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:

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 U_ном=110кВ Q_c∑=∆Q_л∑

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

S₂₅

S₁₃

S_P1

S₃₄

S_P2

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 U_НОМ=220

принимаем U_НОМ=110

принимаем U_НОМ=220

принимаем U_НОМ=110

Находим ток для каждого участка

Выбор сечения по значению j_эк

j_эк=1,3А/мм², Т_нб=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

33,4

16,65

Потери напряжения

, ,

при ,

Расчет второго варианта схемы соединения нагрузки

S_P2

S₁

S₂

S₅₄

РЭС

S₃

S₄

S₅

S₄₅

S₁₃

S_P1

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 U_НОМ=110кВ

Находим ток для каждого участка

Выбор сечения по значению j_эк

j_эк=1,3А/мм², Т_нб=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-240

АС-95

0,124

0,428

0,124

0,306

9,3

20,5

12,84

10,32

11,48

0,405

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

S_P2

S₁

S₃

S₂₄

РЭС

S₂

S₄

S₅

S₄₃

S₁₃

S_P1

РЭС

S_P2

S₁

S₂

S₄

S₃₅

S₂₄

S₄₃

S₁₃

S_P1

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 U_НОМ=110кВ

Находим ток на каждом участке

Выбор сечения по значению j_эк

j_эк=1,3А/мм², Т_нб=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-120

АС-240

0,124

0,249

0,428

0,249

0,124

18,6

23,9

32,1

41,09

18,68

20,46

0,405

0,427

0,444

0,427

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

сталь

АС-240

АС-95

АС-70

АС-240

АС-70

150

165

220

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

U_{обмотки}

ΔР_ххкВт

ΔР_КЗ, кВт

U_К,

I_хх,

цена

ВН

НН

СН

вн-сн

вн-нн

сн-нн

АТДЦТН-63000/220/110

ТДН-16000/110

ТДН-10000/110

230

115

121

200

10,5

0,45

0,7

0,9

159

Полные капиталовложения

К_∑=К_ЛЭП =16197,6 т.р.

Ежегодные издержки на эксплуатацию сети

И=И_ЛЭП +ΔИ

α_Л%=2,8%

ΔИ=ВΔW=1,5*19481,3=292,2 т.р.

в=1,5 коп. стоимость 1кВт ч

И=И_ЛЭП +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

сталь

АС-240

АС-70

АС-240

АС-95

АС-70

150

165

220

110

220

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_∑=К_ЛЭП =15863,1 т.р.

Ежегодные издержки на эксплуатацию сети

α_Л%=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=И_ЛЭП +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)

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 r_пр=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

Ваттметр

Варметр

Счетчик акт мощности

Вольтметр

Д-335

U-680

Э-335

1,5

0,38

0,925

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.