26

Министерство образования Российской Федерации

Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова

Кафедра ЭПП

Пояснительная записка к курсовому проекту

“Проектирование электрической сети промышленного района”

по курсу “Электропитающие системы и электрические сети”

Выполнил: студент группы ЭС-01-2

Васичкин Г. Н.

Проверила: старший преподаватель кафедры

Дубина И.А.

Магнитогорск

2004

Задание на проектирование

1. Электроснабжение района осуществляется электрической станцией, расположенной в пункте А. На электрической станции предполагается установить не менее двух генераторов.

2. Во всех пунктах, кроме 2 и 4 имеются потребители 1,2 и3 категории, причем потребители 3 категории составляют 10 % от общей нагрузки. Во 2 и 4 пунктах потребителей 1 категории нет, а потребителей 3 категории 20 % от всей нагрузки.

3. В режиме наибольших нагрузок напряжение на шинах станции выше номинального на 5 %.

4. Связь с энергосистемой осуществляется через сборные шины электростанции.

5. Стоимость потерь электрической энергии составляет 40 коп. за 1 кВт/ч.

6. Коэффициент инфляции равен 30.

7. Вторичное напряжение на всех подстанциях принято 10 кВ.

8. На понизительной подстанции должно быть осуществлено встречное регулирование напряжения.

9. Через пункт 1 осуществляется транзит активной мощности по линиям электропередач высшего напряжения.

10. Взаимное расположение электрической станции А и пунктов с учетом масштабов показано на плане

Исходные данные

	1*	2	3	4	5
Рнб, МВт	30	40	50	20	20
cos 	0,6	0,7	0,7	0,6	0,7

Масштаб 1 см –15 км

*К шинам высшего напряжения подстанции в п. 1 подключена транзитная нагрузка мощностью 16 МВт и cos6

Количество часов наибольшей нагрузки Т_нб = 49804 ч.

Сеть сооружается для 3-го климата по гололеду и ветру.

Содержание:

Введение 5

1. Выбор вариантов конфигурации сети. Выбор ориентировочных значений номинальных напряжений сети 6

2. Выбор трансформаторов понизительных подстанций 9

2.1. Выбор трансформаторов понизительных подстанций на 110 кВ 9

2.2. Выбор трансформаторов понизительных подстанций на 220 кВ 11

3. Определение потерь мощности в понизительных трансформаторных подстанциях 12

3.1. Определение потерь мощности в понизительных трансформаторных подстанциях на напряжение 110 кВ 12

3.2. Определение потерь мощности в понизительных трансформаторных подстанциях на напряжение 220 кВ 13

4. Определение технико-экономических показателей электрической сети 14

4.1. Радиальная сеть на 110 кВ 17

4.2. Радиальная сеть на 220 кВ 24

4.2. Магистральная сеть с ответвлениями на 110 кВ 27

4.3. Кольцевая сеть на 110 кВ 36

4.3. Кольцевая сеть на 220 кВ 44

5. Выбор рационального варианта электрической сети 52

6. Уточненный расчет радиальной сети напряжением 110 кВ 53

6.1. Выбор и распределение в сети источников реактивной мощности 53

6.2. Расчет установившегося режима максимальных нагрузок 55

6.4. Экономические показатели принятого варианта сети 60

Заключение 62

Список литературы 63

Введение

Развитие энергетики и электрификация в значительной мере определяет развитие всех отраслей промышленности и народного хозяйства страны. Глобальная электрификация страны началась в 1920 году, когда был представлен план ГОЭЛРО. План, рассчитанный на 10-15 лет предусматривал сооружение 30 новых электростанций мощностью 1,75млн. кВт∙час в год.

Уже в 1930г. план ГОЭЛРО был выполнен и к концу 15-летнего срока (1935г.) значительно перевыполнен, вместо 30 электростанций было сооружено 40; установленная мощность всех электростанций страны в 1935 г. достигла 6,9 млн.кВт.

Современные электрические сети занимают важное место в электроэнергетике. Они служат для транспортировки электроэнергии, выработанной на станциях, к потребителям.

Электрические сети промышленных предприятий создаются для обеспечения электроэнергией заводских электроприемников. Годовое электропотребление современных заводов достигает сотен миллионов кВт·ч, а их системы электроснабжения имеют собственных ТЭЦ, узловые подстанции напряжением 110-330 кВ, большое количество цеховых подстанций.

Технические параметры каждой электрической сети диктуются ее назначением в системе «источник-потребитель». Тем не менее задачи проектирования, а затем и эксплуатации любой сети едины и заключаются в рациональной передаче и распределении электроэнергии требуемого качества при достаточной степени надежности электроснабжения, экономии материальных и других ресурсов. Сооружение новых и реконструкция существующих сетей невозможны без вложения денежных средств. Капитальные затраты и ежегодные эксплуатационные расходы зависят от многих факторов: величины передаваемой мощности, протяженности ЛЭП, принятых номинальных напряжений и конфигурации, применяемого оборудования. При проектировании выбирается наиболее рациональный путь обеспечения электроэнергией заданных потребителей с наименьшими затратами на сооружение и эксплуатацию сети.

1. Выбор вариантов конфигурации сети. Выбор ориентировочных значений номинальных напряжений сети

Выбор схемы электрической сети производится одновре­менно с выбором номинального напряжения.

Намеченные в курсовом проекте варианты схем сети для их дальнейшего сопоставления обосновываются с учётом следующих основных требований:

1) схема сети должна обеспечивать необходимую надежность электроснабжения и требуемое качество электроэнергии у потреби­телей в соответствии с Правилами устройства электроустановок [1], ГОСТ 13109-87 [2] и другими нормативными документами [3];

2) схема сети должна быть достаточно гибкой, приспособ­ленной к различным режимам распределения мощности, возни­кающим в результате изменения нагрузок потребителей или от­клонений балансов мощности в питающей электросистеме от пла­нируемых, а также при плановых или аварийных отключениях эле­ментов сети;

3) нагрузки сети должны получать питание по кратчайшему расстоянию от источников электроснабжения;

4) схема сети должна строиться с максимальным охватом территории для комплексного электроснабжения всех располо­женных на этой территории потребителей независимо от их ве­домственной принадлежности;

5) следует избегать сооружения протяжённых незагруженных участков, используемых только в послеаварийных режимах;

6) схема сети должна обеспечивать оптимальный уровень токов короткого замыкания;

7) одним из важнейших требований к схеме и конфигурации сети является возможность её построения из унифицированных элементов линий, подстанций.

При составлении возможных вариантов схем электрической сети рекомендуется использовать их типичные конфигурации: разомкнутые нерезервированные радиальные и магистральные сети, разомкнутые резервированные и замкнутые сети [3-5].

Радиальная нерезервированная сеть является наиболее простой, но в тоже время характеризуется недостаточной надежностью электроснабжения. Она используется в начальный период электрификации района и в последующем трансформируется в резервированную разомкнутую или замкнутую сеть. Радиальная резервированная сеть выполняется проложенными к каждой подстанции двумя одноцепными линиями или одной двухцепной. Оная характеризуется высокой надёжностью электроснабжения, не вызывает увеличения токов короткого замыкания в смежных участках сети, обеспечивает возможность присоединения подстанций по простейшим схемам (блок линия-трансформатор), может иметь равномерную загрузку обеих цепей или линий.

Магистральные нерезервированные и резервированные сети характеризуется высокой надёжностью электроснабжения, не вызывает увеличения токов короткого замыкания в смежных участках сети, обеспечивает возможность присоединения под­станций по простейшим схемам (блок линия - трансформатор), может иметь равномерную загрузку обеих цепей или линий.

Простейшие замкнутые сети (линия с двухсторонним питанием, кольцевой сети) характеризуется высокой степенью надёжности электроснабжения, максимальных охватом территории, уменьшением суммарной длины линий электропередач, наименьшими потерями мощности и электроэнергии. Недостатком является: увеличение токов короткого замыкания, усложнение эксплуатации сети, трудности обеспечения автоматизации и селективной работы релейной защиты.

Удовлетворительные результаты для всей шкалы номинальных напряжений переменного тока в диапазоне от 35 до 1150 кВ при предварительном определении наивыгоднейшего напряжения могут быть получены по эмпириче­ской формуле, предложенной Г.А. Илларионовым.

, кВ; (1.1)

, км; (1.2)

, МВт, (1.3)

где P_i – нагрузки или потоки мощности в линии, имеющей длину L_i.

После опре­деления ориентировочного значения номинального напряжения U_ном нужно для каждой сети конкретной конфигурации наметить ограниченное число вариантов различных номинальных напряже­ний для их последующего сопоставления. В результате сопостав­ления технико-экономических характеристик вариантов сети при различных номинальных напряжениях можно обоснованно вы­брать рациональное номинальное напряжение всей сети или от­дельных её участков. Если разница в приведённых народнохозяйственных затратах сопоставляемых вариантов менее 5%, то предпочтение должно от­даваться варианту использования более высокого напряжения.

Рассмотрим следующие варианты схем электрической сети.

1

L_А1 = 24 км

L_А2 = 34.5 км

L_А3 = 43.5 км

L_А4 = 28.5 км

L_А5 = 52.5 км

.

Рис. 1.1. – Радиальная сеть

Рассчитаем номинальное напряжение для сети (см. рис. 1.1) по формулам (1.1-1.3):

км;

МВт;

кВ.

2.

Рис. 1.2. – Магистральная сеть с ответвлениями

3.

Рис. 1.3. – Кольцевая сеть

В объединенной системе Урала (ОЭС Урала) сложилась система стандартных номинальных напряжений 110 – 220 – 550 – 1150 кВ, поэтому будем рассматривать варианты выполнения электрических сетей на напряжения 35 и 110 кВ.