Проектирование элементов систем электроснабжения сельского хозяйства

Проектирование элементов систем электроснабжения сельского хозяйства

Аннотация

Курсовой проект выполнен в объеме: расчетно-пояснительная записка на 38 листов формата А4, лист с индивидуальным заданием, 18 таблиц, 5 рисунков, 2 листа формата А1 с выполненной на них графической частью проекта.

Ключевые слова:

электроснабжение;

трансформатор;

мощность;

напряжение;

нагрузка;

потери;

надбавки;

регулировочное ответвление;

послеаварийный режим.

В данном курсовом проекте был осуществлен расчет и проектирование Высоковольтной линии-110 кВ для электроснабжения сельского хозяйства.

Содержание

Введение

Исходные данные к проектированию

1.1 Составление схемы сети 110 кВ

1.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ТП

1.3 Приведение нагрузок к высшему напряжению

1.4 Расчет сложнозамкнутой сети 110 кВ

1.5 Выбор сечений проводов участков линии 110 кВ

1.6 Определение токораспределения по участкам с учетом сопротивлений выбранных проводов без учета потерь мощности

1.7 Определение потерь в узлах с учетом потерь мощности

1.8 Выбор надбавок (ответвлений) трансформатора

1.9 Расчет послеаварийного режима

1.10 Анализ и заключение по результатам электрического расчета режимов работы сети

2. Механический расчет воздушной линии 110 кВ

2.1 Выбор материала и типа опор ВЛ-110 кВ

2.2 Определение удельных нагрузок на провода

2.3 Определение критических пролетов

2.4 Систематический расчет проводов и тросов

2.5 Расчет монтажных стрел провеса

Литература

Введение

В данном курсовом проекте был осуществлен расчет и проектирование ВЛ-110 кВ для электроснабжения сельского хозяйства.

В ходе расчета был произведен выбор числа и мощности трансформаторов; составление схемы замещения; выбор сечения проводов линии 110 кВ; определение напряжения; расчет послеаварийного режима; выбор материала и типа опор ВЛ; определение критических пролетов; расчет монтажных стрел провеса.

Данное курсовое проектирование имеет цель ознакомления с основными приемами и методами проектирования элементов систем электроснабжения сельского хозяйства, проявления навыков самостоятельной работы с технической литературой и нормативными документами, дает возможность проявить самостоятельность в выборе решений, связанных с оптимизацией параметров сети.

Исходные данные к проектированию

Вариант № 24:

Напряжение на шинах опорного узла А: 119 кВ.

Номер линии в аварийном состоянии: .

Климатические условия:

район по ветру: ;

район по гололеду: ;

температура:

высшая: ;

средняя: ;

низшая: .

Время использования максимальной нагрузки:  ч.

Длины участков:

 км;  км;  км;  км;  км;  км;  км.

Мощность потребителя (МВ×А) /соs:

ТП1: ; ТП2: ; ТП3: ; ТП5: ; ТП6: .

1.1 Составление схемы сети 110 кВ

Составляем расчетную схему трансформаторных подстанций с учетом варианта:

Рис.1. Схема сети с опорным узлом А.

1.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ТП

Принимаем по умолчанию II категорию потребителей, терпящих перерывы в электроснабжении. Соответственно, на подстанциях устанавливаем по одному трансформатору. Его мощность выбираем с учетом длительно допустимой 30% перегрузки.

Трансформаторы выбираем по каталожным данным [1,2,3] с учетом заданной мощности потребителей и уровня номинального напряжения. Сведения заносим в таблицу:

Таблица 1. Технические данные выбранных трансформаторов

1.3 Приведение нагрузок к высшему напряжению

Нагрузка электрической сети задана на шинах низшего напряжения ТП. Вместе с тем, нагрузка высшего напряжения больше заданной нагрузки на величину потерь мощности в трансформаторах. Кроме того, необходимо учитывать тот факт, что линия обладает зарядной мощностью, которая уменьшает общую реактивную нагрузку сети.

Приводим заданные нагрузки к высшему напряжению, используя формулу:

,

где , - соответственно активная и реактивная мощности, заданные на

вторичной стороне ТП;

, - суммарные активные и реактивные сопротивления трансформа-

торов данной ТП;

 - номинальное напряжение трансформатора;

 - суммарная зарядная мощность линий, приложенная в точке

подключения данной нагрузки (ТП).

Зарядную мощность определяем, (Мвар):

,

где  - номинальное напряжение сети;

 - суммарная длина линий;

 - реактивная проводимость линии (принимаем для минимального сечения (70 мм2)  См/км).

Так как, зарядная мощность распространяется по всей длине линии, то принято схематично распределять ее в начале и в конце линии. Поэтому, полученное  в точке подключения нагрузки, т.е. На шинах высшего напряжения ТП, необходимо разделить на два.

 (Мвар);

 (Мвар);

 (Мвар);

 (Мвар);

 (Мвар).

;

;

;

;

.

1.4 Расчет сложнозамкнутой сети 110 кВ

Для расчета необходимо составить схему замещения электрической сети, в которой - направление мощности становится произвольно, определяется число независимых контуров.

Расчет такой сети ведут в 2 этапа: определяют потокораспределение на участках без учета потерь мощности; рассчитывают потери мощности, потокораспределение по участкам с учетом потерь мощности и направление в точках сети.

                             1                                                 2

                                                                                              3

    A                                                                                                     

                       6                                                                5                   

Рис. 2. Схема электрической сложнозамкнутой сети.

Определяем число независимых контуров и задаемся неизвестными мощностями, согласно числу контуров:  и . Затем выражаем потоки мощностей на каждом участке через принятые неизвестные мощности. Выраженные мощности участков сводив в таблицу:

Для узла 6:

Для узла 3:

Аналогично для остальных узлов.

Таблица 2. Выраженные мощности участков

Выполним проверку правильности вычисления: сумма всех мощностей должна быть равна мощности источника (точка ):

.

Для нахождения  и  составим систему:

Для  контура:

по :

;

по :

Для  контура:

по :

;

по :

.

Получаем две системы уравнений:

 и .

Перегруппируем системы для дальнейшего их решения:

 и .

Решая данные системы находим соответственно: ; ; ; ;

Подставляем в таблицу 2 вместо , , ,  их значения:

Таблица 3. Численные значения выражений мощностей участков

1.5 Выбор сечений проводов участков линии 110 кВ

Зная мощности участков линий, определяем полную мощность и ток, протекающий по ним, а полученные данные сводим в таблицу 4.

Расчет производим по следующим формулам:

; ,

Таблица 4. Расчетные данные

Выбор сечения проводов линии 110 кВ проводится с учетом ряда факторов, например, технико-экономическое сравнение различных вариантов капиталовложений, т.е. сечения проводов должны соответствовать оптимальному соотношению между капитальными затратами на сооружение линий, которые растут с увеличением сечения провода, и расходами, связанными с потерями энергии, уменьшающимися при увеличении сечений проводов. Немаловажным показателем является механическая прочность проводов воздушных линий, а также условия образования короны. Однако для упрощенных решений этой задачи, согласно ПУЭ, можно выбрать сечения проводов, используя расчеты методом экономической плотности тока [5].

,

где  - расчетное значение тока в режиме наибольших нагрузок, проходящих по линии, А;  - экономическая плотность тока для заданных условий работы линии, А/мм2 - для всех участков одинаковая (зависит от материала провода (Аl) и времени использования) ().

Расчетные сечения, номинальные значения сечений (с учетом минимальных допустимых значений по механической прочности) и другие технические данные проводов по участкам сводится в таблицу 5.

Расчет  и  производим по следующим формулам: ; .

Таблица 5. Технические данные проводов участков линии

1.6 Определение токораспределения по участкам с учетом сопротивлений выбранных проводов без учета потерь мощности

Для выполнения данного пункта задания необходимо рассмотреть два контура и решить уравнения:

.

Для решения представим нашу схему сети 110 кВ (рис.2) в виде схемы замещения:

                                                        8,56       8,88

        7,85                                                                                        10,70

3,08                                              8,99                                                    11,10

                                                                 9,32                           

                                                                                                          17,12

     3,96                                                                              

                                                                                            17,76

            8,40                               3,06     4,34

3. Схема замещения сети 110 кВ.

Таблица 6. Выраженные мощности участков

Составляем уравнения для первого контура:

Составляем уравнения для второго контура:

Решив полученную систему находим:

; ; ; .

Подставляя полученные значения в выраженные мощности участков, производим перерасчет сечений проводов, с учетом сопротивлений выбранных ранее проводов.

Таблица 7. Численные значения выражений мощностей участков

Зная мощности участков линий, определяем полную мощность и ток, протекающий по ним, а полученные данные сводим в таблицу 8.

Таблица 8. Расчетные данные

Согласно пересчитанному току на каждом из участков производим повторный выбор сечений проводов с учетом сопротивлений на данном участке. Следовательно, заполняем повторно таблицу с техническими данными проводов участков линий.

Таблица 9. Технические данные проводов участков линии

1.7 Определение потерь в узлах с учетом потерь мощности

Для определения потери мощности на участках используем формулу:

,

где , - соответственно активная и реактивная составляющие мощности участка линии, взятые из таблицы 8, МВт, Мвар;

, - соответственно активная и реактивная составляющие сопротивления рассматриваемой линии.

;

Тогда мощность в начале участка А-6 будет:

Для определения мощности в начале участка 6-5 используем I закон Кирхгофа:

.

Аналогичным образом находим мощности в начале и конце каждого из участков, а также потери мощности на данных участках. Полученные данные сводим в таблицу 10.

Таблица 10. Рассчитанные значения мощностей в начале и в конце линий, потери мощности на участках

Для определения напряжений в узлах сети в качестве отправной точки используем напряжение опорного узла А:  кВ. Тогда в узловой точке 6 на шинах трансформаторной подстанции напряжение , без учета поперечной составляющей напряжения, будет равно:

Страницы: 1, 2