Проектирование элементов систем электроснабжения сельского хозяйства

Аннотация

Курсовой проект выполнен в объеме: расчетно-пояснительная записка на 38 листов формата А4, лист с индивидуальным заданием, 18 таблиц, 5 рисунков, 2 листа формата А1 с выполненной на них графической частью проекта.

Ключевые слова:

электроснабжение;

трансформатор;

мощность;

напряжение;

нагрузка;

потери;

надбавки;

регулировочное ответвление;

послеаварийный режим.

В данном курсовом проекте был осуществлен расчет и проектирование Высоковольтной линии-110 кВ для электроснабжения сельского хозяйства.

Содержание

Введение

Исходные данные к проектированию

1.1 Составление схемы сети 110 кВ

1.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ТП

1.3 Приведение нагрузок к высшему напряжению

1.4 Расчет сложнозамкнутой сети 110 кВ

1.5 Выбор сечений проводов участков линии 110 кВ

1.6 Определение токораспределения по участкам с учетом сопротивлений выбранных проводов без учета потерь мощности

1.7 Определение потерь в узлах с учетом потерь мощности

1.8 Выбор надбавок (ответвлений) трансформатора

1.9 Расчет послеаварийного режима

1.10 Анализ и заключение по результатам электрического расчета режимов работы сети

2. Механический расчет воздушной линии 110 кВ

2.1 Выбор материала и типа опор ВЛ-110 кВ

2.2 Определение удельных нагрузок на провода

2.3 Определение критических пролетов

2.4 Систематический расчет проводов и тросов

2.5 Расчет монтажных стрел провеса

Литература

Введение

В данном курсовом проекте был осуществлен расчет и проектирование ВЛ-110 кВ для электроснабжения сельского хозяйства.

В ходе расчета был произведен выбор числа и мощности трансформаторов; составление схемы замещения; выбор сечения проводов линии 110 кВ; определение напряжения; расчет послеаварийного режима; выбор материала и типа опор ВЛ; определение критических пролетов; расчет монтажных стрел провеса.

Данное курсовое проектирование имеет цель ознакомления с основными приемами и методами проектирования элементов систем электроснабжения сельского хозяйства, проявления навыков самостоятельной работы с технической литературой и нормативными документами, дает возможность проявить самостоятельность в выборе решений, связанных с оптимизацией параметров сети.

Исходные данные к проектированию

Вариант № 24:

Напряжение на шинах опорного узла А: 119 кВ.

Номер линии в аварийном состоянии: .

Климатические условия:

район по ветру: ;

район по гололеду: ;

температура:

высшая: ;

средняя: ;

низшая: .

Время использования максимальной нагрузки:  ч.

Длины участков:

 км;  км;  км;  км;  км;  км;  км.

Мощность потребителя (МВ×А) /соs:

ТП1: ; ТП2: ; ТП3: ; ТП5: ; ТП6: .

 

1.1 Составление схемы сети 110 кВ
Составляем расчетную схему трансформаторных подстанций с учетом варианта:

Рис.1. Схема сети с опорным узлом А.

 

1.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ТП

Принимаем по умолчанию II категорию потребителей, терпящих перерывы в электроснабжении. Соответственно, на подстанциях устанавливаем по одному трансформатору. Его мощность выбираем с учетом длительно допустимой 30% перегрузки.

Трансформаторы выбираем по каталожным данным [1,2,3] с учетом заданной мощности потребителей и уровня номинального напряжения. Сведения заносим в таблицу:

Таблица 1. Технические данные выбранных трансформаторов

№ ТП	Тип	, МВ×А	Пределы регулиро-вания	Каталожные данные						Расчетные данные
				обмоток, кВ		,%	, кВт	, кВт	,%	, Ом	, Ом	, квар
				ВН	НН
1	ТМН -	16		115	6,5; 11	10,5	85	19	0,7	4.38	86.7	112
2	ТМН -	10		115	6,6; 11	10,5	60	14	0,7	7,95	139	70
3	ТМН	16		115	6,5; 11	10,5	85	19	0,7	4.38	86.7	112
5	ТМН -	25		115	6,5; 10,5	10,5	120	27	0,7	2,54	55,9	175
6	ТМН -	25		115	6,5; 10,5	10,5	120	27	0,7	2,54	55,9	175

1.3 Приведение нагрузок к высшему напряжению

Нагрузка электрической сети задана на шинах низшего напряжения ТП. Вместе с тем, нагрузка высшего напряжения больше заданной нагрузки на величину потерь мощности в трансформаторах. Кроме того, необходимо учитывать тот факт, что линия обладает зарядной мощностью, которая уменьшает общую реактивную нагрузку сети.

Приводим заданные нагрузки к высшему напряжению, используя формулу:

,

где , - соответственно активная и реактивная мощности, заданные на

вторичной стороне ТП;

, - суммарные активные и реактивные сопротивления трансформа-

торов данной ТП;

 - номинальное напряжение трансформатора;

 - суммарная зарядная мощность линий, приложенная в точке

подключения данной нагрузки (ТП).

Зарядную мощность определяем, (Мвар):

,

где  - номинальное напряжение сети;

 - суммарная длина линий;

 - реактивная проводимость линии (принимаем для минимального сечения (70 мм²)  См/км).

Так как, зарядная мощность распространяется по всей длине линии, то принято схематично распределять ее в начале и в конце линии. Поэтому, полученное  в точке подключения нагрузки, т.е. На шинах высшего напряжения ТП, необходимо разделить на два.

 (Мвар);

 (Мвар);

 (Мвар);

 (Мвар);

 (Мвар).

;

;

;

;

.

1.4 Расчет сложнозамкнутой сети 110 кВ

Для расчета необходимо составить схему замещения электрической сети, в которой - направление мощности становится произвольно, определяется число независимых контуров.

Расчет такой сети ведут в 2 этапа: определяют потокораспределение на участках без учета потерь мощности; рассчитывают потери мощности, потокораспределение по участкам с учетом потерь мощности и направление в точках сети.

1  2

   

3

A

 

6 5

 

Рис. 2. Схема электрической сложнозамкнутой сети.

Определяем число независимых контуров и задаемся неизвестными мощностями, согласно числу контуров:  и . Затем выражаем потоки мощностей на каждом участке через принятые неизвестные мощности. Выраженные мощности участков сводив в таблицу:

Для узла 6:

 

Для узла 3:

 

Аналогично для остальных узлов.

Таблица 2. Выраженные мощности участков

№ участка	Выраженные мощности участков

Выполним проверку правильности вычисления: сумма всех мощностей должна быть равна мощности источника (точка ):

.

Для нахождения  и  составим систему:

Для  контура:

по :

;

по :

Для  контура:

по :

;

по :

.

Получаем две системы уравнений:

 и .

Перегруппируем системы для дальнейшего их решения:

 и .

Решая данные системы находим соответственно: ; ; ; ;

Подставляем в таблицу 2 вместо , , ,  их значения:

Таблица 3. Численные значения выражений мощностей участков

№ участка	Выраженные мощности участков

1.5 Выбор сечений проводов участков линии 110 кВ

Зная мощности участков линий, определяем полную мощность и ток, протекающий по ним, а полученные данные сводим в таблицу 4.

Расчет производим по следующим формулам:

; ,

Таблица 4. Расчетные данные

№ участка	Выраженная мощность	Полная мощность , МВ×А	Ток на участке , А

Выбор сечения проводов линии 110 кВ проводится с учетом ряда факторов, например, технико-экономическое сравнение различных вариантов капиталовложений, т.е. сечения проводов должны соответствовать оптимальному соотношению между капитальными затратами на сооружение линий, которые растут с увеличением сечения провода, и расходами, связанными с потерями энергии, уменьшающимися при увеличении сечений проводов. Немаловажным показателем является механическая прочность проводов воздушных линий, а также условия образования короны. Однако для упрощенных решений этой задачи, согласно ПУЭ, можно выбрать сечения проводов, используя расчеты методом экономической плотности тока [5].

,

где  - расчетное значение тока в режиме наибольших нагрузок, проходящих по линии, А;  - экономическая плотность тока для заданных условий работы линии, А/мм² - для всех участков одинаковая (зависит от материала провода (Аl) и времени использования) ().

Расчетные сечения, номинальные значения сечений (с учетом минимальных допустимых значений по механической прочности) и другие технические данные проводов по участкам сводится в таблицу 5.

Расчет  и  производим по следующим формулам: ; .

Таблица 5. Технические данные проводов участков линии

№ участка (длина , км)	, мм2	, мм2	, Ом/км (при )	, Ом/км	, См/км	, Мвар/км	, Ом	, Ом	, мм
А-6 (20) 6-5 (10) 2-3 (25) 3-5 (40) 1-5 (21) 1-2 (20) А-1 (19)	157,6 88,9 13,8 14,3 25,7 37,1 184,9	150/24 95/16 70/11 70/11 70/11 70/11 185/29	0, 198 0,306 0,428 0,428 0,428 0,428 0,162	0,420 0,434 0,444 0,444 0,444 0,444 0,413	0,0270 0,0261 0,0255 0,0255 0,0255 0,0255 0,0275	0,036 0,035 0,034 0,034 0,034 0,034 0,037	3,96 3,06 10,71 17,12 8,99 8,56 3,08	8,40 4,34 11,10 17,76 9,32 8,88 7,85	17,1 13,5 11,4 11,4 11,4 11,4 18,8

1.6 Определение токораспределения по участкам с учетом сопротивлений выбранных проводов без учета потерь мощности

Для выполнения данного пункта задания необходимо рассмотреть два контура и решить уравнения:

.

Для решения представим нашу схему сети 110 кВ (рис.2) в виде схемы замещения:

8,56 8,88

7,85 10,70

3,08 8,99 11,10

9,32

17,12

3,96

17,76

8,40 3,06 4,34