Электроснабжение сетевого района Чувашэнерго

ГОУ ВПО «Московский Государственный  Открытый Университет»

Чебоксарский политехнический  институт (филиал)

 

 

 

 

Электроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

Курсовой проект

 

 

по учебной дисциплине

 

“Электропитающие системы 

и электрические сети”

 

 

 

 

Тема: Электроснабжение сетевого района Чувашэнерго

37 вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чебоксары 2012

Исходные данные на проектирование

 

Наименование Чувшэнерго				Пункты питания
				1	2	3	4	A	B
Состав потребителей э/э в пунктах питания, %	Категории		I	10	15	20		-	-
			II	60	50	40	70	-	-
			III	30	35	40	30	-	-
Максимальная нагрузка в пункте Smax, МВА				45	48	49	55	-	-
Коэффициент мощности,    cos j, о.е.				0,85	0,8	0,86	0,8	-	-
Число часов использования максимальной нагрузки в пункте Тма, ч				6000	5100	6800	4400	-	-
Номинальное напряжение распред. сети потребителей э/э в пунктах Uнн, кВ				10	6	10	6	-	-
Координаты расположения пунктов  питания и потребления э/э		Х		15	25	65	75	40	135
		Y		50	25	40	25	70	85

 

Средний коэффициент мощности генераторов  cos j_г =0,86.

Минимальная нагрузка от максимальной – 72 %.

                          

Мощность источника А равна 70% от суммарной мощности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Выбор графа, схемы  и номинального напряжения проектируемой  электрической сети

 

Электрическая сеть представляет собой совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящей  из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных (ВЛ) и кабельных (КЛ) линий электропередачи (ЛЭП), работающих на определенной территории.

В начале проектирования питающей сети необходимо проверить обеспечение  баланса активных и реактивных мощностей.

1. Выбор графа проектируемой сети

 

На основе места расположения источников питания и потребителей электроэнергии намечаем граф сети, обеспечивающих требуемую надежность электроснабжения приемников электрической энергии.

 

 

 

Рис.1. Граф электрической сети

 

 

 

 

 

 

1.2. Распределение мощностей  по ЛЭП электрической сети.

 

  По графу сети (рис.1) определим геометрические длины ЛЭП.

 

Используя рекомендации проектных  организаций, основанных на нормативных  документах и опыте проектирования электрических сетей в современных  условиях, примем длину ЛЭП с учетом коэффициента удлинения трасс. Т. к. Чувашэнерго входит в ОЭС Центр, то коэффициент удлинения k=1 [1.3, c.164]. Тогда реальные длины ЛЭП от

 i-го участка к j-му вычисляются по формуле:

L_ij=l_ij·k.

 

Реальные длины ЛЭП приведены  в таблице 1.1

Таблица 1.1

 

Номер линии	Реальная длина ЛЭП, км
А1	32
12	27
24	50
34	18
3В	84
3А	39

 

 Распределение активных мощностей  по ЛЭП определим упрощенно,  считая сеть однородной, по методике [1.1, c.143].

Активная мощность в каждом пункте вычисляется по формуле (таблица 1.2):

P_i=S_i×cosj_i,

где P_i – активная мощность в i-ом пункте, МВт;

S_i – максимальная нагрузка в i-ом пункте, МВА;

cosj_i – коэффициент мощности в i-ом пункте, о.е.

 

     Таблица 1.2

 

ПС	Si, MBA	cosji, о.е.	Pi, МВт
1	45	0,85	38,25
2	48	0,8	38,4
3	49	0,86	42,14
4	55	0,8	44

 

В однородной сети сопротивления отдельных  участков ЛЭП эквивалентны их длинам. Потребляемая активная мощность:

 

Мощности источников питания:

Вычислим  активные мощности на головных участках ЛЭП. Для простой замкнутой сети (рис.2)

 

 

 

Рисунок  2 - Распределение активных мощностей

 

 

Из полученных данных найдем, что:

 

 

Проверим  правильность вычисления активных мощностей  участках ЛЭП:

P_A’+P_A’’+ P_B=

67+49+48,837 = 164

164 163.

Следовательно,  активные мощности определены верно.

1.3 Выбор номинального напряжения электрической сети

 

  Прежде, чем приступить к расчету  реактивных  мощностей, необходимо  оценить значение номинального  напряжения  линий электропередачи.  Обоснование номинального  напряжения  электропередачи является сложной  задачей.

В общем случае  выбор номинального напряжения районной сети производится одновременно с выбором графа  сети и схемы электрических соединений на основе технико-экономических расчетов. Напряжение определяет параметры ЛЭП  и электрооборудования подстанций и сетей, а, следовательно, размеры капиталовложений, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. В основном номинальное напряжение определяется передаваемой мощностью и длиной линии. Для предварительной оценки возможного номинального напряжения (кВ) электропередачи рекомендуется использовать эмпирическую формулу Г.А. Илларионова:

где Р_ij – передаваемая активная мощность по одной цепи ЛЭП, МВт;

L_ij – длина ЛЭП, км.

   

    

      

      

 

 

В результате расчетов получили значения нестандартных напряжений для отдельных линий районной сети (таблица 1.3)

 

 

 

Таблица 1.3

 

ЛЭП	Lij, км	Рij, МВт	Uij, кВ
А1	32	49	122,5
21	27	10,75	63,3
24	50	27,65	99,8
34	18	71,65	126,3
A3	39	64,953	139,6
B3	84	48,837	132,3

Проектируемую районную сеть выполним на одно номинальное напряжение 150 кВ.

 

4. Баланс мощности в сетевом районе.

 

Под балансом активных мощностей понимается равенство  вырабатываемой ( ) и потребляемой ( ) мощностей.

 

 

Баланс активных мощностей:

 

 МВт

 МВт  МВт МВт

 

Ориентировочно  можно принять, что одновременно потребляемая активная мощность составляет около 90%, а реактивная – около 95% суммы заданных наибольших нагрузок каждого пункта. Суммарные потери активной мощности в линиях и трансформаторах  проектируемой сети одного- двух номинальных  напряжений могут быть приняты равными 4-6% суммы заданных нагрузок пунктов. Мощности  резерва и собственных нужд могут быть приняты по 10% суммарной потребляемой.

 

 

 

 

 

Реактивная мощность в каждом пункте (таблица 1.4): вычисляется по формуле:

где Q_i – реактивная мощность в i-ом пункте, МВАр;

S_i – полная мощность в i-ом пункте, МВА;

 

                                                        Таблица 1.4

 

ПС	Si, MBA	Qi, МВАр
1	45	23,7
2	48	28,8
3	49	25
4	55	33

 

Потребляемая реактивная мощность:

Так как часть реактивной мощности экономически целесообразно вырабатывать децентрализованно, то условие баланса  реактивной мощности может быть записано в следующем виде:

Q_г+Q_ку+Q_с³Q_м+DQ_с,

где Q_г – реактивная мощность, которая может быть получена от генераторов электростанций;

Q_ку – реактивная мощность компенсирующих устройств;

Q_c – реактивная мощность, генерируемая емкостью линий электропередачи;

Q_м – реактивная мощность, одновременно потребляемая приемниками электроэнергии, присоединенными к подстанциям сетевого района;

DQ_c – потери реактивной мощности в элементах электрической сети.

Q_м=

Реактивная мощность, получаемая от генераторов электростанций, может  быть найдена по формуле

Q_Г=(P_м+DP_c)×tgj_Г,

где Р_м – активная мощность, одновременно потребляемая в сетевом районе;

DР_с – потери активной мощности в сети; в сетях с одной-двумя ступенями трансформации DР_с составляют 4-6 % от полной передаваемой мощности в сети;

tgj_Г – угол сдвига между векторами тока и напряжения генераторов станций относительно шин высшего напряжения.

Средний коэффициент мощности генераторов  cosj_Г=0,86. Следовательно, tgj_Г=0,593.

Q_Г=(146,5 +8,14)×0,593=91,7 МВАр.

Потери  реактивной мощности в основной электрической  сети ориентировочно можно рассчитать:

DQ_c=(0.06…0.08)×S_м×n_т+(0.04…0.05)×S_м,

где S_м – полная мощность потребителей сетевого района;

n_т - число ступеней трансформации в сетевом районе 

S_м=åS_i=45+48+49+55=197 МВА.

DQ_c=0,07×S_м×n_т+0,045×S_м=0,07×197×1+0,05×197=23,64 МВАр.

Реактивная мощность, генерируемая линиями, условно принимается для  одноцепных линий 65 кВАр/км при напряжении 150 кВ  и 120 кВАр/км при напряжении 220 кВ.

Q_c= 0,065∙(2∙84+32+27+50+18)=19,175 МВАр.

Из  приведенного баланса реактивных мощностей  находится мощность компенсирующих устройств:

Q_ку ³Q_м+DQ_с-Q_с - Q_г.

Q_ку =Q_м+DQ_с - Q_с - Q_г=105+13,64-29,175-91,7 =-2,2 МВАр.

Следовательно в компенсирующих устройствах сеть не нуждается

 

Вычислим реактивные мощности на головных участках ЛЭП. Для простой замкнутой сети (рис.3)

 

 

Рисунок  3 - Распределение реактивных мощностей

 

 

 

 

 

 

Из полученных данных найдем, что:

 

 

Проверим  правильность вычисления реактивных мощностей участках ЛЭП:

Q_A’’+Q_A’+ Q_B=

55+35+28,98 = 113

113 110.

Следовательно, реактивные мощности определены верно.

                       1.5. Выбор схемы проектируемой электрической сети

 

При разработке схемы электроснабжения сетевого района учитываются местоположение источников питания и районных понизительных  подстанций, применяемые на данной территории номинальные напряжения, наиболее целесообразный граф сети, число  ступеней трансформации и схема  электрических соединений подстанций, выбираемая на основе рекомендаций [5].