Расчет режимов сети 110 кВ
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Екибастузский инженерно-технический институт
имени академика К.И. Сатпаева
Кафедра «Энергетика и металлургия»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Электрические сети и системы»
специальность 5В071800-«Электроэнергетика»
Руководитель
Ст.преподаватель
_______Д.К.Имангазимова
«__» ________ 2015г.
Выполнила
Студентка группы БЭЭ-31
Москова С.С.
Екибастуз,2015
Содержание:
Введение…………………………………………………………………………...4
1 Определение мощности трансформаторов по заданной мощности нагрузок5
2 Расчет параметров схем замещения электрической сети…………………….6
2.1 Схемы замещения линий электропередачи…………………………..6
2.2 Схемы замещения трансформаторов и автотрансформаторов……...8
2.2.1 Расчет параметров схемы замещения двухбмоточного трансформатора…………………………………………………………………...8
2.2.2 Расчет параметров схемы замещения трехбмоточного трансформатора………………………………………………………………….11
3 Расчет режимов сети 110 кВ…………………………………………………..13
3.1 Расчетные нагрузки подстанций…………………………………......13
3.2 Расчет разомкнутой сети (в два этапа) при заданных мощностях нагрузки и напряжении источника питания…………………………………...15
3.3 Распределение потоков мощности и напряжений в простых замкнутых сетях…………………………………………………………………17
3.4 Определение напряжения на стороне низшего напряжения подстанций……………………………………………………………………….21
3.5 Расчет аварийных режимов…………………………………………..23
4 Выбор средств регулирования напряжения………………………………… 33
Список рекомендуемой литературы……………………………………………36
Введение
Проектируемая электрическая сеть должна соответствовать условиям надежности и экономичности, обеспечивать качество энергии у потребителя, безопасность, удобство эксплуатации, вожможность развития. Этим условиям отвечают требования, предъявляемые к схемам, конфигурациям основным параметрам, оборудования системной автоматики и режимам работы.
Проектирование должно проводиться с учетом динамики развития нагрузок и сетей.
В последнее время происходит рост единичных мощностей генераторов и суммарных мощностей электростанций, увеличиваются напряжения и протяженность линий электропередач, усложняется энергетическое оборудование, все это выдвегает новые требования к экономичности и надежности работы элементов энегросистемы. Подобные задачи, в основном решаются на стадии проэктирования электроэнергетических объектов.
1 Определение мощности трансформаторов по заданной мощности нагрузок
Полная мощность нагрузки определяется по формуле:
(1.1)
где: – активная мощность нагрузки подстанций 110(35) кВ;
– коэффициент мощности нагрузки подстанций 110(35) кВ.
Произведем расчет для первой п/ст:
МВА
Трансформаторы п/ст принимаются по таблице 3.1 [1], таким образом принимаем трансформатор ТДН-16000/110. Аналогично произведем расчет для остальных двухобмоточных трансформаторов.
На п/ст 6 установлен трехобмоточный трансформатор, таким образом номинальную мощность данного трансформатора принимаем по суммарной мощности двух подстанций 6 и 7:
МВт
Мвар
МВА
Результаты вычислений седеем в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 – Выбор номинальной мощности трансформаторов
|
Номер п/ст
|
, МВт
|
|
, МВА
|
, МВА
|
|
1
|
22
|
0,92
|
23,91
|
25
|
|
2
|
17
|
0,94
|
18,08
|
25
|
|
3
|
14
|
0,93
|
15,05
|
16
|
|
4
|
9
|
0,96
|
9,375
|
10
|
|
5
|
32
|
0,91
|
35,16
|
40
|
|
6
|
12
|
0,97
|
12,37
|
16
|
|
7
|
8
|
0,92
|
8,69
|
10
|
2 Расчет параметров схем замещения электрической сети
2.1 Схемы замещения линий электропередачи
Активное сопротивление ЛЭП определяется по формуле
, (2.1)
где -удельное сопротивление, Ом/км, при температуре провода +20°С; -длина линии, км.
Реактивное сопротивление ЛЭП определяется следующим образом:
, (2.2)
где - удельное реактивное сопротивление, Ом/км.
, (2.3)
где -радиус провода, см; -среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяемое следующим выражением:
, (2.4)
где -расстояние между проводами соответственно фаз .
Емкостная проводимость линии определяется следующим образом:
, (2.5)
где -удельная емкостная проводимость, См/км, которая может быть определена по следующей формуле:
. (2.6)
Половина емкостной мощности линии, Мвар, равна
, (2.7)
где - междуфазное напряжение, кВ.
Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность можно не учитывать.
Произведем расчет для Л1.
По таблице 7.1 [2] определяем:
Ом/км;
мм.
Рассчитаем удельные параметры линии по формулам (2.3) , (2.4) и (2.6):
м;
Ом/км;
мкСм/км.
Для оставшихся линий расчет производим аналогично, результаты сведем в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Удельные параметры ЛЭП
|
№
|
U, кВ
|
F, мм2
|
, м
|
, мм
|
r0, Ом/км
|
x0, Ом/км
|
b0, мкСм/км
|
|
1
|
110
|
240
|
5,03
|
10,8
|
0,121
|
0,541
|
2,84
|
|
2
|
110
|
120
|
5,41
|
7,6
|
0,249
|
0,567
|
2,65
|
|
3
|
110
|
120
|
5,29
|
7,6
|
0,249
|
0,566
|
2,66
|
|
4
|
110
|
240
|
5,41
|
10,8
|
0,121
|
0,545
|
2,8
|
|
5
|
110
|
70
|
5,54
|
5,7
|
0,429
|
0,587
|
2,53
|
|
6
|
110
|
150
|
5,29
|
8,4
|
0,199
|
0,56
|
2,7
|
|
7
|
110
|
120
|
5,29
|
7,6
|
0,249
|
0,566
|
2,66
|
|
8
|
35
|
95
|
3,32
|
6,75
|
0,306
|
0,544
|
|
Далее расчитаем параметры ЛЭП по формулам (2.1), (2.2), (2.5) и (2.7):
Ом;
Ом;
мкСм;
Мвар.
Для двухцепных линий расчетные сопротивления делим на 2, а проводимость удваиваем.
Результаты вычислений сведем в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Расчетные параметры ЛЭП
|
№
|
L, км
|
r, Ом
|
x, Ом
|
b, мкСм
|
Q, Мвар
|
|
1
|
14
|
1,69
|
7,57
|
39,76
|
0,24
|
|
2
|
12
|
2,98
|
6,81
|
31,88
|
0,19
|
|
3
|
13
|
3,19
|
7,36
|
34,66
|
0,2
|
|
4
|
24
|
2,9
|
13,1
|
67,36
|
0,4
|
|
5
|
12
|
2,57
|
3,52
|
60,88
|
0,36
|
|
6
|
30
|
2,98
|
8,4
|
162,46
|
0,98
|
|
7
|
10
|
1,24
|
2,83
|
53,32
|
0,32
|
|
8
|
15
|
2,29
|
4,085
|
|
|
2.2 Схемы замещения трансформаторов и автотрансформаторов
2.2.1 Расчет параметров схемы замещения двухбмоточного трансформатора
Двухобмоточный трансформатор (рисунок 2.1, а) представляетмя в виде Г-образной схемы замещения (рисунок 4.3, в).
Рисунок 2.1 – Двухобмоточный трансформатор
а-условное обозначение; б - Г-образная схема замещения; в - упрощенная схема замещения
Для каждого трансформатора известны следующие параметры (каталожные данные): -номинальная мощность, МВ·А; -номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряжений, кВ; - активные потери холостого хода, кВт; % -ток холостого хода, % ; -потери короткого замыкания, кВт; % -напряжение короткого замыкания, % .
Потери реактивной мощности при ХХ, определяются как
(2.8)
Сопротивления трансформатора и определяются по следующим выражениям:
(2.9)
(2.10)
Проводимости ветви намагничивания, См, определяются следующими выражениями:
, (2.11)
, (2.12)
где напряжения выражены в киловольтах, а мощности- в мегаваттах и мегаварах.
Если на подстанции с суммарной нагрузкой работают параллельно k одинаковых трансформаторов, то потери мощности рассчитываются по следующим выражениям:
, (2.13)
, (2.14)
По таблицам 6.8-6.9 [2] определяем паспортные данные принятых трансформаторов. Результаты сведем в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Каталожные данные двухобмоточных трансформаторов.
|
|
Тип
трансформатора
|
МВА
|
пределы
регули-рования
|
Каталожные данные
|
|
|
|
|
|
,кВ
|
|
,
|
|
,
|
|
|
|
|
|
BH
|
HH
|
%
|
кВт
|
кВт
|
%
|
|
1
|
ТДН-25000/110
|
25
|
|
115
|
10,5
|
10,5
|
120
|
27
|
0,7
|
|
2
|
ТДН-25000/110
|
25
|
|
115
|
10,5
|
10,5
|
120
|
27
|
0,7
|
|
3
|
ТДН-16000/110
|
16
|
|
121
|
11
|
10,5
|
85
|
19
|
0,7
|
|
4
|
ТМН-10000/110
|
10
|
|
115
|
11
|
10,5
|
60
|
14
|
0,7
|
|
5
|
ТРДН-40000/110
|
40
|
|
121
|
10,5
|
10,5
|
160
|
50
|
0,65
|
|
7
|
ТМН-10000/110
|
10
|
|
115
|
11
|
10,5
|
60
|
14
|
0,7
|
Рассчитаем параметры трансформатора установленного на 1 п/ст по формулам (2.8-2.12):
Для оставшихся подстанций расчет произведем аналогично, результаты вычислений сведем в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 – Расчетные данные двухобмоточных трансформаторов.
|
|
Тип
трансформатора
|
, МВА
|
, Ом
|
, Ом
|
, Мвар
|
,
мкСм
|
,
мкСм
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
ТДН-25000/110
|
25
|
0,25
|
55,55
|
0,175
|
2,04
|
13,23
|
|
2
|
ТДН-25000/110
|
25
|
0,25
|
55,55
|
0,175
|
2,04
|
13,23
|
|
3
|
ТДН-16000/110
|
16
|
4,86
|
96,08
|
0,112
|
1,44
|
8,46
|
|
4
|
ТМН-10000/110
|
10
|
7,93
|
138,86
|
0,70
|
1,06
|
5,29
|
|
5
|
ТРДН-40000/110
|
40
|
1,46
|
38,43
|
0,260
|
0,26
|
0,18
|
|
7
|
ТМН-10000/110
|
10
|
7,39
|
138,86
|
0,70
|
1,06
|
5,29
|
2.2.2 Расчет параметров схемы замещения трехбмоточного трансформатора
Схема замещения трехобмоточного трансформатора с кВ - на рисунке 2.2, г.
Рисунок 2.2 – Трехобмоточный трансформатор и автотрансформатор
а, б- схемы соединения обмоток; в, г- Г-образная и упрощенная схемы замещения; д-схема опыта КЗ (ВН)
Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов задаются три значения потерь короткого замыкания по парам обмоток и три напряжения короткого замыкания по парам обмоток .
Величины , соответствующие лучам схемы замещения, определяются по каталожным значениям потерь КЗ для пар обмоток:
, (2.15)
, (2.16)
. (2.17)
Аналогично этому по каталожным значениям напряжений КЗ для пар обмоток определяются напряжения КЗ для лучей схемы замещения :
(2.18)
(2.19)
(2.20)
По найденным значениям и определяются активные и реактивные сопротивления обмоток по выражениям, аналогичным (2.9-2.11) для двухобмоточного трансформатора.
Произведем расчет параметров схемы замещения трехобмоточного трансформатора установленного на п/ст 6:
Таблица 2.5 – Каталожные данные трехобмоточного трансформатора