
- •Практическое занятие 1
- •Теоретическая часть
- •Практическое занятие 2
- •Теоретическая часть
- •Практическое занятие 3
- •Теоретическая часть
- •Практическое занятие 4
- •Теоретическая часть
- •Практическое занятие 5
- •Теоретическая часть
- •Практическое занятие 6
- •Теоретическая часть
- •Практическое занятие 7
- •Теоретическая часть
- •Практическое занятие 8
- •Теоретическая часть
- •Практическое занятие 9
- •Теоретическая часть
- •Список рекомендуемой литературы
- •1 Список основной литературы
- •2 Список дополнительной литературы
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)
Русэс – установленная активная мощность электростанции;
Ко (р) – коэффициент одновременности максимума нагрузки; в данном
Ко (р)=0,950,96.
Рнб i – сумма всех активных мощностей нагрузок;
Рсети – активные потери мощности в сети;
Рсн – мощность собственных нужд;
Ррез – оперативный резерв мощности электростанций.
Нагрузка собственных нужд зависит от типа электрической станции и может быть ориентировочно принята для КЭС – 38 %, для ТЭЦ– 811%, для АЭС– 58% и для ГЭС 0,33% 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 1012% 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)
Ko(Q) – коэффициент несовпадения максимумов реактивной мощности (принимают равным 0,98);
Qнб i –наибольшая реактивная нагрузка узла i;
Qтр –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 Ко (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
Какова связь между балансом активной мощности и регулированием частоты?
Что понимается под резервом мощности и энергии системы и каковы задачи этих резервов?
Какова связь между балансом реактивной мощности и регулированием напряжения?