«Проектирование распределительной электрической сети Дальнего Востока» - Курсовая работа

Содержание

Список условных обозначений 6

Введение 7

1 Характеристика района 10

1.1 Характеристика источников питания 11

1.2 Характеристика электрических сетей 12

1.3 Характеристика потребителей электроэнергии 13

2 Расчет и прогнозирование электрических нагрузок 15

2.1 Определение вероятностных характеристик электрических

нагрузок 15

2.2 Прогнозирование электрических нагрузок 18

3 Разработка конкурентноспособных вариантов электрической

сети 20

3.1 Принципы составления вариантов схем электрической сети 20

3.2 Выбор вариантов схем электрической сети 22

3.3 Технический отбор конкурентоспособных вариантов 23

3.4 Выбор двух конкурентоспособных вариантов 24

3.5 Выбор типов схем РУ подстанций 27

3.6 Выбор компенсирующих устройств 29

3.7 Выбор числа и мощности трансформаторов 34

3.8 Выбор сечений линий 35

4 Выбор оптимального варианта электрической сети 38

4.1 Расчет капитальных вложений 38

4.2 Расчет потерь электрической энергии 39

4.3. Расчет эксплуатационных издержек 41

4.4 Определение среднегодовых эксплуатационных затрат и выбор

оптимального варианта сети 42

5 Расчет и анализ установившихся режимов 44

5.1 Выбор ПВК для расчета режимов и его характеристика 44

5.2 Расчет максимального режима 44

5.3 Расчет минимального режима 51

5.4 Расчет послеаварийного режима 51

5.5 Анализ режимов 52

5.5.1 Анализ по напряжению 52

5.5.2 Анализ по пропускной способности сети 52

5.5.3 Анализ по коэффициенту реактивной мощности

в ветвях 53

6 Регулирование напряжения в сети 54

7 Технико-экономические показатели проекта 55

Заключение 57

Библиографический список 59

Приложение А. Расчёт в программе Mathcad 14.0 60

Приложение Б. Варианты схем электрической сети 67

Приложение В. Расчёт в программе Mathcad 14.0 68

Приложение Г. Расчёт в программе Mathcad 14.0 98

Приложение Д. Расчёт в программе Mathcad 14.0 113

Приложение Е. Расчёт в программе Mathcad 14.0 129

Приложение Ж. Расчёт в программе RastWin 3 146

Введение

Электроэнергетика – это комплексная отрасль хозяйства, которая включает в свой состав отрасль по производству электроэнергии и передачу ее до потребителя.

Электроэнергетика является важнейшей базовой отраслью промыш-ленности России. От уровня ее развития зависит все народное хозяйство страны, а так же уровень развития научно-технического прогресса в стране.

Энергетика Дальнего Востока включает в себя объединенную энерго-систему (ОЭС) Востока и пять изолированных энергосистем. При этом фактически ОЭС Востока изолирована, как от ОЭС Сибири, так и от ОЭС Урала и Европейской части России. В настоящее время потребление электроэнергии в ОЭС Востока составляет 70 % (27,3 млрд кВт/ч) от общего электропотребления ДФО. В структуре установленной мощности энергетики ДФО 30 % занимает гидрогенерация, остальное приходится на тепловые электростанции (ТЭС).

На территории ОЭС Востока действуют электрические сети напряже-нием 110–220–500 кВ. В изолированных энергорайонах действуют электрические сети напряжением 220 кВ и ниже. Характерной особенностью электрических сетей ОЭС Востока является их цепочечный характер и большая протяженность, связанная с удаленностью крупных электростанций от потребителей (западной части Амурской энергосистемы, Хабаровской энергосистемы, юга Приморской энергосистемы). В изолированных энергосистемах, вследствие работы не в составе объединенной энергосистемы Востока, возникает необходимость содержания увеличенного резерва мощности и использования большого количества дизельных электростанций на дорогом топливе. Развитие сетевой инфраструктуры ДФО и строительство в соответствии с Генеральной схемой размещения объектов электроэнергетики межси-стемных линий электропередачи ЛЭП-220-500 кВ общей протяженностью свыше 3,5 тыс. км жизненно необходимо для решения задачи по обеспече-нию параллельной работы ОЭС Сибири и ОЭС Востока, а также сокращения до минимума существования изолированных узлов в самом округе.

Дальний Восток обладает огромным потенциалом для развития альтернативной энергетики на возобновляемых источниках. Основную часть потенциала составляет геотермальная энергия и энергия приливов.

На Дальнем Востоке развитие электроэнергетики будет происходить главным образом за счет строительства новых ГЭС и ТЭС на угле и газе (по мере освоения газовых месторождений в этой части страны для смягчения экологической обстановки, прежде всего, в крупных городах).

Широко будут использоваться гидроэнергетические установки различных мощностей с их концентрацией в регионах Сибири и Дальнего Востока, выполняющих системообразующую роль и покрывающих пиковую часть графика нагрузки.

На сегодняшний день состояние электрических сетей Приморского края находится в изношенном состоянии, оборудование устарело, потери электроэнергии значительны, что ведет к увеличении тарифа.

Передача и распределение электрической энергии осуществляется с помощью электрических сетей.

Основные задачи проектирования электрических сетей:

1 анализ энергоэкономической характеристики районопроектирования или развития электрических сетей;

2 расчет и прогнозирование электрических нагрузок на основе теории вероятности;

3 составление балансов активных и реактивных мощностей;

4 разработка конкурентноспособных вариантов развития или рекон-струкции электрической сети;

5 выбор оптимального варианта развития на основе современных экономических подходов;

6 проектирование линии электропередачи;

7 проектирование новых подстанций;

8 расчет и анализ установившихся режимов;

9 организация релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи;

10 оптимизация параметров режима;

11 оценка надежности.

Целью проектирования электрических сетей является обеспечение эф-фективной и надежной схемы энергоснабжения потребителей при соблюде-нии энергетических балансов и надлежащих уровней качества электрической энергии.

Проектирование осуществляется по известному взаимному географическому расположению источников питания и пунктов приема электроэнергии, климатических и географических особенностей района проектирования, категорийности и типу потребителей, продолжительности использования наибольшей нагрузки. В проекте применим такие методы, как:

- расчёт и прогнозирование электрических нагрузок;

- технический анализ вариантов конфигураций электрической сети.

Данный проект предусматривает проектирование электроэнергетиче-ской сети на примере Приморского края.

Выдержка из текста работы

3.4 Выбор двух конкурентоспособных вариантов

Выбор двух вариантов из принятых восьми схем будет осуществляться по следующим показателям:

- меньшие суммарные длины линии в одноцепном исполнении;

- минимальное количество выключателей.

Номинальное напряжение существенно влияет на технико-экономические показатели и технические характеристики электрической сети. При повышении номинального напряжения происходит снижение сечения проводов, снижение потерь мощности и энергии, снижение эксплуатационных издержек. Но при этом увеличиваются капитальные затраты на сооружение линии, РУ подстанций.

При определении рационального напряжения выбранных схем вос-пользуемся формулой Илларионова, которая применяется для классов напряжения 35 кВ и выше. Для этого необходимо знать активную мощность и длину, определяемого участка с учётом коэффициента трассы [6]:

, (7)

где L – длина линии электропередач в одноцепном исполнение, км;

Р – передаваемая активная мощность по одной цепи линии, макси-мальная зимняя, МВт.

Рассмотрим потоки на головных участках для участка ИП1 - А - Б - Е – ИП2 схемы 2:

МВт,

МВт.

Определяем рациональные напряжения на головных участках:

кВ,

кВ.

Принимаем напряжение равным 220 кВ.

Основные расчеты представлены в приложении В. Результаты расчетов по выбранным схемам приведены в таблице 10.

При всех расчетах мы учитывали, что подстанции, соединенные в кольцо имеют одинаковое напряжение, поэтому потоки активной мощности и рациональное напряжение считались только на головных участках.

На всех участках схемы выбран класс напряжения 220 кВ. После сопостовительного анализа для дальнейших расчётов выбираем 2-ий и 7-ый варианты схем.

Таблица 7 – Номинальные напряжения

Номер варианта Участок Длина участка, км Потоки мак-симальной активной мощности, МВт Рациональное напряжение, кВ Номинальное напряжение, кВ

2 ИП1Ж 19,2 42,69 108,71 220

ИП2Д 21,47 63,95 126,61

ИП1А 21,47 90,02 63,4

ИП2Е 21,47 56,84 139,94

ИП1В 27,15 10,85 121,92

4 ИП1Ж 19,2 26,56 91,22 220

ИП2Г 27,15 24,09 90,47

ИП1А 21,47 90,02 139,94

ИП2Е 21,47 56,84 121,92

ИП1В 27,15 10,85 63,4

ИП2Д 21,47 27,99 94,24

6 ИП1В 27,15 23,55 89,59 220

ИП2Г 27,15 25,9 93,27

ИП1А 21,47 90,02 139,94

ИП2Е 21,47 56,84 121,92

ИП1Ж 19,2 11,46 63,98

ИП2Д 21,47 27,99 94,24

7 ИП1Ж 19,2 42,69 108,71 220

ИП2Д 21,47 63,95 131,87

ИП1А 21,47 50,71 117,37

ИП1Б 15,18 59,98 124,06

ИП1В 27,15 10,85 63,4

ИП2Е 21,47 18,09 78,69

Заключение

В данном курсовом проекте спроектирована реальная электрическая сеть Приморского края. Для этого проведена характеристика данного энергорайона: выбраны 2 источника питания, приведена структура потребителей и охарактеризованы электрические сети, эти данные были необходимы для реконструкции реально существующей сети. Также приводилась климатическая и географическая характеристика района. Благодаря этой характеристике выбирались температурные коэффициенты, коэффициенты для расчетов, учитывали климатические особенности при выборе оборудования подстанций.

Вторым разделом курсового проекта является расчет и прогнозирование электрических нагрузок. Этот пункт необходим, чтобы разработать схемы электрической сети, рассчитанные в нем характеристики необходимы для дальнейших расчетов.

Третий раздел назывался разработка конкурентоспособных вариантов конфигурации сети. Были разработаны восемь конкурентоспособных вариантов сети, затем, после попарного сравнения, выбрано четыре. Рассчитали напряжение сети и потоки активной мощности, необходимые для дальнейших расчетов сети. Выбрали схемы РУ ПС, необходимые для дальнейшей графической части проекта и для дальнейших расчетов. Посчитали суммарные длины линий и количество выключателей, что было необходимо для выбора двух конкурентоспособных вариантов. Произвели расчет токов с помощью экономических токовых интервалов и произвели проверку длительно допустимым током, что позволило выбрать сечение проводников в каждом из двух вариантов. Выбрали число и мощность трансформаторов, необходимых для расчета режима сети.

Четвертый раздел позволил выбрать один вариант схемы электриче-ской сети. В этом разделе рассчитывались капитальные вложения в линию, потери электроэнергии и рассчитали эксплуатационные издержки. Это было необходимо для определения среднегодовых эксплуатационных затрат на обслуживание сети. Результаты расчета этого раздела необходимы для нахождения технико-экономических показателей проекта.

В пятом разделе производился расчет режимов выбранной схемы электрической сети (максимального, минимального и послеаварийного), что было необходимо для вывода о наличии или отсутствии «очагов» повышенных потерь в спроектированной сети, этот вывод был сделан после анализа посчитанных режимов. В данном разделе использовался ПВК RastrWin.

Шестой раздел был необходим для регулирования напряжения в сети, чтобы обеспечить требования ГОСТ. Были выбраны номера отпаек РПН.

В седьмом разделе производился расчет технико-экономических показателей проекта, что было необходимо для вывода об инвестиционной привлекательности проекта.

Спроектированная реальная электрическая сеть Приморского края является инвестиционно привлекательной.

В приложении приведены ручной расчет с помощью программы MATHCAD и листинги с ПВК RastrWin.

Список литературы

1 Идельчик, В.И. Электрические системы и сети. – моногр. / В.И. Идельчик. – М.: Энергоатомиздат, 2005. – 592 с.

2 Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие для вузов. / Б.Н. Неклепаев. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2007. - 608 с., ил

3 Савина Н.В, Электрические сети в примерах и расчетах/ Н.В. Савина, Ю.В. Мясоедов, Л.Н. Дудченко. – Учебное пособие. Благовещенск, Издательство АмГУ, 1999. – 238с.

4 Герасименко, А.А. Передача и распределение электрической энер-гии : учеб.пособие: рек. Мин. обр. РФ/ А. А. Герасименко , В. Т. Федин. –Ростов н/Д: Феникс; Красноярск: Издат. проекты, 2006. -719 с.

5 Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии - Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). – 8-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 964 с.

6 Файбисович, Д.Л. Укрупненные стоимостные показатели электрических сетей 35 – 1150 кВ. / Д.Л. Файбисович, И.Г. Карапетян. – М.:ЭНАС, 2012. – 376 с., ил.

Примечания

Данный курсовой проект занял 1 место в конкурсе, проводимом ОАО "ДРСК" по дисциплине электропитающие системы и сети среди студентов АмГУ.

Архив работы содержит пояснительную записка, два чертежа по теме, расчеты в программах RastrWin и Mathcad 14.0