Содержание

Введение…………………………………………………………………………….3

Проект электрификации района

1. Характеристика электрифицируемого района и потребителей электроэнергии…………………………………………………………………………4

2. Предварительные соображения по выбору конструкции и

номинального напряжения линий сети………………………………….5

3. Выбор количества и мощности силовых трансформаторов на приемных подстанциях……………………………………………………………....8

4. Анализ и обоснование схем электрической сети……………………….12

5. Технико-экономическое сравнение вариантов………………………….14

6. Электрический расчет основных режимов работы сети……………...22

7. Выбор средств регулирования напряжения……………………………..32

8. Технико-экономические показатели сети………………………………....34

Приложения………………………………………………………………………..37

Литература…………………………………………………………………………45

Введение

Широкое использование электроэнергии в промыш­ленности, сельском хозяйстве и быту объясняется удобством применения и простотой ее преобразования в другие виды энергии: механическую, тепловую, све­товую. Одновременность процесса производства и по­требления электроэнергии вызывает необходимость пе­редачи ее по специальным постоянным каналам — электрическим сетям.

Первые опыты по передаче электрической энергии на расстояние были осуществлены в 1874—1882 годах. Для этого были построены линии электропередачи постоянного и однофазного переменного тока. В 1888 году в связи с изобретением М. О. Доливо-Добровольским трехфазных трансформатора и асинхронного электродвигателя, обладающих большими технически­ми и экономическими преимуществами, они были вытеснены линиями электропередачи трехфазного переменного тока. Первая трехфазная электропере­дача Лауфен—Франкфурт-на-Майне была построена М. О. Доливо-Добровольским в 1891 году. Ее длина составляла 170 км, мощность передавалась на напря­жении 25 кВ. Дальнейшее развитие электрических сетей осуществлялось по пути повышения номиналь­ного напряжения.

По технико-экономическим соображениям электри­ческие станции при помощи линий электропередачи стали работать параллельно, образуя электроэнергети­ческие системы. Освоение сверхвысокого напряжения 330, 500 кВ, а затем 750 и 1150 кВ позволило связать между собой различные электроэнергетические систе­мы. В результате были образованы мощные внутриго­сударственные и межгосударственные объединенные энергосистемы. Энергообъединения позволяют обеспе­чивать более экономично производство и передачу электроэнергии, надежность электроснабжения потре­бителей и хорошее качество электрической энергии. Современная электроэнергетика — это отрасль, обеспечивающая развитие и функционирование всех отраслей промышленности и сельского хозяйства, все­го общества.

Современные системы передачи электрической энергии представляют собой развитые электрические сети с многочисленными устройствами регулирования, управления и резервирования. Электрические сети да­же отдельной энергосистемы насчитывают тысячи уз­ловых точек, десятки и сотни контуров различных номинальных напряжений, включают разнообразное электрооборудование. При проектировании таких се­тей и их технической эксплуатации требуется знание соответствующих методов расчета, выбора и опти­мизации параметров, дальнейшего совершенство­вания.

Задача проектирования электрических сетей заключается в разработке и технико-экономическом обосновании решений, позволяющих обеспечить оптимальную надежность снабжения потребителей электрической энергией в необходимых размерах и требуемого качества.

Целью курсового проекта является реконструкция схемы электроснабжения промышленного района с учетом ввода новой мощности в систему электроснабжения. Решения проектных и эксплуатационных задач промышленного электроснабжения связаны с разработкой основных вопросов требующих математического анализа: расчет режимов систем электроснабжения и их оптимизация; выбор рационального напряжения системы; сечений проводов, шин и кабелей; определение показателей электрических нагрузок и др. На стадии проектирования каждый инженер-электрик должен уметь решать задачи выбора схем, конфигурации электрической сети и ее элементов, а на стадии эксплуатации организовать повышение экономичности работы системы электроснабжения, то есть выполнить оптимизацию режима электропотребления.

Проект электрификации района

1. Характеристика электрифицируемого района и потребителей электроэнергии

Электрифицируемый район находится в ненаселенной местности п. 2. 5. 4 [2], без больших переходов п. 2. 5. 5. [2], во втором районе по ветру из карты рисунок 2. 5. 2 [2] районирования территории РФ по скоростным напорам ветра, во втором районе по гололеду из карты рисунок 2. 5. 6 [2] районирования территории РФ по гололеду.

План электрифицируемого района приведен на рисунке 1.

Исходные данные для проектирования представляем в виде таблицы 1.

Рисунок 1-План электрифицируемого района

Таблица 1 – Исходные данные для проектирования

Обозначение потребителей	Состав потребителей по категориям		Время использования max нагрузки, ч/год	Режим максимальной нагрузки				Режим минимальной нагрузки
	категории	%		S, МВ·А	P, МВт	Q, Мвар	Cos φ	S, МВ·А	P, МВт	Q, Мвар	Cos φ
А	I и II	80	5300	28	25	12	0,90	14	12	7	0,87
	III	20
Б	I и II	95	7000	183	170	67	0,93	122	110	54	0,90
	III	5
В	I и II	80	3900	66	60	27	0,91	46	40	22	0,87
	III	20
Г	I и II	80	3900	33	30	15	0,90	21	18	11	0,85
	III	20
Д	I и II	90	6500	108	100	40	0,93	74	67	33	0,90
	III	10

А – государственный подшипниковый завод; Б – химический комбинат; В – завод тяжелого машиностроения; Г – станкостроительный завод; Д – никелевый завод (с электролизом)

и

Предварительный выбо р конструкции и номинального напряжения линий сети

На основе исходных данных принимаем решение о передачи электроэнергии при помощи воздушных линий электропередачи с применением для их прокладки железобетонных опор. Провода для ВЛ будем использовать стандартные, типа АС.

Так как в соответствии с ПУЭ [2] нагрузки I-ой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания и перерыв в их электроснабжении допускается лишь на время автоматического включения резервного питания, то это следует учесть при проектировании различных вариантов электрических сетей. Как правило, двухцепная линия, выполняемая на одной опоре, не удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения потребителей I-ой категории. Для них целесообразно предусматривать не менее двух отдельных одноцепных линий. При выполнении требований надежности электроснабжения потребители I-ой категории должны обеспечиваться сто процентным резервом, который должен включаться автоматически. В связи с тем, что на рассматриваемых объектах преобладают потребители I-ой категории, то при проектировании будем исходить именно из условий надежности электроснабжения.

Исходя из выше приведенных соображений, намечаем пять вариантов схем электрификации сети, которые представлены соответственно на рисунках 2, 3, 4, 5 и 6.

Рисунок 2 – Вариант 1

Рисунок 3 – Вариант 2

Рисунок 4 – Вариант 3

Рисунок 5 – Вариант 4

Рисунок 6 – Вариант 5

Предварительный выбор номинального напряжения линий производим совместно с разработкой схемы сети, так как они взаимно определяют друг друга.

Для ЛЭП до 250 км и передаваемых мощностях до 60 МВт используем формулу Стилла:

, кВ

где l – длина участка сети, км;

P – мощность, передаваемая по одной цепи, кВт.

При больших длинах и мощностях формула Стилла дает заниженное значение напряжения. Для ЛЭП до 1000 км и передаваемых мощностях более 60 МВт Залесским предложено выражение:

, кВ

где l – длина участка сети, км;

P – мощность, передаваемая по одной цепи, кВт.

В качестве примера приведем расчет напряжения для варианта 1.

Определяем мощность, передаваемую по одной цепи участка сети ИП–а:

Определяем мощность, передаваемую по участку а–б:

Аналогичным образом определяем мощность, передаваемую по участкам сети б–г, г–в, г–д. Полученные результаты заносим в таблицу 2.

Определяем напряжение необходимое для передачи требуемой мощности на соответствующем участке сети, используя формулы Стилла или Залесского:

Для участка ИП–а:

Для участка г–в:

Аналогичным образом рассчитываем напряжение для остальных участков сети варианта 1. Полученные результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Предварительный выбор питающих напряжений

Вариант сети	Участок сети	Мощность на одну цепь, МВт	Длина, км	Напряжение, кВ		Рекомендуемое напряжение, кВ
				По формуле Стилла	По формуле Залесского
1	ИП - а	192,5	60	—	204	220
	а - б	180	50	—	193	220
	б - г	95	40	—	136	110; 220
	г - в	30	35	98	75	110
	г - д	50	45	—	100	110
2	ИП - а	192,5	60	—	204	220
	а - б	180	50	—	193	220
	б - в	95	42	—	137	110; 220
	в - г	65	35	—	111	110
	г - д	50	45	—	100	110
3	ИП - а	192,5	60	—	204	220
	а - б	180	50	—	193	220
	б - в	30	42	99	77	110
	б - г	65	40	—	112	110
	г - д	50	45	—	100	110
4	ИП - б	192,5	67	—	207	220
	б - а	12,5	50	69	—	35, 110
	б - г	95	40	—	136	110; 220
	г - в	30	35	98	75	110
	г - д	50	45	—	100	110
5	ИП - б	192,5	67	—	207	220
	б - а	12,5	50	69	—	35, 110
	б - в	95	42	—	137	110; 220
	в - г	65	35	—	111	110
	г - д	50	45	—	100	110