Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Энергетический институт

Направление 140400 – Электроэнергетика и электротехника

Кафедра электрических сетей и электротехники

Отчет

по индивидуальному домашнему заданию №1

«РАСЧЁТ РЕЖИМА РАЙОННОЙ РАДИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ»

По дисциплине «Электроэнергетические системы и сети»

Выполнил студент гр. 5А0Г ______________________ Русских Я. И.

^{(Подпись) (Дата)}

Проверил преподаватель ______________________ Бацева Н. Л.

^{(Подпись) (Дата)}

Томск 2012

Введение

В данной работе проводится расчет режима районной радиальной электрической сети. Это важный процесс, требующий технико-экономические обоснования.

Работа проводится с целью научиться составлять схемы замещения электрических сетей, рассчитывать их параметры, проверять надежность линии и качество электроэнергии, поставляемой потребителю.

Задание

Выполнить расчёт режима радиальной электрической сети, схема которой приведена на рис. 1.

Рисунок 1. – Схема электрической сети

Порядок выполнения задания

1. Выбор параметров элементов электрической сети

1.1. Выбор и проверка сечения проводов линии электропередачи;

1.2. Выбор трансформаторов на подстанции.

2. Расчет электрического режима

2.1. Составление схемы замещения электрической сети и определение ее параметров.

2.2. Расчет потоков мощности по участкам схемы с учётом потерь мощности в элементах;

2.3. Расчет напряжения в узлах схемы.

3. Выводы по работе

Исходные данные для расчета

1. Номинальное напряжение электрической сети кВ; номинальное напряжение электроприёмника кВ.

2. По степени надежности электроснабжения электроприёмники отнесены ко 2-ой категории.

3. Параметры источника питания, электроприёмника (нагрузки) и линии электропередачи:

Таблица 1. – Параметры варианта задания

Напряжение источника питания , кВ	38,5
Активная мощность электроприёмника , МВт	11
Коэффициент мощности	0,86
Число часов использования наибольшей нагрузки , час	6500
Длина линии электропередачи (ЛЭП) , км	18

1. Выбор параметров элементов электрической сети

Предварительный расчет

По известным значениям активной мощности электроприёмника и коэффициента мощности определим:

1. Реактивную мощность в режиме максимальной нагрузки :

Мвар.

2. Модуль полной мощности в режиме максимальной нагрузки :

МВА.

3. Полную мощность в режиме максимальной нагрузки :

МВА.

1. Выбор и проверка сечения проводов линии электропередачи

В [1, пункт 1.3.30] регламентируется сечение проводов ВЛ 35 кВ, питающих понижающие подстанции 35/6 - 10 кВ с трансформаторами с регулированием напряжения под нагрузкой, которое должно выбираться по экономической плотности тока.

1. По [1, табл. 3.12] определим нормативную (экономическую) плотность тока. При числе часов использования максимума нагрузки ч. для неизолированной алюминиевой линии, нормативная плотность тока равна:

А/ мм²;

2. Определим расчетный ток в нормальном режиме работы ВЛ предположив, что его значение остается примерно таким же через 5 лет:

3. Определим экономически целесообразное сечение:

мм²;

4. Из стандартного ряда из [2, c. 82] выпишем ближайшее большее значение сечения проводов:

мм²;

где – площадь сечения алюминиевых проводов.

Марка провода – АС120/19.

Проводим необходимую проверку проводов выбранного сечения по техническим ограничениям:

1. По условию механической прочности площадь выбранного сечения должна удовлетворять следующему требованию:

,

где – минимально допустимое сечение, при котором соблюдается условие механической прочности.

Минимально допустимое сечение проводов по условиям прочности регламентируется в соответствии с [1, пункт 2.5.77]. Согласно [1, табл.2.5.5], минимально допустимое сечение проводов по условиям механической прочности для ВЛ, сооружаемых на двухцепных и многоцепных опорах при номинальное напряжении электрической сети кВ должно быть не меньше мм².

Провод прошёл проверку на условие механической прочности.

2. По условию ограничения потерь на корону площадь выбранного сечения должна удовлетворять следующему требованию:

,

где – минимально допустимая площадь сечения, при котором соблюдается условие ограничения потерь на корону.

Для ВЛ с номинальным напряжением электрической сети кВ не производится, т. к. в практических расчетах принимают, что при напряжении кВ потери активной мощности на корону малы, и следовательно передаваемая мощность практически не уменьшается, и поэтому нет необходимости в изменении площади сечения проводов.

3. По условию нагрева длительно допустимым током площадь выбранного сечения должна удовлетворять следующему требованию:

,

где – допустимый длительный ток при котором соблюдается условие нагрева длительно допустимым током.

Находим наибольший ток в линии:

Выберем по [2, табл. 3.15] А. Сравним с :

А.

Условие выполняется.

Провод прошёл проверку на условия механической прочности и на условие нагрева длительно допустимым током.

Выпишем характеристики провода АС120/19 из [2, табл. 3.8]:

Ом/км; Ом/км.

2. Выбор количества и мощности трансформаторов на подстанциях:

Выбор количества трансформаторов зависит от требований к надежности электроснабжения питающихся от ПС потребителей. В практике проектирования на ПС рекомендуется, как правило, установка двух трансформаторов. Принимаем количество трансформаторов .

Выбор трансформатора по экономическому критерию не производится, а производится по нагрузочной способности, т.е. мощность трансформатора выбирают по допустимой нагрузке. При отсутствии графика нагрузки выбор производится по упрощенной схеме, а именно по перегрузке в послеаварийном режиме, т.е.:

где – коэффициент участия в нагрузке потребителей I и II категории по степени надежности электроснабжения (); – допустимый коэффициент перегрузки трансформатора в аварийном случае ( при перегрузке до 20 минут).

Мощность каждого из двух трансформаторов выбирается не более 70% максимальной нагрузки ПС, поэтому расчеты можно упросить:

,

где – расчетная мощность трансформатора.

МВт, МВт.

По мощности из [2, табл. 5.12] выбираем подходящий трансформатор – ТМН-1000/35.

Выпишем каталожные данные данного трансформатора:

Номинальная мощность МВА; номинальное линейное напряжение обмотки ВН кВ; номинальное линейное напряжение обмотки НН кВ; регулирование напряжения ; номинальное значение напряжения короткого замыкания ; активные потери короткого замыкания кВт; потери холостого хода кВт; номинальное значение тока холостого хода ; активное сопротивление трансформатора Ом; индуктивное сопротивление трансформатора Ом; реактивные потери короткого замыкания квар.

2. Расчет электрического режима

   1. Составление схемы замещения электрической сети и определение ее параметров

Рисунок 2. – Схема замещения электрической сети

Вспомогательные расчеты:

1. Определим активное сопротивление одноцепной линии:

Ом;

2. Определим реактивное сопротивление одноцепной:

Ом.

3. Определим активное сопротивление двухцепной линии:

Ом;

4. Определим реактивное сопротивление двухцепной линии:

Ом.

Нагрузка и напряжение заданы в разных узлах. Такого типа задачи решаются методом итераций. Суть метода заключается в задании начального значения неизвестной величины (напряжения), а затем в получении результата решением и последовательными приближениями. Решение данным методом проводится в два этапа: «расчет потоков мощности с учетом потерь мощности» и «расчет напряжений в узлах».

2. Расчет потоков мощности и с учетом потерь мощности

Исходя из того, что известна мощность нагрузки примем, что напряжения во всех обозначенных узлах схемы (1, 2, 2’) одинаковы и равны кВ. Расчет потоков мощности ведется с конца линии от узла 2’:

1. Определим поток мощности в конце участка между узлами 1 и 2:

МВА;

2. Определим поток мощности в начале участка между узлами 1 и 2:

МВА;

МВА;

МВА.

3. Определим поток мощности в конце участка между узлами 0 и 1:

МВА;

МВА;

Определим модуль полной мощности:

МВА.

4. Определим поток мощности в начале участка между узлами 0 и 1:

МВА;

МВА;

МВА.

3. Расчет напряжения в узлах

По найденным на предыдущем этапе потокам мощности и известном напряжении на ИП находим напряжение в узлах (1, 2, 2’):

1. Определим напряжение в узле 1:

2. Определим напряжение в узле 2:

3. Определим напряжение в узле 2’:

кВ.

4. Определим отклонение напряжения от номинального:

Полученное значение напряжения на шинах потребителей удовлетворяет требованиям ГОСТ 13109-97 [3, c. 9], регламентирующим показатели качества напряжения. В нормальном режиме работы напряжение может отклоняться на 5% от .

Заключение

В данной работе была рассчитана районная радиальная электрическая цепь. Были выбраны провод и трансформаторы, составлена схема замещения, рассчитаны параметры. Получены результаты, удовлетворяющие требованиям ГОСТ и ПУЭ.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок. – 7-ое изд., – М.: Госэнергонадзор, 2002.– 330 с.

2. Справочник по проектированию электрических сетей // Под ред. Д. Л. Файбисовича. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. – 352 с.: ил.

3. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1999. – 39 с.