Аналіз існуючої мережі щодо можливості її розвитку 1 страница

МІНІСТЕРСТВО освіти І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

ДОНЕЦЬКИЙ національний ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра електричних систем

 

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

 

до курсового проекту
на тему: «Проект розвитку районної електричної мережі»

з дисципліни «Спеціальні питання проектування електричних систем»

 

 

Виконавець:

Ст. гр. ЕСіМ-12с Широкорядова Т.В.

 

Керівник:

Проф. каф. ЕСИС, к.т.н. Дмитрієва О.М.

 

 

Нормоконтролер:

Проф. каф. ЕСИС, к.т.н. Дмитрієва О.М.

 

 

Донецьк – 2012 р.

 

_________________ Донецький національній технічний університет ______________________
(назва вищого навчального закладу)

 

Кафедра ________________________ електричних систем_______________________________
Дисципліна ________________ Проектування електричних мереж ________________________
Спеціальність __________ 7.090602 Електричні системи й мережі ________________________
Курс __V__ Група ____ ЕСіМ – 12с ____ Семестр ______________1______________________

 

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект (роботу) студента

 

______________________________ Широкорядова Тетяна Вікторівна____________________

(прізвище, ім’я, по батькові)

1 Тема проекту (роботи) ______ Проект розвитку районної електричної мережі_____________
________________________________________________________________
2 Строк здачі студентом закінченого проекту (роботи) _________ _________________
3 Вихідні дані до проекту (роботи) _________________________________________________
_____3.1. Конфігурація мережі, що функціонує_______________________________________

_____3.2. Принципова схема мережі_________________________________________________

_____3.3. Відомості про нові вузли навантаження_____________________________________
________________
4 Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які підлягають розробці) ____
_____4.1. Вихідні дані_____________________________________________________________
_____4.2. Проектування розвитку електричної мережі__________________________________
_____4.3. Реконструкція системи зовнішнього електропостачання________________________
_____4.4. Розрахунок і аналіз режимів електричної мережі______________________________
________________
5 Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов`язкових креслень) ____________
_____5.1. Варіанти розвитку мережі і основні техніко-економічні показники_______________
_____5.2. Конфігурація мережі з урахуванням розвитку________________________________
_____5.3. Принципова схема мережі з новими вузлами навантаження_____________________
________________
6 Дата видачі завдання _______________6.09.12_______________________________________

 

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

 

№ п/п	Назва етапів курсового проекту (роботи)	Строки виконання етапів проекту (роботи)	Примітки
	Аналіз можливості розвитку мережі	1 тиждень
	Розробка варіантів розвитку мережі	1 тиждень
	Перевірка завантаження системи внутрішнього	1 тиждень
	Електропостачання	1 тиждень
	Розрахунок техніко-економічних показників	1 тиждень
	Вибір оптимальної конфігурації мережі з ураху-	1 тиждень
	ванням розвитку	1 тиждень
	Реконструкція системи зовнішнього електропо-	1 тиждень
	Стачання	1 тиждень
	Розрахунок усталених режимів і собівартості	1 тиждень
	Електропередачі	1 тиждень
	Аналіз режимів електричної мережі	1 тиждень
	Оформлювання пояснювальної записки	1 тиждень
	Виконання графічної частини проекту	1 тиждень

 

Студент _______________________________
(підпис)
Керівник ______________________________ ________ Дмитрієва О.М. ___________
(підпис) (прізвище, ім’я, по батькові)

«_ 6 __» ______ вересня _______________ 2012 р.

РЕФЕРАТ

 

 

72 стор., 11 рис., 40 табл., 3 додатки, 8 джерел.

 

Об’єктом дослідження є районна електрична мережа 220/110 кВ.

Мета – вибір оптимальної схеми приєднання двох нових вузлів навантаження до функціонуючої районної електричної мережі і оцінка припустимості електричних режимів, які виникають у зв’язку з цим в мережі.

Методи дослідження – економіко-математична модель при обранні кращого варіанту приєднання нових вузлів і метод вузлових напруг при розрахунку режимів з використанням програми UREGIM.

В результаті розробки варіантів схем приєднання нових вузлів до розробки склали чотири варіанти приєднання нових вузлів. Вибрали номінальну напругу, перетин і марки проводів нових ліній електропередач, трансформатори і компенсувальні пристрої на нових підстанціях. На підстанції Ж і К встановили трансформатори типу ТРДН-25000/110 і ТДН-16000/110 відповідно. У результаті розрахунку техніко-економічних показників порівнюваних варіантів обрано найбільш економічний варіант розвитку мережі. Цей варіант представляє собою підключення вузлів Ж і К за схемою радіальної мережі до ВП.

За результатами розрахунку режиму в системі зовнішнього електропостачання та перевірки її завантаження можна сказати, що параметри проектованої електричної мережі невідповідають встановленим нормам і система зовнішнього електропостачання вимагає реконструкції, а саме заміна автотрансформаторів на ВП на автотрансформатори більшої номінальної потужності.

Коефіцієнт технологічних витрат (КТВ) складає 1,21 %, що менше нормативного КТВ, який дорівнює 5,43% (згідно Постанови НКРЕ №378 від 15.04.2010). Розраховане значення собівартості 10,52 грн/МВт^.год менше за нормоване, яке складає 18,25 грн/МВт^.год (згідно з постановою НКРЕ №1167 від 26.08.2010). Виявлено, що на всіх підстанціях забезпечується бажане напруга у споживачів, окрім СПС А у мінімальному та після аварійних режимах.

 

 

ЕЛЕКТРИЧНА МЕРЕЖА, ЕЛЕКТРИЧНІ РЕЖИМИ, ВАРІАНТИ ПРИЄДНАННЯ, РАДІАЛЬНА мережа, СИСТЕМА ЗОВНІШНЬОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ, КОЕФІЦІЄНТ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИТРАТ, СОБІВАРТІСТЬ ПЕРЕДАЧІ, БАЖАНА НАПРУГА

 

 

ЗМІСТ

 

 

Вступ ……………………….……………………………………......................
1 Вихідні дані ………………………………………………………….............
1.1 Аналіз існуючої мережі щодо можливості її розвитку ………………
1.2 Визначення характеристик нових вузлів і району в цілому ………...
2 Проектування розвитку електричної мережі ………………………….......
2.1 Розробка варіантів схем приєднання нових вузлів навантаження.…..
2.2 Вибір номінальної напруги, перетинів і марок проводів нових ліній електропередач ………………………………………………
2.3 Вибір трансформаторів і компенсувальних пристроїв нових підстанцій........................................................................................
2.4 Перевірка завантаження системи внутрішнього електропостачання ……….......................................................................
2.5 Розрахунок техніко-економічних показників порівнюваних варіантів ….......................................................................
2.6 Вибір найбільш економічного варіанта розвитку мережі ……………
3 Реконструкція системи зовнішнього електропостачання ………………..
3.1 Розрахунок параметрів режиму в системі зовнішнього електропостачання……………………………………….
3.2 Перевірка завантаження системи зовнішнього електропостачання …
4 Розрахунок і аналіз режимів електричної мережі ………………………..
4.1 Розрахунок режимів електричної мережі після її реконструкції ……
4.2 Складання балансів потужності та електроенергії …………………...
4.3 Розрахунок собівартості передачі …………………………………….
4.4 Аналіз режимів роботи електричної мережі ………………………….
4.5 Рекомендації щодо поліпшення режимів ……………………………..
Висновки………………………………………………………………………..
Перелік посилань………………………………………………………………
Додаток А (перелік зауважень нормоконтролера)…………………………...
Додаток Б (результати розрахунку режимів у програмі UREGIM)…………
Додаток В (графічна частина)…………………………………………………

 

 

ВСТУП

 

За визначенням, електричною мережею називають групу пристроїв, які з'єднують джерела живлення та споживачів. Від властивостей та роботи електричних мереж, залежить надійність та якість електропостачання споживачів. Тому до електричних мереж пред'являють техніко-економічні вимоги, до них входять: розрахунок, проектування та кваліфікована експлуатація.

Основним призначення електричних мереж, є розподілення та передача електроенергії до споживачів або на крупні вузлові підстанції.

Електроенергія є найбільш універсальним видом енергії. Широке застосування електроенергії в усіх галузях промисловості пояснюється відносною простотою її виробництва, передачі, розподілу між споживачами і легкістю перетворення в інші види енергії. Потужність енергосистем безперервно зростає, і ця тенденція розвитку енергетики буде зберігатися і в майбутньому.

Також при проектуванні мереж необхідно враховувати вплив клімату, тому що, при кваліфікованій експлуатації аварію виникають внаслідок зміни кліматичних властивостей.

Отже електрична мережа є суттєвою ланкою у електропостачанні, тому до неї є ряд вимог, таких як:

- економічність(як до інженерної споруди);

- надійність;

- передача та розподіл електроенергії не погіршуючи її якості.

Також для завчасного попередження аварій, необхідно проводити систематичний нагляд та контроль за мережею. Також контроль дозволяю впливати на покрашення техніко-економічних якостей мережі.

На сьогоднішній день, під поняттям проектування електричної мережі розуміють розвиток та вдосконалення існуючої електричної мережі.

Завдання проектування електричної мережі належить до класу оптимізаційних задач, однак не може бути строго вирішена оптимізаційними методами у зв'язку з великою складністю задачі, обумовленої многопараметрічностью і динамічним характером завдання, дискретністю і частковою невизначеністю вихідних параметрів. Якщо врахувати попередні твердження, то проектування зводиться до наступних пунктів:

- розробка рівних за надійністю та технологічним ефектом варіантів;

- розрахунок економічних критеріїв за розробленими варіантами;

- вибір варіанта за найменшими показниками економічних критеріїв.

Метою курсового проекту є вибір оптимальної схеми приєднання двох нових вузлів навантаження до функціонуючої районної електричної мережі і оцінка припустимості електричних режимів, які виникають у зв’язку з цим в мережі.

Вихідними даними для розв'язання поставленої задачі послужили відомості про взаємне розташування споживачів та джерела живлення, величини та характер змінювання навантаження у вузлах.

ВИХІДНІ ДАНІ

 

Аналіз існуючої мережі щодо можливості її розвитку

 

Економічний розвиток району вимагає будівництва двох нових промислових підприємств. Для їх електропостачання буде потрібно спорудження двох нових споживчих підстанцій (СПС). Їх підключення повинне бути здійснене до функціонуючої районної електричної мережі.

До функціонуючої мережі входять шість споживачів та одне джерело живлення (ДЖ). Відомості про вузли навантаження приведені у табл.1.1.

Конфігурація функціонуючої електричної мережі представлена на рис.1.1.

На ДЖ існує схема електричних з’єднань - дві системи шин з обхідною. На ВП з боку вищої напруги прийнято схему чотирикутника. Розподільний пристрій середньої напруги має схему - дві системи шин з обхідною. Маємо 6 приєднань ПС Б і ПС Е приєднані за схемою найкоротшої відстані та С В, ПС Д і ПС Г приєднані за схемою магістральної мережі з відгалуженням. З боку низької напруги використовуємо поодиноку секціоновану систему шин (рис. 1.2).

 

 

Таблиця 1.1 – Відомості про вузли навантаження

Найменування вузла	Галузь промисловості	U 2ном кВ	Тип трансформатора	Тип КУ	Q ку.ном Мвар
А	Автобудівництво		АТДЦТН -125000/220/110	4*УК - 1125	4,5
Б	Деревообробна		ТДH–16000/110	4*УК – 900 4*УК - 150	4,2
В	Харчова промисловість		ТДН–10000/110	4*УК – 750 4*УК – 112,5	3,45
Г	Харчова промисловість		ТДН–16000/110	2*УК – 1125 2*УК - 150	5,1
Д	Легка промисловість		ТДН–16000/110	4*УК - 750
Е	Ремонтно-механічний завод		ТДН–10000/110	4*УК - 750

 

Для існуючої мережі число використання максимумів активного навантаження дорівнює Т_м=5400 годин; число годин максимальних втрат дорівнює τ=3900 годин.

 

Параметри режимів вузлів навантаження наведені в табл. 1.2

 

Таблиця 1.2 – Параметри режимів вузлів навантаження

Наименування вузла	Максимальний режим, 10 г.	Мінімальний режим, 5 г.	Режим наибільших навантажень в енергосистемі
Р М МВт	Q M Мвар	Р м МВт	Q м Мвар	P ф1 МВт	Q ф1 Мвар	tg ф1
А	20,16	7,68	8,4	4,96	20,16	7,68	0,38
Б			4,2	2,04			0,40
В			8,58	2,4			0,38
Г			11,88	3,36			0,39
Д		5,4	5,44	0,6		5,64	0,35
Е			4,62	2,85			0,36

 

Система електропостачання району умовно ділиться на систему внутрішнього і зовнішнього електропостачання.

Як видно з принципової схеми (рис.1.2) система зовнішнього електропостачання включає до себе ДЖ напругою 220 кВ і ЛЕП, довжиною 30,14 км, яку виконано проводами АС-240/56. Коефіцієнт запасу пропускної здатності ЛЕП розрахуємо за формулою:

 

, (1.1)

 

де - коефіцієнт запасу пропускної здатності ЛЕП[1],

- допустиме значення струму для заданого перетину проводів,

- аварійне значення струму для заданого перетину проводів.

На ВП встановлено два автотрансформатори АТДЦТН-125000/220/110. Коефіцієнт завантаження автотрансформаторів ВП дорівнює 0,455, тобто автотрансформатори залишаються недовантаженими. Тому підключення нових вузлів навантаження призведе до більш ефективної роботи автотрансформаторів.

Система внутрішнього електропостачання має напругу 110 кВ. Використовуються ЛЕП, виконані проводами АС-150/34 та АС-120/27. ЛЕП виконана на двохланцюгових та одноланцюгових опорах для всіх споживачів. Підстанції споживачів електропостачання мають компенсувальні пристрої, вимикачі, двообмоткові силові трансформатори, з вищого боку яких використовується схема спарений блок лінія- трансформатор; а з нижчого боку ПС має поодиноку секціоновану систему шин. Дані про ЛЕП представлені на рис.1.2.

 

 

 

 

Рисунок 1.1 – Конфігурація функціонуючої електричної мережі

Рисунок 1.2 –Принципова схема функціонуючої електричної мережі

Нові вузли навантаження розташовані таким чином, вузол Ж тяжіє до групи споживачів В, Г та Д, а вузол К до групи споживачів Б і Е. Тобто розвиток мережі буде йти у цей бік Тому визначимо існуюче завантаження ЛЕП (табл.1.3). Коефіцієнт запасу пропускної здатності ЛЕП розрахуємо за формулою (1.1). Отже, бачимо, що ЛЕП ДЖ-ВП має достатній коефіцієнт запасу пропускної здатності ( = 2,04).

 

Таблиця 1.3 – Коефіцієнти завантаження ЛЕП функціонуючої мережі

Найменування ділянки	P діл +jQ діл МВА	I ав А	Марка провода	I доп А
ДЖ-ВП	101,35+j51,65	298,87	АС-240/56		2,04
ВП-О	29+j11		АС-120/27		6,47
ВП-О’	37+j18		АС-150/34		6,08

 

Результати розрахунку показують, що ЛЕП мають достатній запас пропускної здатності. Таким чином реконструкція існуючої мережі можлива.

 

 

1.2 Визначення характеристик нових вузлів і района вцілому

Географічне розташування нових вузлів навантаження і їх максимальні та мінімальні активні і реактивні потужності показані на рис. 1.1. Дані про нові вузли навантаження приведені в табл.1.4.

 

Таблиця 1.4 – Дані про нові вузли навантаження

Найменування вузла	Максимальні навантаження	Галузь промисловості	Категорія надійності	Номін. напруга U 2ном кВ
P M МВт	Q M Мвар
Ж			Друковані та оздоблювальні фабрики
К			Прядильно-ткацькі фабрики

 

Графіки навантажень нових ВН представлені на рис.1.3.

Підсумувавши графіки навантажень нових вузлів з графіками навантажень існуючих вузлів, отримаємо новий груповий графік навантаження. Перспективний графік навантаження представлений на рисунку 1.4.

На основі отриманого графіку визначимо перспективне добове і річне споживання активної і реактивної електроенергії.

Для цього знайдемо спочатку споживання активної та реактивної енергії в зимову режимну добу. Оскільки графік навантаження ступінчастий, добове споживання електроенергії визначається підсумовуванням значень в

 

Рисунок 1.3 – Графік навантажень вузлів Ж (а) і К (б)

 

підсумкових строках таблиці 1.5 для активних Р _St і реактивних Q_St навантажень:

 

,

 

де Dt – інтервал часу дискретизації графиків, який дорівнює однієї годині.

Таким чином, споживання активної та реактивної енергії в зимову режимну добу дорівнює:

 

МВт∙год.

 

Рисунок 1.4 - Перспективний графік активного Р та реактивного Q навантажень

 

Споживання електроенергії в літній період відрізняється від зимового енергоспоживання за величиною. Характер графіків навантаження в літні режимні доби зберігається, але максимальні значення активної та реактивної навантажень складають 0,6 від зимових максимумів. Тоді й споживання електроенергії складе:

 

W _доб.л = 0,6 W _доб.з МВт∙год;

 

Для умов Донбасу кількість зимових доби приймається рівним 213, а річних - 152. Таким чином, річне споживання електроенергії складає:

 

W _р=213 W _доб.з+152 W _доб.л= W _доб.з(213+0,6×152)= МВт∙год.

 

Число годин використання максимумів активного Т_М навантаження:

 

Таблиця 1.5 – Побудова групових графіків навантаження в зимову режим на добу

Хар-р нав.	Наімен. вузла	В е л и ч н а а к т и в н о г о Р (t) и р е а к т и в н о г о Q (t) н а в а н т а ж е н н я в ч а с t
Активна МВт	Ж	8,4	8,4	8,4	8,4	8,4	8,4	8,4	10,8	10,8	10,8	10,8				10,8	10,8			10,08	10,8	10,8	10,8	9,6	8,4
К	10,8						12,9	15,8	16,5			12,4	16,5				14,4			16,6	16,6
Сума	51,7	49,8	45,3	44,4	43,1	46,5	47,9	75,9	90,9	96,2	89,6	82,4	78,0	86,7	87,8	81,3	76,6	81,3		79,0			63,8	55,9
Разом	70,8	69,1	64,7	63,7	62,52	65,8	69,2	102,5	118,2	124,9	118,3	106,8	106,5	115,7	116,5	110,1		111,2		106,4	108,3	103,8	84,3	75,3
Реактивна Мвар	Ж	4,1	4,1	4,4	4,1	4,1	4,1	4,1	4,6	4,6	4,6	4,6	4,6			4,6	4,6			4,5	4,6	4,6	4,6	4,5	4,1
К	5,46	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	5,74	5,7	6,72			5,74	6,72	6,72			6,16					5,95	5,46	5,46
Сума	18,3	18,5	17,5	16,3	16,2	16,9	15,9	27,5	35,2	36,1	34,4	32,4	33,3	35,5	33,7	33,5	30,5	31,0	30,0	28,8	29,4	29,2	23,4	19,4
Разом	27,81	28,09	27,35	25,85	25,81	26,45	25,77	37,83	46,52	47,68	45,99	42,74	44,98	47,25	45,31	45,13	41,64	43,01	41,54	40,41	41,04	39,70	33,40	28,9
	min	max