Гринь А.И. Передача и распределение электроэнергии. Методические указания к курсовому и дипломному проектам - файл n1.doc

Гринь А.И. Передача и распределение электроэнергии. Методические указания к курсовому и дипломному проектам
скачать (3185.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3186kb.06.11.2012 19:25скачать

n1.doc

  1   2   3



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
"Методические указания к курсовому и дипломному проектам

для студентов специальности 100200 и 100400 всех форм обучения"

СТАВРОПОЛЬ, 2003
Составители: А.И. Гринь

УДК : 621.311.4.004.5

Методические указания предназначены для выполнения курсового проекта по дисциплине «Передача и распределение электроэнергии» для студентов специальностей 10.02.00 и 10.04.00 и могут быть полезны при выполнении дипломных проектов./ СевКавГТУ; Сост.: А.И. Гринь, Ставрополь, 2003, 100с.
Изложены основные требования к содержанию и объему курсового проекта «Передача и распределение электроэнергии». Даны методические материалы по проектированию сети, расчетам установившихся режимов и регулированию напряжения.

Приводятся методические указания и рекомендации по составу учитываемых технических и экономических характеристик, по критериям принятия решений, учету нормативных материалов. Даются примеры таблиц для представления результатов расчетов. Отражены вопросы применения промышленных программ расчета установившихся режимов на ЭВМ для расчетов основных режимов проектируемой электрической сети. Изложена методика составления расчетных схем замещения, а также инженерная методика проведения электрических расчетов максимальных и минимальных режимов.

Методические указания содержат рекомендации к выполнению курсового проекта по курсу “ Передача и распределение электроэнергии ", в них характеризуются задачи и рассматриваются вопросы проектирования сети АО-энерго напряжениям 35-110 кВ. Рассмотрены вопросы выбора схемы сети и параметров линий и трансформаторов.


СОДЕРЖАНИЕ





Введение

5

  1. Оформление пояснительной записки курсового проекта

6

  1. Содержание курсового проекта

7

  1. Потребление активной и баланс реактивной мощности в проектируемой сети

9

3.1. Баланс активной мощности

12

3.2. Баланс реактивной мощности

14

  1. Выбор схемы электрической сети

15

4.1. Выбор схемы построения сети с учетом требования надежности электроснабжения потребителей электроэнергии

16

4.2. Выбор конфигурации сети

17

4.3. Определение расчетных нагузок

18

4.4. Выбор номинального напряжения

22

4.5. Выбор трансформаторов




4.6. Выбор схем электрических соединений понижающих подстанций




4.7. Выбор конструктивного исполнения, числа цепей и сечений воз душных ЛЭП




5. Технико-экономическое сравнение вариантов схем сети




6. Расчеты основных режимов работы электрической сети




6.1. Общие положения




6.2. Схема замещения электрической сети



































ВВЕДЕНИЕ


Данный курсовой проект выполняется на базе лекций по курсу «Передача и распределение электроэнергии» студентами специальностей 10.02 и 10.04. Вместе с тем сведения и рекомендации, содержащиеся здесь, могут оказаться полезными и при выполнении дипломных проектов по сетевой части.

Основным пособием к проектированию является «Справочник по проектированию электрических систем» под редакцией С.С. Рокотяна и М.И. Шапиро 1.

Теоретические вопросы проектирования, расчетов и анализа режимов электрических сетей закрепляются, углубляются и обобщаются при комплексном решении вопросов в процессе работы студентов над курсовым проектом.

При выполнении курсового проекта студент приобретает практические навыки самостоятельного решения инженерных задач, развивает творческие способности к исследованию технических задач в области специальности, обучается пользованию технической, справочной литературой и другими справочно-информационными материалами проектирования.

Проектирование по курсу «Передача и распределение электроэнергии» позволяет студентам понять круг технических, режимных и экономических проблем электроэнергетических систем; ознакомится с решением основных задач в области передачи и распределения электрической энергии, с конструктивным выполнением электрических сетей, с требованиями к режимам работы сети, а также с практическими приемами расчета электрических сетей, технико-экономическими основами их проектирования и правилами оформления текстовых конструкторских документов и чертежей.

Курсовой проект является самостоятельной инженерной работой студента, имеющей целью показать его подготовленность к инженерной деятельности.

В процессе курсового проектирования достигается:

- углубление и расширение теоретических знаний;

- знакомство с технической литературой (учебной, монографической, журнальной, стандартно-нормативной) и овладение умением ею пользоваться;

- овладение навыками теоретических, расчетных, экспериментальных и других методов решения инженерных задач и их самостоятельного обоснования;

- выявление умения студента оценивать экономическую эффективность принятого в курсовом проекте решения;

Целями проектирования являются:

- выбор оптимального варианта, схем и параметров электрической сети;

- анализ установившихся режимов спроектированной сети;

- разработка схем, обеспечивающих потребителей качественной электроэнергией;

- определение основных технико-экономических показателей спроектированной сети.

Выполнение студентами самостоятельной проектно-расчетной работы по проектированию и исследованию режимов питающей сети является весьма важным звеном в подготовке инженеров электроэнергетического профиля.
1. ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА, ПОРЯДОК ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ
Пояснительная записка выполняется на стандартных листах формата А4 в соответствии с ГОСТ 2.105-95 рукописным (ГОСТ 2.304) или машинописным (ГОСТ 13.1.002) способом и представляется к защите в сброшюрованном виде.

Пояснительная записка должна содержать:

- титульный лист (по образцу приложения 1);

- задание на разработку проекта;

- содержание;

- введение, в котором дается общая характеристика поставленной задачи;

- основной материал проекта;

- заключение;

- список литературы.

При необходимости пояснительная записка может содержать приложения.

На «Введении выполняется основная надпись по ГОСТ 2.104, смотри приложение А.

Пояснительная записка должна быть выполнена в объеме не менее 40-50 листов. С левой и правой сторон листа оставляются поля шириной 20 и 5 мм соответственно. Верхняя и нижняя строки должны отстоять от края листа на 5 мм.

Текст записки должен быть кратким, четким и не допускать различных толкований. Единицы физических величин следует применять в соответствии с ГОСТ 8.417.

Текст записки необходимо разделить на разделы и подразделы. Разделы должны иметь порядковые номера в пределах всей записки. Номер подраздела состоит из номера раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце номера подраздела точка не ставится. Пример:

1. Название первого раздела



2. Название второго раздела



Страницы нумеруются, начиная с титульного листа сквозной нумераций. Номера страниц на титульном листе, задании, содержании не проставляются.

Формулы нумеруются в пределах раздела двойной нумерацией арабскими цифрами, номера формул проставляется вблизи правого поля страницы в круглых скобках. В этом случае номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера формулы разделенных точкой, например (3.1)

В формулах пояснения символов и числовых коэффициентов должны быть приведены непосредственно под формулой. Пояснения каждого символа следует давать с новой строки в той последовательности, в которой символы приведены в формуле. Первая строка пояснения должна начинаться со слова «где» без двоеточия после неё. Ссылки в тексте на порядковые номера формул дают в скобках.

Таблицы применяют для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей. Таблицы нумеруют в пределах раздела, как и формулы. На все таблицы должны быть приведены ссылки в тексте записки. При ссылке следует писать слово «таблица» с указанием её номера.

Таблицы нумеруются в пределах раздела, как и формулы, над таблицей должно стоять ее название, справа вверху над наименованием проставляется ее номер двойной нумерацией. Если в столбцах таблицы отсутствуют данные, пропуск заполняют знаком тире.

Образец оформления таблицы представлен на рисунке 1.1
Таблица _______ - ________________________

номер название таблицы
































Продолжение таблицы …















































При выборе и обосновании технических решений текст записки следует сопровождать необходимым графическим материалом в виде рисунков (схемы конфигурации сети, схемы замещения элементов сети, схемы электрических соединений подстанций и т.п.). Все рисунки нумеруются в пределах раздела. Слово «рисунок» и наименование помещают после рисунка и пояснительных данных и располагают следующим образом:





. Рисунок 1.1 - Образец надписи рисунка

В конце пояснительной записки приводится список использованной литературы. Литературные источники размещаются в том порядке, в котором они упоминаются в тексте записки. Список использованной литературы готовится в соответствии с ГОСТ 7.1-84.

Приложение оформляют как продолжение записки. Каждое приложение следует начинать с новой страницы. Приложения обозначают заглавными буквами русского алфавита, начиная с А, за исключением букв Е, З, Й, О, Ч, Ь, Ы, Ъ.

Текстовую часть записки следует излагать кратко, технически грамотно и в строгой логической последовательности так, чтобы четко устанавливалась взаимосвязь и соподчиненность отдельных разделов проекта.

В записке представляют все необходимые расчеты, выполненные с указанием методик и формул, на примере одного конкретного расчета и в виде таблиц для остальных расчетов.

Графические материалы курсового проекта следует выполнять строго в соответствии с условными графическими обозначениями в электрических схемах и указаниями по оформлению чертежей, принятыми в ЕСКД, на основании действующих стандартов. (Указания методические межотраслевые по применению стандартов ЕСКД в электрических схемах (№ 9386 – ТМ-Т1).

Пояснительная записка сдается на проверку руководителю в сроки, указанные в календарном графике выполнения курсового проекта. Правильность выполнения чертежей проверяется на консультациях.

При получении положительной рецензии, после устранения выявленных недостатков, студент защищает основные результаты курсового проекта в комиссии из преподавателей кафедры АЭС.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
В курсовом проекте разрабатывается электрическая сеть промышленного района с номинальным напряжением 35-330 кВ. Исходные данные на проектирование районной сети содержат необходимые сведения о потребителях и источниках электроэнергии, о плане размещения и местности сооружения воздушных линий и подстанций.

Район проектируемой сети располагает источниками питания в виде районной электрической станции (ГРЭС) или крупной подстанции энергосистемы напряжением 110 кВ, которые способны обеспечить электроэнергией потребителей района с учетом перспективного роста их нагрузок в ближайшие 5-10 лет. Потребителями электроэнергии района являются в основном средние и мощные промышленные предприятия (от 10 до 30 МВт). Коммунально-бытовые потребители города и сельскохозяйственные потребители близлежащих районов являются, как правило, сторонними потребителями электроэнергии промышленных предприятий.

Взаимное расположение источников питания и пунктов потребления электроэнергии определяется планом района, масштаб которого указывает преподаватель при выдаче задания на проект. Проектируемая сеть предназначается для осуществления электроснабжения пяти-шести промышленных предприятий.

Для выбора конструктивного выполнения воздушных линий, оценки условий прохождения трассы, удельных показателей стоимости сооружения воздушных линий, правильного выбора типов коммутационных аппаратов на понижающих подстанциях и решения ряда других вопросов в исходных данных задания приведены краткие сведения, характеризующие местность сооружения районной сети: район по климатическим признакам (I - IV) и графическое расположение (Европейская часть РФ, Западная Сибирь, Восточная Сибирь и т.д.).

При необходимости использования справочных данных, характерных для конкретных энергосистем, дополнительные сведения о местоположении проектируемой сети выдаются преподавателем или принимаются автором проекта самостоятельно с учетом задания.

Для расчета параметров основных нормальных и наиболее тяжелого послеаварийного режимов проектируемой сети в задании определены уровни напряжения на шинах источника питания, изменяющиеся от 1,05Uном до 1,15 Uном в зависимости от режима.

В состав исходных данных на проектирование сети для каждого из пяти пунктов потребления включены: наибольшая зимняя нагрузка P, МВт, коэффициент мощности нагрузки , о.е., номинальное напряжение распределительной сети – 6 или 10 кВ, состав потребителей по категориям требуемой надежности в процентах. Все эти сведения в задании приведены в форме таблицы.

В целях уменьшения объема вычислительной работы для учебного проектирования районной сети некоторые исходные показатели, характеризующие график нагрузки и требования к надежности каждого из потребителей, условно приняты одинаковыми, а именно: продолжительность использования наибольшей нагрузки Тmax,ч/год, отношение наименьшей летней активной нагрузки к наибольшей зимней Pmin/Pmax,%, стоимость 1 кВтч недоотпущенной при аварии электроэнергии y0, руб/кВтч. Указанные исходные данные, а также стоимость 1 кВтч потерянной электроэнергии, коп/кВтч, в условиях курсового проектирования можно рассматривать как средние показатели в целом по району, используемые для выполнения технико-экономических расчетов по выбору рациональной схемы сети и определения параметров режима наименьшей нагрузки.

При выполнении курсового проекта студенту необходимо:

  1. Определить баланс активной и реактивной мощности в проектируемой сети.

  2. Произвести выбор компенсирующих устройств.

  3. Предложить ряд вариантов схемы электрической сети и произвести их предварительное сравнение.

  4. Выбрать напряжение проектируемой сети.

  5. Выбрать число и мощность трансформаторов на подстанциях.

  6. Провести технико-экономическое сравнение вариантов схем электрической сети.

6. Для выбранного варианта схемы электрической сети произвести расчет режима максимальных нагрузок.

7. Режим максимальных нагрузок сети рассчитать на ЭВМ и сопоставить результаты расчетов с п.6. Режимы минимальных нагрузок и послеаварийный рассчитать на ЭВМ.

8. Выбрать регулировочные ответвления на трансформаторах понизительных подстанций в режимах максимальном, минимальном и послеаварийном..

9. Разработать вопрос углубленной проработки (по заданию руководителя проекта).

10. Определить основные технико-экономические показатели спроектированной сети.

Графическая часть проекта состоит из одного листа формата А1. Она должна содержать рассматриваемые варианты сети с указанием номинального напряжения сети, длины и сечения линий электропередачи, мощностей нагрузок (нумерация подстанций и вариантов схем сети на листе должна соответствовать нумерации, принятой в задании и расчетно-пояснительной записке), таблицу технико-экономического сравнения вариантов с указанием всех технических и экономических показателей вариантов, однолинейную схему разработанного варианта сети электрических соединений подстанций на стороне высшего и низшего напряжений, с указанием типа трансформатора его номинальных параметров и пределов регулирования, числа отходящих линий на стороне низкого напряжения подстанций, основные технико-экономические показатели спроектированной сети.

Для расчетно-пояснительной записки рекомендуется следующая структура по содержанию (объему, %) основного материала проекта: потребление активной мощности, баланс реактивной мощности и выбор мощности компенсирующих устройств (10%), выбор номинального напряжения и схемы районной сети на основе технико-экономических расчетов (40%), определение параметров основных нормальных и послеаварийных режимов сети (25%), выбор средств регулирования напряжения в сети (10%), краткая характеристика и основные технико-экономические показатели районной сети (5%), тема углубленной проработки вопроса по индивидуальному заданию (10%). Ориентировочная оценка объема, %, разделов проекта включает оформление расчетно-пояснительной записки и графических материалов.
3. ПОТРЕБЛЕНИЕ АКТИВНОЙ И БАЛАНС РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ

Баланс активной и реактивной мощности является одним из условий существования электрической сети.

Задачами расчетов и анализа полученных результатов в данном разделе проекта являются:

оценка суммарного потребления активной и реактивной мощности в проектируемой электрической сети;

анализ выполнения условий баланса реактивной мощности в проектируемой сети;

определение суммарной мощности компенсирующих устройств, устанавливаемых в сети;

определение мощности компенсирующих устройств и их размещения в узлах электрической сети.

Расчет баланса мощности должен выполняться для всех основных нормальных и наиболее тяжелых послеаварийных режимов работы проектируемой сети.


3.1 Баланс активной мощности
В курсовом проекте рассматривается электроснабжение района от электростанции или от одной из подстанций, входящих в состав крупной электроэнергетической системы, способной обеспечить выдачу активной мощности всем потребителям проектируемой сети без каких либо ограничений, т.е. баланс активной мощности в системе обеспечен.

Потребление активной мощности определяется нагрузками заданных пунктов потребления электроэнергии и потерями мощности во всех элементах (линиях и трансформаторах) проектируемой сети для периода наибольших нагрузок. Наибольшая суммарная активная мощность потребляемая в проектируемой сети , составляет

(3.1)

где 0,95- 0,96 - коэффициент одновременности наибольших нагрузок подстанций

/2 /;

наибольшая активная нагрузка подстанции i, i=1, 2, …, n;

n- количество подстанций в проектируемом районе;

0,05 – суммарные потери мощности в сети в долях от суммарной нагрузки подстанций.

Соответствующая данной необходимая установленная мощность генераторов электростанций определяется следующими составляющими:
(3.2)

где - электрическая нагрузка собственных нужд,

- оперативный резерв мощности электростанций.

Нагрузка собственных нужд зависит от типа электрической станции и может быть ориентировочно принята для КЭС -38 %, для ТЭЦ - 811%, для АЭС -58% и для ГЭС 0,33% от установленной мощности генераторов электрической станции / 2 /, рассчитывается по выражению:



Оперативный резерв () обосновывается экономическим сопоставлением ущербов от вероятного недоотпуска электроэнергии при аварийном повреждении агрегатов на электростанции с дополнительными затратами на создание резерва мощности. Ориентировочно резервная мощность электростанций должна составлять 1012% от суммарной установленной мощности генераторов, но быть не менее номинальной мощности наиболее крупного из генераторов, питающих рассматриваемых потребителей, т.е. рассчитывается по выражению:

.
3.2 Баланс реактивной мощности
Баланс реактивной мощности или необходимость в дополнительных источниках для его обеспечения устанавливается при учебном проектировании приближенно до выбора схемы районной сети пo результатам технико-экономического расчета на основе приближенной оценки возможных составляющих баланса реактивной мощности. Это объясняется тем, что компенсация части реактивной мощности в пунктах ее потребления может существенно влиять на параметры элементов проектируемой сети и ее технико-экономические показатели, а следовательно, и на правильность решения по выбору схемы районной сети.

Необходимая реактивная мощность проектируемой сети определяется реактивными нагрузками заданных пунктов потребления электроэнергии и потерями мощности в элементах сети для периода наибольших нагрузок, который в общем случае не совпадает с периодом наибольших активных нагрузок. При курсовом проектировании сети условно принимается совпадение по времени периодов потребления наибольших активных и реактивных нагрузок в заданных пунктах сети. Это допущение отражено в составе исходных данных на проектирование: набольшая реактивная нагрузка пункта потребления определяется по наибольшей активной нагрузке и заданному значению коэффициента мощности.

Установленная мощность источников реактивной мощности должна быть больше потребляемой, т. е. в энергосистеме должен быть резерв реактивной мощности, как и активной. В качестве дополнительных источников реактивной мощности используют компенсирующие устройства (КУ): синхронные компенсаторы и батареи конденсаторов.

Суммарная наибольшая реактивная мощность, потребляемая с шин электростанции или районной подстанции, являющихся источниками питания для проектируемой сети, может быть оценена по выражению:

(3.3)

где 0,98 – коэффициент одновременности наибольших реактивных нагрузок потребителей / 2 /;

- наибольшая реактивная нагрузка узла i;

n – количество пунктов потребления электроэнергии

- суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах;

- потери реактивной мощности в линии l;

- реактивная мощность генерируемая линией l;

l – номера линий в рассматриваемой сети (l=1,2, …, K)

Суммарная наибольшая реактивная нагрузка сетевого района определяется с учетом возможности несовпадения по времени суток реактивных нагрузок отдельных пунктов потребления электроэнергии (=0,98).

Суммарная реактивная нагрузка района определяется по следующему выражению:

,

где .
. Для оценки потерь реактивной мощности в трансформаторах можно принять, что при каждой трансформации напряжения потери мощности составляют приблизительно 10 % от передаваемой через трансформатор полной мощности.



где - количество трансформаций напряжения от источника до потребителей в i-ом пункте сети;

- наибольшая полная мощность потребляемая на подстанции i,

.

Число трансформаций в сети, проектируемой с одним номинальным напряжением равно двум, т.е. обязательно имеет место повышение напряжения на подстанциях источника питания и понижение напряжения на сетевых подстанциях.

Потери реактивной мощности в индуктивных сопротивлениях воздушных линий (BЛ) оцениваются приближенно по величине модуля полной передаваемой по линии мощности и составляют в зависимости от напряжения: при 35 кВ – (0,01-0,02); 110 кВ - (0,04-0,06); 150 кВ - (0,07-0,1); 220 кВ - (0,15-0,2) / 3 /. Как показали исследования для энергосистем, не имеющих линий 330 кВ и выше, при ориентировочных расчетах допускается принимать, что потери peактивной мощности в индуктивных сопротивлениях ВЛ и генерация реактивной мощности этими линиями в период наибольших нагрузок взаимно компенсируются. Таким образом, при составлении приближенного баланса реактивной мощности в проектируемой сети составляющими уравнения (3.3) и можно пренебречь, так как они взаимно компенсируются.

Реактивная мощность, генерируемая линиями электрической сети, может быть оценена приближеннo по следующим удельным показателям одноцепных линий в зависимости от напряжения: 35 кВ — 3 квар/км, 110 кВ — 30 квар/км, 150 кВ — 60 квар/км. 220 кВ — 130 квар/км.

Основным источником реактивной мощности в сети является электрическая станция. Установленная реактивная мощность станции определяется по формуле:

где - установленная реактивная мощность электрической станции;

- определяется через заданный коэффициент мощности электростанции.

Полученное значение наибольшей потребляемой реактивной мощности сравнивается со значением. В случае < необходимость в установке компенсирующих устройств в узлах проектируемой сети отсутствует, т.к. системные источники мощности полностью покрывают всю потребность в ней.

При > в проектируемой сети должны быть установлены КУ, суммарная мощность которых определяется из выражения:
(3.4)
Мощность компенсирующих устройств, необходимых к установке в сети для обеспечения баланса реактивной мощности, определяется на основании уравнения (3.4) по найденным приближенно составляющим баланса
  1   2   3


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации