Устойчивость энергетических систем

Содержание.

 

Содержание. 1

Введение. 2

1.Разработка 4-5 вариантов конфигурации сети. 3

2.Приближенные расчеты потокораспределения в нормальном режиме наибольших нагрузок для двух вариантов сети. 4

3. Выбор номинального напряжения сети и числа цепей линий. 5

4. Приближенные расчеты потокораспределения в режиме наибольших нагрузок и в послеаварийных режимах при выбранном номинальном напряжении. 7

5. Выбор сечений проводов. Уточнение конфигурации сети. 11

6.Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций. 12

7. Формирование однолинейной схемы электрической сети. 13

8. Технико-экономическое сравнение вариантов. 16

9. Электрические расчёты характерных режимов сети: нормальных режимов наибольших и наименьших нагрузок, 3-4 наиболее тяжёлых послеаварийных режимов. 20

10. Оценка достаточности регулировочного диапазона трансформаторов из условия встречного регулирования трансформаторов. 26

11. Расчёт технико-экономических показателей. 28

Заключение. 30

Список литературы. 31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

В данном курсовом проекте поставлена задача систематизировать и расширить  теоретические навыки, развить навыки практического использования знаний, полученных в процессе изучения теоретической  дисциплины. В ходе работы составляется 4-5 наиболее рациональных вариантов  схем электрической сети, из которых  сопоставляется 2 наиболее удачных. В  результате технико-экономического сравнения  выбранных вариантов выбирается самый дешёвый вариант, для которого производится расчёт всех характерных  режимов работы электрической сети, решается вопрос регулирования напряжения, определяются технико-экономические  показатели.

 

Экономические требования сводятся к достижению по мере возможности наименьшей стоимости  передачи электроэнергии по сети, поэтому  следует стремится к снижению капитальных затрат на сооружение сети. Необходимо также принимать меры к уменьшению ежегодных расходов на эксплуатацию электрической сети. Одновременный учёт капитальных  вложений и эксплуатационных расходов может быть произведён с помощью  метода приведенных затрат. В связи  с этим оценка экономичности варианта электрической сети производится по приведенным затратам.

 

Расчет  параметров установившихся режимов  будем  производить при помощи программы для расчёта, анализа и оптимизации электрических сетей и систем RastrWin». Отдельные разделы курсового проекта выполним вручную, для того, чтобы полнее ознакомится с методикой расчета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              1.Разработка 4-5 вариантов конфигурации сети.

 

При разработке вариантов конфигурации сети руководствуемся в первую очередь  следующими показателями: необходимая  надёжность электроснабжения при наименьших затратах, требуемое качество энергии  у приёмников, экономичность, гибкость.

В соответствии с  Правилами устройства электроустановок нагрузки I категории  должны получать электроэнергию от двух независимых источников питания. Двухцепная линия не удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения потребителей I категории, так как при повреждении опор, гололеде возможен полный перерыв питания. Для таких потребителей необходимо предусматривать не менее двух отдельных линий. Для потребителей II категории в большинстве случаев также  предусматривают питание по двум отдельным линиям либо по двухцепной линии. Для электроприёмника III допускается снабжать электроэнергией по одной линии, питающейся от одного источников или в виде отпайки от проходящей вблизи линии.

Таким образом, получили следующие варианты конфигурации электрической сети (Рис. 1.1.):

                      Вариант №1                                                                               Вариант №2

 39 км 39 км

46 км 38км  

 49 км

  

36 км 42 км 36 км

  

                 L_общ  = 349,5 км L_общ  = 344,5 км

             Вариант №3                                                                               Вариант №4                                                                                 

                                                                         

  км

 

           L_общ  = 334 км   L_общ  = 313,5 км

 

                   Вариант №5                                                                              

 

 

 

 

         L_общ  = 335,5 км

   Рис  1.1

В качестве основного критерия выбора 2 вариантов конфигурации сети для  дальнейшего сравнения используем общую длину линий схемы. Как  видим, это схемы №2 и №3, имеющие  наименьшую общую длину всех линий  электрической сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Приближенные  расчеты потокораспределения в  нормальном режиме наибольших  нагрузок для двух вариантов  сети.

 

Для приближенного расчёта потокораспределения воспользуемся программой для расчёта, анализа и оптимизации электрических сетей и систем RastrWin. Для этого зададимся напряжением нашей схемы сети намеренно завышенным 750 кВ, чтобы максимально сократить потери энергии в линиях. Также примем активное и индуктивное удельные сопротивления сети соответственно 0,2 Ом/км  и 0,4 Ом/км.

Исходные  данные по узлам заносим в табл. 2.1:

                                                                                                     Табл. 2.1. Исходные параметры узлов.

Тип	Номер	Название	U_ном, кВ	P_н, МВт	Q_н, Мвар	Р_г, МВт	Q_г, Мвар	V, кВ
База	1	БУ	750			86,1	77,2	750
Нагр	2		750	18	12,6			749.43
Нагр	3		750	36	25,1			749.01
Нагр	4		750	58	40,4			748.9
Нагр	5		750	44	30,7			749.17
Нагр	6		750	10	7			749.15
Нагр	7	Эл.ст. В	750			80	38,8	749.4

 

Исходные  данные по ветвям для каждого варианта схемы сети заносим в табл. 2.2-2.3

                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Табл. 2.2. Исходные параметры для 1-го варианта схемы сети.

Tип	N_нач	N_кон	L, км	R, Ом	X, Ом	P_нач, МВт	Q_нач, Мвар
ЛЭП	1	2	36	7,2	14,4	-20	-20
ЛЭП	1	5	51	10,2	20,4	-23	-29
ЛЭП	2	4	46	9,2	18,4	-12	-16
ЛЭП	2	3	49	9,8	19,6	-11	-11
ЛЭП	3	5	36	7,2	14,4	2	7
ЛЭП	3	7	39	7,6	15,2	24	7
ЛЭП	4	7	38	7,8	15,6	23	12
ЛЭП	6	7	39	7,8	15,6	10	7

 

 

                                    Табл. 2.3. Исходные параметры для 2-го варианта схемы сети.

Tип	N_нач	N_кон	L, км	R, Ом	X, Ом	P_нач, МВт	Q_нач, Мвар
ЛЭП	1	2	36	7,2	14,4	-17	-16
ЛЭП	1	5	51	10,2	20,4	-26	-23
ЛЭП	2	4	46	9,2	18,4	-17	-19
ЛЭП	3	4	34	6,8	13,6	17	9
ЛЭП	3	5	36	7,2	14,4	19	16
ЛЭП	4	7	38	7,8	15,6	29	15
ЛЭП	5	8	23,4	4,68	9,36	12	1
ЛЭП	6	8	14	2,8	5,6	10	7
ЛЭП	7	8	35,1	7	14

 

 

 

 

 

 

Результаты приближенного  расчета потокораспределения представлены на рис. 2.1 и 2.2

Рис. 2.1. Предварительный расчет потокораспределения 1-го варианта схемы сети.

Рис. 2.2. Предварительный расчет потокораспределения 2-го варианта схемы сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор номинального напряжения сети и числа цепей линий.

 

Выбор номинального напряжения сети произведём на основании экономических областей номинальных напряжений [1, Рис. 2.9.], а также по эмпирическим формулам Залесского, Илларинова и Стилла.

Формула Залесского:

, кВ

Формула Илларионова:

, кВ

Формула Стилла:

, кВ,

где L - длина линии в км, P – передаваемая по линии мощность.

Полученные  значения сведём в табл. 3.1.-3.2. На основании  табл. 4.3. [2] принимаем, что для 1-го и 2-ого  вариантов схемы сети линии 1-2 и 1-5 и 4-7 сооружаем двухцепными. При  этом сеть должна работать в режиме максимально близком к режиму натуральной мощности.

                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Табл. 3.1. Выбор номинального напряжения для 1-го варианта схемы сети.

Номер линии	Расчётное значение Uном, кВ
	По формуле Залесского	По формуле Илларионова	По формуле Стилла	По экономическим областям
1-2	179,4213	125,4017	125,845	110
1-5	197,0749	123,5763	120,3832	110
2-4	72,75301	51,03078	53,71791	110
2-3	67,76799	46,38638	50,7984	110
3-5	168,5705	119,3566	118,5702	110
3-7	158,1218	110,8966	108,3263	110
4-7	174,5995	121,1761	120,1169	110
6-7	78,51751	58,66154	58,71043	110

 

Табл. 3.2. Выбор номинального напряжения для 2-го варианта схемы сети.

Номер линии	Расчётное значение Uном, кВ
	По формуле Залесского	По формуле Илларионова	По формуле Стилла	По экономическим областям
1-2	179,4213	125,4017	125,845	110
1-5	197,0749	123,5763	120,3832	110
2-4	72,75301	51,03078	53,71791	110
3-4	57,92236	46,16334	47,93687	110
3-5	168,5705	119,3566	118,5702	110
4-7	156,3809	110,6673	108,2393	110
5-8	143,2498	114,4727	118,9667	110
6-8	52,82045	56,47896	54,55295	110
7-8	108,8157	82,61356	79,73089	110

       

             Таким образом, для двух вариантов  схемы сети номинальное напряжение  принимаем равным 110 кВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Приближенные расчеты потокораспределения  в режиме наибольших нагрузок  и в послеаварийных режимах  при выбранном номинальном напряжении.

 

Приближенные  расчёты потокораспределения в  режиме наибольших нагрузок при выбранном  номинальном напряжении и количестве линий произведём при помощи программы  для расчёта, анализа и оптимизации  электрических сетей и систем RastrWin. Напряжение в базисном узле примем кВ.

Результаты  приближенного расчета потокораспределения в режиме наибольших нагрузок представлены на рис. 4.1 и 4.2:

Рис.4.1. Режим наибольших нагрузок при выбранном номинальном напряжении для 1-го варианта схемы сети.

 

 

 

 

Рис. 4.2. Режим наибольших нагрузок при выбранном номинальном напряжении для 2-го варианта схемы сети.

Для расчёта потокораспределения в  послеаварийных режимах поочерёдно отключаем линии на схеме сети. Для двухцепной линии отключаем  одну из цепей линии.  В табл. 4.1.-4.2. заносим данные об изменениях напряжения в узлах схемы  и токовых  нагрузках по оставшимся включенным линиям.

Табл. 4.1. Послеаварийные режимы для 1-го варианта схемы сети.

N ветви	Напряжение в узлах								Umin,%
	1	2	3	4	5	6	7	Umin,кВ
1-2	119	112.12	110.2	108.68	112.54	110.53	112.23	108.68	98.8
1-5	119	114.2	109.79	109.65	109.49	111.03	112.71	109.49	99.5
2-4	119	115.57	109.92	103.62	112.42	107.13	108.88	103.62	94.2
2-3	119	115.68	110.02	110.65	112.46	111.76	113.43	110.02	100
3-5	119	114.46	110.41	110.13	114.27	111.54	113.23	110.13	100
3-7	119	115.42	110.59	114.29	112.7	117.01	118.61	110.59	100
4-7	119	114.85	112.56	109.89	113.55	113.97	115.62	109.89	99.9
6-7	119	115.56	113.05	112.62	113.74		116.23	112.62	102.4

Табл. 4.2. Послеаварийные режимы для 2-го варианта схемы сети.

N ветви	Напряжение в узлах									Umin,%
	1	2	3	4	5	6	7	8	Umin,кВ
1-2	119	113.17	107.56	109.27	111.54	111.15	113.6	111.75	107.56	97,8
1-5	119	114.78	104.43	107.49	107.17	107.53	111.24	108.16	104.43	94,9
2-4	119	117.68	103.04	103.18	108.95	107.53	108.55	108.16	103.04	93,7
3-4	119	116.27	105.35	112.72	111.29	111.97	116.04	112.58	105.35	95,8
3-5	119	114.7	101.4	107.22	113.26	111.76	112.53	112.36	101.4	92,2
4-7	119	115.41	108.22	109.72	112.39	112.87	116.61	113.47	108.22	98,4
5-8	119	115.87	108.84	111.31	111.95	113.66	115.74	114.25	108.84	98,9
6-8	119	115.97	109.55	111.65	113.02		115.93	114.17	109.55	99,6
7-8	119	116.17	109.11	112.35	111.39	109.75	117.51	110.37	109.11	99,5

 

Табл. 4.3. Токовая нагрузка в послеаварийном режиме для 1-го варианта схемы сети.

N откл. ветви	Токи в ветвях
	1-2	1-5	2-4	2-3	3-5	3-7	4-7	6-7	Imax
1-2	(260)	177	98	53	84	112	143	64	260
1-5	181	(261)	130	123	33	141	127	63	261
2-4	130	178	-	153	90	85	197	66	197
2-3	125	179	144	-	88	155	118	63	179
3-5	169	136	123	109	-	131	130	63	169
3-7	132	177	80	150	80	-	187	60	187
4-7	157	149	144	61	38	151	(234)	62	234
6-7	128	144	82	68	31	151	146	-	151

 

 

 

 

 

Табл. 4.3. Токовая нагрузка в послеаварийном режиме для 2-го варианта схемы сети.

N откл. ветви	Токи в ветвях
	1-2	1-5	2-4	3-4	3-5	4-7	5-8	6-8	7-8	Imax
1-2	(222)	201	112	84	154	176	48	63	102	222
1-5	160	(319)	212	137	106	157	84	66	147	319
2-4	54	267	-	42	224	211	58	66	70	267
3-4	102	210	100	-	240	137	108	63	168	240
3-5	163	154	218	250	-	210	56	63	55	250
4-7	137	177	166	71	164	(283)	99	62	158	283
5-8	116	193	128	128	114	191	-	62	62	193
6-8	115	160	124	99	134	174	96	-	96	174
7-8	104	209	107	161	82	218	64	64	-	218