Проектирование электрической сети - дипломная работа готовая

ООО "Диплом777"

8:00–20:00 Ежедневно

Никольская, д. 10, оф. 118

Дипломная работа на тему Проектирование электрической сети

1. Задание и исходные данные для проектирования

Спроектировать электрическую сеть для электроснабжения указанных потребителей от электрической системы. Месторасположение источника питания и потребителей ЭЭ указано на рисунке 1.1, а их характеристики – в таблице 1.1. Электрическая сеть расположена в объединенной энергосистеме Сибири, II районе по гололеду.

Рисунок 1.1

Расстояния между точками: l01=14 км, l02=17 км, l03=17 км, l04=25 км, l05=19 км, l12=17 км, l13=20 км, l14=24 км, l15=31 км, l23=13 км, l24=24 км, l25=31 км, l34=12 км, l35=21 км, l45=19 км.

Таблица 1.1 – Характеристика ИП и потребителей ЭЭ

Параметр

Доля нагрузки 3-й категории

ИП 0

0.80

п/ст 1

25

0.92

5300

10

0

п/ст 2

35

0.65

3500

10

100

п/ст 3

25

0.70

4100

10

0

п/ст 4

27

0.67

3800

10

0

п/ст 5

34

0.87

5700

10

0

Полная мощность нагрузок потребителей Si, МВА, определяется исходя из активной мощности нагрузки Pi, МВт, и коэффициента мощности Cosцi потребителей, указанных в таблице 1.1.

Таблица 1.2

№ п/ст

1

25

0.92

27.17

10.65

25+j10.65

2

35

0.65

53.85

40.92

35+j40.92

3

25

0.70

35.71

25.51

25+j25.51

4

27

0.67

40.30

29.92

27+j29.92

5

34

0.87

39.08

19.27

34+j19.27

Расчетные формулы:

а) ;

б) ;

б) ;

2. Составление вариантов схемы электрической сети и выбор наиболее рациональных решений

2.1 Варианты радиально-магистральной схемы электрической сети

а) б)

в) г)

Рисунок 2.1 – Варианты радиально-магистральной схемы

Таблица 2.1- Характеристика вариантов радиально-магистральной схемы

вариант

участок

, км

, км

Номер п/ст

Кол-во выкл.

n, шт

, шт

, МВт

, МВт км

, МВт км

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

а)

01

38

191

1

3

25

25

950

5425

02

21

2

3

35

735

03

38

3

3

25

950

04

58

4

3

27

1566

05

36

5

3

34

1224

0

10

б)

01

38

158

1

3

22(30)

25

950

4462

23

12

2

3

35

420

03

38

3

3(7)

25

950

45

34

4

3

27

918

05

36

5

3(7)

34

1224

0

7

в)

01

38

186

1

3(7)

22(30)

25

950

5394

12

34

2

3

35

1190

03

38

3

3(7)

25

950

34

40

4

3

27

1080

05

36

5

3

34

1224

0

7

г)

01

38

180

1

3(7)

22(30)

25

950

5232

12

34

2

3

35

1190

03

38

3

3

25

950

45

34

4

3

27

918

05

36

5

3(7)

34

1224

0

7

Вывод о выборе радиально-магистральной схемы: исходя из упрощенных критериев, наилучшим вариантом исполнения сети из предложенных является вариант, приведенный на рисунке 2.1 б).

3. Приближенный расчет потокораспределения в электрической сети

электрическая сеть напряжение трансформатор

а) б)

в) г)

Рисунок 2.2 – Варианты кольцевой схемы

Таблица 2.2 – Характеристика вариантов схемы, имеющий замкнутый контур

вариант

участок

, км

, км

Номер п/ст

Кол-во выкл.

n, шт

, шт

а)

01

19

103

1

3

18

12

17

2

3

23

12

3

3

34

20

4

3

45

17

5

3

05

18

0

3

б)

01

19

131

1

3

20

12

17

2

3

23

12

3

3

03

19

4

3

04

29

5

3

45

17

0

5

05

18

в)

01

19

131

1

3

20

12

17

2

3

02

21

3

3

03

19

4

3

34

20

5

3

45

17

0

5

05

18

г)

01

38

129

1

3(7)

20(24)

12

17

2

3

03

19

3

3

34

20

4

3

45

17

5

3

05

18

0

5

Вывод о выборе кольцевой схемы: исходя из упрощенных критериев, вариантом исполнения сети из предложенных является вариант, приведенный на рисунке 2.2 в); вариант, приведенный на рисунке 2.2 а) не проходят по допустимой потери напряжения в послеаварийном режиме.

3.1 Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в нормально режиме

Участок 01:

,

Участок 03:

,

Участок 05:

,

Участок 45:

,

Участок 23:

,

Рисунок 3.1

3.2 Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в послеаварийном режиме

Участок 01:

,

Участок 03:

,

Участок 05:

,

Участок 45:

,

Участок 23:

,

Рисунок 3.2

3.3 Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в нормально режиме

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

,

Головной участок 05:

,

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Точка 4 – точка потокораздела P и Q.

Головной участок 01:

,

,

Участок 12:

,

Рисунок 3.3

3.4 Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в послеаварийном режиме

Рисунок 3.4

В данном случае в кольцевой сети 03450 наиболее загруженным головным участком в нормальном режиме является участок 05. При рассмотрении послеаварийного режима предполагается, что данный участок 05 вышел из строя тогда в послеаварийном режиме кольцевая сеть 03450 преобразуется в разомкнутую 0345.

Участок 45:

,

Участок 34:

,

Участок 03:

,

Участок 12:

,

Участок 01:

4. Выбор номинальных напряжений электрической сети

4.1 Выбор номинального напряжения для радиально-магистральной сети

Номинальное напряжение для каждого участка вычисляются по формуле Стилла.

,

,

,

,

,

Полученные нестандартные значения номинального напряжения округляются до ближайших стандартных.

Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями являются:

– для участка 01 и ;

– для участка 23 и ;

– для участка 03 и ;

– для участка 45 и ;

– для участка 05 и ;

Полученные значения номинальных напряжения проверяются по допустимой суммарной потери напряжения в сети в нормальном и послеаварийном режимах.

Номинальное напряжение сети на всех участках принимаем .

Проверка в нормальном режиме.

Участок 01:

,

,

Участок 032:

,

,

,

Участок 054:

,

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для радиально-магистральной сети подходит.

Проверка в послеаварийном режиме.

Участок 01

,

,

Участок 032

,

,

Участок 054

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для радиально-магистральной сети подходит.

Окончательно принимается напряжение .

4.2 Выбор номинального напряжения для кольцевой сети

Кольцевая сеть 03450

Номинальное напряжение для кольцевой сети 03450 рассчитывается по наиболее загруженному участку, которым является участок 05:

,

Полученное нестандартное значение номинального напряжения округляется до ближайших стандартных.

Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями являются для участка 03 и ;

Номинальное напряжение сети на всех участках принимается .

Проверка в нормальном режиме.

Участок 034:

,

,

,

Участок 054:

,

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для кольцевой сети 03450 подходит.

Проверка в послеаварийном режиме.

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для кольцевой сети 03450 подходит.

Окончательно принимается напряжение .

Участок 01:

,

Участок 12:

,

Полученное нестандартное значение номинального напряжения округляется до ближайших стандартных.

Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями являются для участка 01 и .

Ближайшим меньшим и большим стандартными значениями являются для участка 12 и .

Номинальное напряжение сети на всех участках принимается .

Проверка в нормальном режиме.

Участок 012:

,

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для участка сети 012 подходит.

Проверка в послеаварийном режиме.

,

,

Т.к. условие в нормальном режиме выполняется, то номинальное напряжение для участка сети 012 подходит.

Окончательно принимается напряжение .

5. Баланс активной и реактивной мощностей электрической сети

5.1 Баланс активной мощности в сети

,

,

,

,

,

,

5.2 Баланс реактивной мощности в радиально-магистральной сети

,

,

,

Таблица 5.1

, МВА

, МВА

, Ом/км

, км

, МВар

01

12.5+j5.32

13.59

0.4

19

0.12

03

30+j33.21

44.75

19

2.52

23

35+j40.92

53.85

12

1.15

45

13.5+j14.96

20.15

17

0.46

05

30.5+j24.59

39.18

18

1.83

Расчетная формула:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

5.3 Баланс реактивной мощности в кольцевой сети

,

,

,

Таблица 5.2

, МВА

, МВА

, Ом/км

, км

, МВар

01

30+j25.78

39.56

0.4

01

1.97

12

35+j40.92

53.85

12

1.63

03

39.62+j37.79

54.75

03

1.88

34

14.62+j12.29

19.1

34

0.24

45

12.38+j17.63

21.54

45

0.26

05

46.38+j36.90

59.27

05

2.09

Расчетная формула:

,

,

,

,

,

,

,

,

6. Определение необходимости установки и выбор компенсирующих устройств в электрической сети

6.1 Определение необходимости установки и выбор компенсирующих устройств в радиально-магистральной электрической сети

Определим мощность КУ, необходимых для радиально-магистральной электрической сети:

,

Т.к. , то существует необходимость установки КУ в сети.

Суммарная мощность КУ распределяется по подстанциям.

,

,

,

,

,

,

Определяем необходимое количество и мощность БК по подстанциям для компенсации реактивной мощности.

На подстанции 1 не устанавливаем батареи, т.к. .

На подстанции 4 не устанавливаем батареи, т.к. .

На подстанции 5 не устанавливаем батареи, т.к. .

На подстанции 2 устанавливаются 5 батарей с конденсаторами типа КС2-1.05-60 номинальным напряжением , мощностью, выдаваемой батарей, при ().

На подстанции 3 устанавливаются 2 батареи с конденсаторами типа КС2-1.05-60 номинальным напряжением , мощностью, выдаваемой батарей, при ().

Уточняется мощность нагрузок подстанций на основании выбранных БК.

;

;

;

;

;

Исходя из уточненных мощностей нагрузок подстанций, пересчитываются мощности, передаваемые по участкам сети.

Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в нормальном режиме.

Участок 01:

,

Участок 03:

,

Участок 05:

,

Участок 45:

,

Участок 23:

,

Приближенный расчет потокораспределения в радиально-магистральной сети в послеаварийном режиме.

Участок 01:

,

Участок 03:

,

Участок 05:

,

Участок 45:

,

Участок 23:

,

6.2 Определение необходимости установки и выбор компенсирующих устройств в кольцевой электрической сети

Определим мощность КУ, необходимых для радиально-магистральной электрической сети:

,

Т.к. , то существует необходимость установки КУ в сети.

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети в нормальном режиме.

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

,

Головной участок 05:

,

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Точка 4 – точка потокораздела P и Q.

Головной участок 01:

,

,

Участок 12:

,

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети 03450 в послеаварийном режиме, когда выходит из строя участок 03.

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Участок 05:

Участок 12:

,

Участок 01:

,

Приближенный расчет потокораспределения в кольцевой сети 03450 в послеаварийном режиме, когда выходит из строя участок 05.

Участок 45:

,

Участок 34:

,

Участок 03:

,

Участок 12:

,

Участок 01:

,

7. Выбор трансформаторов на подстанциях

7.1 Выбор трансформаторов на подстанциях радиально-магистральной сети

На подстанции 1 необходимо установить два трансформатора, мощность каждого из которых должна быть:

,

На подстанции 1 устанавливаются два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-25000/110.

На подстанции 2 необходимо установить один трансформатора, мощность которого должна быть:

,

На подстанции 2 устанавливаем один трехфазный двухобмоточный трансформатор ТРДЦН-63000/110.

На подстанции 3 необходимо установить два трансформатора, мощность каждого из которых должна быть:

,

На подстанции 3 устанавливаются два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-25000/110.

На подстанции 4 необходимо установить два трансформатора, мощность каждого из которых должна быть:

,

На подстанции 4 устанавливаются два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-40000/110..

На подстанции 5 необходимо установить два трансформатора, мощность каждого из которых должна быть:

,

На подстанции 5 устанавливаются два трехфазных двухобмоточных трансформатора ТРДН-40000/110.

Таблица 7.1 – Каталожные и расчетные данные трансформаторов на подстанциях радиально-магистральной сети

Тип

ТРДН-

25000/110

25

±9Ч1.78%

115

10.5/10.5

10.5

120

27

0.7

2.54

55.9

175

ТРДН-

40000/110

40

±9Ч1.78%

115

10.5/10.5

10.5

172

36

0.65

1.4

34.7

260

ТРДЦН-

63000/110

63

±9Ч1.78%

115

10.5/10.5

10.5

260

59

0.6

087

22.0

410

7.2 Выбор трансформаторов на подстанции кольцевой сети

Выбор тр-ров аналогичен пункту 6.2.

8. Выбор сечений проводов ВЛЭП

Для ВЛЭП 110 кВ выбираются сталеалюминевые провода марки АС, а для прокладки линий используются железобетонные опоры.

Таблица 8.1 – Выбор сечений проводов ВЛЭП радиально-магистральной сети

Участок

Марка-сечение провода

01

12,.5+j5.32

13.59

71.3

АС-70/11

265

03

30+j19.91

36.01

188.98

АС-70/11

265

23

35+j21.92

41.3

216.76

АС-70/11

265

45

13.5+j14.96

20.15

105.76

АС-70/11

265

05

30.5+j24.59

39.18

205.63

АС-150/24

450

Таблица 8.2 – Проверка сечений проводов ВЛЭП радиально-магистральной сети

Участок

Марка-сечение провода

01

25+j10.65

27.17

142.63

АС-70/11

265

03

0

0

0

АС-70/11

265

23

25+j17.91

30.75

161.41

АС-70/11

265

45

27+j29.92

40.3

211.53

АС-70/11

265

05

61+j49.18

78.36

411.26

АС-150/24

450

Таблица 8.3 – Выбор сечений проводов ВЛЭП кольцевой сети

Участок

Марка-сечение провода

01

30+j16.28

33.67

176.71

АС-70/11

265

12

35+j21.92

41.3

216.76

АС-70/11

265

03

39.62+j32.14

51.02

267.77

АС-240/32

605

34

14.62+j14.24

20.41

107.12

АС-150/24

450

45

12.38+j15.68

19.98

104.86

АС-120/19

390

05

46.38+j34.95

58.07

304.81

АС-240/32

605

Таблица 8.4 – Проверка сечений проводов ВЛЭП кольцевой сети

Участок

при выходе из строя участка

при выходе из строя участка

при выходе из строя участка

Марка-сечение провода

03

05

03

05

03

05

03

86+j67.09

109.07

572.49

572.49

АС-240/32

605

34

25+j17.91

61+j49.18

30.75

78.36

161.41

411.26

411.26

АС-150/24

450

45

52+j47.82

34+j19.27

70.65

39.08

370.79

205.12

370.79

АС-120/19

390

05

86+j67.09

109.07

572.49

572.49

АС-240/32

605

01

25+j10.65

27.17

142.63

142.63

AC-70/11

265

12

0

0

0

0

AC-70/11

265

9. Составление схемы замещения электрической сети и определение её параметров

Рисунок 9.1 – Схема замещения радиально-магистральной сети

Рисунок 9.2 – Схема замещения кольцевой сети

Для одноцепной ВЛЭП параметры её схемы замещения следующие:

;

;

;

Для двухцепной ВЛЭП параметры её схемы замещения следующие:

;

;

;

10. Разработка схемы электрических соединений сети

Рисунок 10.1 – Схема электрических соединений радиально-магистральной сети

Рисунок 10.2 – Схема электрических соединений кольцевой сети

11. Технико-экономическое обоснование окончательного выбора варианта исполнения электрической сети

11.1 Определение капиталовложений на сооружение электрической сети

Таблица 11.1 – Капиталовложения на сооружения ВЛЭП электрической сети по вариантам

Участок

lуч, км

Тип опор

Марка-сечение провода

, тыс. руб/км

, тыс. руб

, тыс. руб

Радиально-магистральная сеть (вариант I)

01

19

Железобетонные

двухцепные

АС-70/11

17.8

338.2

1483.0

03

19

Железобетонные

двухцепные

АС-70/11

17.8

338.2

23

12

Железобетонные

одноцепные

АС-70/11

12.0

144.0

45

17

Железобетонные

двухцепные

АС-70/11

17.8

302.6

05

18

Железобетонные

двухцепные

АС-150/24

20.0

360.0

Кольцевая сеть (вариант II)

01

19

Железобетонные

двухцепные

АС-70/11

17.8

338.2

1488.0

12

17

Железобетонные

одноцепные

АС-70/11

12.0

204.0

03

19

Железобетонные

одноцепные

АС-240/32

14.0

266.0

34

20

Железобетонные

одноцепные

АС-150/24

11.7

234.0

45

17

Железобетонные

Одноцепные

АС-120/19

11.4

193.8

05

18

Железобетонные

одноцепные

АС-240/32

14.0

252.0

Таблица 11.2 – Капиталовложения на сооружение подстанций электрической сети по вариантам

Элемент

сети

Стоимость, тыс. руб.

, тыс. руб

РЭС

п/ст 1

п/ст 2

п/ст 3

п/ст 4

п/ст 5

Радиально-магистральная сеть (вариант I)

РУ на РЭС

7Ч35

3013

ОРУ на подстанции

– типовая схема

120

120

120

120

120

– дополнительные выключатели

– трансформаторы

2Ч84

1Ч136

2Ч84

2Ч109

2Ч109

– батареи конденсаторов

5Ч30

2Ч30

– постоянная часть затрат

210

210

210

210

210

Итого

245

498

616

558

548

548

Кольцевая сеть (вариант II)

РУ на РЭС

5Ч35

2943

ОРУ на подстанции

– типовая схема

120

120

120

120

120

– дополнительные выключатели

– трансформаторы

2Ч84

1Ч136

2Ч84

2Ч109

2Ч109

– батареи конденсаторов

5Ч30

2Ч30

– постоянная часть затрат

210

210

210

210

210

Итого

175

498

616

558

548

548

Для радиально-магистральной электрической сети

,

Для кольцевой сети

,11.2 Определение ежегодных издержек на эксплуатацию электрической сети

11.2.1 Определение ежегодных издержек на эксплуатацию для варианта радиально-магистральной электрической сети

Нормы амортизационных отчислений на обслуживание и текущий ремонт ВЛЭП и подстанций:

, , , ,

Определяются отчисления от капиталовложений на амортизацию:

,

Определяются отчисления от капиталовложений на обслуживание и текущий ремонт:

,

Определяется число часов использования максимума активной нагрузки в году для суммарной нагрузки электрической сети:

,

,

Определяется время максимальных потерь для суммарной нагрузки электрической сети:

,

Определяется стоимость 1 МВтЧч потерь ЭЭ:

– для , ;

– для , ;

Определяем потери электроэнергии в воздушных ЛЭП, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сведем в таблицу 13.

Таблица 11.3 – Потери электроэнергии в ВЛЭП для радиально-магистральной сети

Участок сети

Кол-во цепей ЛЭП

01

2

13.59

110

4.07

3139.93

778.90

12895.9

0

0

03

2

36.01

110

4.07

2273.00

0

23

1

41.3

110

5.14

5471.46

0

45

2

20.15

110

3.64

1533.34

0

05

2

39.18

110

1.78

2839.00

0

Определяем потери ЭЭ в трансформаторах, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.4.

Таблица 11.4 – Потери электроэнергии в трансформаторах для радиально-магистральной сети

№ п/ст

Кол-во тр-ров

,

МВА

1

2

25

27.17

120

3139.93

222.58

1261.04

0.027

8760

473.04

2724.36

2

1

63

41.3

260

350.80

0.059

516.84

3

2

25

22.73

120

155.77

0.027

473.04

4

2

40

40.3

172

274.12

0.036

630.72

5

2

40

39.08

172

257.77

0.036

630.72

Определяем потери ЭЭ в БК, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.5.

Таблица 11.5 – Потери электроэнергии в батареях конденсаторов для радиально-магистральной сети

Номер п/ст

1

0

558.6

2

0

3.8

7000

399.0

3

0

3.8

7000

159.6

4

5

Определяем потери ЭЭ, зависящие от нагрузки, в радиально-магистральной сети:

,

Определяем потери ЭЭ, независящие от нагрузки, в радиально-магистральной сети:

,

Определяем затраты на возмещение потерь электроэнергии в радиально-магистральной сети:

,

Определяем ежегодные эксплуатационные издержки для радиально – магистральной сети:

,

11.2.2 Определение ежегодных эксплуатационных издержек для варианта кольцевой сети

Нормы амортизационных отчислений на обслуживание и текущий ремонт ВЛЭП и подстанций:

, , , ,

Определяются отчисления от капиталовложений на амортизацию:

,

Определяются отчисления от капиталовложений на обслуживание и текущий ремонт:

,

Определяется число часов использования максимума активной нагрузки в году для суммарной нагрузки электрической сети:

,

,

Определяется время максимальных потерь для суммарной нагрузки электрической сети:

,

Определяется стоимость 1 МВтЧч потерь ЭЭ:

– для , ;

– для , ;

Определяем потери электроэнергии в воздушных ЛЭП, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сведем в таблицу 11.3.

Таблица 11.3 – Потери электроэнергии в ВЛЭП для радиально-магистральной сети

Участок сети

Кол-во цепей ЛЭП

01

2

33.67

110

4.07

3139.93

4783.82

12300.70

0

0

12

1

41.3

110

7.28

3220.14

0

03

1

51.02

110

2.28

1539.92

0

34

1

20.41

110

3.96

428.023

0

45

1

19.98

110

4.23

438.423

0

05

1

58.07

110

2.16

1890.40

0

Определяем потери ЭЭ в трансформаторах, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.4.

Таблица 11.4 – Потери электроэнергии в трансформаторах для кольцевой сети

№ п/ст

Кол-во тр-ров

,

МВА

1

2

25

27.17

120

3139.93

222.58

1261.04

27

8760

473.04

2724.36

2

1

63

41.3

260

350.80

59

516.84

3

2

25

22.73

120

155.77

27

473.04

4

2

40

40.3

172

274.12

36

630.72

5

2

40

39.08

172

257.77

36

630.72

Определяем потери ЭЭ в БК, зависящие и независящие от нагрузки. Данные сводятся в таблицу 11.5.

Таблица 11.5 – Потери электроэнергии в батареях конденсаторов для кольцевой сети

Номер п/ст

1

0

558.6

2

0

3.8

7000

399.0

3

0

3.8

7000

159.6

4

5

Определяем потери ЭЭ, зависящие от нагрузки, в радиально-магистральной сети:

,

Определяем потери ЭЭ, независящие от нагрузки, в радиально-магистральной сети:

,

Определяем затраты на возмещение потерь электроэнергии в радиально-магистральной сети:

,

Определяем ежегодные эксплуатационные издержки для радиально – магистральной сети:

,

11.3 Определение окончательного варианта исполнения электрической сети

Определяем приведенные затраты для вариантов электрической сети.

Для радиально-магистральной сети:

,

Для кольцевой сети:

,

Относительная разность приведены затрат рассматриваемых вариантов радиально-магистральной сети (вариант I) и кольцевой сети (вариант II):

,

Так как относительна разность приведенных затрат рассматриваемых вариантов меньше чем 5%, то данные варианты исполнения электрической сети являются равноэкономичными и, следовательно, из них можно выбрать один наиболее оптимальный вариант только на основе инженерной оценки их характеристик: простоты, надежности и оперативной гибкости схемы электрической сети, удобства эксплуатации.

Таблица 11.9 – Основные технико-экономические показатели для предварительно выбранных вариантов исполнения электрической сети

Показатели

Вариант исполнения электрической сети

Радиально-магистральная сеть

(вариант I)

Кольцевая сеть

(вариант II)

Капиталовложения , тыс.руб.

5395.20

5317.20

Потери ЭЭ , МВтЧч

17439.90

16844.70

Затраты на возмещение потерь ЭЭ , тыс.руб.

251.75

242.82

Ежегодные эксплуатационные издержки , тыс.руб.

641.44

624.79

Приведенные затраты , тыс.руб.

1288.87

1262.85

Относительная разность приведенных затрат рассматриваемых вариантов , %

2.06

Вывод: к исполнению принимаем вариант электрической сети II.

12. Уточненный расчет компенсирующих устройств в электрической сети

12.1 Максимальный режим работы кольцевой сети

Пересчитаем потокораспределения для кольцевой сети с учетом полных сопротивлений

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

Головной участок 05:

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Участок 01:

,

Участок 12:

,

Таблица 12.1 – Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для максимального режима работы

Ко-во

тр-ров

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВА

1

27.17

2

25

0.027

10.5

0.07+j1.55

0.120

0.7

0.05+j0.35

0.12+j1.90

2

53.85

1

63

0.059

10.5

0.19+j4.83

0.260

0.6

0.06+j0.38

0.25+j5.21

3

35.71

2

25

0.027

10.5

0.12+j2.68

0.120

0.7

0.05+j0.35

0.18+j3.03

4

40.30

2

40

0.036

10.5

0.09+j2.13

0.172

0.65

0.07+j0.52

0.16+j2.65

5

39.08

2

40

0.036

10.5

0.08+j2.00

0.172

0.65

0.07+j0.52

0.15+j2.52

Таблица 12.2 – Параметры схемы замещения ВЛЭП кольцевой сети для максимального режима работы

Участок

Кол-во

цепей ЛЭП

Марка-сечение

F, мм2 провода

Uном, кВ

Rуч, Ом

Xуч, Ом

,

МВар

01

2

АС-70/11

110

4.07

4.22

0.59

12

1

АС-70/11

110

7.28

7.55

0.26

03

1

АС-240/32

110

2.28

7.70

0.32

34

1

АС-150/24

110

3.96

8.40

0.33

45

1

АС-120/19

110

4.23

7.26

0.27

05

1

АС-240/32

110

2.16

7.29

0.31

Определяем некомпенсированную реактивную нагрузку по подстанциям.

Таблица 12.3

п/ст

1

10.65

1.90

12.55

2

40.92

5.21

6.13

3

25.51

3.03

28.54

4

29.92

2.65

32.57

5

19.27

2.52

21.79

141.57

Расчетные формулы:

,

,

Таблица 12.4

, МВА

, МВА

, Ом

, Мвт

, Ом

, МВар

01

30+j25.78

39.56

4.07

2.10

4.22

2.18

12

35+j40.92

53.85

7.28

1.74

7.55

1.81

03

40.19+j37.98

55.30

2.28

0.58

7.70

1.94

34

15.19+j12.47

19.65

3.96

0.13

8.40

0.27

45

11.81+j17.44

21.06

4.23

0.16

7.26

0.27

05

45.81+j36.71

58.70

2.16

0.62

7.29

2.08

Точный баланс активной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Точный баланс реактивной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Определяем необходимость установки КУ в элсети:

,

Суммарная мощность КУ распределяется по п/ст пропорционально их некомпенсированным нагрузкам.

Таблица 12.5

п/ст

1

12.55

32.66

141.57

2.90

2

6.13

10.64

3

28.54

6.58

4

32.57

7.51

5

21.79

5.03

Расчетные формулы:

,

12.2 Минимальный режим работы кольцевой сети

Таблица 12.6 – Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для минимального режима работы

Ко-во

тр-ров

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВА

1

16.30

1

25

0.027

10.5

0.05+j1.12

0.120

0.70

0.03+j0.18

0.08+j1.29

2

32.31

1

63

0.059

10.5

0.07+j1.74

0.260

0.60

0.06+j0.38

0.13+j2.12

3

21.43

1

25

0.027

10.5

0.09+j1.93

0.120

0.70

0.03+j0.18

0.12+j2.10

4

24.18

1

40

0.036

10.5

0.06+j1.53

0.172

0.65

0.04+j0.26

0.10+j1.79

5

23.45

1

40

0.036

10.5

0.06+j1.44

0.172

0.65

0.04+j0.26

0.10+j1.70

Определяем некомпенсированную реактивную нагрузку по подстанциям.

Таблица 12.7

п/ст

1

6.39

1.29

7.68

2

24.55

2.12

26.67

3

15.30

2.10

17.4

4

17.95

1.79

19.74

5

11.56

1.70

13.26

84.76

Расчетные формулы:

,

,

Таблица 12.8

, МВА

, МВА

, Ом

, Мвт

, Ом

, МВар

01

18+j15.47

23.73

4.07

0.76

4.22

0.79

12

21+j24.55

32.31

7.28

0.63

7.55

0.65

03

24.11+j22.79

33.18

2.28

0.21

7.70

0.70

34

9.11+j7.48

11.79

3.96

0.05

8.40

0.10

45

7.09+j10.46

12.64

4.23

0.06

7.26

0.10

05

27.49+j22.03

35.22

2.16

0.22

7.29

0.75

Расчетные формулы:

, ,

Точный баланс активной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Точный баланс реактивной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Определяем необходимость установки КУ в элсети:

,

Суммарная мощность КУ распределяется по п/ст пропорционально их некомпенсированным нагрузкам.

Таблица 12.9

п/ст

1

7.68

16.65

84.76

1.51

2

26.67

5.24

3

17.4

3.42

4

19.74

3.88

5

13.26

2.60

Расчетные формулы:

,12.3 Послеаварийный режим работы кольцевой сети

В послеаварийном режиме выходят из строя наиболее загруженные головные участки, т.е. участки 02 и 03.

Таблица 12.10 – Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для послеаварийного режима работы

Ко-во

тр-ров

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВА

1

27.17

2

25

0.027

10.5

0.07+j1.55

0.120

0.7

0.05+j0.35

0.12+j1.90

2

1

63

0.059

10.5

0.260

0.6

3

35.71

2

25

0.027

10.5

0.12+j2.68

0.120

0.7

0.05+j0.35

0.18+j3.03

4

40.30

2

40

0.036

10.5

0.09+j2.13

0.172

0.65

0.07+j0.52

0.16+j2.65

5

39.08

2

40

0.036

10.5

0.08+j2.00

0.172

0.65

0.07+j0.52

0.15+j2.52

Определяем некомпенсированную реактивную нагрузку по подстанциям.

Таблица 12.11

п/ст

1

10.65

1.90

12.55

2

3

25.51

3.03

28.54

4

29.92

2.65

32.57

5

19.27

2.52

21.79

95.82

Расчетные формулы:

,

,

Таблица 12.12 – Параметры схемы замещения ВЛЭП кольцевой сети для максимального режима работы

Участок

Кол-во

цепей ЛЭП

Марка-сечение

F, мм2 провода

Uном, кВ

Rуч, Ом

Xуч, Ом

,

МВар

01

1

АС-70/11

110

8.13

8.44

0.29

12

АС-70/11

110

03

1

АС-240/32

110

2.28

7.70

0.32

34

1

АС-150/24

110

3.96

8.40

0.33

45

1

АС-120/19

110

4.23

7.26

0.27

05

АС-240/32

110

Таблица 12.12

, МВА

, МВА

, Ом

, Мвт

, Ом

, МВар

01

25+j10.65

27.17

8.13

0.50

8.44

0.51

12

03

86+j74.69

113.91

2.28

2.44

7.70

8.25

34

61+j49.18

78.36

3.96

2.01

8.40

4.26

45

34+j19.27

39.08

4.23

0.53

7.26

0.92

05

Расчетные формулы:

, ,

Точный баланс активной мощности.

,

,

,

,

,

,

,

Точный баланс реактивной мощности.

,

,

,

,

,

Определяем необходимость установки КУ в элсети:

,

Суммарная мощность КУ распределяется по п/ст пропорционально их некомпенсированным нагрузкам.

Таблица 12.13

п/ст

1

12.55

19.25

95.82

2.52

2

3

28.54

5.73

4

32.57

6.54

5

21.79

4.38

Расчетные формулы:

,

12.4 Определяется необходимое количество и мощность БК по подстанциям для компенсации реактивной мощности

Таблица 12.14 – Распределение КУ по подстанциям для различных режимов работы кольцевой сети

Номер п/ст

Тип конденсатора

Кол-во БК

Мощность, выдаваемая батарей

Мощность, выдаваемая КУ

Максимальный режим

1

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

2

10

КС2-1.05-60

3

3.8

11.4

3

10

КС2-1.05-60

2

3.8

7.6

4

10

КС2-1.05-60

2

3.8

7.6

5

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

Минимальный режим

1

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

2

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

3

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

4

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

5

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

Послеаварийный режим

1

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

2

10

КС2-1.05-60

3

10

КС2-1.05-60

2

3.8

7.6

4

10

КС2-1.05-60

2

3.8

7.6

5

10

КС2-1.05-60

1

3.8

3.8

12.5 Корректируется нагрузка на трансформаторы для каждой подстанции с учетом стандартной мощности БК

Для максимального режима работы сети:

;

;

;

;

;

Для минимального режима работы сети:

;

;

;

;

;

Для послеаварийного режима работы сети:

;

;

;

;

;

13. Точный электрический расчет установившихся режимов работы электрической сети

13.1 Расчет максимального режима работы кольцевой сети

Таблица 13.1 – Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для максимального режима работы

Ко-во

тр-ров

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВА

1

25.92

2

25

0.027

10.5

0.06+j1.41

0.120

0.7

0.05+j0.35

0.12+j1.76

2

45.79

1

63

0.059

10.5

0.14+j3.49

0.260

0.6

0.06+j0.38

0.20+j3.87

3

30.75

2

25

0.027

10.5

0.09+j1.99

0.120

0.7

0.05+j0.35

0.14+j2.34

4

35.03

2

40

0.036

10.5

0.07+j1.61

0.172

0.65

0.07+j0.52

0.14+j2.13

5

37.35

2

40

0.036

10.5

0.07+j1.83

0.172

0.65

0.07+j0.52

0.15+j2.35

Рисунок 13.1

Рисунок 13.2 – Упрощенная схема замещения кольцевой сети 03450 для максимального и минимального режима работы

Рисунок 13.3 – Упрощенная схема замещения радиального участка в кольцевой сети для максимального и минимального режима работы

Расчетные нагрузки

;

;

;

;

Расчет потокораспределения мощности.

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

Головной участок 05:

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Участок 01:

,

Участок 12:

,

Мощности в начале и конце участков сети.

Радиальное ответвление 034

,

,

,

,

Радиальное ответвление 054

,

,

,

Радиальное ответвление 012

,

,

,

,

Напряжения в узлах сети.

,

,

Кольцевая сеть 03450

,

,

,

13.2 Расчет минимального режима работы кольцевой сети

Таблица 13.2 – Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для максимального режима работы

Ко-во

тр-ров

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВА

1

15.22

1

25

0.027

10.5

0.04+j0.97

0.120

0.70

0.03+j0.18

0.07+j1.15

2

29.52

1

63

0.059

10.5

0.06+j1.45

0.260

0.60

0.06+j0.38

0.12+j1.83

3

18.90

1

25

0.027

10.5

0.07+j1.50

0.120

0.70

0.03+j0.18

0.10+j1.68

4

21.51

1

40

0.036

10.5

0.05+j1.21

0.172

0.65

0.04+j0.26

0.09+j1.47

5

21.83

1

40

0.036

10.5

0.05+j1.25

0.172

0.65

0.04+j0.26

0.09+j1.51

Расчетные нагрузки.

;

;

;

;

Расчет потокораспределения мощности.

Кольцевая сеть 03450

Головной участок 03:

,

Головной участок 05:

,

Участок 34:

,

Участок 45:

,

Участок 01:

,

Участок 12:

,

Мощности в начале и конце участков сети.

,

,

,

,

Радиальное ответвление 054

,

,

,

Радиальное ответвление 012

,

,

,

,

Напряжения в узлах сети.

,

,

Кольцевая сеть 03450

,

,

,

13.3 Расчет послеаварийного режима работы кольцевой сети

Таблица 12.6 – Потери мощности в трансформаторах кольцевой сети для послеаварийного режима работы

Ко-во

тр-ров

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВт

,

%

,

МВА

,

МВА

1

25.92

2

25

0.027

10.5

0.06+j1.41

0.120

0.7

0.05+j0.35

0.12+j1.76

2

1

63

0.059

10.5

0.260

0.6

3

30.75

2

25

0.027

10.5

0.09+j1.99

0.120

0.7

0.05+j0.35

0.14+j2.34

4

35.03

2

40

0.036

10.5

0.07+j1.61

0.172

0.65

0.07+j0.52

0.14+j2.13

5

37.35

2

40

0.036

10.5

0.07+j1.83

0.172

0.65

0.07+j0.52

0.15+j2.35

Расчетные нагрузки.

;

;

;

;

;

Рисунок 13.4 – Схема замещения кольцевой сети для послеаварийного режима работы

Рисунок 13.5 Упрощенная схема замещения радиального участка в кольцевой сети для послеаварийного режима работы

Мощности в начале и конце участков сети.

Радиальное ответвление 01

,

Радиальное ответвление 0345

,

,

,

,

,

Напряжения в узлах сети.

,

,

,

,

14. Выбор устройств регулирования напряжения в электрической сети

Таблица 14.1 – Максимальный режим работы сети

, кВ

, кВ

, МВт

, Ом

, МВар

, Ом

, кВ

, кВ

, кВ

1

117.34

11.03

25

2.54

6.85

55.9

1.9

-2

1.78

110.91

10.93

2

112.84

11.03

35

0.87

29.52

22

3.01

-5

1.78

104.77

11.01

3

118.22

11.03

25

2.54

17.91

55.9

4.5

-3

1.78

108.86

10.97

4

117

11.03

27

1.4

22.32

34.7

3.47

-3

1.78

108.86

10.95

5

118.22

11.03

34

1.4

15.47

34.7

2.47

-2

1.78

110.91

10.96

Таблица 14.2 – Минимальный режим работы сети

, кВ

, кВ

, МВт

, Ом

, МВар

, Ом

, кВ

, кВ

, кВ

1

113.24

10.5

15

2.54

2.59

55.9

1.62

-2

1.78

110.91

10.57

2

110.32

10.5

21

0.87

20.75

22

4.3

-4

1.78

106.81

10.42

3

113.75

10.5

15

2.54

11.5

55.9

5.99

-4

1.78

106.81

10.59

4

113

10.5

16.2

1.4

14.15

34.7

4.55

-3

1.78

108.86

10.46

5

113.92

10.5

20.4

1.4

7.76

34.7

2.61

-2

1.78

110.91

10.54

Таблица 14.2 – Послеаварийный режим работы сети

, кВ

, кВ

, МВт

, Ом

, МВар

, Ом

, кВ

, кВ

, кВ

1

119.25

11.03

25

2.54

6.85

55.9

1.87

-2

1.78

110.91

11.11

2

0.87

22

3

113.49

11.03

25

2.54

17.91

55.9

4.69

-6

1.78

102.72

11.12

4

106.56

11.03

27

1.4

22.32

34.7

3.81

-8

1.78

98.62

10.94

5

102.88

11.03

34

1.4

15.47

34.7

2.84

-9

1.78

96.58

10.88

Т.к. все условия выполняются, то выбор рабочих ответвлений тр-ров на подстанциях произведен правильно.

Поделиться статьёй
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в vk
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Михаил Потапов
Михаил Потапов
Я окончил горный университет, факультет переработки минерального сырья. О специальности работаю 12 лет, сам преподаю в университете. За это время написал 8 научных статей. В свободное время подрабатываю репетитором и являюсь автором в компании «Диплом777» уже более 7 лет. Нравятся условия сотрудничества и огромное количество заказов.

Ещё статьи