Электроснабжение промышленных предприятий

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации





Иркутский Государственный технический университет



















Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсам

Системы внешнего электроснабжения  

и Производство электроэнергии

















		Выполнил:

		студент группы ЭП-95-1

		Сапрыкин Д.Р.

	

		Принял:

		Старостина Э.Б.

















Иркутск 1999

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации



Иркутский Государственный технический университет



















Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсам

Системы внешнего электроснабжения  

и Производство электроэнергии

















		Выполнил:

		студент группы ЭП-95-1

		Сапрыкин Д.Р.

	

		Принял:

		Акишина А.Г.

















Иркутск 1999

Содержание



	Предварительный расчет:	3

	Баланс реактивной мощности	3

	Расчет первого варианта схемы соединения нагрузки	4

	Расчет второго варианта схемы соединения нагрузки	7

	Расчет третьего варианта схемы соединения нагрузки	9

	Технико-экономическое сравнение вариантов	12

	Вариант первый	12

	Вариант второй	14

	Сопротивления трансформаторов	20

	Расчет уровней напряжения в узлах, ведя вычисления с начала сети (РЭС) к ее концу	21

	Регулирование напряжения	22

	Расчет токов короткого замыкания	24

	Выбор оборудования в РУ низкого напряжения подстанции № 1	26

	Выбор разъединителей	26

	Выбор выключателей	26

	Выбор трансформаторов тока	28

	Выбор трансформаторов напряжения	29

	Выбор токопроводов и сборных шин	30

	Технико-экономический расчет	30

	Список используемой литературы	32

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

Предварительный расчет:



Напряжение сети







Баланс реактивной мощности

Суммарная реактивная требуемая мощность генераторов





		

	

	Потери активной мощности от генераторов до шин



	

	

	Суммарная активная требуемая мощность генераторов



	

	

	Суммарная вырабатываемая реактивная мощность



	Для Uном=110кВ Qc∑=∆Qл∑

	

	

	Сумма реактивной мощности нагрузки



	

		

	

	Суммарная потребляемая реактивная мощность







Потери реактивной мощности в трансформаторах = 10% от мощности



	

	

	Суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств









Компенсируемая реактивная мощность в узлах



	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Находим нагрузки каждого узла

	

	

	

	

	

	

	

	

	

Расчет первого варианта схемы соединения нагрузки







	

РЭС

S1

S2

S3

S4

S5

1

3

5

4

S25

S13

SP1

2

S34

SP2

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

Расстояние между узлами сети

	

	От РЭС до подстанции 1=150км

	От подстанции 1 до 3=96км

	От подстанции 3 до 5=75км

	От РЭС до подстанции 2=165км

	От подстанции 2до 4=75км

	От подстанции 4 до 5=60км

	От подстанции 3 до 4=96км

	

	

	

	Находим мощности на участках

	

	

	

	

	

	

	Выбираем номинальное напряжение на участках



	

	

	 принимаем UНОМ=220

	 принимаем UНОМ=110

	 принимаем UНОМ=110

	 принимаем UНОМ=220

	 принимаем UНОМ=110

	

Находим ток для каждого участка



	

	

	

	

	

	

	

	

	Выбор сечения по значению jэк

	

	jэк=1,3А/мм2, Тнб=6400ч

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Выбор сечения и расчет активного и индуктивного сопротивления линии



 ,	 

	

	Участок

	Сечение

	r0, Ом/км

	R, Ом

	х0, Ом/км

	Х, Ом

	Р-1

	1-3

	3-5

	Р-2

	2-4

	АС-240

	АС-95

	АС-70

	АС-240

	АС-70

	0,124

	0,306

	0,428

	0,124

	0,428

	9,3

	14,69

	32,1

	10,23

	16,05

	0,405

	0,434

	0,444

	0,405

	0,444

	30,38

	20,83

	33

	33,4

	16,65

	

	Потери напряжения

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	,	,

	при ,	

	

	

	

	

Расчет второго варианта схемы соединения нагрузки



SP2

S1

S2

2

S54

РЭС

S3

S4

S5

1

3

4

S45

S13

SP1

5





	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

Расстояние между узлами сети

	

	От РЭС до подстанции 1=150км

	От подстанции 1 до 3=96км

	От подстанции 3 до 5=75км

	От РЭС до подстанции 2=165км

	От подстанции 2до 4=75км

	От подстанции 4 до 5=60км

	От подстанции 3 до 4=96км

Находим мощности на участках



	

	

	

	

	

	

	Выбираем Номинальное напряжение на участках



	

	

	

	

	

	

	принимаем UНОМ=110кВ

	

	Находим ток для каждого участка

	

	

	

	

	

	

	Выбор сечения по значению jэк

	

	jэк=1,3А/мм2, Тнб=7300ч

	

	

	

	

	

	

	

	

	Выбор сечения и расчет активного и индуктивного сопротивления линии



 ,	 

	Участок

	Сечение

	r0, Ом/км

	R, Ом

	х0, Ом/км

	Х, Ом

	Р-1

	1-3

	4-5

	Р-2

	2-4

	АС-240

	АС-70

	АС-70

	АС-240

	АС-95

	0,124

	0,428

	0,428

	0,124

	0,306

	9,3

	20,5

	12,84

	10,32

	11,48

	0,405

	0,444

	0,444

	0,405

	0,434

	30,38

	21,31

	13,32

	33,4

	16,28

	

	Потери напряжения

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	,	,

	при ,	

	

	

	

Расчет третьего варианта схемы соединения нагрузки



	



SP2

S1

S3

2

S24

РЭС

S2

S4

S5

1

3

4

S43

S13

SP1

Р

	

	

	     5

	

	

РЭС

SP2

S1

S2

S4

S35

2

S24

1

3

4

S43

S13

SP1

Р

	

	

	

	

	

	

Расстояние между узлами сети

	

	От РЭС до подстанции 1=150км

	От подстанции 1 до 3=96км

	От подстанции 3 до 5=75км

	От РЭС до подстанции 2=165км

	От подстанции 2до 4=75км

	От подстанции 4 до 5=60км

	От подстанции 3 до 4=96км



Находим нагрузки на участках



	

	

	

	

	

	

	

	Выбираем номинальное напряжение на участках



	

	

	

	

	

	

	принимаем UНОМ=110кВ

	

Находим ток на каждом участке



	

	

	

	

	

	 

	

	

	Выбор сечения по значению jэк

	

	jэк=1,3А/мм2, Тнб=6400ч,

	

	

	

	

	

	

	

	Выбор сечения и расчет активного и индуктивного сопротивления линии







 ,	 

	

	

	

	

	

	

	Участок

	Сечение

	r0, Ом/км

	R, Ом

	х0, Ом/км

	Х, Ом

	Р-1

	1-3

	3-5

	4-3

	2-4

	Р-2

	АС-240

	АС-120

	АС-70

	АС-70

	АС-120

	АС-240

	0,124

	0,249

	0,428

	0,428

	0,249

	0,124

	18,6

	23,9

	32,1

	41,09

	18,68

	20,46

	0,405

	0,427

	0,444

	0,444

	0,427

	0,405

	60,75

	40,99

	33,3

	42,62

	32,03

	66,83

	

	Потери напряжения

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

Данная схема не проходит по потерям напряжения в аварийном режиме, поэтому мы исключаем ее из дальнейших расчетов.

В дальнейшем, чтобы окончательно выбрать конфигурацию, необходимо провести технико-экономический расчет и сравнить оставшиеся два варианта схем.

Технико-экономическое сравнение вариантов



	Вариант первый

	

	Определим потери на участках

	

	

	

	

	

	

	

	

	Определим величину времени максимальных потерь

	

	Потери электроэнергии в течении года

	

	

	Стоимость сооружений ВЛ

	

	Участок

	Кол-во цепей

	Вид опоры

	Марка провода

	длина, км

	Напряжение, кВ

	стоимость 1 км

	полная стоимость

	Р-1

	1-3

	3-5

	Р-2

	2-4

	2

	2

	1

	2

	2

	сталь

	сталь

	сталь

	сталь

	сталь

	АС-240

	АС-95

	АС-70

	АС-240

	АС-70

	150

	96

	75

	165

	75

	220

	110

	110

	220

	110

	34,4

	22,1

	21,6

	34,4

	21,6

	5160

	2121,6

	1620

	5676

	1620

	

	Капитальные затраты на сооружение ЛЭП

	

	

	Капитальные затраты на оборудование ЛЭП

	

	

	

Число и стоимость выключателей и трансформаторов в обеих схемах одинаковы.

Выбираем трансформаторы



	Находим необходимую мощность

	

	

	

	

	

	

	

	№

Тип трансформатора

	Uобмотки

	ΔРххкВт

	ΔРКЗ, кВт

	UК,

	%

	Iхх,

	%

	цена

	

	

ВН

	НН

	СН

	

	вн-сн

	вн-нн

	сн-нн

	

	

	

	1

	

	2

	

	3

	4

	5

	АТДЦТН-63000/220/110

	АТДЦТН-63000/220/110

		ТДН-16000/110

	ТДН-16000/110

		ТДН-10000/110

	230

	230

	115

	115

	115

	11

	11

	11

	11

	11

	121

	

	121

	

	

	37

	37

	18

	18

	14

	200

	200

	85

	85

	58

	200

	200

	85

	85

	58

	200

	200

	85

	85

	58

	35

	35

	10,5

	10,5

	10,5

	0,45

	0,45

	0,7

	0,7

	0,9

	159

	159

	48

	48

	40

	

	Полные капиталовложения

	К∑=КЛЭП =16197,6 т.р.

	

	Ежегодные издержки на эксплуатацию сети

	

	И=ИЛЭП +ΔИ

	αЛ%=2,8%

	

	ΔИ=ВΔW=1,5*19481,3=292,2 т.р.

	в=1,5 коп. стоимость 1кВт ч

	И=ИЛЭП +ΔИ=453,5+292,2=745,7 т.р.

	

	Расчетные затраты

	

	З=αК∑+И=0,12*16197,6+745,7=2689,4 т.р.

	α=0,12 нормативный коэффициент срока окупаемости

	

	Вариант второй

	Определим потери на участках

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Определим величину времени максимальных потерь

	

	

	

	Потери электроэнергии в течении года

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Стоимость сооружений ВЛ

	

	Участок

	Кол-во цепей

	Вид опоры

	Марка провода

	Длина, км

	Напряжение, кВ

	Стоимость 1 км

	Полная стоимость

	Р-1

	1-3

	Р-2

	2-4

	4-5

	2

	2

	2

	2

	1

	сталь

	сталь

	сталь

	сталь

	сталь

	АС-240

	АС-70

	АС-240

	АС-95

	АС-70

	150

	96

	165

	75

	60

	220

	110

	220

	110

	110

	34,4

	21,6

	34,4

	22,1

	21,6

	5160

	2073,6

	5676

	1657,5

	1296

	Капитальные затраты на сооружение ЛЭП

	

	

	

	Капитальные затраты на оборудование ЛЭП

	

Кап. затраты на выключатели и трансформаторы не учитываем т.к. в обоих вариантах их количество и стоимость равные.



Выбираем трансформаторы

Находим необходимую мощность

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Полные капиталовложения

	К∑=КЛЭП =15863,1 т.р.

	

	Ежегодные издержки на эксплуатацию сети

	

	αЛ%=2,8%

	

	ΔИ=вΔW=1,5*18100,7=271,5 т.р.

	в=1,5 коп. стоимость 1кВт ч

	

	Ежегодные издержки на эксплуатацию сети

	И=ИЛЭП +ΔИ=444,17+271,5=715,7 т.р.

	

	Расчетные затраты

	З=αК∑+И=0,12*15863,1+715,7=2619,3 т.р.

	α=0,12 нормативный коэффициент срока окупаемости

	

Сравнивая два варианта приходим к выводу, что затраты для второго варианта схемы меньше чем для первого, поэтому для дальнейшего расчета выгоднее взять второй вариант схемы.





Уточненный баланс реактивной мощности



Потери реактивной мощности на участках ЛЭП



	

	

	

	

	

	





	Зарядная мощность линии

	

	,	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Расчет потерь в стали и меди трансформаторов

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

 Сопротивления трансформаторов

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	(-4,21)

	

	

	(-4,21)

	

	

	







 Расчет уровней напряжения в узлах, ведя вычисления с начала сети (РЭС) к ее концу

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

Регулирование напряжения



	На третьей подстанции

	

	

	

	

	Желаемое напряжение ответвления

	

	

	

	Число ответвлений

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	На четвертой подстанции

	

	

	

	

	

	Желаемое напряжение ответвления

	

	

	

	Число ответвлений

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	На пятой подстанции

	

	

	

	

	

	Желаемое напряжение ответвления

	

	

	

	Число ответвлений

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

Расчет токов короткого замыкания

	

	Смотри приложение

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Примем значение ЭДС 

	

	

	

	Ударный коэффициент 

	

	

	Ударный ток

	

	

	

	Ток короткого замыкания

	

	

	где 

	

	Термическое действие токов короткого замыкания 

	

	

	

	

Выбор оборудования в РУ низкого напряжения подстанции № 1

	

Выбор разъединителей

	

	По напряжению установки

	

	

	

	

	

	

	По току

	

	

	

	

	

	

	

	Выбираем разъединитель типа РВ-10/1000 У3

	

	На электродинамическую стойкость 

	

	,	,	

	По термической стойкости

	

	

	

	

	,	

	

	

	Выбор выключателей

	

	По напряжению установки

	

	

	

	

	

	

	

	По длительному току

	

	

	

	

	

	

	

	Ном. симметричный ток отключения

	

	

	

	

	

	

	Выбираем выключатель типа ВМПЭ-10-1000-31,5 У3

	

	Возможность отключения апериодической составляющей тока короткого замыкания

	

	

	

	

	

	т.к.  допускается проверка по отключающей способности

	

	

	

	

	

	

	На электродинамическую стойкость

	

	,	,	

	

	По термической стойкости

	

	

	

	

	,	

	

	

	Выбор трансформаторов тока

	

	По напряжению установки

	

	

	

	

	

	

	

	По длительному току

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Выбираем измерительный трансформатор ток типа ТПОЛ-10 У3Т3

	Класс точности = 0,5

	

	По электродинамической стойкости

	,	,	

	

	

	

	

	По термической стойкости

	

	

	

	,	

	

	По вторичной нагрузке

	

	

	

	

	

	

	

	

	Ваттметр

	Д-335

	1ВА

	Варметр

	Д-335

	0,5ВА

	Счетчик активной энергии

	U-680

	2,5ВА

	

	

	

	

	

	принимаем q = 3 тогда rпр=0,1

	

	0,1+0,16+0,1‹0,4

	

	

	Выбор трансформаторов напряжения

	

	По напряжению установки

	

	

	

	

	Класс точности 0,5

	Выбираем измерительный трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.09-10Т2

	

	По вторичной нагрузке

	

	

	

	

	

	название

	марка

	мощность 1 катушки

	число катушек

	Соs

	Sin

	число пр.

	Р, Вт

	q

	Ваттметр

	Варметр

	Счетчик акт мощности

	Вольтметр

	Д-335

	Д-335

	

	U-680

	Э-335

	1,5

	1,5

	

	2

	2

	2

	2

	

	2

	1

	1

	1

	

	0,38

	1

	0

	0

	

	0,925

	0

	1

	1

	

	1

	2

	3

	3

	

	4

	2

	-

	-

	

	9,7

	-

	

Выбранный трансформатор имеет номинальную мощность 75ВА в классе точности 0,5 необходимом для присоединения счетчиков мощностью 75ВА т.о. трансформатор будет работать в выбранном классе точности.

Выбор токопроводов и сборных шин







Выбираем АС-70/11



q=70мм2    d= 11,4      Iдоп=265А      r0=5,7мм      



Iмах <Iдоп



Iмax=160,5A  Iдоп=2*265=530А



Начальная критическая напряженность







Напряженность вокруг провода







Условие проверки



1,07Е≤0,9Е0

По условию коронирования – проходит





Технико-экономический расчет

	

Стоимость сооружений





Годовые эксплуатационные расходы







Себестоимость











































Список используемой литературы



Неклепаев  Электрические станции и подстанции

К.И. Прокопчук Л.А. Акишин  Районная электрическая сеть Метод. Указания

ПУЭ

ГОСТ

А.А. Федоров Л.Е. Старкова Учебное пособие для курсового проектирования















































































9