Выбор номинального напряжения и экономически обоснованных количества линий, сечений проводов и конструкций фаз на участках системы электропередачи

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра: «Электрические системы»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Электропередачи»

ТЕМА: Проектирование электропередачи большой пропускной способности

Выполнил: Полоник Д.И.,

студент гр. 106218

Руководитель: Старжинский А.Л.

Минск 2012

Содержание

Введение 4

1. Исходные данные 5

2. Разработка 2-х вариантов исполнения системы электропередачи 6

3. Выбор номинального напряжения и экономически обоснованных количества линий, сечений проводов и конструкций фаз на участках системы электропередачи 8

4. Выбор числа и мощности трансформаторов на электростанции и подстанции 14

5. Разработка полных принципиальных схем вариантов электропередачи 16

6. Технико-экономическое сравнение и выбор целесообразного варианта 19

7. Расчёт параметров схемы замещения электропередачи с учётом волновых свойств линии 25

8. Электрические расчёты характерных режимов электропередачи (нормальных режимов наибольших и наименьших нагрузок, послеаварийных режимов наибольших нагрузок) 27

9. Расчёт технико-экономических показателей 36

Заключение 38

Литература 39

Введение

Важнейшим структурным элементом электрических систем служит электропередача, которая служит для объединения отдельных электрических систем, использования удаленных энергоресурсов, рациональной организации потоков топлива в стране. Увеличение мощности и дальности передачи электроэнергии является не только одной из центральных проблем электротехники, но одной из важнейших экономических проблем.

Размер капитальных затрат на строительство ЛЭП и сетей приближается к общей сумме капиталовложений в электрические станции. В этих условиях особенное значение приобретает экономичность принимаемых решений.

В данной курсовой работе необходимо разработать два варианта электропередачи, рассчитать и сравнить приведенные затраты в их сооружение, и выбрать наиболее экономичный.Для наиболее экономически выгодного варианта рассчитать характерные и аварийные режимы и в зависимости от результатов выбрать компенсирующие устройства для ввода режима в допустимую область, если это необходимо. Такжев курсовой работерассчитываются экономические показатели.

Исходные данные

Основная исходная информация содержится в задании по курсовой работе. Рассчитаем данные необходимые для выполнения проекта:

1. Генераторы электростанции 8×ТВВ-200;

2. Расстояние от электростанции до промежуточной ПС

3. Расстояние от энергетической системы до промежуточной ПС

4. Нагрузка промежуточной ПС

Рис. 1.1

2.Разработка 2-х вариантов исполнения системы электропередачи

Для разработки вариантов систем электропередачи предварительно рассчитаемпотоки мощности на участках [рис.1.1] без учёта потерь мощности в линиипо [1, 5]:

где - максимальная нагрузка электропередачи и промежуточной ПС, - мощность собственных нужд электростанции, равная примерно

Получим:

Так как нагрузка промежуточной ПС значительно меньше мощности, выдаваемой электростанцией, то для выдачи всей мощности в систему при отключение одноцепной линии свяжем электростанцию с промежуточной ПС двухцепной ЛЭП.

Выбор номинального напряжения осуществляется на основе сопоставления вариантов технико-экономических показателей. При предварительном выборе номинального напряжения осуществим по экономическим зонам и формуле Илларионова.

Воспользуемся формулой Илларионова: ,

где, l – длина линии, км;

P – передаваемая активная мощность, МВт.

Участок от электростанции до подстанции одна цепь:

Участок от электростанции до подстанции две цепи:

Участок от подстанции до системы одна цепь:

Участок от подстанции до системы две цепи:

На первом и втором участке имеем экономически выгодное номинальное напряжение 750 или 500 кВ. В результате этого принимаем следующие предварительные варианты схем электропередачи, представленные на рис.2.1. и рис 2.2:

Рис 2.1 Электропередача на напряжении 750 кВ

Рис.2.2 Электропередача на напряжении 500 кВ

Выбор номинального напряжения и экономически обоснованных количества линий, сечений проводов и конструкций фаз на участках системы электропередачи

По результатам выбора вариантов схем электропередачи и предварительного расчёта потокораспределения в п.2 окончательно определимся с номинальным напряжением на участках ЛЭП.

Для варианта №1 имеем:

- мощность по первому на одну цепь линий участку

- мощность по второму участку

Тогда по [2,401] напряжение для варианта №1:

- на первом участке –

- на втором участке –

В таблице 3.1 представлены экономические и технические параметры одноцепных ВЛ750 кВ.

Таблица 3.1. - Экономические и технические параметры одноцепной ВЛ750 кВ.

Типы применяемых сечений, мм2	Номинальное напряжение, кВ
5×240/56
5×300/66			13,7
5×400/51			10,8

Для варианта №2 имеем:

- мощность по первому на одну цепь линии участку

- мощность на одну цепь линии по второму участку

Тогда по [2,401] напряжение для варианта №2:

- на первом участке–

- на втором участке –

В таблице 3.2 представлены экономические и технические параметры одноцепных ВЛ500 кВ.

Таблица 3.2. - Экономические и технические параметры одноцепной ВЛ500 кВ.

Типы применяемых сечений, мм2	Номинальное напряжение, кВ
3×330/43		67,2
3×400/51			6,2
3×500/64		83,2	4,9

Для нахождения сечения проводов участков линии электропередачи напряжением 330 кВ и более целесообразно пользоваться методом экономических интервалов мощностей[1,6].

Для выбора более экономичного варианта будем сравнивать приведенные затраты в линию по [4,557]:

где – ток линии в режиме наибольших нагрузок, E = 0,12 – норма дисконта, – норма в долях от капитальных затрат на амортизацию и текущий ремонт для линий и соответственно, принято по [4, 535], - капитальные затраты в сооружение линии, по [3,329] найдём удельные затраты в линию, , – потери на корону, длина линии, - удельная стоимость потерь на корону, по [4,537] , удельное активное сопротивление алюминиевого провода, – время наибольших потерь, - удельная стоимость нагрузочных потерь по [4,537],, F – площадь сечения проводника, n – число проводов в фазе.

Время наибольших потерь по [5,390]:

Имеем:

Тогда подставив , , в , , в для трёх сечений и изменяя ток нагрузки найдём удельные затраты в участки линий для варианта №1 и №2.

Результаты расчётов представим в виде графиков функции на рис.3.1, рис. 3.2, рис. 3.3брис. 3.4(для варианта №1 З₁,З₂,З₃ соответствует сечению 5×240/56, 5×300/66, 5×400/51 соответственно; для варианта №2 З₁,З₂,З₃ соответствует сечению 3×330/43, 3×400/51, 3×500/64 соответственно:

Рис. 3.1 Удельные затраты в первый участок линии для варианта №1в виде функции .

Рис. 3.2 Удельные затраты во второй участок линии для варианта №1 в виде функции .

Рис. 3.3 Удельные затраты в первый участок линии для варианта №2 в виде функции .

Рис. 3.4 Удельные затраты во второй участок линии для варианта №2 в виде функции .

Рассчитаем токи, приходящиеся на одну цепь, в режиме наибольших нагрузок по участкам линий для каждого варианта электропередачи:

- вариант №1 участок первый:

экономически целесообразное сечение по рис. 3.1 -

- вариант №1 участок второй:

экономически целесообразное сечение по рис. 3.2 -

- вариант №2 участок первый:

экономически целесообразное сечение по рис. 3.3 -

- вариант №2 участок второй:

экономически целесообразное сечение по рис. 3.4 -

Выбранные по экономическим соображениям сечения проводов проверим по условию возникновения короны и нагреву в послеаварийных режимах[1,7].

Проверим их по длительно допустимому току нагрева, т. е. расчетный ток аварийного режима должен быть меньше наибольшего допустимого рабочего тока проводника, обусловленного его нагреванием:

где - расчетная токовая нагрузка линии для проверки проводов по нагреву. найдём как ток в послеаварийном режиме,.Рассчитаем при отключение одной линии на первом участке для первого варианта схемы электропередачис сечением :

Для сечения по [3,292] что удовлетворяет условию (3.3). Выбранное сечение, при заданной передаваемой мощности по линии, можно применять.Оставшиеся проводники проверим по допустимому току, результаты расчетов представим в виде табл. 3.2.

Таблица 3.3. - Результаты проверки проводников по длительно допустимому току нагрева

Вариант	Сечение проводника, мм2	Допустимый ток для одного провода, кА	Допустимый ток, кА	Расчетный ток, кА	Вывод
№1 уч. 1	5×240/56	0,610	3,050	1,232	Удовлетв.
№1 уч. 2	5×300/66	0,680	3,4	0,901	Удовлетв.
№2 уч. 1	3×400/51	0,825	2,475	1,848	Удовлетв.
№2 уч. 2	3×400/51	0,825	2,475	1,351	Удовлетв.

Сделаем проверку сечения проводников по короне по [2, 429]:

где - рабочее напряжение, принимаем равным номинальному, кВ; - критическое напряжение возникновения короны, кВ.

Критическое (линейное) напряжение возникновения короны можно найти по [5, 18]:

где - коэффициент шероховатости провода,

- коэффициент, учитывающий состояние погоды, при сухой и ясной погоде , при тумане, дожде, инее, мокром снеге и гололеде ;

- коэффициент, зависящий от температуры и давления воздуха, ;

- эквивалентный радиус расщепленной конструкции фазы, см;

- среднегеометрическое расстояние между фазными проводами, см; для ВЛ 750 кВ

для ВЛ 500 кВ

найдём по [4,63]:

где число проводов в расщеплённой фазе, радиус провода по [3, 275]: для АС 330/66 , расстояние между проводами расщеплённой фазы.

Проверим, удовлетворяют ли выбранные сечения условию (3.4). Сечение 5×300/66:

Сечение 3×400/51:

Сечение 5×240/56:

Рассчитанное критическое напряжение возникновение короны меньше номинальных напряжений, принятых для вариантов электропередачи.

Опоры ЛЭП выбраны стальными, свободностоящими портального типа.