Составление баланса активной мощности и выбор генераторов ТЭЦ.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электроэнергетические системы и электрические сети»   Тема: «Проектирование электроэнергетической системы района» Вариант 4   Выполнил студент гр. __ ЭС 12-3бзу _ ______ (Фамилия И.О.)  (номер зачетной книжки) _________________________________ (дата, подпись) Проверил ________________________ (должность) ________ Калинин И.С. ___________  (Фамилия И.О) _________________________________ (оценка) _________________________________ (дата, подпись)

Пермь 2015 г

 

Содержание проекта

 

1. Составление баланса активной мощности и выбор генераторов ТЭЦ.                               4

 

2. Обоснование схемы и напряжения электрической сети.                                                      5

 

3. Составление баланса реактивной мощности, выбор и размещение компенсирующих устройств.                                                                                                                                      8

 

4. Выбор и проверка сечений проводов линий электропередачи.                                           8

 

5. Выбор схемы выдачи мощности и трансформаторов ТЭЦ.                                                11

 

6. Выбор трансформаторов и схем подстанций в узлах нагрузки.                                         12

 

7. Приведение нагрузок узлов и мощности ТЭЦ к стороне высшего напряжения.              13

 

8. Расчет установившегося режима электрической сети.                                                        15

 

9. Регулирование напряжения в узлах нагрузки.                                                                      21

 

10. Расчет конструктивной части ВЛ.                                                                                        23

 

11.Литература.                                                                                                                         29                              

 

12. Графическая часть.

 

 

Исходные данные:

Таблица 1. Сведения о климатических условиях и мощности узлов

 

Климатические условия района проектирования
Нормативное ветровое давление, Па (даН/м2)	500 (50)
Толщина стенки гололеда, мм	25
Температура низшая, ºС	-20
Температура высшая, ºС	-40
Температура средняя, ºС	5
Сведения о мощности узлов
P1, МВт	40
Q1, Мвар	10
P2, МВт	60
P3, МВт	55
P4, МВт	50

 

Таблица 2. Координаты местоположения узлов на схеме по оси абсцисс/ординат, см

Узел 1	1,0/2,1
Узел 2	1,0/0,9
Узел 3	0,3/0,5
Узел 4	1,8/1,5
Масштаб 1 см: … км	20

 

 

 

Рис. 1. Схемы расположения узлов источников питания и нагрузок

1. Во всех узлах нагрузки имеются электроприемники 1, 2 и 3-й категорий по надежности электроснабжения.

2. Номинальные напряжения на шинах районной подстанции (узел 1) U 1ном=110 и 220 кВ; уровень напряжения в период наибольшей нагрузки U 1=1,05 U 1ном.

3. Мощность собственных нужд ТЭЦ P сн составляет 10% от мощности станции; коэффициент реактивной мощности нагрузки tgφсн=1,0.

4. Продолжительность использования наибольшей нагрузки в узлах 2, 3 и 4 T max=5500 ч.

5. Коэффициенты реактивной мощности нагрузок в узлах 2, 3 и 4 соответственно составляют tgφ2=0,7; tgφ3=0,8; tgφ4=0,9.

Регулирование напряжения

Цель регулирования напряжения – обеспечение требуемого ПУЭ уровня напряжения на шинах 10 кВ подстанций в узлах нагрузки 3 и 4. В режиме наибольшей нагрузки это напряжение должно быть не ниже 1,05 U ном (10,5 кВ). Средством регулирования напряжения в выполняемом проекте являются трансформаторы с РПН.

Потеря напряжения в двух трансформаторах узла 3 составит:

 

 где,

Ом

напряжение на вторичной обмотке трансформатора приведённое к первичной:

 

действительное напряжение на вторичной обмотке трансформаторов при номинальном коэффициенте трансформации:

Потеря напряжения в двух трансформаторах узла 4 составит:

 

 где,

Ом

напряжение на вторичной обмотке трансформатора приведённое к первичной:

 

действительное напряжение на вторичной обмотке трансформаторов при номинальном коэффициенте трансформации:

Условие  и  при номинальных коэффициентах трансформации  не выполняется, тогда необходимо РПН трансформаторов перевести с нулевого ответвления на требуемое ответвление Uотв.т. обеспечив на вторичной обмотке трансформатора напряжение не ниже 10,5 кВ.

Напряжение требуемого регулировочного ответвления:

Определяем напряжение на вторичной обмотке трансформатора после регулирования:

Полученное значение должно удовлетворять требованиям ПУЭ.

 

Линия 2-3

а) выбор опоры.

На основании исходных данных (из Приложения 4 [1]) предварительно выбираем промежуточную железобетонную одноцепную опору на напряжение 110 кВ типа ПБ-110-5. Габаритный пролет для этой опоры с проводом АС240 составляет . Расчетный пролет принимаем равным .

Геометрические размеры опоры в соответствии с приложением 3:

Длина гирлянды изоляторов

б) удельные нагрузки на провод.

Из таблицы физико-механических характеристик проводов (приложение 3) необходим вес одного километра провода  и диаметр провода  провода марки АС240.

Из таблицы физико-механических характеристик проводов (Приложение 1 [1])

Рассчитываем удельные нагрузки:

Удельная нагрузка от собственного веса провода составляет:

Удельная нагрузка от веса гололеда на проводе исходя из цилиндрической формы гололедных отложений:

где  – плотность льда;

- суммарная удельная нагрузка от веса провода и гололеда

- удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу при отсутствии гололеда

- удельная нагрузка от давления ветра при наличии на проводе гололеда

- удельная нагрузка от веса провода без гололеда и ветра

- удельная нагрузка от веса провода, покрытого гололедом, и ветра

Наибольшая удельная нагрузка

 

в) определение исходного режима.

В качестве исходного режима предварительно примем режим наибольшей внешней нагрузки. Параметры этого режима .

Значение температуры гололедообразования  принято в соответствии с рекомендациями ПУЭ, значение допустимого механического напряжения  – из таблицы физико-механических характеристик проводов (Приложение 1 [1]).

где  - температурный коэффициент линейного удлинения материала провода (Приложение 1 [1]);

 – модуль упругости материала провода (Приложение 1 [1]);

  – расчетная длина пролета

Вычисляем левую часть уравнения

В правую часть уравнения состояния провода подставим параметры режима низшей температуры . Коэффициенты A и B неполного кубического уравнения будут соответственно равны

Неполное кубическое уравнение для режима низшей температуры примет вид:

Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (Приложение 6 [1]) (начальное приближение ) дает величину механического напряжения в проводе в режиме низшей температуры:

В правую часть уравнения состояния подставим параметры режима среднегодовой температуры . Коэффициенты A и B неполного кубического уравнения будут соответственно равны:

Неполное кубическое уравнение для режима среднегодовой температуры примет вид:

Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (Приложение 6 [1]) (начальное приближение ) дает величину механического напряжения в проводе в режиме среднегодовой температуры:

Проверим условия механической прочности провода:

В режиме наибольшей внешней нагрузки:

В режиме минимальной температуры:

В режиме среднегодовой температуры:

Условия выполняются, следовательно, исходный режим выбран правильно.

г) расчет монтажных стрел провеса провода.

 

Для двух значений температуры и величины механического напряжения в проводе вычислены выше и составляют соответственно и . Выполним расчёт механического напряжения в проводе для режима высшей температуры  .

В правую часть уравнения состояния подставим параметры режима высшей температуры . Коэффициенты A и B неполного кубического уравнения будут соответственно равны:

Неполное кубическое уравнение для режима высшей температуры примет вид:

Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (Приложение 6 [1]) (начальное приближение ) дает величину механического напряжения в проводе в режиме высшей температуры:

 

Для трёх значений температур вычисляем стрелы провеса по формуле:

По полученным значениям стрел провеса строим монтажный график .

Монтажный график сталеалюминевого провода сечением 240 мм² в пролете длиной 295м

д)  проверка габарита воздушной линии.

Для проверки габарита воздушной линии необходимо знать максимальное значение стрелы провеса провода . Максимальная стрела провеса провода имеет место в одном из двух режимов: в режиме высшей температуры или в режиме максимального гололеда без ветра. Стрела провеса в режиме высшей температуры определена выше и составляет  Выполним расчет механического напряжения в проводе и его стрелы провеса для режима максимального гололеда без ветра.

В правую часть уравнения состояния провода подставим параметры этого режима . Коэффициенты A и B неполного кубического уравнения будут соответственно равны:

Стрела провеса провода в этом режиме составит:

Итак, максимальная стрела провеса провода имеет место в режиме гололеда с ветром.

Установленный ПУЭ габарит воздушной линии напряжением 110 кВ для населенной местности . Учитывая геометрические размеры предварительно выбранной опоры П110-1 и длину гирлянды изоляторов (Приложения 3 и 5 [1]), проверим условие

где  - расстояние от точки подвеса нижнего провода до земли;

 - длина гирлянды изоляторов;

 - максимальная стрела провеса провода.

Условие выполняется, следовательно, опора выбрана правильно.

 

Литература

1. В.Н. Костин, Е.В. Распопов, Е.А. Родченко. Передача и распределение электроэнергии: Учеб.пособие.- СПб.: СЗТУ, 2003.

2. Костин В.Н. Системы электроснабжения. Конструкции и механический расчёт: Учеб пособие.- СПб.: СЗТУ,2002.

3.   Электрические системы. Электрические сети:Учебник для электроэнерг.спец.вузов/ В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А.Жуков и др.-М.:Высш.шк.,1998.

4. Правила устройст электроустановок. 6-е изд.- М.: Изд-во ДЕАН, 2001.

5. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.3. производство, передача и распределение энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ.-8-е изд.-М.Издательство МЭИ.2002.

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электроэнергетические системы и электрические сети»   Тема: «Проектирование электроэнергетической системы района» Вариант 4   Выполнил студент гр. __ ЭС 12-3бзу _ ______ (Фамилия И.О.)  (номер зачетной книжки) _________________________________ (дата, подпись) Проверил ________________________ (должность) ________ Калинин И.С. ___________  (Фамилия И.О) _________________________________ (оценка) _________________________________ (дата, подпись)

Пермь 2015 г

 

Содержание проекта

 

1. Составление баланса активной мощности и выбор генераторов ТЭЦ.                               4

 

2. Обоснование схемы и напряжения электрической сети.                                                      5

 

3. Составление баланса реактивной мощности, выбор и размещение компенсирующих устройств.                                                                                                                                      8

 

4. Выбор и проверка сечений проводов линий электропередачи.                                           8

 

5. Выбор схемы выдачи мощности и трансформаторов ТЭЦ.                                                11

 

6. Выбор трансформаторов и схем подстанций в узлах нагрузки.                                         12

 

7. Приведение нагрузок узлов и мощности ТЭЦ к стороне высшего напряжения.              13

 

8. Расчет установившегося режима электрической сети.                                                        15

 

9. Регулирование напряжения в узлах нагрузки.                                                                      21

 

10. Расчет конструктивной части ВЛ.                                                                                        23

 

11.Литература.                                                                                                                         29                              

 

12. Графическая часть.

 

 

Исходные данные:

Таблица 1. Сведения о климатических условиях и мощности узлов

 

Климатические условия района проектирования
Нормативное ветровое давление, Па (даН/м2)	500 (50)
Толщина стенки гололеда, мм	25
Температура низшая, ºС	-20
Температура высшая, ºС	-40
Температура средняя, ºС	5
Сведения о мощности узлов
P1, МВт	40
Q1, Мвар	10
P2, МВт	60
P3, МВт	55
P4, МВт	50

 

Таблица 2. Координаты местоположения узлов на схеме по оси абсцисс/ординат, см

Узел 1	1,0/2,1
Узел 2	1,0/0,9
Узел 3	0,3/0,5
Узел 4	1,8/1,5
Масштаб 1 см: … км	20

 

 

 

Рис. 1. Схемы расположения узлов источников питания и нагрузок

1. Во всех узлах нагрузки имеются электроприемники 1, 2 и 3-й категорий по надежности электроснабжения.

2. Номинальные напряжения на шинах районной подстанции (узел 1) U 1ном=110 и 220 кВ; уровень напряжения в период наибольшей нагрузки U 1=1,05 U 1ном.

3. Мощность собственных нужд ТЭЦ P сн составляет 10% от мощности станции; коэффициент реактивной мощности нагрузки tgφсн=1,0.

4. Продолжительность использования наибольшей нагрузки в узлах 2, 3 и 4 T max=5500 ч.

5. Коэффициенты реактивной мощности нагрузок в узлах 2, 3 и 4 соответственно составляют tgφ2=0,7; tgφ3=0,8; tgφ4=0,9.

Составление баланса активной мощности и выбор генераторов ТЭЦ.

 

Баланс активной мощности, составляемый в энергосистеме для режима максимальной нагрузки, представляет собой равенство генерируемой и потребляемой мощностей в электрической системе

 

где  коэффициент разновременности максимумов активной нагрузки;

– активные мощности нагрузок в узлах;

– суммарные потери мощности в линиях и трансформаторах;

– мощность собственных нужд ТЭЦ;

– мощность генераторов ТЭЦ;

активная мощность, передаваемая через районную подстанцию.

Величина потерь  ориентировочно составляет 5-10% от суммарной потребляемой активной мощности в системе.

Из уравнения (1) определяем мощность  

+ 40

Тип генератора	Частота вращения, об/мин	, МВ·А	, МВт	, кВ	,
Т-20	3000	24	20	10,5	0,8
Т-63	3000	78,75	63	10,5	0,8
Т-63	3000	75,75	63	10,5	0,8

 

Определяем суммарную установленную мощность ТЭЦ:

   

146МВт

 

и мощность, выдаваемая станцией в систему:

 

 

где реактивная мощность собственных нужд ТЭЦ.

   реактивная мощность во втором узле.