Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Методичні вказівки

до курсового проекту з дисципліни “Електричні системи і мережі”

для студентів електроенергетичних спеціальностей

(заочного навчання)

Усі цитати, цифровий, фактичний матеріал та бібліографічні відомості перевірені, написання одиниць відповідає стандартам. Зауваження рецензентів враховані. Укладачі: Ж.І. Остапчук ______ В.В. Кулик ______ В.А. Видмиш

Вимогам, які висуваються до інструктивно-методичної літератури, відповідає. До друку і в світ дозволяю на підставі §2 п. 15 “Єдиних правил....” Проректор з навчальної та науково-методичної роботи В.О. Леонтьєв

Затверджено

на засіданні кафедри ЕСС

Протокол № 15 від 10.06.2003 р.

Зав. кафедрою____ /Лежнюк П.Д./

Вінниця ВНТУ 2004

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Методичні вказівки

до курсового проекту з дисципліни “Електричні системи і мережі”

для студентів електроенергетичних спеціальностей

(заочного навчання)

Вінниця ВНТУ 2004

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Методичні вказівки

до курсового проекту з дисципліни “Електричні системи і мережі”

для студентів електроенергетичних спеціальностей

(заочного навчання)

Затверджено

на засіданні кафедри ЕСС

Протокол № 15 від 10.06.2003 р.

Вінниця ВНТУ 2004

Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни “Електричні системи та мережі” для студентів електроенергетичних спеціальностей (заочного навчання) /Уклад. Ж.І. Остапчук, В.В. Кулик, В.А. Видмиш – Вінниця: ВНТУ, 2004. – 76 с./

Рекомендовано до видання Методичною радою Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України

В методичних вказівках відображені основні питання проектування електричних мереж, а також методика аналізу режимів простих розгалужених і кільцевих мереж різних класів номінальної напруги; регулювання напруги та забезпечення якості електричної енергії в електричних мережах.

Укладачі: Ж.І.Остапчук

В.В.Кулик

В.А.Видмиш

Редактор В.О. Дружиніна

Коректор Ю.І. Франко

Відповідальний за випуск зав. каф. П.Д.Лежнюк

Рецензенти: Б.С. Рогальський, доктор технічних наук, професор

В.С. Собчук, кандидат технічних наук, професор

Зміст

Зміст курсового проекту з розділу „Районна електрична мережа”______4

1. Вибір схем електропостачання району і їх номінальної напруги_____5

2. Вибір марки проводів ліній електропередач______________________7

3. Баланс активних і реактивних потужностей в ЕМ, вибір і розташування компенсувальних пристроїв_____________________13

4. Вибір трансформаторів на підстанціях_________________________16

5. Порівняння варіантів і вибір економічно доцільної схеми мережі__19

6. Розрахунки параметрів заступної схеми електричної мережі______28

7. Розрахунок і аналіз режимів роботи електричної мережі__________31

8. Регулювання напруги в районних електричних мережах__________36

9. Виконання розрахунків режимів на ЕОМ_______________________39

10. Визначення основних техніко-економічних показників ЕМ_______47

Література___________________________________________________49

Додаток А___________________________________________________50

Додаток Б___________________________________________________55

Додаток В___________________________________________________57

Додаток Г___________________________________________________62

Додаток Д___________________________________________________67

Додаток Е___________________________________________________74

Зміст курсового проекту з розділу “Районна електрична мережа”

Проектується районна електрична мережа для електропостачання 4-6 пунктів комплексного навантаження від заданої потужної системної підстанції 35/330 кВ та від малої електричної станції. Живляча підстанція і електрична станція входять до складу достатньо потужної електроенергетичної системи.

В заданих пунктах навантажень передбачаються промислові і комунально-побутові споживачі електроенергії, а також сільськогосподарські споживачі прилеглих районів.

Завдання на курсовий проект видається відповідно до додатку А, або як спеціально розроблене із затвердженням на засіданні кафедри.

В проекті мають бути відпрацьовані наступні розділи:

Вступ. Постановка завдань на проектування.

1. Вибір схеми електропостачання району і її номінальної напруги.

2. Вибір марки і площі перерізу проводів ліній електропередач.

3. Визначення балансу активних і реактивних потужностей в мережі, вибір і розташування компенсувальних пристроїв.

4. Вибір трансформаторів та схем підстанцій вузлів навантажень.

5. Порівняння варіантів і вибір економічно доцільної схеми.

6. Розрахунки параметрів заступної схеми електромережі.

7. Розрахунки і аналіз основних режимів роботи електромережі.

8. Регулювання напруги в електричній мережі.

9. Визначення основних техніко-економічних показників спроектованої мережі.

10. Графічна частина проекту (10%) [1-2 креслення на 24 форматі] містить:

1) варіанти схем електропостачання району, (з нанесенням результатів попередніх розрахунків і розрахунків основних режимів роботи оптимальної схеми);

2) принципову електричну схему району (з нанесенням типу і схем підстанцій та трансформаторів, кількості і типу компенсувальних пристроїв марки проводів, а також результати регулювання напруги).

Курсовий проект оформляють у вигляді розрахунково-пояснювальної записки, яка містить проектні завдання, хід пошуку рішень та пояснення всіх прийнятих рішень, а також висновки.

Обсяг записки 40–60 сторінок. При аналогічних за методикою розрахунках наводять один розрахунок повністю, для всіх решти надають докладні результати в табличній формі. Рекомендації щодо оформлення матеріалів проекту подані у додатку Б.

Розрахунково-пояснювальну записку і графічну частину проекту слід виконувати акуратно у відповідності з ЄСКД і ДЕСТУ.

1 Вибір схем електропостачання району і їх номінальної напруги

Вибір економічно доцільних схем і номінальної напруги мережі є одним з основних завдань проекту.

Схема мережі і її номінальна напруга знаходяться в жорсткій техніко-економічній взаємозалежності. Так, зміна схеми мережі може призвести до необхідності зміни номінальної напруги мережі в цілому чи її окремих частин. Має місце і обернена залежність схеми мережі та номінальної напруги мережі. Через те вибір схеми і номінальної напруги мережі повинні проводитись одночасно.

У наш час при проектуванні електричних мереж метод варіантного порівняння на базі техніко-економічного розрахунку ще може використовуватись, але для попереднього аналізу останній вибір проектних рішень має здійснюватись на базі рентабельності.

Варіанти схеми і номінальних напруг мережі пропонуються на основі вимог, що сформульовані під час вивчення дисципліни “Електричні системи і мережі” [1]. Створення варіантів не повинно мати характеру випадкових рішень, а, навпаки, має підпорядковуватись певним логічним вимогам. Основні з них такі:

• надійність роботи вузлів навантажень;

• якість електроенергії в електричній мережі;

• економічна ефективність;

• безпека і зручність в експлуатації;

• можливість подальшого розвитку.

Надійність роботи забезпечується резервуванням ліній мережі та встановленням певної кількості трансформаторів і комутаційної апаратури на підстанції [1-3].

Згідно з діючими Правилами улаштування електроустановок (ПУЕ), електроприймачі умовно діляться на 3 категорії за вимогами надійності. Електроприймачі першої категорії повинні мати можливість одержувати постачання електроенергії не менше, як від двох незалежних джерел. Для цих споживачів передбачається резервне джерело постачання.

Споживачі другої категорії, перерва в електропостачанні яких пов’язана з масовим недовідпуском продукції, допускають короткочасну відсутність електропостачання на час, необхідний для ввімкнення резервного живлення.

До споживачів третьої категорії відносять всіх інших електроприймачів. Для них допускається перерва електропостачання на час, який необхідний для ремонту або заміни пошкодженого елемента мережі, але не більше доби.

Резервування найбільш повно забезпечується при замкненій роботі електричних мереж.

Резервне постачання може забезпечуватись також дволанцюговими ЛЕП, але як виняток.

Якість електроенергії визначається рівнем напруги, рівнем частоти, симетрією трифазної напруги і формою кривої напруги. Для зменшення відхилення напруги, що викликає небажані наслідки, використовуються, наприклад, трансформатори з РПН (регулювання під навантаженням, встановлення спеціальних компенсувальних пристроїв і т.і.).

Щоб мережа була економічною, необхідно вибрати найбільш доцільну її конфігурацію, відповідний клас номінальної напруги, поперечний переріз проводів та ін. Тому пропонується 5–6 варіантів, які порівнюють за критерієм: “сумарних витрат” (докладніше цей критерій буде розглянутий далі ). Оптимальним буде той варіант, у якому витрати будуть мінімальні.

Крім забезпечення безпеки, згідно з Правилами технічної експлуатації (ПТЕ), потрібно передбачити зручність експлуатації: вигідність різного роду перемикань, можливість підходу до обладнання, яке знаходиться в ремонті і т.д. Потреби зручності експлуатації можуть призвести до більших витрат і через те у кожному конкретному випадку треба знаходити доцільне рішення.

Необхідно так проектувати мережу, щоб була можливість подальшого розвитку з максимальним використанням існуючих електричних станцій, підстанцій мережі і іншого обладнання. Оскільки курсовий проект районної мережі виконується раніше від курсового проекту з електричних станцій і підстанцій, то для полегшення роботи студентів у додатку В наведені приклади найбільш поширених схем мережі і понижувальних підстанцій (рисунки Д.В.1 – Д.В.3).

Одночасно зі схемою вибирають номінальну напругу мережі, яка визначається потужністю на лініях електропередачі та їх довжиною.

Електрична мережа нижчої номінальної напруги звичайно менше коштує, але таке рішення призводить до більших експлуатаційних витрат через збільшення втрат потужності і електроенергії. При підвищенні номінальної напруги зменшуються втрати потужності і електроенергії, зменшуються витрати провідникового матеріалу, полегшується подальший розвиток мережі, але одночасно збільшуються витрати на її спорудження. Вибір напруги в проекті проводиться за величинами потужності, що передаються ЛЕП, і довжинами цих ліній [1,4] у відповідності з даними таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Економічні межі номінальних напруг

Номінальна напруга, кВ	Потужність навантаження на один ланцюг лінії, МВт	Відстань електропередавання або довжина ліній, км
1	2	3
35	5–20	5–20
110	15–60	50–100
150	50–100	75–150
220	150–300	150–300

Потужності на всіх ділянках мережі попередньо визначаються за умови, що мережа є однорідною. (Z₀=const). Тобто, для кожного варіанта запропонованих схем, визначаються потоки потужностей по лініях без врахування втрат потужності. Довжина ділянки мережі визначається за формулою:

l = 1,1m_lL,

де m_l – масштаб в км/мм;

L – довжина на карті, мм;

1,1 – коефіцієнт нелінійності траси.

Треба сказати, що наведена вище методика вибору номінальної напруги, є приблизною. Уточнення номінальних напруг здійснюється в подальших розрахунках і під час вибору перерізу проводів та техніко-економічному аналізі.