Основы распределения и передачи электроэнергии

Содержание

Введение………………………………………………………………….........3

1. Предварительное распределение мощностей в линиях………………....5
2. Выбор номинального напряжения………………………………….….....7
3. Выбор сечений по экономической плотности тока……………………..9
4. Проверка выбранных сечений по условиям короны и по допустимой токовой нагрузке………………………………………………………….…..12
5. Выбор трансформаторов……………………………………………….…15
6. Выбор схем подстанций……………………………………………….….18
7. Технико-экономический расчёт………………………………………….19

Заключение…………………………………………………………………....25

Список литературы……………………………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Электрической сетью  называется устройство, соединяющее  источники питания с потребителями  электроэнергии. От свойств и работы электрической сети зависит качество электроснабжения потребителей. К электрическим сетям предъявляются определённые технико-экономические требования. Поэтому электрические сети должны тщательно рассчитываться, специально проектироваться и квалифицированно эксплуатироваться.

Основным назначением  электрических сетей является электроснабжение потребителей. Под этим обычно понимают передачу электроэнергии от источников питания и распределение её между потребителями.

Электроэнергия является наиболее универсальным видом энергии. Широкое применение электроэнергии во всех отраслях промышленности объясняется относительной простотой ее производства, передачи, распределения между потребителями и легкостью превращения в другие виды энергии. Развитие электроэнергетики в нашей стране идет по пути создания больших энергосистем и централизованной выработки электроэнергии на базе крупных тепловых (в том числе атомных) и гидравлических станций, что наиболее эффективно в технико-экономическом отношении.

Развитие энергетики России, усиление связей между энергосистемами  требует расширения строительства электроэнергетических объектов, в том числе электрических сетей напряжением 110 кВ переменного тока.

Из основного назначения электрической сети следует, что  она должна обеспечивать достаточную  надёжность электроснабжения. Опыт показывает, что практически все элементы электрической сети иногда могут повреждаться. При надлежащем качестве эксплуатации сети повреждения возникают из-за климатических условий.

Электрическая сеть является существенным звеном в цепи электроснабжения потребителей и поэтому влияет на изменение показателей качества электроэнергии.

Проектирование электрической  сети, включая разработку конфигурации сети и схемы подстанции, является одной из основных задач развития энергетических систем, обеспечивающих надёжное и качественное электроснабжение потребителей. Качественное проектирование является основой надёжного и экономичного функционирования электроэнергетической системы.

Задача проектирования электрической сети относится к  классу оптимизационных задач, однако не может быть строго решена оптимизационными методами в связи с большой сложностью задачи, обусловленной многокритериальностью, многопараметричностью и динамическим характером задачи, дискретностью и частичной неопределенностью исходных параметров.

В этих условиях проектирование электрической сети сводится к разработке конечного числа рациональных вариантов развития электрической сети, обеспечивающих надёжное и качественное электроснабжение потребителей электроэнергией в нормальных и послеаварийных режимах. Выбор наиболее рационального варианта производится по экономическому критерию. При этом все варианты предварительно доводятся до одного уровня качества и надёжности электроснабжения. Экологический, социальный и другие критерии при проектировании сети учитываются в виде ограничений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Предварительное распределение  мощностей в линиях.

1 вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) Первый участок сети.

 

 

Определим мощности на головных участках сети по формуле 1:

На участке А-2

Р = = =80,6 МВт;

На участке В-3

Р = = =73,4 МВт;

На участке 2-1

Р =80,6МВт-50МВт =30,6 МВт;

На участке 3-1

Р =73,4МВт-44 МВт=29,4 МВт.

Точка потокораздела  находиться в узле 1.

Осуществляем проверку баланса активных мощностей для  схемы а:

Р + Р =Р +Р +Р

80,6 МВт+73,4 МВт=50 МВт +60 МВт +44 МВт

154 МВт=154 МВт – равенство верно.

б) Второй участок сети.

 

 

Определим мощности на головных участках сети по формуле 1.

На участке В-4

Р = = =39,8 МВт;

На участке А-4

Р = = =34,2 МВт.

Точка потокораздела  находиться в узле 4.

Осуществляем проверку баланса  активных мощностей для схемы  б:

Р + Р = Р

39,8 МВт+34,2 МВт =74 МВт.

2 вариант

 

 

 

 

 

а) Первый участок сети.

 

 

Определим мощности на головных участках сети по формуле 1:

На участке В-4

Р =

= МВт;

На участке В-3

Р =

= МВт;

Р = Р - Р =111-74=37 МВт;

Р = Р - Р = 117-44=73 МВт;

Р = Р - Р =73-60=13 МВт.

Точка потокораздела  находиться в узле 2.

Осуществляем проверку баланса  активных мощностей для схемы  а:

Р + Р = Р + Р + Р + Р

111 МВт +117 МВт =74 МВт +50 МВт +60 МВт +44 МВт

228 МВт = 228 МВт.

б) Схема представляет собой сеть с односторонним питанием.

 

 

Мощность участка А-2

Р = Р =50 МВт.

 

2. Выбор номинального  напряжения сети.

1 вариант

Где мощность нагрузок не превышает 60 МВт и длину линий 250 км воспользуемся формулой Стилла , в иных случаях воспользуемся формулой Илларионова (2)

 

 

U = = =135 кВ;

U = кВ;

U = кВ;

U = кВ;

U = кВ;

U = кВ;

Выберем напряжение всей сети 110 кВ.

2 вариант

Где мощность нагрузок не превышает 60 МВт и длину линий 250 км воспользуемся формулой Стилла , в иных случаях воспользуемся формулой Илларионова (2)

 

 

U = кВ;

U = кВ;

U = кВ;

U = кВ;

U = кВ;

U = кВ.

Выберем напряжение всей сети 110 кВ.

 

3.Выбор сечений по экономической плотности тока.

1 Вариант

 Определим расчетный ток протекающий по участкам сети и сечение провода по формулам, выберем стандартные сечения проводов и сведем их в таблицу №1.

Расчётный ток I определяется по мощности, протекающей по рассматриваемому участку линии в режиме наибольших нагрузок (Формула 3):

Cosφ = 0,9

I = A;

I = А;

I = А;

I = А;

I = А;

I = А.

Принимаем к установке  сталеалюминевые провода марки  АС. Для неизолированных алюминиевых  проводов при Т =4000 ч. экономическая плотность тока  j = 1,1 А/мм . Находим расчётные сечения проводов по формуле 4:

FРАСЧ=

F = мм ;

F = мм ;

F = мм ;

F = мм ;

F = мм ;

F = =181,5 мм .

Участок	А-2	В-3	2-1	3-1	В-4	А-4
IP, А	470,6	428,6	178,7	171,7	199,7	232,4
FР, мм2	427,8	389,6	162,5	156,1	181,5	211,3
Марка провода	2хАС-240/2	2хАС-240/2	АС-185/4	АС-185/4	АС-185/4	АС-240/2

 

2 вариант

Определим расчетный  ток протекающий по участкам сети и сечение провода по формулам, выберем стандартные сечения  проводов и сведем их в таблицу  №1.

Расчётный ток I определяется по мощности, протекающей по рассматриваемому участку линии в режиме наибольших нагрузок (Формула 3):

Cosφ = 0,9

I = A;

I = А;

I = А;

I = А;

I = А.

I = А;

 

Принимаем к установке  сталеалюминевые провода марки АС. Для неизолированных алюминиевых проводов при Т =4000 ч. экономическая плотность тока  j = 1,1 А/мм . Находим расчётные сечения проводов по формуле 4:

FРАСЧ=

F = мм ;

F = мм ;

F = мм ;

F = мм ;

F = мм ;

F = =69 мм .

Участок	В-4	4-2	В-3	3-1	1-2	А-2
IP, А	648	216	683	426	75,9	146
FР, мм2	589	196	621	387	69	133
Марка провода	2хАС-240/2	АС-240/2	2хАС-240/2	2хАС-240/2	АС-70/11	АС-150/9

 

 

 

 

 

4. Поверка выбранных  сечений по условиям короны  и по допустимой токовой нагрузке.

1 вариант

Проверка выбранных  сечений по допустимой токовой нагрузке.

Проверка по допустимой токовой нагрузке производится по формуле 5

I < I

Проверку будем осуществлять исходя из расчетных токов аварийных  режимов:

- отключение одного  из самых нагруженных головных  участков для одноцепных линий;

- отключение одной цепи головного участка для двухцепной линии.

Длительно допустимые токи для участков цепи варианта №1 сведем в таблицу №2

Участок	А-2	В-3	2-1	3-1	В-4	А-4
Марка провода	2хАС-240/2	2хАС-240/2	АС-185/4	АС-185/4	АС-185/4	АС-240/2
Длительно допустимый ток, IД, А	605х2	605х2	515	515	515	605

а) Режим №1 Обрыв одной цепи двухцепной линии участка А-2

 

 

На участке А-2 ток составит

I = A<605А. - Условие проверки выполняется.

Режим №2 Обрыв одной цепи двухцепной линии участка В-3

На участке В-3 ток составит

I = А<605А. - Условие проверки выполняется.

I = А<515 А. - Условие проверки выполняется.

I = А<515 А. - Условие проверки выполняется.

б) Режим №3 Обрыв линии В-4

 

 

I = А<515 А. - Условие проверки выполняется.

Таким образом,  все провода прошли результаты проверки.

2 вариант

Для напряжения сети 110 кВ наименьшее сечение 70 мм², поэтому для участка линии 1-2 примем провода марок АС-70/11.

Проверка выбранных  сечений по допустимой токовой нагрузке.

Проверка по допустимой токовой нагрузке производится по формуле 5

I

< I

Проверку будем осуществлять исходя из расчетных токов аварийных  режимов:

- отключение одного  из самых нагруженных головных  участков для одноцепных линий;

- отключение одной  цепи головного участка для  двухцепной линии.

Длительно допустимые токи для участков цепи варианта №1 сведем в таблицу №2

Участок	В-4	4-2	В-3	3-1	1-2	А-2
Марка провода	2хАС-240/2	АС-240/2	2хАС-240/2	2хАС-240/2	АС-70/11	АС-150/9
Длительно допустимый ток, IД, А	605х2	605	605х2	605х2	265	450