- •1 Характеристика електропостачання
- •2 Забезпечення споживання активної та реактивної потужностей в районній мережі
- •2.1 Розрахунок споживання активної потужності
- •2.2 Баланс реактивної потужності
- •2.3 Вибір потужності і розміщення компенсувальних пристроїв
- •3 Вибір схеми районної мережі
- •3.1 Вибір схем електричних сполучень знижувальних підстанцій
- •3.2 Вибір знижувальних трансформаторів
- •3.3 Вибір поперечного перерізу проводів ліній електропередавання
- •4 Техніко-економічне порівняння варіантів схем за дисконтованими вИтратами
- •4.1 Оцінка можливого недовідпуску електроенергії
- •5 Розрахунок основних режимів роботи мережі
- •5.1 Розрахунок режиму максимальних навантажень
- •5.1.1 Визначення потокорозподілу в кільцевій мережі
- •5.1.2 Визначення уточненого потокорозподілу
- •5.1.3 Розрахунок напруг на шинах знижувальних підстанцій
- •5.2 Розрахунок післяаварійного режиму роботи мережі
- •6 Регулювання напруги в електричній мережі
- •Перелік посилань на джерела
ВСТУП
Енергетика є однією з основних галузей суспільного виробництва і відіграє провідну роль у розвитку національної економіки, здійсненні технічного процесу і підвищенні рівня життя людей. Широке застосування електричної енергії в промисловості, сільському господарстві, на транспорті, у побуті та інших сферах зумовлене простотою її передачі на значні відстані і перетворення в інші види енергії – механічну, теплову, світлову тощо.
Джерелами електричної енергії є електричні станції, які перетворюють енергію палива, води та нетрадиційних джерел в електричну енергію. Теплофікаційні електричні станції поряд з електричною виробляють теплову енергію.
Електричні станції, розташовані в одному або різних районах, об’єднують за допомогою високовольтних ліній електропередавання для паралельної роботи. Таке об’єднання, призначене для виробництва, передачі і розподілу електричної енергії, називається електроенергетичною системою. До її складу входять генератори, лінії електропередавання високої і низької напруги, розподільні пункти, підстанції та електроприймачі. Окремі електроенергетичні системи з’єднуються між собою високовольтними лініями, в результаті чого утворюється об’єднана енергетична система.
Електрична мережа повинна задовольняти наступним вимогам:
- забезпечувати необхідну надійність електропостачання;
- забезпечувати відповідну якість електроенергії;
- бути економічною при будівництві та експлуатації;
- забезпечувати необхідні вимоги техніки безпеки.
Метою цього курсового проекту є розроблення проекту районної мережі, призначеної для електропостачання двох споживачів електроенергії від районної підстанції. Для цього потрібно вибрати схему і номінальну напругу мережі, потужність трансформаторів знижувальних підстанцій та перерізи проводів ліній електропередавання, провести техніко - економічне порівняння декількох варіантів схем і вибрати оптимальну схему з врахуванням надійності електропостачання. Для забезпечення якості електричної енергії на підставі розрахунку основних режимів роботи електричної мережі потрібно здійснити регулювання напруги на шинах знижувальних підстанцій, застосувавши трансформатори з регулюванням напруги під навантаженням.
1 Характеристика електропостачання
У завданні на курсове проектування задається план розміщення районної підстанції А і двох знижувальних підстанцій 1, 2, вторинні номінальні напруги підстанцій, максимальні активні потужності та коефіцієнти потужності навантаження споживачів, час використання найбільших навантажень і коефіцієнт потужності навантаження на шинах районної підстанції А.
Рисунок 1.1 – Схема районної електричної мережі
Електропостачання споживачів пунктів 1, 2 здійснюється від районної підстанції А повітряними лініями електропередавання у третьому кліматичному районі за інтенсивністю ожеледі. На районній підстанції А розміщені три розподільні пристрої напругою 220, 110 і 35 кВ, які мають два незалежні взаємно резервовані джерела живлення. Так як значна частина електроприймачів відноситься до першої категорії надійності, то живлення підстанцій 1, 2 повинно здійснюватися по двоколових лініях електропередавання чи по кільцевій схемі. З метою забезпечення необхідної надійності електропостачання споживачів на знижувальних підстанціях 1, 2 потрібно встановити по два трансформатори.
Задане геометричне розміщення споживачів дозволяє будувати схеми електропостачання по радіальній, магістральній і кільцевій схемах. На підстанції 1 задано дві вторинні номінальні напруги 35 і 10 кВ, тому на цій підстанції будуть встановлені два триобмоткові трансформатори. На підстанції 2 передбачається встановлення двох двообмоткових трансформаторів з вторинною номінальною напругою 10 кВ.
У курсовому проекті на підставі техніко – економічного порівняння двох варіантів схем вибрана оптимальна схема електропостачання споживачів, розрахований режим максимальних навантажень і післяаварійний режим роботи електричної мережі, а також вибрані коефіцієнти трансформації трансформаторів, які забезпечать бажані рівні напруг на шинах знижувальних підстанцій.
2 Забезпечення споживання активної та реактивної потужностей в районній мережі
2.1 Розрахунок споживання активної потужності
Сумарне споживання активної потужності в період максимальних навантажень складається із заданих потужностей навантажень споживачів району і втрат потужності в лініях, знижувальних трансформаторах районної мережі. При проектуванні районної мережі припускаємо, що установлена потужність генераторів системи достатня для забезпечення сумарного споживання активної потужності.
Найбільша сумарна активна потужність, яка споживається мережею [1] ,
, (2.1)
де коефіцієнт, який враховує зміщення в часі максимальних навантажень споживачів, приймаємо ;
найбільша активна потужність і-го споживача;
сумарні втрати активної потужності в лініях і трансформаторах мережі, які наближено приймаємо рівними 5 % від сумарного активного навантаження споживачів;
n кількість споживачів електроенергії.
Сумарна споживана активна потужність з врахуванням втрат
2.2 Баланс реактивної потужності
Наближену оцінку балансу реактивної потужності в мережі, що проектується, зробимо ще до вибору схеми мережі, так як для забезпечення балансу може виникнути необхідність у встановленні додаткових джерел реактивної потужності для компенсації реактивних навантажень споживачів, що в свою чергу буде впливати на вибір номінальної напруги мережі, потужність та параметри її елементів (номінальну потужність трансформаторів і поперечний переріз проводів ліній), а також на техніко-економічні показники роботи мережі втрати напруги, потужності й енергії в електричній мережі.
Сумарна реактивна потужність, що споживається в електричній мережі, складається з реактивної потужності навантаження споживачів і втрат реактивної потужності в лініях і трансформаторах. При цьому припускаємо, що періоди споживання найбільших активних і реактивних навантажень кожної підстанції збігаються в часі. Найбільші реактивні навантаження споживачів визначимо через найбільші активні навантаження й задані значення коефіцієнтів потужності на шинах вторинної напруги знижувальних підстанцій.
Найбільша реактивна потужність, що споживається в районній мережі,
, (2.2)
де найбільша реактивна потужність навантаження і-го споживача;
відповідно сумарні втрати реактивної потужності в лініях і трансформа-торах мережі;
реактивна потужність, що генерується лініями мережі.
Для повітряних ліній напругою 110 кВ і значної частини ліній напругою 220 кВ у період найбільших навантажень втрати реактивної потужності в лініях у першому наближенні можна прирівняти реактивній потужності, генерованій лініями, тобто . Таким чином, під час складання балансу реактивної потужності для районної мережі ці складові у рівнянні (2.2) можна не враховувати, так як вони взаємно компенсуються.
Втрати реактивної потужності в трансформаторах і автотрансформаторах підстанцій приймемо рівними 10 % від повної потужності навантаження
, (2.3)
повна сумарна потужність навантаження споживачів.
Реактивна потужність навантаження споживачів
Сумарне навантаження споживачів
Визначимо реактивну потужність, яка може бути передана від генераторів електричної системи за найбільшої сумарної активної потужності , , (2.4)
де відповідає заданому в завданні коефіцієнту потужності на шинах живильної підстанції А,
.
Так як QГ<QСП, то в мережі, що проектується, потрібно передбачити установку компенсувальних пристроїв, потужність яких визначимо з рівняння балансу реактивної потужності
, (2.5)
де QКП сумарна потужність компенсувальних пристроїв.