Хусаинов И.М. Проектирование сети для электроснабжения промышленного района

Подождите немного. Документ загружается.

И.М. Хусаинов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТИ ДЛЯ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО

РАЙОНА

Учебное пособие

2004

Министерство образования Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

И.М. Хусаинов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТИ ДЛЯ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО

РАЙОНА

Учебное пособие

для студентов специальности 100400 “ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ”

и направлений 551700 и 650900 “ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА”

Саратов 2004

УДК 621.316.1

Проектирование сети для электроснабжения промышленного района:

Учебное пособие / Хусаинов И.М. Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2004. с.

ISBN

В учебном пособии рассмотрены вопросы учебного проектирования электри-

ческих сетей, встречающиеся при курсовом и дипломном проектировании.

Даны краткие теоретические сведения, указана литература, приведены ос-

новные приемы проектирования, рассмотрены примеры.

Даны рекомендации

по оформлению проектов. Приведены некоторые справочные данные.

Для самостоятельной работы студентов всех форм обучения

специальности 100400 “ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ” и направлений

551700 и 650900 “ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА”.

Рецензенты

Одобрено

Редакционно-издательским советом

Саратовского государственного технического университета

ISBN

технический университет, 2004

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее учебное пособие посвящено изложению методики учебного

проектирования электрической сети питающих линий в рамках курсового или

дипломного проекта. Весь процесс проектирования рассмотрен в виде опреде-

ленной последовательности этапов, для каждого из которых даны минимальные

теоретические предпосылки, изложены основные рекомендации, необходимые

для принятия соответствующих проектных решений и даны ссылки на литера-

туру

. Так как большинство проектных задач предполагают множественность

решений, кратко проанализированы последствия того или иного решения. В

конце каждого этапа приведен практический пример. В конце пособия даны ре-

комендации по оформлению проекта и порядку его защиты.

Целью написания данного пособия явилось стремление вооружить сту-

дентов, особенно студентов заочной формы обучения, доступными

консульта-

ционными материалами, сосредоточенными в одном месте. Однако оно не в ко-

ей мере не заменяет справочной, а также учебной литературы.

В пособии подробно рассмотрена методика составления вариантов кон-

фигурации сети. Показаны способы выбора номинального напряжения ЛЭП по

“областям экономически целесообразного применения электрических сетей

различных номинальных напряжений”, по эмпирическим формулам.

Значи-

тельное внимание уделено экономическим основам выбора сечений проводни-

ков. Это связано с тем, что в настоящий период в стране очень быстро меняют-

ся экономические условия, и выбор сечений по экономической плотности тока,

рекомендованный в ПУЭ, нередко приводит к ошибочным решениям, прежде

всего потому, что изменяется соотношение цен на материалы и

тарифов на

энергию. В качестве альтернативного метода рассмотрен метод экономических

интервалов, дана методика построения границ экономических интервалов, ос-

нованная на текущих ценах и тарифах. Рассмотрены некоторые проблемы

обеспечения качества электроэнергии, в частности, меры по поддержанию

должного уровня напряжения на шинах низшего напряжения подстанций по-

требителей.

1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Задание на курсовой проект выдается каждому студенту индивидуально.

Оно представляет собой план местности с нанесенными точками расположения

потребителей и возможных источников электроснабжения. Заданы также на-

грузки потребителей (в часы наибольших нагрузок) и коэффициенты мощно-

сти. Отдельно указан процентный состав потребителей по категориям электро-

приемников по требуемой надежности электроснабжения. Число часов исполь

зования максимума нагрузки для всех потребителей предполагается одинако-

вым и также дано в задании. Кроме того, в задании указано, насколько снижа-

ется мощность потребителей в часы наименьших нагрузок. Задан также коэф-

фициент мощности энергосистемы.

Основными источниками электроснабжения являются одна или две под-

станции энергосистемы. При этом системообразующие линии, питающие эти

подстанции, в задании не показаны. Кроме подстанций энергосистемы в неко-

торых вариантах присутствуют местные электростанции ограниченной мощно-

сти, работающие в базовом режиме. Для устранения ограничений по выбору

номинальных напряжений предполагается, что все источники имеют по две не-

зависимые секции шин с номинальными напряжениями 35кВ, 110кВ и 220кВ. В

каждом варианте в

долевых единицах указана точная величина напряжения,

поддерживаемая на этих шинах в том или ином электрическом режиме.

Низшее номинальное напряжение подстанций потребителей задается

равным 6кВ или 10кВ. Предполагается, что на всех подстанциях необходимо

обеспечить возможность встречного регулирования напряжения.

Экономические условия, в частности, цены на электрооборудование,

стоимость потерь электроэнергии, срок окупаемости капиталовложений,

нормы

отчислений на амортизацию и т.д. не приведены. Предполагается, что эти дан-

ные студенты должны получить при изучении курса “Экономика энергетики”.

Пример задания представлен на следующей странице.

Пример задания на курсовое проектирование:

Задание на курсовое проектирование

студенту дневного обучения группы ЭПП-41 Федорову В.В.

Спроектировать сеть для электроснабжения группы потребителей. Вза-

имное расположение потребителей и источника питания показано на рисунке.

Масштаб 1:1500000

Сведения о потребителях

№ S, МВА

Cosφ

н ном

,кВ

1 13 0,72 6

2 15 0,75 10

3 8 0,70 6

4 19 0,82 6

5 17 0,78 10

6 11 0,75 6

Состав по категориям

№ I , % II , % III , %

1 20 15 65

2 15 20 45

3 0 50 50

4 30 10 60

5 0 0 100

6 10 25 65

Мощность приведена для режима наибольших нагрузок. Число часов ис-

пользования максимума 6400. В режиме наименьших нагрузок потребление ак-

тивной мощности снижается на 45%. При этом tg φ возрастает на 0,03. Коэф-

фициент мощности энергосистемы – 0,93.

На шинах РПП во всех режимах поддерживается напряжение 1,03 от но-

минального значения.

Задание выдал подпись,

дата

Курсовой проект должен содержать

следующие разделы.

− составление баланса по активной и реактивной мощности;

− выбор и расстановка компенсирующих устройств;

− составление вариантов конфигурации сети с указанием цели составления

каждого варианта;

− выбор трех наиболее конкурентоспособных вариантов (радиально-

магистральная сеть, кольцевая и комбинированная);

− предварительный расчет радиально-магистральной сети, включая выбор

номинального напряжения, определение сечений проводников, определение

параметров линий и некоторых параметров нормального и послеаварийного

режима;

− предварительный расчет

кольцевой сети;

− предварительный расчет комбинированной сети;

− технико-экономическое сравнение рассчитанных вариантов сети и выбор из

них лучшего;

− выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях потребителей;

− уточненный расчет нормального режима наибольших нагрузок;

− уточненный расчет нормального режима наименьших нагрузок;

− уточненный расчет послеаварийного режима при наибольших нагрузках;

−

проверка достаточности регулировочного диапазона устройств РПН транс-

форматоров;

− уточнение баланса мощности;

− расчет себестоимости передачи электроэнергии.

Графическая часть проекта должна содержать:

− планы всех вариантов конфигурации сети (при этом выбранный вариант в

крупном масштабе, остальные – в мелком);

− однолинейную электрическую схему сети с нанесением длин линий, марок

проводов, напряжений

у потребителей;

− схему замещения сети с нанесением параметров всех элементов и потоков

мощности.

Указанные чертежи можно выполнить на одном листе формата А4 или на

трех листах формата А2.

2 СОСТАВЛЕНИЕ БАЛАНСА МОЩНОСТИ

2.1 Цель, основные допущения и порядок составления баланса

Источниками, от которых проектируемая сеть может получать электро-

энергию, обычно являются крупные подстанции энергосистемы или местные

электростанции, входящие в энергосистему. В обоих случаях в часы наиболь-

ших нагрузок источник должен иметь необходимый резерв по активной мощ-

ности, достаточный для подключения дополнительных потребителей вновь

проектируемой сети. Реактивная мощность, которую энергосистема может от-

пускать в часы наибольших нагрузок, ограничена возможностями загрузки ге-

нераторов по току и пропускной способностью системообразующих ЛЭП.

Обычно она задается коэффициентом мощности энергосистемы

Cos

. При

этом реактивная мощность, которую в режиме максимальных нагрузок готова

выдавать энергосистема, как правило, оказывается недостаточной, и на под-

станциях потребителей необходима установка компенсирующих устройств.

В связи с этим составление баланса мощности преследует две определен-

ные цели. Во-первых, предварительно определяется общее потребление актив-

ной мощности всеми новыми потребителями с

учетом прогнозируемых потерь,

которое сопоставляется с располагаемым резервом энергосистемы по активной

мощности и с резервом мощности подстанции энергосистемы. Во-вторых, оп-

ределяется общее потребление реактивной мощности, также с учетом потерь,

которое сравнивается с располагаемой реактивной мощностью, на основании

чего решается вопрос о необходимости компенсации части реактивной мощно-

сти непосредственно на подстанциях

потребителей.

В рамках данного учебного курсового проекта априори считается, что по

активной мощности в энергосистеме имеется достаточный резерв, поэтому ос-

тается одна цель составления баланса – определить необходимость компенса-

ции реактивной мощности, определить общую реактивную мощность, подле-

жащую компенсации, а также определить количество компенсирующих устано-

вок на каждой из подстанций потребителей.

Так как на этой стадии проекта параметры сети еще не известны, то ба-

ланс составляется приближенно, на основании статистических данных. В даль-

нейшем, когда сеть будет спроектирована, и станут известны ее параметры и

параметры ее электрического режима, баланс будет уточнен.

Общее потребление активной мощности всеми потребителями в часы

максимума или требуемая

активная мощность находится суммированием на-

грузок потребителей и соответствующих потерь:

(

)

;

∑

∆

Σ iiтреб

PPPP

Здесь:

- активная мощность i – го потребителя, берется из задания или

определяется по формуле

iii

CosSP

P∆

- прогнозируемые потери активной мощности в линиях и

трансформаторах, приходящиеся на i-тый потребитель.

Прогнозируемые потери активной мощности в линиях и трансформаторах

подстанций потребителей

принимаются в пределах 3…8 % от потребляе-

мой активной мощности. При этом больший процент потерь соответствует бо-

лее отдаленным потребителям.

P∆

Реактивная мощность каждого потребителя и общее потребление реак-

тивной мощности (требуемая реактивная мощность) определяются по их актив-

ной или по полной мощности по формулам:

;

iiiii

SinStgPQ

∑

ΣΣ

∆

;QQQQ

iтреб

Здесь - общие потери реактивной мощности во всей сети. Они скла-

∆Q

дываются из потерь в линиях

∆

и потерь в трансформаторах подстанций по-

требителей

. Кроме того, необходимо учесть, что воздушные линии сети

благодаря наличию емкостной проводимости генерируют некоторую реактив-

ную мощность

. Таким образом:

тр

Q∆

;

стрл

QQQQ −

∆

На этой стадии проектирования рекомендуется потери реактивной мощ-

ности в линиях принять равными генерируемой ими же реактивной мощности

(тогда они взаимно компенсируются) и учитывать только потери реактивной

мощности в трансформаторах. Последние можно ориентировочно определить

на основании следующих соображений.

В режиме наибольших нагрузок потери реактивной мощности в транс-

форматоре обусловлены в

основном потерями в его реактивном сопротивлении

короткого замыкания, то есть:

нг

тр

Q ≈∆

где

- нагрузка трансформатора.

нг

Учитывая, что реактивное сопротивление короткого замыкания определя-

ется по каталожным данным трансформатора по формуле:

100

ном

X =

после преобразований получим:

нг

зтр

100

≈∆ .

Здесь

ном

нг

k =

- коэффициент загрузки трансформатора.

Приняв во внимание, что напряжение короткого замыкания большинства

трансформаторов составляет порядка 10%, а коэффициент загрузки в режиме

наибольших нагрузок находится в пределах 0,4…0,7, получим формулу для

ориентировочного определения потерь реактивной мощности в трансформато-

рах подстанций потребителей:

.07,0...04,0

iтрi

≈

∆

Полная мощность i-того потребителя

определяется по его активной

мощности и коэффициенту мощности.

Общие потери реактивной мощности в трансформаторах подстанций по-

требителей определяются суммированием:

∑

∆=

∆

трi

Располагаемая реактивная мощность, соответствующая заданному коэф-

фициенту мощности энергосистемы, определяется по общему потреблению ак-

тивной мощности в часы наибольших нагрузок :

срасп

tgPQ

Если в сети имеются источники ограниченной мощности (местная ТЭЦ),

то их реактивная мощность также должна быть учтена. При этом последняя

формула имеет вид:

ТЭЦТЭЦсрасп

tgPtgPQ

ϕϕ

Дефицит реактивной мощности, то есть реактивная мощность, которую

необходимо скомпенсировать, определяется путем сравнения общего потребле-