагрузки каждого пункта для  лета.            Таблица №2.2

     Тогда получим:

     Найдем  годовое потребление электроэнергии. Оно складывается из зимнего и  летнего потребления с учётом числа дней:

     ПУНКТ №1.

     Аналогично  находим для остальных пунктов. Полученные результаты сведем в  таблицу. 

Годовое потребление  электроэнергии.                                                     Таблица №2.3

Определим число часов использования максимальной нагрузки за год:

; T₁= =4043,2 ч.

Расчет  для остальных пунктов сведем в таблицу 2.4 

Число часов использования максимальной нагрузки        Таблица 2.4

2.2.Составление баланса реактивной мощности.

     Потребная реактивная мощность складывается из суммарной реактивной максимальной мощности нагрузки, потерь реактивной мощности в линиях, потерь реактивной мощности в трансформаторе, за вычетом  зарядной мощности линий.

     Найдем  потери реактивной мощности в трансформаторе, которые составляют 10% от суммарной  максимальной полной мощности нагрузки. Максимальная полная мощность протекает  в период с 8 до 12 часов:

     Найдем  суммарную максимальную зимнюю реактивную мощность нагрузки, путем графического суммирования графиков нагрузки каждого  пункта: 
 
 

Суммирование  графиков нагрузки каждого пункта для  зимы             Таблица №2.5

Так как для  всех пунктов летняя нагрузка составляет 40 % от зимней, следовательно, получим: 

Суммирование  графиков нагрузки каждого пункта для  лета.            Таблица №2.6

   Тогда получим:

       На всех пунктах устанавливаем компенсирующее устройство БСК. 

  Составим таблицу значений для расчёта желаемой реактивной мощности к.у.: 

Расчётные значения для расчёта к.у.     Таблица 2.7

     Подберём  необходимое число компенсирующих устройств  для каждого пункта. Количество батарей должно быть кратным двум, лучше четырём.

     Новое значение реактивной мощности и cos:

     Расчет  сведем в таблицу 2.8: 
 

      Расчет значений Q’, cos.          Таблица 2.8

     В данной главе была определена потребная району активная мощность и энергия, были предоставлены расчеты баланса реактивной мощностей, выбраны устройства компенсации реактивной мощности. 
 
 
 
 
 
 

3. Конфигурация, номинальное  напряжение, схема  электрических соединений, параметры основного  электрооборудования  сети.

3.1 Составление  рациональных вариантов схем  сети. 

    Составим  несколько вариантов исполнения схем сети, для каждого из которых найдём суммарную длину воздушных линий электропередач (с учётом 20% надбавки из-за не прямолинейности ВЛЭП, т.е. учитывающая профиль линии), напряжение .

     Основные  требования, предъявляемые к схемам электрических сетей.

1. Экономичность электрической сети;
2. Схема должна обеспечивать необходимую надежность;
3. Обеспечение требуемого качества э/э у потребителей;
4. Схема сети должна быть достаточно гибкой, приспособленной к разным режимам распределения мощности;
5. Схема сети должна строиться с максимальным охватом территории;
6. Схема должна обеспечивать оптимальный уровень ТКЗ;
7. Построение электрической сети должно соответствовать условиям охраны окружающей среды;
8. Схема должна иметь возможность её построения из унифицированных элементов – линий и подстанций.

    Исходя  из этих требований, составим четыре варианта схемы:

    Рис. 3.1 Вариант №1 L=211,2 км          Рис. 3.2 Вариант №2 L=181,9 км 
 
 

  Рис. 3.3 Вариант №3 L=149,54 км                      Рис. 3.4 Вариант №4 L=160,51км 
 
 

    Из  вариантов схем сети выберем  вариант  №3 (из-за наименьшей суммарной длины всех линий и высокой надежности), и вариант №4(суммарная длина всех линий небольшая). 

3.2 Предварительный  выбор напряжения.

     Во  всех пунктах имеются потребители  первой категории, следовательно, все  линии  должны быть двух цепные (N = 2).

     Так как источником питания является КЭС, то напряжение линий, отходящих  от неё может быть не меньше 110 кВ, данное условие учитываем при  выборе напряжений на линиях.

     Сделаем выбор номинального напряжения для  всех воздушных линий.

     Произведем  выбор напряжения линий для варианта №1(схема № 3). 

     Линия ВЛ ИП-1

     Мощность, передаваемая по ВЛ ИП-1:

     P_ИП-1= P_{Σ нг 1-3-5 max}

     Максимальная  мощность, передаваемая по ВЛ ИП-1:

     P_ИП-1= P_{Σ нг max} = 49,4 МВт

     Расчёт  напряжения остальных линий сведём в таблицу 3.1.

Предварительный выбор напряжения для варианта №1.                        Таблица 3.1

Рассмотрим аналогично вариант №2 (схема №4)

Предварительный выбор напряжения для варианта №2 представим в виде таблицы.

  Предварительный выбор напряжения для варианта №2.                     Таблица 3.2