Курсовой проект

Длину каждой ЛЭП L_i-j будем определять применением формулы для нахождения длины вектора по координатам точек начала и конца на плоскости, затем найденную длину вектора умножить на масштаб:

𝐿 = 1,1 ∙ 𝑀 ∙ ^√(𝑥 − 𝑥 )² + (𝑦 − 𝑦 )²;

𝑖−𝑗 𝑖 𝑗 𝑖 𝑗

Где M=10 км/см;

Пример расчета длины линии для участка РЭС - ПС2:

𝐿 = 1,1 · 𝑀 ∙ ^√(𝑥 − 𝑥 )² + (𝑦 − 𝑦 )² = 1,1 ∙ 10 ∙ ^√(4⁾² + ⁽3⁾² = 55км;

100−2 𝑖 𝑗 𝑖 𝑗

Все остальные результаты вычислений длин ЛЭП приведены в таблице 3

Таблица 3 - Длины ЛЭП

Подпись и дата

Вариант схемы ЭС

Обозначение ЛЭП (i-j)

Длина ЛЭП, км

Радиальная

РЭС-ПС2

55

ПС2-ПС1

47

ПС2-ПС3

40

ПС2-ПС4

47

РЭС-ПС2

55

ПС2-ПС3

40

Взам. инв. № дубл.

Кольцевая

ПС3-ПС4

39.7

ПС2-ПС4

47

ПС2-ПС1

47

1.3.3. Определение потоков мощностей без учета потерь мощности

Взам. инв. № подл.

Для радиальной схемы потоки мощностей S_2-3, S_3-4, S_2-1соответствуют мощности, питаемых нагрузокS_max3, S_max4, S_max1.

S_2-1 = S_max1 = 80 + 𝑗55.84 МВА; S_2-3 = S_max3 = 25 + 𝑗16.148 МВА; S_2-4 = S_max4 =10 + 𝑗7,5 МВА;

Поток мощности, идущий от шин РЭС до узловой ПС2 – S_100-2, равен согласно первому закону Кирхгофа, сумме мощностей нагрузок, то есть можно записать: S_100-2 = S_max1+ S_max2 +S_max3+ S_max4.

^S100-2⁼

80 + 𝑗55.84 + ⁽17 + 𝑗14.087⁾ + ⁽25 + 𝑗16.148⁾ + ⁽10 + 𝑗7,5⁾ = 132 + 𝑗93.575 МВА;

Подпись и дата

Инв. № подл.

КП.13.03.02.МИЛЕШКИН.00.00.ПЗ

Лист

9

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Для кольцевой схемы головные участки 2-3 и 2-4, 2-1 подключены к узловой ПС2.

Направление потоков мощности на участках 2-3 и 2-4, 2-1 принято условно, действительное их направление определится только в результате расчета.

Определяем потоки мощностей на головных участках для электрической сети.

^𝑆𝑚𝑎𝑥3 ^{∙ (𝐿}34 ^{+ 𝐿}42^{) + 𝑆}𝑚𝑎𝑥4 ^{∙ (𝐿}42⁾

^{𝑆23 =} 𝐿 + 𝐿 + 𝐿 ⁼

23 34 42

⁽25 + 𝑗16.148⁾ ∙ ⁽39.7 + 47⁾ + ⁽10 + 𝑗7.5⁾ ∙ ⁽47⁾

40 + 39.7 + 47

= 20.817 + 𝑗13.832 МВА;

^𝑆𝑚𝑎𝑥4 ^{∙ (𝐿}34 ^{+ 𝐿}32^{) + 𝑆}𝑚𝑎𝑥3 ^{∙ (𝐿}32⁾

^{𝑆24 =} 𝐿 + 𝐿 + 𝐿 ⁼

24 43 32

⁽10 + 𝑗7.5⁾ ∙ ⁽39.7 + 40⁾ + ⁽25 + 𝑗16.148⁾ ∙ ⁽40⁾

⁼ 40 + 39.7 + 47

= 14.183 + 𝑗9.816 МВА;

𝑆₂₁ = 𝑆_{𝑚𝑎𝑥1} = 80 + 𝑗55.84 МВА;

Проведем проверку потоков мощностей на головных участках, которая равна сумме мощностей нагрузок ПС:

^𝑆21 ^{+ 𝑆}23 ^{+ 𝑆}24 ^{= 𝑆}𝑚𝑎𝑥1 ^{+ 𝑆}𝑚𝑎𝑥3 ^{+ 𝑆}𝑚𝑎𝑥4^;

80 + 𝑗55.84 + ⁽20.817 + 𝑗13.832⁾ + ⁽14.183 + 𝑗9.816⁾

= 80 + 𝑗55.84 + ⁽25 + 𝑗16.148⁾ + (10 + 𝑗7,5); 115 + 𝑗79.488 МВА = 115 + 𝑗79.488 МВА;

Проверка выполнена, значит мощности на головных участках найдены верно.

Найдём значения мощности на участке цепи 3-4 по первому закону Кирхгофа для узла ПС4:

𝑆₃₄ = 𝑆_{𝑚𝑎𝑥3} − 𝑆₂₃ = ⁽25 + 𝑗16.148⁾ − ⁽20.817 + 𝑗13.832⁾

= 4.183 + 𝑗2.316 МВА

Подпись и дата

Взам. инв. № дубл.

Взам. инв. № подл.

Подпись и дата

Инв. № подл.

КП.13.03.02.МИЛЕШКИН.00.00.ПЗ

Лист

10

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Таблица 4 - Потоки мощностей

Вид схемы

Участок

𝑆_𝑖−𝑗, МВА

Радиальная

РЭС-2

132 + 𝑗93.575

2-1

80 + 𝑗55.84

2-3

25 + 𝑗16.148

3-4

10 + 𝑗7,5

Кольцевая

РЭС-2

132 + 𝑗93.575

2-3

20.817 + 𝑗13.832

2-4

14.183 + 𝑗9.816

3-4

4.183 + 𝑗2.316

Подпись и дата

2-1

14.183 + 𝑗9.816

1.4. Выбор номинального напряжения

Взам. инв. № дубл.

Номинальными называют напряжения U_ном, при которых работающие элементы электроэнергетической системы обладают целесообразными технико-экономическими показателями.

Номинальное напряжение электрической сети выбирают исходя из передаваемой линией активной мощности и дальности электропередачи по формуле Илларионова:

1000

^𝑈ном 𝑖−𝑗 ^{= ;}

_√500 ₊ 2500

^𝐿𝑖−𝑗 ^𝑃𝑖−𝑗

Пример расчета для участка 100-2 радиальной сети:

1000 1000

𝑈_{ном100−2} = = = 188,88 кВ;

_√ 500 ₊ 2500 _{√500 + 2500}

^𝐿100−2 ^𝑃100−2 ^{55 132}

Согласно ГОСТ 721-77* выбираем значение номинального напряжения для участка 100-2 радиальной сети, равное 220 кВ

Взам. инв. № подл.

Подпись и дата

Инв. № подл.

КП.13.03.02.МИЛЕШКИН.00.00.ПЗ

Лист

11

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Или по графику экономической области номинальных напряжений:

Рисунок 3 – Экономическая область номинальных напряжений Остальные выбранные номинальные напряжения для участков сети

представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Номинальные напряжения [1, с 135, табл. 4,1]

Подпись и дата

Взам. инв. № дубл.

Схема

Участок

𝑛_л

Длина L,

км

S, МВА

𝑈_эк, кВ

𝑈_ном, кВ

Радиальная

РЭС-2

2

55

132 + 𝑗93.575

188.88

220

Взам. инв. № подл.

2-1

2

47

80 + 𝑗55.84

154.509

220

2-3

2

40

25 + 𝑗16.148

94.281

110

2-4

2

47

10 + 𝑗7,5

61.941

110

Кольцевая

РЭС-2

2

55

132 + 𝑗93.575

188.88

220

2-3

1

40

20.817 + 𝑗13.832

86.844

110

Подпись и дата

3-4

1

39.7

4.183 + 𝑗2.316

40.48

2-4

1

47

14.183 + 𝑗9.816

73.146

2-1

2

47

80 + 𝑗55.84

154.509

220

На кольцевой линии все подстанции, соединенные в кольцо, должны быть одного 𝑈_ном, т.к ПС 2 имеет 110 кВ, то необходимо на ПС3 и ПС4

Инв. № подл.

установить Напряжение равное 110 кВ.

КП.13.03.02.МИЛЕШКИН.00.00.ПЗ

Лист

12

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.5. Выбор сечения проводов

Выбор сечения проводов ЛЭП проводим по экономической плотности

тока.

Расчетный ток определяется по формуле:

^𝐼расч ^{= 𝐼(}5^{) ∙ 𝛼}𝑖 ^{∙ 𝛼}𝜏^;

Где 𝛼_𝑖 - коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации (для 110-220 кВ; 𝛼_𝑖 = 1,05);

𝛼_𝜏 − коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки линии 𝑇_𝑚𝑎𝑥и коэффициент ее попадания в максимум энергосистем 𝑘_𝑚 [1, с 91, табл. 3,13]; 𝑘_𝑚 = 1;

𝐼₍₅₎ − ток в линии на пятый год ее эксплуатации в нормальном режиме, который можно найти по формуле:

𝑆

𝐼₍₅₎ = ;

^{𝑛 ∙} √^{3 ∙ 𝑈ном}

Где:

S – модуль полной мощности, передаваемой по линии (МВА); n – количество цепей;

𝑈_ном − номинальное напряжение линии (кВ);

Экономически целесообразное суммарное сечение проводов, определяется по формуле:

^𝐼расч

𝐹_эк = _𝑗 ;

эк

Где 𝑗_эк − экономическая плотность тока; [2, с 39, табл. 1.3.36].

Сечение, полученное в результате расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, то есть увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается.

Приведем пример расчета для участка РЭС-2 радиальной сети:

Подпись и дата

Взам. инв. № дубл.

Взам. инв. № подл.

Подпись и дата

Инв. № подл.

КП.13.03.02.МИЛЕШКИН.00.00.ПЗ

Лист

13

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Для определения сечения провода, найдем число часов максимума нагрузки линии 𝑇_срвзв:

^∑4=1 ^𝑃max 𝑛 ^{∙ 𝑇}max 𝑛 ^𝑃𝑚𝑎𝑥1 ^{∙ 𝑇}𝑚𝑎𝑥1 ^{+ 𝑃}𝑚𝑎𝑥2 ^{∙ 𝑇}𝑚𝑎𝑥2 ^{+ 𝑃}𝑚𝑎𝑥3 ^{∙ 𝑇}𝑚𝑎𝑥3 ⁺

𝑇 = ^𝑛 =

^{ср взв ∑4 𝑃}max 𝑛 ^{𝑃𝑚𝑎𝑥1 + 𝑃𝑚𝑎𝑥2 + 𝑃𝑚𝑎𝑥3 + 𝑃𝑚𝑎𝑥4}

𝑛=1

+𝑃_{𝑚𝑎𝑥4} ∙ 𝑇_{𝑚𝑎𝑥4} 80 ∙ 3800 + 17 ∙ 3000 + 25 ∙ 7800 + 10 · 5300

=

𝑃_{𝑚𝑎𝑥1} + 𝑃_{𝑚𝑎𝑥2} + 𝑃_{𝑚𝑎𝑥3} + 𝑃_{𝑚𝑎𝑥4} 80 + 17 + 25 + 10

= 4568 ч;

𝛼_𝜏 = 1, так как 𝑇_срвзв для участка 100-2 радиальной сети входит в диапазон 4000-6000 ч.

Определяем ток линии на пятый год работы для участка РЭС-2:

𝑆 161.803 ∙ 10³

𝐼₍₅₎ = = = 212,312 А;

^{𝑛 ∙} √^{3 ∙ 𝑈ном} √^{3 ∙ 220 · 2}

Определяем расчетный ток для участка РЭС-2:

𝐼_расч = 𝐼₍₅₎ ∙ 𝛼_𝑖 ∙ 𝛼_𝜏 = 212,312 ∙ 1 ∙ 1,05 = 222.927 А;

Затем рассчитываем суммарное сечение проводов для участка РЭС-2:

^𝐼расч 206.484

𝐹_эк = = = 202.661мм²;

𝑗_эк 1,1

Выбираем марку проводов АС 240/32 со сталеалюминиевыми проводами [1, с 84, табл. 3.5].

Для остальных участков радиальной сети принимаем:

𝑇_{𝑚𝑎𝑥23} = 𝑇_{𝑚𝑎𝑥3} = 7800 ч; 𝑇_{𝑚𝑎𝑥24} = 𝑇_{𝑚𝑎𝑥4} = 5300;

𝑇_{𝑚𝑎𝑥21} = 𝑇_{𝑚𝑎𝑥1} = 3800 ч;

Для кольцевой сети 𝑇_{ср взв кольц} принимается одинаковым для всех участков замкнутого кольца, а именно:

𝑃_{𝑚𝑎𝑥4} ∙ 𝑇_{𝑚𝑎𝑥4} + 𝑃_{𝑚𝑎𝑥3} ∙ 𝑇_{𝑚𝑎𝑥3} 25 ∙ 7800 + 10 · 5300

𝑇_{ср взв кольц} = _{𝑃 + 𝑃} = _{25 + 10} = 7086 ч;

𝑚𝑎𝑥3 𝑚𝑎𝑥4

Подпись и дата

Взам. инв. № дубл.

Взам. инв. № подл.

Подпись и дата

Инв. № подл.

КП.13.03.02.МИЛЕШКИН.00.00.ПЗ

Лист

14

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Таблица 6 - Выбор сечений проводов ЛЭП

Схема

Участок

𝑛_ц

^𝐼(5⁾

^𝐼расч

𝐹_эк, мм²

𝑈_ном, кВ

Марка

провода

Радиальная

РЭС-2

2

212.312

222.927

202.661

220

АС 240/39

2-1

2

128.015

134.416

122.196

220

АС 150/24

2-3

2

78.104

82.009

74.554

110

АС 95/16

2-4

2

32.804

34.444

31.313

110

АС 35/6,2

Кольцевая

РЭС-2

2

212.312

289.805

289.805

220

АС 300/39

2-3

1

131.182

179.063

179.063

110

АС 185/29

3-4

1

25.096

34.255

34.255

АС 35/6,2

2-4

1

90.531

123.575

123.575

АС 150/24

2-1

2

128.015

174.741

174.741

220

АС 185/29

1.6. Проверка выбранных сечений по техническим ограничениям.

Подпись и дата

1. Проверка проводов по условиям механической прочности

При выборе проводов было учтено, что ВЛЭП на 110 кВ со сталеалюминевыми проводами должны иметь сечение не менее 120/19. [2, с 183, табл. 2.5.5.]. Тем самым гарантируется механическая прочность. Условие выполнено.

2. Проверка проводов по условию короны и радиопомех

При выборе проводов на ВЛЭП с номинальным напряжением 110 кВ со сталеалюминиевыми проводами минимальное сечение должно быть не менее 70/11, что на участках с номинальным напряжением 110 кВ соблюдается. А на участках с номинальным напряжением 220 кВ со сталеалюминиевыми проводами выбираем минимальное сечение 300/39. Поэтому на участка 100-2 и 2-1 радиальной сети меняем провода с сечениями на провод с сечением 300/39 [2, с184, табл.2.5.6].

Взам. инв. № дубл.

Взам. инв. № подл.

Подпись и дата

Инв. № подл.

КП.13.03.02.МИЛЕШКИН.00.00.ПЗ

Лист

15

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата