Регулирование напряжения в сети

Введение

Проектирование электронной сети является, пожалуй, одной из самых главных задач электроснабжения.

Рост энергетических потребностей вызывает неизменное развитие электронных сетей.

Целью данного курсового проекта является приобретение способностей в составлении конфигураций электронных сетей, а так же их схем замещения; в определении их характеристик и расчета главных режимов. Научиться основам проектирования электронных сетей и способам Регулирование напряжения в сети увеличения их экономичности, надежности, свойства электроэнергии и удобства эксплуатации. Ознакомиться с физической сутью явлений, провождающих процесс рассредотачивания электроэнергии.

2. Выбор вариантов выполнения электронной сети и их подготовительный расчет.

2.1. Расчетные данные по нагрузкам.

(2.1.), где

S - полная мощность, потребляемая узлом;

P – активная мощность, потребляемая узлом;

- коэффициент мощности нагрузки.

(2.2.), где

Q – реактивная Регулирование напряжения в сети мощность, потребляемая узлом.

(2.3.) , где

-наименьшая летняя нагрузка;

- большая зимняя нагрузка.

m=35[%]

Результаты расчетов сведем в таблицу 2.1.

Расчет нагрузок узла Таблица 2.1.

зимняя нагрузка летняя нагрузка
П/ст Состав потребителей по надежности Pi, МВт Qi, Мвар Si, МВА Piл, МВт Qiл, Мвар Siл, МВА
I II III
А - 10,5 17,5
Б - 9,8 7,35 12,25
В - 10,5 17,5
Г 24,75 41,25 11,55 8,663 14,438
Д - - 5,25 8,75 2,45 1,838 3,063

2.2. Составление Регулирование напряжения в сети вариантов конфигурации электронной сети.

Нужно сформировать несколько конфигураций сети для последующих вариантов:

1) магистрально-радиальная сеть

2) сеть, содержащая элемент кольца

После этого нужно избрать по одной конфигурации от каждого варианта.

1)магистрально-радиальная сеть


LΣ=460 км LΣ=502 км

LΣ=498 км

Рис 2.1 Конфигурации круговой сети

2)сеть с элементом кольца


LΣ=380 км LΣ=356 км

LΣ=380 км

Рис. 2.2. Конфигурации кольцевой сети

2.3. Расчет потокораспределения Регулирование напряжения в сети.

2.3.1. Расчет потокораспределения в круговой сети.

Рис. 2.3. Избранная конфигурация круговой сети

Данная конфигурация (рис 2.3.) была выбрана с учётом того, что суммарная длина всех ее линий оказалась меньшей, посреди других схем рассматриваемого варианта .

Перетоки мощности находим по первому закону Кирхгофа:

Для зимней нагрузки:

Проверка корректности расчета перетоков:

Для летней нагрузки:

2.3.2. Расчет потокораспределения в кольцевой сети Регулирование напряжения в сети.

Рис. 2.4. Избранная конфигурация кольцевой сети

Рис. 2.5. Потокораспределение в кольцевой сети

Расчет перетоков мощности:

Для круговой сети Таблица 2.2.

зимняя нагрузка летняя нагрузка
П/ст Pi, МВт Qi, Мвар Si, МВА Piл, МВт Qiл, Мвар Siл, МВА
ИП-А 51,8 38,85 64,75
А-В 37,8 28,35 47,25
В-Б 23,8 17,85 29,75
Б-Г 10,5 17,5
Г-Д 5,25 8,75 2,45 1,838 3,063

Для кольцевой сети Таблица Регулирование напряжения в сети 2.3.

зимняя нагрузка летняя нагрузка
П/ст Pi,МВт Qi, Мвар Si, МВА Piл, МВт Qiл, Мвар Siл, МВА
ИП-А 51,8 38,85 64,75
А-В 55,102 41,327 68,878 19,286 14,464 24,107
А-Б 52,898 39,674 66,123 18,514 13,886 23,143
Б-Г 24,898 18,674 31,123 8,714 6,536 10,893
В-Г 15,102 11,327 18,878 5,286 3,964 6,607
Г-Д 5,25 8,75 2,45 1,838 3,063


2.4. Выбор номинального напряжения и сечения проводов участков электронной сети

Напряжение можно за ранее найти по эмпирической формуле Стилла:

(2.4.), где

- длина участка;

- переток активной Регулирование напряжения в сети мощности по участку ;

– расчетное напряжение полосы;

- количество линий на участке .

Отысканное по формуле (2.4.) напряжение округляется до наиблежайшего номинального.

1) круговая сеть

Выбор номинального напряжения для круговой сети Таблица 2.4.

Наименование полосы Lij, км Pij, МВт Uij расчетное, кВ Uном, кВ кол-во цепей
ИП-А 155,999
А-В 133,627
В-Б 111,834
Б-Г 88,519
Г Регулирование напряжения в сети-Д 55,579

2)кольцевая сеть

Выбор номинального напряжения для кольцевой сети Таблица 2.5.

Наименование полосы Lij, км Pij. МВт Uijрасчетное, кВ Uном, кВ кол-во цепей
ИП-А 155,999
А-В 55,102 131,898
А-Б 52,898 129,210
Б-Г 24,898 91,693
В-Г 15,102 76,121
Г-Д 55,579

Для выбора сечений проводов следует использовать нормированную экономическую плотность тока. Принимая во Регулирование напряжения в сети всех точках напряжение равным номинальному (в этом случае 110, 220 кВ), можно отыскать токи, протекающие по участкам сети:

(2.5.), где

– значение тока на участке i-j;

– значение полной мощности на участке i-j;

- количество линий на участке .

Дальше рассчитывается сечение провода каждого участка:

(2.6.), где

– финансовая плотность тока;

Fij- сечение провода на участке i-j.

Приобретенное сечение округляется Регулирование напряжения в сети до стандартного и проверяется по условиям короны и допустимой токовой нагрузке в послеаварийном режиме.

1) выбор сечений проводов для круговой сети

Округляем и проверяем по нужным условиям:

Выбор сечения проводов для круговой сети Таблица 2.6.

Наим-ние полосы Sij, MBA Uном, кB Iij, A Iпав, А Iдоп, А Fij, мм² Fном, мм Регулирование напряжения в сети²
ИП-А 242,750 485,499 220,681
А-В 177,142 354,283 161,038
В-Б 111,534 223,067 101,394
Б-Г 131,216 262,432 119,287
Г-Д 8,75 45,926 41,751

2) выбор сечений проводов для кольцевой сети:

Округляем и проверяем по нужным условиям:

Выбор сечения проводов для кольцевой сети Таблица 2.7.

Наим-ние полосы Sij, MBA Uном, кB Iij, A Iпав, А Iдоп, А Fij, мм² Fном, мм²
ИП Регулирование напряжения в сети-А 242,750 485,499 220,681
А-В 68,878 180,757 164,324
А-Б 66,123 173,528 157,753
Б-Г 31,123 81,677 74,252
В-Г 18,878 49,542 45,038
Г-Д 8,75 45,926 41,751


2.5.Расчет утрат напряжения и мощности в обычном режиме

Для начала нужно выполнить расчет сопротивлений и емкостных проводимостей сети согласно избранным сечениям проводов.

; ; (2.7.),где

- удельное активное сопротивление участка;

- удельное реактивное сопротивление участка;

- удельная емкостная проводимость;

- длина участка;

n - число цепей.

Удельные и расчетные Регулирование напряжения в сети характеристики участков круговой сети Таблица 2.8.

Линия ij Марка провода L, км Ro, Ом/ км Xo, Ом/ км B0* 10e-6, См/км Кол-во цепей Rij, Ом Xij, Ом Bij* 10e-6, См
ИП-А АС240/32 0,121 0,435 0,026 6,534 23,49 5,616
А-В АС240/32 0,121 0,435 0,026 5,082 18,27 4,368
В-Б АС240/32 0,121 0,435 0,026 7,26 26,1 6,24
Б-Г АС70/11 0,428 0,444 0,0255 20,544 21,312 4,896
Г-Д АС70/11 0,428 0,444 0,0255 22,256 23,088 1,326

Удельные и расчетные Регулирование напряжения в сети характеристики участков кольцевой сети Таблица 2.9.

Линия ij Марка провода L, км Ro, Ом/км Xo, Ом/км B0* 10e-6, См/км Кол-во цепей Rij, Ом Xij, Ом Bij* 10e-6, См
ИП-А АС240/32 0,121 0,435 0,026 6,534 23,49 5,616
А-В АС240/32 0,121 0,435 0,026 5,082 18,27 1,092
А-Б АС240/32 0,121 0,435 0,026 4,84 17,4 1,04
Б-Г АС240/32 0,121 0,435 0,026 5,808 20,88 1,248
В-Г АС Регулирование напряжения в сети240/32 0,121 0,435 0,026 7,986 28,71 1,716
Г-Д АС70/11 0,428 0,444 0,0255 22,256 23,088 1,326

Расчет утрат напряжения и мощности на участках сети производится по последующим выражениям:

, (2.8.)

(2.9.), где

- перетоки мощности на участках;

- активное сопротивление участка;

- реактивное сопротивление участка;

- номинальное напряжение.

1) круговая сеть

Утраты напряжения и утраты мощности в круговой сети Таблица 2.10.

Линия ij Uном, кB Pij, МВт Qij, Мвар Sij, МВА ΔU, кВ ΔP, МВт Регулирование напряжения в сети
ИП-А 16,247 4,620
А-В 9,221 1,914
В-Б 8,294 1,084
Б-Г 13,283 4,245
Г-Д 5,25 8,75 2,518 0,141

Определим суммарные утраты напряжения от точки питания до точки с минимальным напряжением по одному пути протекания тока, для одной ступени наибольшего напряжения:

,

а так же суммарные утраты мощности:

(2.11), где

- утраты активной мощности на отдельных участках;

(2.10.), где

- суммарная активная мощность, потребляемая всеми нагрузками Регулирование напряжения в сети;

2) кольцевая сеть

Утраты напряжения и утраты мощности в кольцевой сети Таблица 2.11.

Линия ij Uном, кB Pij, МВт Qij, Мвар Sij, МВА ΔU, кВ ΔP, МВт
ИП-А 16,247 4,620
А-В 55,102 41,327 68,8775 4,705 0,498
А-Б 52,898 39,673 66,123 4,302 0,437
Б-Г 24,898 18,673 31,123 2,430 0,116
В-Г 15,102 11,327 18,878 2,026 0,059
Г-Д 5,25 8,75 2,518 0,141

Определим суммарные утраты напряжения от точки питания до точки с Регулирование напряжения в сети минимальным напряжением (в этом случае это точка токораздела) по одному пути протекания тока, для одной ступени наибольшего напряжения:

,

а так же суммарные утраты мощности:

2.6.Расчет послеаварийных режимов

Для того чтоб выявить самый тяжкий послеаварийный режим из всех вероятных, нужно:

- высчитать утраты напряжения каждого из этих режимов в отдельности;

- избрать тот Регулирование напряжения в сети режим, где эти утраты будут максимальны.

Так же следует иметь ввиду, что если сеть имеет участки 2-ух номинальных напряжений, то эти утраты определяются только для той ступени, где рассматривается катастрофа.

1) круговая сеть

а) катастрофа на «ИП-А»

Утраты напряжения и утраты мощности при аварии на «ИП-А» Таблица 2.12.

Линия ij Uном, кB Pij Регулирование напряжения в сети, МВт Qij, Мвар Sij, МВА ΔU, кВ ΔP, МВт
ИП-А 32,495 9,241
А-В 9,221 1,914
В-Б 8,294 1,084
Б-Г 13,283 4,245
Г-Д 5,25 8,75 2,518 0,141

Суммарные утраты напряжения:

б) катастрофа на «А-В»

Утраты напряжения и утраты мощности при аварии на «А-В» Таблица 2.13.

Линия ij Uном, кB Pij, МВт Qij, Мвар Sij Регулирование напряжения в сети, МВА ΔU, кВ ΔP, МВт
ИП-А 16,247 4,620
А-В 18,443 3,827
В-Б 8,294 1,084
Б-Г 13,283 4,245
Г-Д 5,25 8,75 2,518 0,141

Суммарные утраты напряжения:

в) катастрофа на «В-Б»

Утраты напряжения и утраты мощности при аварии на «В-Б» Таблица 2.14.

Линия ij Uном, кB Pij, МВт Qij, Мвар Sij, МВА ΔU, кВ ΔP, МВт
ИП-А 16,247 4,620
А Регулирование напряжения в сети-В 9,221 1,914
В-Б 16,589 2,168
Б-Г 13,283 4,245
Г-Д 5,25 8,75 2,518 0,141

Суммарные утраты напряжения:

г) катастрофа на «Б-Г»

Утраты напряжения и утраты мощности при аварии на «Б-Г» таблица 2.15.

Линия ij Uном, кB Pij, МВт Qij, Мвар Sij, МВА ΔU, кВ ΔP, МВт
ИП-А 16,247 4,620
А-В 9,221 1,914
В-Б 8,294 1,084
Б-Г 26,567 8,489
Г Регулирование напряжения в сети-Д 5,25 8,75 2,518 0,141

Суммарные утраты напряжения:

Сравнивая утраты напряжения, можно прийти к выводу о том, что послеаварийный режим будет самым томным при выключении одной из цепей полосы участка «Б-Г».

2) кольцевая сеть

В кольцевой сети более томным будет послеаварийный режим при выключении одной из цепей полосы головного участка, т Регулирование напряжения в сети.е. участка «ИП-А». Утраты напряжения в данном случае:

Утраты напряжения и утраты мощности при аварии на «ИП-А» Таблица 2.16

Линия ij Uном, кB Pij, МВт Qij, Мвар Sij, МВА ΔU, кВ ΔP, МВт
ИП-А 32,495 9,421
А-В 55,102 41,327 68,8775 4,705 0,498
А-Б 52,898 39,673 66,123 4,302 0,437
Б-Г 24,898 18,673 31,123 2,430 0,116
В-Г 15,102 11,327 18,878 2,026 0,059
Г-Д 5,25 8,75 2,518 0,141


2.7. Составление принципной схемы сети, выбор Регулирование напряжения в сети числа и мощности трансформаторов на подстанциях

Рис. 2.6. Схема первичных соединений подстанций круговой сети

Рис. 2.7. Схема первичных соединений подстанций кольцевой сети

Номинальная мощность трансформатора , установленного на i-ой подстанции с нагрузкой в наивысшем режиме , должна удовлетворять последующим условиям.

Если на подстанции устанавливается один трансформатор:

> (2.11.)

Если на подстанции устанавливается два трансформатора:

(2.12.), где

- допустимый коэффициент Регулирование напряжения в сети перегрузки в послеаварийных режимах, принимается равным 1,4.

Если на подстанции инсталлируются два автотрансформатора:

(2.13.), где

- нагрузка на шинах среднего напряжения подстанции;

- нагрузка на шинах низкого напряжения подстанции;

Не считая того, нужно подразумевать, что у автотрансформатора номинальная мощность обмотки низкого напряжения отличается от номинальной мощности автотрансформатора в раз ( ). Потому условие (2.15.) дополняется последующим условием:

(2.14.), где

- коэффициент Регулирование напряжения в сети выгодности автотрансформатора.

(2.15.), где

- номинальное среднее напряжение автотрансформатора;

- номинальное высочайшее напряжение автотрансформатора.

В общем случае коэффициент загрузки равен:

(2.16.), где

n – число работающих трансформаторов на подстанции в обычном либо в послеаварийном режимах.

1) круговая сеть

Разглядим выбор мощности автотрансформатора для подстанции «Б».

, что меньше 1,4.

Автотрансформатор вполне удовлетворяет поставленным условиям.

Выбор мощности трансформаторов для круговой сети Таблица Регулирование напряжения в сети 2.17.

Узел Число тр-ров Sнаг,МВА Sном,МВА Кзн Кзпа
А 0,625 1,25
Б 0,34 0,68
В 0,625 1,25
Г 41,25 0,516 1,031
Д 8,75 0,875

Паспортные данные двухобмоточных трансформаторов Таблица 2.18.

Узел Тип тр-ров Sном, МВА Спектр регулирования Uвном, кВ Uнном, кВ Uк, % Pк, кВт Рх, кВт Ix, %
А ТРДН-40000/220 ±8х1,5% 11/11 0,9
В ТРДН-40000/220 ±8х1,5% 11/11 0,9
Г ТРДН Регулирование напряжения в сети-40000/110 ±9х1,78% 10,5/10,5 10,5 0,65
Д ТДН-10000/110 ±9х1,78% 10,5 0,7

Паспортные данные автотрансформаторов Таблица 2.19.

Узел Тип трансформатора SНОМ, МВА Спектр регулирования UНОМ обмоток, кВ
ВН СН НН
Б АТДЦТН-125000/220/110 6 2%

Продолжение Таблицы 2.19.

UК, % ΔP, кВт PХ, КВт IХ, %
ВН-СН ВН-НН СН-НН ВН-СН ВН-НН СН-НН
- - 0,5

2) кольцевая сеть

Разглядим выбор мощности автотрансформатора для подстанции «Г Регулирование напряжения в сети».

, что меньше 1,4.

Автотрансформатор мощностью 125 МВА стопроцентно удовлетворяет поставленным условиям.

Выбор мощности трансформаторов для кольцевой сети Таблица 2.20.

Узел Число тр-ров Sнаг, МВА Sном, МВА Кзн Кзпа
А 0,625 1,25
Б 0,4375 0,875
В 0,625 1,25
Г 0,2 0,4
Д 8,75 0,875

Паспортные данные двухобмоточных трансформаторов Таблица 2.21.

Узел Тип тр-ров Sном, МВА Спектр регулирования Uвном, кВ Uнном, кВ Uк Регулирование напряжения в сети, % Pк, кВт Рх, кВт Ix, %
А ТРДН-40000/220 ±8х1,5% 11/11 0,9
Б ТРДН-40000/220 ±8х1,5% 11/11 0,9
В ТРДН-40000/220 ±8х1,5% 11/11 0,9
Д ТДН-10000/110 ±9х1,78% 10,5 0,7

Паспортные данные автотрансформаторов Таблица 2.22.

Узел Тип трансформатора SНОМ, МВА Спектр регулирования UНОМ обмоток, кВ
ВН СН НН
Г АТДЦТН-125000/220/110 6 2%

Продолжение Таблицы 2.22.

UК, % ΔP, кВт PХ, КВт IХ, %
ВН-СН ВН-НН Регулирование напряжения в сети СН-НН ВН-СН ВН-НН СН-НН
- - 0,5

3. Технико-экономическое сопоставление вариантов сети

3.1. Определение серьезных издержек на сооружение сети

Серьезные издержки представляют собой издержки, связанные с сооружением сети, выраженные в валютной форме.

Издержки на строительство сети (К) определяются из последующего выражения:

(3.1.), где

- издержки по линиям;

- издержки по подстанциям.

1) издержки по линиям

Цена воздушных Регулирование напряжения в сети линий находится в зависимости от их номинального напряжения, сечения проводов, конструкции и материала опор, а так же от наружных нагрузок (гололеда и ветра).

Условимся, что на всех участках установлены железные опоры.

Зная цена 1 км полосы и её длину, находим издержки на сооружение полосы:

(3.2.), где

- удельная цена 1-го километра i-той полосы Регулирование напряжения в сети ;

- длина i-той полосы.

а) для круговой сети:

б) для кольцевой сети:

2) серьезные вложения в подстанции разбиты на четыре составляющие:

(3.3.), где

- издержки на распределительные устройства;

- издержки по силовым трансформаторам;

- издержки по компенсирующим устройствам и реакторам (на данном шаге проектирования еще не делается);

- неизменная часть издержек.

Итого серьезные вложения Регулирование напряжения в сети в подстанции составят:

а) для круговой сети

б) для кольцевой сети

Издержки на строительство всей сети составят:

1) для круговой сети

2) для кольцевой сети

3.2. Определение годичных эксплуатационных издержек

Каждогодние издержки складываются из отчислений на амортизацию, расходов на текущий ремонт и сервис.

Амортизационные отчисления употребляются для выполнения серьезных ремонтов и полной подмены оборудования.

Расходы на текущий ремонт и Регулирование напряжения в сети сервис содержат в себе заработную плату ремонтного персонала, расходы на приобретение нужных для эксплуатации материалов, устройств и остальные общесетевые расходы.

Величина годичных эксплуатационных издержек (И) может быть определена по формулам:

,

, (3.4.), где

.

- эксплуатационные издержки для линий;

- эксплуатационные издержки для подстанций;

- отчисления на амортизацию, ремонт и сервис по линиям (принимается равным Регулирование напряжения в сети 3,7%);

- отчисления на амортизацию, ремонт и сервис по подстанциям (принимается равным 9,8%);

- соответственно серьезные вложения по линиям и подстанциям;

- цена утрат электроэнергии;

(3.5.), где

- цена 1 кВт/ч утрат зависящих от нагрузки (1,5 );

- цена 1 кВт/ч утрат не зависящих от нагрузки;

- утраты электроэнергии, которые зависят от нагрузки;

- утраты электроэнергии, которые не зависят от нагрузки.

(3.6.), где

- суммарные утраты Регулирование напряжения в сети активной мощности в полосы;

- суммарные утраты активной мощности в меди трансформаторов (их не учитываем);

t - время наибольших утрат;

(3.7.), где

- суммарные утраты в стали (также не учитываются);

- время работы трансформаторов (8760 часов).

(3.8.), где

- длительность использования большей нагрузки.

Тогда

Рассчитаем каждогодние эксплуатационные издержки для круговой сети:

reglament-provedeniya-proekta-rupor-molodezhi.html
reglament-provedeniya-publichnih-slushanij-stranica-3.html
reglament-provedeniya-sorevnovanij-po-polzaniyu-i-begu-na-skorost.html