Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский государственный

технический университет»

МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети» для студентов направления подготовки бакалавриата 140200.62 «Электроэнергетика»

Ставрополь

2011

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский государственный

технический университет»

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой АЭСиЭ

________________Ю.Г. Кононов

Рассмотрено УМК ФЭМТ

Протокол № 5 от "20" мая 2011 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по дисциплине «Электроэнергетические системы и сети» для студентов направления подготовки бакалавриата 140200.62 «Электроэнергетика»

Ставрополь

2011

Методические указания составлены в соответствии с программой дисциплины «Электроэнергетические системы и сети» и предназначены для студентов направления подготовки бакалавриата 140200.62 «Электроэнергетика».

В методических указаниях освещены основные вопросы, связанные с проектированием электрических сетей: расчета балансов активной и реактивной мощности, выбора и расстановки компенсирующих устройств, выбора номинального напряжения сети, выбора сечений линий электропередачи по экономическим интервалам тока, проверки сечений линий по нагреву, выбора номинальной мощности и числа трансформаторов на подстанции, расчета потерь электроэнергии по времени наибольших потерь, определения капитальных вложений, технико-экономического сравнения вариантов.

Составители: Кононов Ю.Г., Кононова Н.Н., Маругин В.И.

Рецензент: Седова И.Ю.

Содержание

Введение	6
Практическое занятие 1. Расчет баланса активной и реактивной мощности	7
Практическое занятие 2. Выбор и расстановка компенсирующих устройств	11
Практическое занятие 3. Выбор номинального напряжения линий	16
Практическое занятие 4. Выбор сечений линий электропередачи по экономическим интервалам тока	18
Практическое занятие 5. Проверка сечений линий по нагреву	22
Практическое занятие 6. Выбор номинальной мощности и числа трансформаторов на подстанции	26
Практическое занятие 7. Расчет потерь электроэнергии по времени наибольших потерь	28
Практическое занятие 8. Определение капитальных вложений	30
Практическое занятие 9. Технико-экономическое сравнение вариантов	33
Список рекомендуемой литературы	35

Введение

Задача проектирования энергосистем состоит в разработке и технико-экономическом обосновании решений, определяющих развитие энергосистем, обеспечивающих при наименьших затратах снабжение потребителей электрической и тепловой энергией при выполнении технических ограничений по надежности электроснабжения и качеству электроэнергии.

На различных этапах проектирования электрических сетей решаются разные по составу и объему задачи, которые имеют следующее примерное содержание:

анализ существующей сети рассматриваемой энергосистемы (района, города, объекта), включающий ее рассмотрение с точки зрения загрузки, условий регулирования напряжения, выявления «узких мест» в работе;

определение электрических нагрузок потребителей и составление балансов активной мощности по отдельным подстанциям и энергоузлам, обоснование сооружения новых понижающих подстанций;

выбор расчетных режимов работы электростанций (если к рассматриваемой сети присоединены электростанции) и определение загрузки проектируемой электрической сети;

электрические расчеты различных режимов работы сети и обоснование схемы построения сети на рассматриваемые расчетные уровни;

составление баланса реактивной мощности и выявление условий регулирования напряжения в сети, обоснование пунктов размещения компенсирующих устройств, их типа и мощности;

сводные данные по намеченному объему развития электрической сети, натуральные и денежные показатели, очередность развития.

Практическое занятие 1

Расчет баланса активной и реактивной мощности.

Теоретическая часть

Потребление активной мощности в проектируемой сети в период наибольших нагрузок слагается из заданных нагрузок в пунктах потребления электроэнергии и потерь мощности в линиях, понижающих трансформаторах и автотрансформаторах.

Источниками активной мощности в электроэнергетических системах являются электрические станции. Установленная мощность генераторов-электростанций должна быть такой, чтобы покрыть все требуемые нагрузки с учетом потребителей собственных нужд станций и потерь мощности в элементах сети, а также обеспечить необходимый резерв мощности в системе.

Вся установленная активная мощность определяется по формуле:

(1.1)

Р^ус_эс – установленная активная мощность электростанции;

К_{о (р)} – коэффициент одновременности максимума нагрузки; в данном

К_{о (р)}=0,950,96.

Р_{нб i} – сумма всех активных мощностей нагрузок;

Р_сети – активные потери мощности в сети;

Р_сн – мощность собственных нужд;

Р_рез – оперативный резерв мощности электростанций.

Нагрузка собственных нужд зависит от типа электрической станции и может быть ориентировочно принята для КЭС – 38 %, для ТЭЦ– 811%, для АЭС– 58% и для ГЭС 0,33% от установленной мощности генераторов электрической станции и может быть принята

(1.2)

Оперативный резерв обосновывается экономическим сопоставлением ущербов от вероятного недоотпуска электроэнергии при аварийном повреждении агрегатов на электростанции с дополнительными затратами на создание резерва мощности. Ориентировочно резервная мощность электростанций должна составлять 1012% от суммарной установленной мощности генераторов, но быть не менее минимальной мощности наиболее крупного из генераторов, питающих рассматриваемых потребителей, т.е. рассчитывается по выражению:

(1.3)

При проектировании электрических сетей баланс реактивной мощности составляют в два этапа.

На первом этапе находят общее потребление реактивной мощности сети с приближенной оценкой потерь реактивной мощности в сети по формуле:

(1.4)

K_o(Q) – коэффициент несовпадения максимумов реактивной мощности (принимают равным 0,98);

Q_{нб i} –наибольшая реактивная нагрузка узла i;

Q_тр –суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах.

–потери реактивной мощности в линии l напряжением 220-330 кВ;

– реактивная мощность генерируемая линией l напряжением 220-330 кВ;

l –номера линий в рассматриваемой сети (l=1,2,…,k)

Суммарная наибольшая реактивная нагрузка сетевого района определяется с учетом возможности несовпадения по времени суток реактивных нагрузок отдельных пунктов потребления электроэнергии ( ).

Суммарная реактивная нагрузка района определяется по следующему выражению:

, (1.5)

где .

Для оценки потерь реактивной мощности в трансформаторах можно принять, что при каждой трансформации напряжения потери мощности составляют приблизительно 10% от передаваемой через трансформатор полной мощности.

(1.6)

где – количество трансформаций напряжения от источника до потребителей в i-ом пункте сети;

– полная мощность нагрузки.

Задание 1

На рисунке 1.1 показана схема варианта вновь проектируемой сети. Нагрузки подстанций равны: =36 МВт, 39 МВт, МВт, =17 МВт, 41 МВт. Рассчитать баланс активной и реактивной мощности в сети.

Рисунок 1.1 – Схема вновь проектируемой сети

Решение:

Определим суммарную нагрузку сети:

МВт.

По выражению (1.1) определим установленную мощность станций, где К_{о (р)} принимаем равным 0,95:

МВт.

Вычислим реактивную и полную мощность нагрузки подстанций:

Мвар;

Мвар;

Мвар;

Мвар;

Мвар;

МВА;

МВА;

МВА;

МВА;

МВА.

Суммарную реактивную и полную мощность нагрузки района рассчитаем по выражению (1.5):

Мвар;

Мвар.

Общее потребление реактивной мощности в сети определим по выражению (1.4):

Мвар.

Вопросы к практическому занятию

1. Какова связь между балансом активной мощности и регулированием частоты?

2. Что понимается под резервом мощности и энергии системы и каковы задачи этих резервов?

3. Какова связь между балансом реактивной мощности и регулированием напряжения?