Выбор и проверка сечения проводов по экономической плотности тока, допустимой нагрузке и короне

Вологодский Государственный Технический Университет

Кафедра: электрооборудования

Дисциплина: Электрические станции и сети

систем электроснабжения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование сети вновь электрифици­руемого района.

Выполнил: студент гр. ЭО-24У

Ярыгин М.Е.

Проверил: Немировский А.А.

Вологда

Содержание

Введение

Задание на курсовой проект

1. Выбор варианта схемы электроснабжения района:

1.1. Выбор схемы сети для каждого варианта (3 варианта);

1.2. Выбор и проверка сечения проводов по экономической плотности тока, допустимой нагрузке и короне;

1.3. Определение параметров схемы замещения ЛЭП;

1.4. Технико-экономическое сопоставление вариантов.

2. Выбор силовых трансформаторов:

2.1 Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов;

2.2. Технико-экономическое сопоставление вариантов.

2.3. Определение параметров схемы замещения трансформаторов;

3. Выбор силового электрооборудования трансформаторной подстанции:

3.1. Выбор высоковольтных выключателей;

3.2. Выбор разъединителей и короткозамыкателей;

3.3. Выбор трансформаторов тока и напряжения.

4.Расчет рабочих режимов электрических сетей

4.1. Расчет рабочих режимов;

4.2. Расчет потокораспределения мощностей:

4.2.1. Расчет потокораспределения мощностей в разомкнутых сетях;

4.2.2. Расчет потокораспределения мощностей в замкнутых сетях;

4.3. Построение графиков в функции различных значений.

5.Компенсация реактивной мощности.

Заключение

Приложение

Введение

В отношении обеспечения надежности электроснабжения потребители элек­трической энергии разделяются на три категории.

Потребители I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания, а перерыв их электро­снабжения допускается лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого, взаимно резервируемого источника питания. В качестве второго и третьего источников питания могут использоваться местные электростанции, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Потребители II категории могут иметь один - два независимых источника питания (решается при конкретном проектировании в зависимости от значения, которое имеет данный потребитель или группа электроприемников на промыш­ленном предприятии).

Потребители III категории могут осуществлять питание от одного источни­ка питания при условии, что перерывы электроснабжения, вызванные ремонтом или заменой поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Задание на курсовой проект

Мощность нагрузки: S₁ = 11 МВ·А; cos j (1,2) = 0,85

S₂ = 34 МВ·А; cos j (3) = 0,8

S₃ = 30 МВ·А; cos j (4,5) = 0,8

S₄ = 85 МВ·А;

S₅ = 90 МВ·А;

Потребители: 1 – II категории – 20%; III категории – 80%

2 и 5 – I,II категории – 80%

3 и 4 – I,II категории – 75%

Число часов использования максимума нагрузки:

Т_{maх 1} = Т_{mах 2} = 6200 ч.; Т_{maх 3} = 4355 ч; Т_{mах 4} = Т_{mах 5} = 4345 ч.

U_ном = 110 кВ.

План расположения нагрузок.

Район по ветру – 3

Район по гололёду – 2

1. Выбор варианта схемы электроснабжения района.

1.1. Выбор схемы сети для каждого варианта (3 варианта).

1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант

Рис. 1

Выбор и проверка сечения проводов по экономической плотности тока, допустимой нагрузке и короне.

1 Вариант

Рис. 2

Участок А23

Рис. 3

Длина линий: l_A2 = 28 км; l₂₃ = 60 км; l_3A’ = 58 км.

Найдем расчетные нагрузки для всех участков кольцевой сети.

S₂₃ = S_A2 – S₂ = 39,39 – 34 = 5,39МВ·А;

.

Найдем расчетные токи на всех участках по формуле

где S_р - расчетная нагрузка, кВ·А; U_ном - напряжение линии электропередачи, кВ; n - число цепей линии передачи.

Сечения проводов линий электросетей при номинальном напряжении не выше 220 кВ выбираются по нормированной экономической плотности тока j_эк. Экономическая плотность тока, при числе часов использования максимума нагрузки в год от 3000 до 5000 равна 1,1; а при числе часов более 5000 – 1. Сечение, полученное в результате расчета, округляется до ближайшего стандартного значения (70, 95, 120, 185, 240 мм²).

Сечение определяется по формуле

где I_p – расчетный ток соответствующего участка сети.

По условиям исключения общей короны и радиопомех сечения проводов выбираются таким образом, чтобы напряженность поля у поверхности любого провода не была больше определенного значения.

Величина большей напряженности поля у поверхности любого из проводников должна быть Е_max ≤ 0,9 Е ₀.

где E₀ – начальная коронная напряженность проводника, линии, кВ/м; m – коэффициент наглядности проводника: для скрученного провода – 0,85; в горных условиях– 0,7 ÷ 0,75; R – радиус проводника, м;

δ – относительная плотность воздуха (δ = 1).

При этом E₀ должно быть не выше 280 кВ/м.

Максимальная напряженность электрического поля:

где D – расстояние между фазами, (м).

Участок А2:

Участок 23:

Участок 3А':

Провода линий любого назначения проверяются при проектировании на нагрев расчетным током. При такой проверке сопоставляются максимальные рабочие то­ки I­_р, каждой линии с допустимыми токами I_доп для проводников, выбранных предварительно по экономической плотности тока.

Выбранное сечение считается удовлетворяющим условиям нагрева в устано­вившемся режиме, если:

I_p ≤ I_доп ,

I_pA2 = 207 кА ≤ I_доп = 510 кА;

I_p23 =28 кА ≤ I_доп = 265 кА;

I_p3A' = 129 кА ≤ I_доп = 390 кА;

При выбранных сечениях рабочий ток не превышает допустимого значения.

Участок А45

Рис. 4

Длина: l_A4 = 64 км; l₄₅ = 70 км; l_5A’ = 40 км.

Найдем расчетные нагрузки для всех участков кольцевой сети.

;

S₄₅ = S_A4 – S₄ = 74,43 – 85 = - 10,57 МВ·А;

Найдем расчетные токи на всех участках

Сечения проводов линии:

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А4:

Участок 45:

Участок 5А':

Выбранное сечение считается удовлетворяющим условиям нагрева в устано­вившемся режиме, если:

I_p ≤ I_доп ,

I_pA4 = 392 кА ≤ I_доп = 510 кА;

I_p45 = 57 кА ≤ I_доп = 265 кА

I_p5A' = 429 кА ≤ I_доп = 510 кА

При выбранных сечениях расчетный ток не превышает допустимого значения.

Участок А1

Для нахождения расчетного тока в одноцепной линии воспользуемся следующей формулой:

где S_р - расчетная нагрузка.

В одноцепной линии S_p равна мощности нагрузки.

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А2:

Сравним рассчитанное значение с допустимым: I_pA2 = 58 кА ≤ I_доп = 265 кА;

При выбранном сечении рассчитанное значение не превышает допустимый ток.

2 Вариант

Рис. 5

1) Участок А45

Рис. 6

Длина: l_A4 = 64 км; l₄₅ = 70 км; l_5A’ = 40 км.

Найдем расчетные нагрузки для всех участков кольцевой сети.

;

S₄₅ = S_A4 – S₄ = 74,43 – 85 = - 10,57 МВ·А;

.

Найдем расчетные токи на всех участках

Сечения проводов линии:

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А4:

Участок 45:

Участок 5А':

Выбранное сечение считается удовлетворяющим условиям нагрева в устано­вившемся режиме, если:

I_p ≤ I_доп ,

I_pA4 = 392 кА ≤ I_доп = 510 кА;

I_p45 = 57 кА ≤ I_доп = 265 кА

I_p5A' = 429 кА ≤ I_доп = 510 кА

При выбранных сечениях рабочий ток не превышает допустимого значения.

Участок А1

Для нахождения расчетного тока в двухцепной линии воспользуемся следующей формулой:

где S_р - расчетная нагрузка, n - число цепей линии передачи.

В двухцепной линии, так же как и в одноцепной, S_p равна мощности нагрузки.

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А1:

При выходе из строя одной цепи двухцепной линии по оставшейся в работе цепи будет передаваться прежняя мощность, т.е. ток линии возрастет вдвое по сравнению с режимом нормальной работы.

В этом случае:

2I_p ≤ I_доп

Сравним рассчитанное значение с допустимым:

2·I_pA1 = 2·29 =58 кА ≤ I_доп = 265 кА;

При выбранном сечении рассчитанное значение не превышает допустимый ток.

Участок А2

где S_р - расчетная нагрузка.

В одноцепной линии S_p равна мощности нагрузки.

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А2:

Сравним рассчитанное значение с допустимым: I_pA2 = 179 кА ≤ I_доп = 265 кА;

При выбранном сечении рассчитанное значение не превышает допустимый ток.

Участок А3

где S_р - расчетная нагрузка, n - число цепей линии передачи.

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А3:

Сравним рассчитанное значение с допустимым:

2·I_pA3 = 2·79 =158 кА ≤ I_доп = 265 кА;

При выбранном сечении рассчитанное значение не превышает допустимое.

3 Вариант

Рис. 7

Участок А1

Для нахождения расчетного тока в двухцепной линии воспользуемся следующей формулой:

где S_р - расчетная нагрузка, n - число цепей линии передачи.

В двухцепной линии, так же как и в одноцепной, S_p равна мощности нагрузки.

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А1:

При выходе из строя одной цепи двухцепной линии по оставшейся в работе цепи будет передаваться прежняя мощность, т.е. ток линии возрастет вдвое по сравнению с режимом нормальной работы.

В этом случае:

2I_p ≤ I_доп

Сравним рассчитанное значение с допустимым:

2·I_pA1 = 2·29 =58 кА ≤ I_доп = 265 кА;

При выбранном сечении рассчитанное значение не превышает допустимый ток.

Участок А2

где S_р - расчетная нагрузка.

В одноцепной линии S_p равна мощности нагрузки.

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А2:

Сравним рассчитанное значение с допустимым: I_pA2 = 179 кА ≤ I_доп = 265 кА;

При выбранном сечении рассчитанное значение не превышает допустимое.

3) Участок А34

Рис. 8

Длина: l_A3 = 58 км; l₃₄ = 60 км; l_4A’ = 64 км.

Находим расчетные нагрузки:

;

S₃₄ = S_A3 - S₃ = 50, 33 – 30 = 20,33МВ·А;

.

Находим расчетные токи:

Сечения проводов:

Найдем начальную и максимальную коронные напряженности:

Участок А3:

Участок 34:

Участок 4А':

Сравним полученные значения с допустимыми:

I_p ≤ I_доп ,

I_pA3 = 265 кА ≤ I_доп = 510 кА;

I_p34 = 107 кА ≤ I_доп = 265 кА

I_p4A' = 340 кА ≤ I_доп = 510 кА

При выбранных сечениях рабочий ток не превышает допустимого значения.

Участок А5

где S_р - расчетная нагрузка, n - число цепей линии передачи.

Нахождение начальной и максимальной коронной напряженности:

Участок А3:

Сравним рассчитанное значение с допустимым:

1·I_pA5 = 1·237 =237 кА ≤ I_доп = 330 кА;

При выбранном сечении рассчитанное значение не превышает допустимое.