Электроснабжение промышленных предприятий

Электроснабжение промышленных предприятий

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Иркутский Государственный технический университет

Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсам

Системы внешнего электроснабжения

и Производство электроэнергии

Выполнил:

студент группы ЭП-95-1

Сапрыкин Д.Р.

Принял:

Старостина Э.Б.

Иркутск 1999

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Иркутский Государственный технический университет

Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсам

Системы внешнего электроснабжения

и Производство электроэнергии

Выполнил:

студент группы ЭП-95-1

Сапрыкин Д.Р.

Принял:

Акишина А.Г.

Иркутск 1999

Содержание

Предварительный расчет: 3

Баланс реактивной мощности 3

Расчет первого варианта схемы соединения нагрузки 4

Расчет второго варианта схемы соединения нагрузки 7

Расчет третьего варианта схемы соединения нагрузки 9

Технико-экономическое сравнение вариантов 12

Вариант первый 12

Вариант второй 14

Сопротивления трансформаторов 20

Расчет уровней напряжения в узлах, ведя вычисления с начала сети (РЭС) к ее

концу 21

Регулирование напряжения 22

Расчет токов короткого замыкания 24

Выбор оборудования в РУ низкого напряжения подстанции № 1 26

Выбор разъединителей 26

Выбор выключателей 26

Выбор трансформаторов тока 28

Выбор трансформаторов напряжения 29

Выбор токопроводов и сборных шин 30

Технико-экономический расчет 30

Список используемой литературы 32

Предварительный расчет:

Напряжение сети

[pic]

Баланс реактивной мощности

Суммарная реактивная требуемая мощность генераторов

[pic]

[pic] [pic]

Потери активной мощности от генераторов до шин

[pic]

Суммарная активная требуемая мощность генераторов

[pic]

Суммарная вырабатываемая реактивная мощность

Для Uном=110кВ QcS=?QлS

[pic]

Сумма реактивной мощности нагрузки

[pic]

[pic] [pic]

Суммарная потребляемая реактивная мощность

[pic]

Потери реактивной мощности в трансформаторах = 10% от мощности

[pic]

Суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств

[pic]

[pic]

[pic]

Компенсируемая реактивная мощность в узлах

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Находим нагрузки каждого узла

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Расчет первого варианта схемы соединения нагрузки

Расстояние между узлами сети

От РЭС до подстанции 1=150км

От подстанции 1 до 3=96км

От подстанции 3 до 5=75км

От РЭС до подстанции 2=165км

От подстанции 2до 4=75км

От подстанции 4 до 5=60км

От подстанции 3 до 4=96км

Находим мощности на участках

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбираем номинальное напряжение на участках

[pic]

[pic] принимаем UНОМ=220

[pic] принимаем UНОМ=110

[pic] принимаем UНОМ=110

[pic] принимаем UНОМ=220

[pic] принимаем UНОМ=110

Находим ток для каждого участка

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбор сечения по значению jэк

jэк=1,3А/мм2, Тнб=6400ч

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбор сечения и расчет активного и индуктивного сопротивления линии

[pic] , [pic]

|Участок |Сечение |r0, Ом/км |R, Ом |х0, Ом/км |Х, Ом |

|Р-1 |АС-240 |0,124 |9,3 |0,405 |30,38 |

|1-3 |АС-95 |0,306 |14,69 |0,434 |20,83 |

|3-5 |АС-70 |0,428 |32,1 |0,444 |33 |

|Р-2 |АС-240 |0,124 |10,23 |0,405 |33,4 |

|2-4 |АС-70 |0,428 |16,05 |0,444 |16,65 |

Потери напряжения

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic], [pic],

при [pic], [pic]

[pic]

Расчет второго варианта схемы соединения нагрузки

Расстояние между узлами сети

От РЭС до подстанции 1=150км

От подстанции 1 до 3=96км

От подстанции 3 до 5=75км

От РЭС до подстанции 2=165км

От подстанции 2до 4=75км

От подстанции 4 до 5=60км

От подстанции 3 до 4=96км

Находим мощности на участках

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбираем Номинальное напряжение на участках

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

принимаем UНОМ=110кВ

Находим ток для каждого участка

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбор сечения по значению jэк

jэк=1,3А/мм2, Тнб=7300ч

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбор сечения и расчет активного и индуктивного сопротивления линии

[pic] , [pic]

|Участок |Сечение |r0, Ом/км |R, Ом |х0, Ом/км |Х, Ом |

|Р-1 |АС-240 |0,124 |9,3 |0,405 |30,38 |

|1-3 |АС-70 |0,428 |20,5 |0,444 |21,31 |

|4-5 |АС-70 |0,428 |12,84 |0,444 |13,32 |

|Р-2 |АС-240 |0,124 |10,32 |0,405 |33,4 |

|2-4 |АС-95 |0,306 |11,48 |0,434 |16,28 |

Потери напряжения

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic], [pic],

при [pic], [pic]

[pic]

Расчет третьего варианта схемы соединения нагрузки

5

Расстояние между узлами сети

От РЭС до подстанции 1=150км

От подстанции 1 до 3=96км

От подстанции 3 до 5=75км

От РЭС до подстанции 2=165км

От подстанции 2до 4=75км

От подстанции 4 до 5=60км

От подстанции 3 до 4=96км

Находим нагрузки на участках

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбираем номинальное напряжение на участках

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

принимаем UНОМ=110кВ

Находим ток на каждом участке

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбор сечения по значению jэк

jэк=1,3А/мм2, Тнб=6400ч,

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбор сечения и расчет активного и индуктивного сопротивления линии

[pic] , [pic]

|Участок |Сечение |r0, Ом/км |R, Ом |х0, Ом/км |Х, Ом |

|Р-1 |АС-240 |0,124 |18,6 |0,405 |60,75 |

|1-3 |АС-120 |0,249 |23,9 |0,427 |40,99 |

|3-5 |АС-70 |0,428 |32,1 |0,444 |33,3 |

|4-3 |АС-70 |0,428 |41,09 |0,444 |42,62 |

|2-4 |АС-120 |0,249 |18,68 |0,427 |32,03 |

|Р-2 |АС-240 |0,124 |20,46 |0,405 |66,83 |

Потери напряжения

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Данная схема не проходит по потерям напряжения в аварийном режиме,

поэтому мы исключаем ее из дальнейших расчетов.

В дальнейшем, чтобы окончательно выбрать конфигурацию, необходимо

провести технико-экономический расчет и сравнить оставшиеся два варианта

схем.

Технико-экономическое сравнение вариантов

Вариант первый

Определим потери на участках

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Определим величину времени максимальных потерь

[pic]

Потери электроэнергии в течении года

[pic]

Стоимость сооружений ВЛ

|Участ|Кол-во |Вид |Марка |длина,|Напряжение,|стоимость 1|полная |

|ок |цепей |опоры |провода |км |кВ |км |стоимость |

|Р-1 |2 |сталь |АС-240 |150 |220 |34,4 |5160 |

|1-3 |2 |сталь |АС-95 |96 |110 |22,1 |2121,6 |

|3-5 |1 |сталь |АС-70 |75 |110 |21,6 |1620 |

|Р-2 |2 |сталь |АС-240 |165 |220 |34,4 |5676 |

|2-4 |2 |сталь |АС-70 |75 |110 |21,6 |1620 |

Капитальные затраты на сооружение ЛЭП

[pic]

Капитальные затраты на оборудование ЛЭП

[pic]

Число и стоимость выключателей и трансформаторов в обеих схемах

одинаковы.

Выбираем трансформаторы

Находим необходимую мощность

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

|№ |Тип |Uобмотки |?Рхх|?РКЗ, кВт |UК, |Iхх, |цена |

| |трансформатор| |кВт | |% |% | |

| |а | | | | | | |

| | |ВН |НН |СН | |вн-сн |вн-нн |сн-нн | | | |

|1 |АТДЦТН-63000/|230 |11 |121 |37 |200 |200 |200 |35 |0,45 |159 |

| |220/110 |230 |11 | |37 |200 |200 |200 |35 |0,45 |159 |

|2 |АТДЦТН-63000/|115 |11 |121 |18 |85 |85 |85 |10,5 |0,7 |48 |

| |220/110 |115 |11 | |18 |85 |85 |85 |10,5 |0,7 |48 |

|3 |ТДН-16000/110|115 |11 | |14 |58 |58 |58 |10,5 |0,9 |40 |

|4 | | | | | | | | | | | |

|5 |ТДН-16000/110| | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | | | | |

| |ТДН-10000/110| | | | | | | | | | |

Полные капиталовложения

КS=КЛЭП =16197,6 т.р.

Ежегодные издержки на эксплуатацию сети

И=ИЛЭП +?И

?Л%=2,8%

[pic]

?И=В?W=1,5*19481,3=292,2 т.р.

в=1,5 коп. стоимость 1кВт ч

И=ИЛЭП +?И=453,5+292,2=745,7 т.р.

Расчетные затраты

З=?КS+И=0,12*16197,6+745,7=2689,4 т.р.

?=0,12 нормативный коэффициент срока окупаемости

Вариант второй

Определим потери на участках

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Определим величину времени максимальных потерь

[pic]

Потери электроэнергии в течении года

[pic]

Стоимость сооружений ВЛ

|Участо|Кол-во |Вид |Марка |Длина,|Напряжение|Стоимость 1|Полная |

|к |цепей |опоры |провода |км |, кВ |км |стоимость |

|Р-1 |2 |сталь |АС-240 |150 |220 |34,4 |5160 |

|1-3 |2 |сталь |АС-70 |96 |110 |21,6 |2073,6 |

|Р-2 |2 |сталь |АС-240 |165 |220 |34,4 |5676 |

|2-4 |2 |сталь |АС-95 |75 |110 |22,1 |1657,5 |

|4-5 |1 |сталь |АС-70 |60 |110 |21,6 |1296 |

Капитальные затраты на сооружение ЛЭП

[pic]

Капитальные затраты на оборудование ЛЭП

[pic]

Кап. затраты на выключатели и трансформаторы не учитываем т.к. в обоих

вариантах их количество и стоимость равные.

Выбираем трансформаторы

Находим необходимую мощность

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Полные капиталовложения

КS=КЛЭП =15863,1 т.р.

Ежегодные издержки на эксплуатацию сети

?Л%=2,8%

[pic]

?И=в?W=1,5*18100,7=271,5 т.р.

в=1,5 коп. стоимость 1кВт ч

Ежегодные издержки на эксплуатацию сети

И=ИЛЭП +?И=444,17+271,5=715,7 т.р.

Расчетные затраты

З=?КS+И=0,12*15863,1+715,7=2619,3 т.р.

?=0,12 нормативный коэффициент срока окупаемости

Сравнивая два варианта приходим к выводу, что затраты для второго

варианта схемы меньше чем для первого, поэтому для дальнейшего расчета

выгоднее взять второй вариант схемы.

Уточненный баланс реактивной мощности

Потери реактивной мощности на участках ЛЭП

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Зарядная мощность линии

[pic], [pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Расчет потерь в стали и меди трансформаторов

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Сопротивления трансформаторов

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic](-4,21)

[pic]

[pic]

[pic](-4,21)

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Расчет уровней напряжения в узлах, ведя вычисления с начала сети (РЭС) к

ее концу

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Регулирование напряжения

На третьей подстанции

[pic]

[pic]

Желаемое напряжение ответвления

[pic]

Число ответвлений

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

На четвертой подстанции

[pic]

[pic]

Желаемое напряжение ответвления

[pic]

Число ответвлений

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

На пятой подстанции

[pic]

[pic]

Желаемое напряжение ответвления

[pic]

Число ответвлений

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Расчет токов короткого замыкания

Смотри приложение

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Примем значение ЭДС [pic]

[pic]

Ударный коэффициент

[pic]

Ударный ток

[pic]

Ток короткого замыкания

[pic]

где [pic]

Термическое действие токов короткого замыкания

[pic]

[pic]

[pic]

Выбор оборудования в РУ низкого напряжения подстанции № 1

Выбор разъединителей

1. По напряжению установки

[pic]

[pic]

[pic]

2. По току

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбираем разъединитель типа РВ-10/1000 У3

3. На электродинамическую стойкость

[pic], [pic], [pic]

4. По термической стойкости

[pic]

[pic]

[pic], [pic]

[pic]

Выбор выключателей

1. По напряжению установки

[pic]

[pic]

[pic]

2. По длительному току

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

3. Ном. симметричный ток отключения

[pic]

[pic]

[pic]

Выбираем выключатель типа ВМПЭ-10-1000-31,5 У3

4. Возможность отключения апериодической составляющей тока короткого

замыкания

[pic]

[pic]

[pic]

т.к. [pic] допускается проверка по отключающей способности

[pic]

[pic]

[pic]

5. На электродинамическую стойкость

[pic], [pic], [pic]

6. По термической стойкости

[pic]

[pic]

[pic], [pic]

[pic]

Выбор трансформаторов тока

1. По напряжению установки

[pic]

[pic]

[pic]

2. По длительному току

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Выбираем измерительный трансформатор ток типа ТПОЛ-10 У3Т3

3. Класс точности = 0,5

4. По электродинамической стойкости

[pic], [pic], [pic]

[pic]

[pic]

5. По термической стойкости

[pic]

[pic]

[pic]

[pic], [pic]

6. По вторичной нагрузке

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

|Ваттметр |Д-335 |1ВА |

|Варметр |Д-335 |0,5ВА |

|Счетчик активной энергии |U-680 |2,5ВА |

[pic]

[pic]

принимаем q = 3 тогда rпр=0,1

0,1+0,16+0,1‹0,4

Выбор трансформаторов напряжения

1. По напряжению установки

[pic]

[pic]

[pic]

2. Класс точности 0,5

Выбираем измерительный трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.09-10Т2

3. По вторичной нагрузке

[pic]

[pic]

[pic]

|название |марка |мощность 1 |число |Соs |Sin |число |Р, |q |

| | |катушки |катушек | | |пр. |Вт | |

|Ваттметр |Д-335 |1,5 |2 |1 |0 |1 |3 |- |

|Варметр |Д-335 |1,5 |2 |1 |0 |1 |3 |- |

|Счетчик акт | | | | | | | | |

|мощности |U-680 |2 |2 |0,38 |0,925 |1 |4 |9,7 |

|Вольтметр |Э-335 |2 |1 |1 |0 |2 |2 |- |

Выбранный трансформатор имеет номинальную мощность 75ВА в классе

точности 0,5 необходимом для присоединения счетчиков мощностью 75ВА т.о.

трансформатор будет работать в выбранном классе точности.

Выбор токопроводов и сборных шин

[pic]

Выбираем АС-70/11

q=70мм2 d= 11,4 Iдоп=265А r0=5,7мм

Iмах

Iмax=160,5A Iдоп=2*265=530А

Начальная критическая напряженность

[pic]

Напряженность вокруг провода

[pic]

Условие проверки

1,07Е?0,9Е0

По условию коронирования – проходит

Технико-экономический расчет

1. Стоимость сооружений

[pic]

2. Годовые эксплуатационные расходы

[pic]

3. Себестоимость

[pic]

Список используемой литературы

1. Неклепаев Электрические станции и подстанции

2. К.И. Прокопчук Л.А. Акишин Районная электрическая сеть Метод. Указания

3. ПУЭ

4. ГОСТ

5. А.А. Федоров Л.Е. Старкова Учебное пособие для курсового проектирования

-----------------------

РЭС

S1

S2

S3

S4

S5

1

3

2

5

4

S25

S13

S34

SP2

SP1

2

S54

SP2

SP1

S13

S45

4

2

3

1

S5

S4

S3

S2

S1

РЭС

S24

РЭС

S2

S4

S5

1

3

4

S43

S13

SP1

S3

S1

SP2

Р

Р

SP1

S13

S43

4

3

1

S4

S2

РЭС

S24

2

S35

S1

SP2

5