Построение суточных зимних и летних графиков нагрузки активной мощности

Введение

Основными узлами распределительной сети являются электростанции и подстанции. Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. Подстанции предназначены для преобразования и распределения электрической энергии.

Подстанции делятся на две категории: до 1 кВ и свыше 1 кВ. Разделение вызвано различием в типах и конструкциях аппаратов, а также различием в мерах безопасности. Эти различия будут касаться данного курсового проекта.

Курсовой проект направлен на изучение технологии выбора оборудования распределительных устройств, а также принципиальное строение подстанций.

 

 

Задание на проектирование

Рисунок 1.1. Схема питания подстанции

Таблица 1.1. Общие характеристики сети

Pmax зима, МВт	cosϕ	tср.зима	tср.лето	Кол-во зимних дней	% потр. I категории	% потр. II категории	% потр. III категории
60	0,82	-5	15	200	10	60	30

Таблица 1.2. Параметры системы питания высокого напряжения

Кол-во блоков	P, МВт	Длина линий, км			Мощность системы КЗ, МВА	Кол-во отходящих линий РУВН	Напряжение РУНН, кВ
		Л1	Л2	Л3
8	160	45	10	95	2000	8	6

Таблица 1.3. Характеристика нагрузки низкого напряжения

Кол-во двигателей	Марка двигателя	Длина линии, км
5	СТД-4000-2	0,9

 

 

Таблица 1.4. Графики нагрузок

Часы	Зима				Лето
	P, %	P, МВт	S, МВА	SIII	P, %	P, МВт	S, МВА	SIII
1	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37
2	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37
3	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37
4	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37
5	60	36	43,90	30,73	40	24	29,27	20,49
6	80	48	58,54	40,98	40	24	29,27	20,49
7	100	60	73,17	51,22	50	30	36,59	25,61
8	100	60	73,17	51,22	80	48	58,54	40,98
9	100	60	73,17	51,22	80	48	58,54	40,98
10	100	60	73,17	51,22	90	54	65,85	46,10
11	100	60	73,17	51,22	80	48	58,54	40,98
12	100	60	73,17	51,22	90	54	65,85	46,10
13	60	36	43,90	30,73	50	30	36,59	25,61
14	60	36	43,90	30,73	50	30	36,59	25,61
15	80	48	58,54	40,98	50	30	36,59	25,61
16	90	54	65,85	46,10	70	42	51,22	35,85
17	90	54	65,85	46,10	70	42	51,22	35,85
18	100	60	73,17	51,22	80	48	58,54	40,98
19	80	48	58,54	40,98	80	48	58,54	40,98
20	60	36	43,90	30,73	30	18	21,95	15,37
21	60	36	43,90	30,73	80	48	58,54	40,98
22	20	12	14,63	10,24	20	12	14,63	10,24
23	20	12	14,63	10,24	20	12	14,63	10,24
24	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37

 

Построение суточных зимних и летних графиков нагрузки активной мощности

Рисунок 2.1. Зимний график активной мощности нагрузки

Рисунок 2.2. Летний график активной мощности нагрузки

 

Построение суточных зимних и летних графиков нагрузки полной мощности

Рисунок 3.1. Зимний график полной мощности нагрузки, с отключенными потребителями третьей категории

Рисунок 3.2. Летний график полной мощности нагрузки

Выбор трансформаторов для подстанции

Выбранный трансформатор должен удовлетворять следующему условию:

 

 

Выбираем трансформатор мощностью 40 МВА и проверяем его по перегрузочной способности[1]:

Температура окружающей среды выбирается 10 ᵒC.

Нормативное значения перегрузки для данного трансформатора – 4 часа, чего при данной нагрузке быть не может.

Выбираем трансформатор мощностью 63 МВА:

Температура окружающей среды выбирается 10 ᵒC.

Нормативное значение перегрузки для данного трансформатора превышает 24 часа – данный трансформатор берется для дальнейших расчетов.

 

Таблица 4.1. Технические характеристики трансформатора

Тип трансформатора	Мощность, кВА	Напряжение обмотки, кВ		Потери, кВт		Uкз, %		Iхх, %
		ВН	НН	Рхх	Ркз	ВН-НН	СН-НН
ТРДЦН-63000/220 У1	63000	230	6,6; 11	62	260	11,5	28	0,4

 

 

5.  

Построения графика производится от максимальных значений летних и зимних суточных нагрузок к минимальным:

Рисунок 5.1. Годовой график активной мощности нагрузки

Расчет токов КЗ

Рисунок 7.1. Схема питания подстанции

Таблица 7.1. Параметры генераторов электростанции

Тип генератора	PГ, МВт	cosφ	Q, Мвар	Uн, кВ	η, %	x'd, %
ТВВ-160-2	160	0,85	102	18	98,5	32,9

Таблица 7.2. Параметры трансформаторов электростанции

Тип трансформатора	SН, МВА	UВН, кВ	UНН, кВ	Uкз, %	Iхх, %
ТДЦ - 200000/220	200	230	18	11	0,5

Таблица 7.3. Параметры электродвигателей на нагрузке

Кол-во двигателей	Марка двигателя	Длина линии, км	PД, МВт	UНН, кВ	n, мин-1	x"d, %
5	СТД-4000-2	0,9	4	6	3000	14,8

Таблица 7.4. Параметры трансформаторов на нагрузке

Тип трансформатора	SН, МВА	UВН, кВ	UНН, кВ	Потери, кВт		Uкз, %	Iхх, %	Kр
				Pхх	Pкз	ВН-НН
ТРДН-63000/220 У1	63	230	6	62	260	11,5	0,4	3,5

 

Рисунок 7.2. Схема замещения питания подстанции

Расчет токов КЗ начинаем с выбора базисных величин:

При расчете токов КЗ берется самый тяжелый случай. На подстанции выведен из работы один из двух трансформаторов и секционный выключатель в положении «включен». На низкой стороне имеется 5 двигателей, поскольку трансформатор с расщепленной обмоткой, тогда на низкой стороне будет 4 секции. На три секции приходится по одному трансформатору, а на четвертую 2. Для расчета берется шина с большим количеством двигателей.

Рисунок 7.3. Схема замещения питания подстанции

Упрощаем схему:

Рисунок 7.4. Схема замещения питания подстанции

Рисунок 7.5. Схема замещения питания подстанции

Рисунок 7.6. Схема замещения питания подстанции

Рисунок 7.7. Схема замещения питания подстанции

Расчет тока КЗ на высокой стороне проводится по рисунку 7.7.

Рисунок 7.8. Схема замещения питания подстанции

Расчет тока КЗ на низкой стороне проводится по рисунку 7.8.

Расчет ударного тока и тока КЗ в точке К2:

Расчет ударного тока и тока КЗ в точке К1:

Расчет ударного тока и тока КЗ с учетом подпитки электродвигателями точки К1:

Рисунок 7.9. Схема замещения питания подстанции

 

Вывод:

 

Выбор выключателей

Выключатели выбираем по максимальному рабочему току и номинальному напряжению.

Вводные выключатели ЗРУ.

Таблица 8.1.3. Параметры выключателя

Тип выключателя	UН, кВ	IН, А	Iоткл, кА	tоткл, с	Iдмакс, кА
ВВУ-СЭЩ-П-10-50/4000	10	4000	50	0,03	125

Проверка выключателя:

1) По номинальному напряжению

2) По номинальному току

3) По номинальному току отключения

4) По термической стойкости

5) По динамической стойкости

Вводные выключатели ПС.

Таблица 8.1.4. Параметры выключателя

Тип выключателя	UН, кВ	IН, А	Iоткл, кА	tоткл, с	Iдмакс, кА
ВГТ-110	220	2500	40	0,035	100

Проверка выключателя:

1) По номинальному напряжению

2) По номинальному току

3) По номинальному току отключения

4) По термической стойкости

5) По динамической стойкости

Выбор кабелей

Выбор кабеля на двигатели производится по максимальному рабочему току.

Для передачи электроэнергии к одному двигателю используем два провода марки ААШВ-3х150, для которых допустимый длительный ток равен 225 А[5].

Проверяется:

1) По допустимому длительному току

2) По экономической плотности тока

  нормированное значение экономической плотности тока[6].

3) По термической стойкости

  коэффициент термического воздействия, принимаем равным 90.

Отклонения в расчетной площади сечения кабеля можно допустить, поскольку он подошел по допустимому длительному току.

Выбор разъединителей

Таблица 8.3.1. Параметры выключателя

Тип разъединителя	UН, кВ	IН, А	IТ, кА	Iдмакс, кА
РН СЭЩ-220/1250	220	1250	31,5	80

Проверка разъединителя:

1) По номинальному напряжению

2) По номинальному току

3) По термической стойкости

4) По динамической стойкости

Выбор ошиновки.

Выбор шин производится по максимальному рабочему току:

Выбираем алюминиевые шины коробчатого сечения.

Таблица 8.4.1. Характеристики шин

Тип ошиновки	UН, кВ	Iдоп, А	Размеры, мм				Fшины, мм2
			A	b	c	R
A1	6	4640	125	55	6,5	10	1370

Проверка ошиновки:

1) По допустимому длительному току

2) По термической стойкости

3) По динамической стойкости

Частота собственных колебаний:

  момент инерции шины;

Сила взаимодействия между полосами и механическое напряжение полос:

 момент сопротивления шины;

Выбор опорных изоляторов.

Выбираем изоляторы исходя из номинального напряжения.

Таблица 8.4.2. Характеристики изоляторов

Тип изолятора	UН, кВ	Fразр, Н	Размеры, мм
			h	d
ИОС-20-500	6	5000	315	150

Проверка изолятора:

1) По номинальному напряжению

2) По допустимому разрушающему усилию

Выбор ошиновки.

В качестве ошиновки ОРУ выбирается гибкая алюминиевая шина.

Таблица 8.5.1. Характеристики шины

Тип шины	UН, кВ	Iдоп, А	Fшины, мм2
АС	220	610	240

Проверка шины:

1) По допустимому длительному току

2) По условию короны

 радиус проводника;

 среднее геометрическое расстояние между фазами;

Выбор трансформатора тока.

Таблица 8.6.1. Характеристики ТТ

Тип ТТ	UН, кВ	IН, А	I2Н, А	S2Н., ВА	Класс точности
ТШЛ-СЭЩ 10	10	4000	5	10	0,5s

Проверка ТТ:

1) По номинальному напряжению

2) По номинальному току

3) На работу в заданном классе точности

К ТТ подключаются 4 прибора:

Таблица 8.6.2. Характеристики амперметра

Тип амперметра	Класс точности	SпотрI, ВА
EQ72 K	1,5	0,5

Таблица 8.6.3. Характеристики ваттметра

Тип ваттметра	Класс точности	SпотрI, ВА	SпотрU, ВА
LQ96 K	1,5	0,2	3

Таблица 8.6.4. Характеристики варметра

Тип варметра	Класс точности	SпотрI, ВА	SпотрU, ВА
LQ96 K	1,5	0,2	3

Таблица 8.6.5. Характеристики счетчика электроэнергии

Тип счетчика	Класс точности	SпотрI, ВА	SпотрU, ВА
СЭТ-4ТМ.03М	1	0,1	1,1

 

 сопротивление проводов;

 удельное сопротивление проводника, для алюминия 0,028

 расчетная длина, в данном случае принимается

 минимальное сечение проводника, равное 4 мм²;

 сопротивление контактов;

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта было выбрано оборудование открытого распределительного устройства, закрытого распределительного устройства. Получены теоретические и практические знания. Выполнен расчет токов короткого замыкания в высоковольтных сетях и последующий выбор выключателей, разъединителей, трансформаторов тока, напряжения и собственных нужд. Построены и проанализированы графики нагрузок и последующий выбор по ним силовых трансформаторов.

 

Библиографический список

1. Трансформаторы силовые масляные общего назначения ГОСТ 14208-85 [1]

2. Справочник по проектированию электрических сетей / Под редакцией Д.Л. Файбисовича – 2-е изд., Москва: «Издательство НЦ ЭНАС», 2006. – 348 с.[2]

3. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.

4. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2011. - 854 с.[3,4,5,6,7]

5. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Спра­вочные материалы для курсового и дипломного проектирования. / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 456 с.

 

 

Приложение

Приложение 1

Приложение 2

 

Введение

Основными узлами распределительной сети являются электростанции и подстанции. Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. Подстанции предназначены для преобразования и распределения электрической энергии.

Подстанции делятся на две категории: до 1 кВ и свыше 1 кВ. Разделение вызвано различием в типах и конструкциях аппаратов, а также различием в мерах безопасности. Эти различия будут касаться данного курсового проекта.

Курсовой проект направлен на изучение технологии выбора оборудования распределительных устройств, а также принципиальное строение подстанций.

 

 

Задание на проектирование

Рисунок 1.1. Схема питания подстанции

Таблица 1.1. Общие характеристики сети

Pmax зима, МВт	cosϕ	tср.зима	tср.лето	Кол-во зимних дней	% потр. I категории	% потр. II категории	% потр. III категории
60	0,82	-5	15	200	10	60	30

Таблица 1.2. Параметры системы питания высокого напряжения

Кол-во блоков	P, МВт	Длина линий, км			Мощность системы КЗ, МВА	Кол-во отходящих линий РУВН	Напряжение РУНН, кВ
		Л1	Л2	Л3
8	160	45	10	95	2000	8	6

Таблица 1.3. Характеристика нагрузки низкого напряжения

Кол-во двигателей	Марка двигателя	Длина линии, км
5	СТД-4000-2	0,9

 

 

Таблица 1.4. Графики нагрузок

Часы	Зима				Лето
	P, %	P, МВт	S, МВА	SIII	P, %	P, МВт	S, МВА	SIII
1	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37
2	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37
3	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37
4	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37
5	60	36	43,90	30,73	40	24	29,27	20,49
6	80	48	58,54	40,98	40	24	29,27	20,49
7	100	60	73,17	51,22	50	30	36,59	25,61
8	100	60	73,17	51,22	80	48	58,54	40,98
9	100	60	73,17	51,22	80	48	58,54	40,98
10	100	60	73,17	51,22	90	54	65,85	46,10
11	100	60	73,17	51,22	80	48	58,54	40,98
12	100	60	73,17	51,22	90	54	65,85	46,10
13	60	36	43,90	30,73	50	30	36,59	25,61
14	60	36	43,90	30,73	50	30	36,59	25,61
15	80	48	58,54	40,98	50	30	36,59	25,61
16	90	54	65,85	46,10	70	42	51,22	35,85
17	90	54	65,85	46,10	70	42	51,22	35,85
18	100	60	73,17	51,22	80	48	58,54	40,98
19	80	48	58,54	40,98	80	48	58,54	40,98
20	60	36	43,90	30,73	30	18	21,95	15,37
21	60	36	43,90	30,73	80	48	58,54	40,98
22	20	12	14,63	10,24	20	12	14,63	10,24
23	20	12	14,63	10,24	20	12	14,63	10,24
24	40	24	29,27	20,49	30	18	21,95	15,37

 

Построение суточных зимних и летних графиков нагрузки активной мощности

Рисунок 2.1. Зимний график активной мощности нагрузки

Рисунок 2.2. Летний график активной мощности нагрузки