1. По линии 1-4 протекает мощность ;
2. По линии 2-3 протекает вся мощность ;
3. По линии 1-3 протекает мощность
По мощностям находим токи в линиях в послеаварийном режиме :
Для схемы 5а:
, где ;
Для схемы 5б:
Для выбранного нами сечения 240 мм2 , условие выполняется для любых схем в послеаварийном режиме.
5. Выбор схемы выдачи мощности и трансформаторов ТЭЦ
Схему выдачи мощности генераторами ТЭЦ строим по принципу схемы с генераторным распределительным устройством (ГРУ) рис.6. От шин ГРУ получают питание потребители на напряжении 10 кВ и потребители собственных нужд (с.н.) через трансформаторы собственных нужд ТСН напряжением 10/6 кВ.
В схеме (рис.6) ТЭЦ с ГРУ связь с системой осуществляется через два трансформатора связи Т. Выбор мощности трансформаторов производят с учётом графика тепловой нагрузки ТЭЦ, возможного отказа одного из генераторов:
Используя таблицу 6 [1] полученное значение мощности округляем до ближайшей большей номинальной мощности трансформатора
6. Выбор трансформаторов и схем подстанций в узлах нагрузки
На подстанциях, от которых получают питание потребители 1 и 2 категории устанавливают два трансформатора с учётом допустимой перегрузки в аварийном режиме, в следствии отключения одного из трансформаторов по формуле:
, где - коэффициент допустимой перегрузки.
Для узла 3:
Для узла 4:
Используя данные из табл.6 [1] округляем полученные значения мощностей до ближайших больших номинальных мощностей трансформаторов:
Для узла 3:
Для узла 4:
Поскольку схема нашей сети кольцевая, то и принимаем схемы подстанций в узлах 3 и 4 транзитные в замкнутой схеме.
Схема подстанции в узле 3 рис.7.
Схема подстанции в узле 4 рис.8.
7. Приведение нагрузок узлов и мощности ТЭЦ к стороне ВН
В соответствии с заданием нагрузки узлов заданы на стороне низшего напряжения (НН) 10 кВ. Приведение нагрузок к стороне высшего напряжения (ВН) выполняется для последующего упрощения расчётной схемы установившегося режима электросети.
На рис.9а показан участок схемы электрической сети: две линии W1 и W2 подходят к некоторому узлу i. Нагрузка на стороне НН составляет
.
Сема замещения этого участка сети приведена на рис.9,б . Нагрузка узла i , приведённая к стороне ВН определяется по формуле:
, где
и - потери активной и реактивной мощности в трансформаторах Т;
и - половины зарядных мощностей линий W1 и W2.
Рис.9
Потери мощности в трансформаторах вычисляем по выражениям:
п – количество трансформаторов в узле i
- расчётная нагрузка узла i кВА
- паспортные данные трансформаторов из табл.6 [1].
Для узла 3:
Для узла 4:
Для узла 2:
Зарядную мощность линий вычисляем по формуле:
, где
- количество цепей линии;
- удельная проводимость линий по табл.5 [1].
L – длина линии км;
- номинальное напряжение сети кВ.
Для ЛЭП 1-3:
для ЛЭП 2-3:
для ЛЭП 2-4:
для ЛЭП 1-4:
Находим нагрузки узлов приведённых к стороне ВН:
Для узла 3:
для узла 4:
Рассмотрим эквивалентную схему ТЭЦ рис.10а
Рис.10
Через трансформаторы Т протекает мощность:
Приведение мощности к стороне ВН выполняется так же, как и для подстанций, но с учётом направлении мощности.
После приведения мощностей узла 2 к стороне ВН схема замещения этого узла сводится к более простому виду рис.10,б:
Узел 2:
Узел 3:
Узел 4:
Узел 1:
8. Расчёт установившегося режима электрической сети
При выполнении расчёта заданными считаются:
1) Уровень напряжения на шинах районной подстанции (в узле 1) и на шинах ТЭЦ (в узле 2) в период наибольшей нагрузки ;
2) Приведённые к стороне ВН мощности нагрузок в узлах ;
3) Мощность ТЭЦ на стороне ВН ;
4) Параметры линий электропередачи, которые определяются по погонным сопротивлениям и , проводимости (табл.5) [1] и длинам линий L: .
Находим параметры ЛЭП:
Для ЛЭП 1-3:
Для ЛЭП 2-3:
Для ЛЭП 2-4:
Для ЛЭП 1-4:
Для расчёта установившегося режима составим схему замещения электрической сети с мощностями узлов, приведёнными к стороне ВН. (рис.11)
Рис.11
При расчёте замкнутой сети сначала определим предварительно (без учёта потерь) распределение мощностей:
=
=
Для проверки правильности расчётов проверим условие:
Условие выполняется следовательно, расчёт мощностей головных участков выполнен правильно Мощности отдельных участков выполняем по первому закону Кирхгофа:
Потоки мощности направлены в обратные стороны, на что указывает знак минус.
Рис.12
В результате расчёта предварительного распределения мощностей определяем узел потокораздела им становятся узлы 2,3 и 4. По узлу потокораздела 2 схему делим на два магистральных участка: 1-3-2 и 1’-4-2. Участок 1-3-2 делим то же на два магистральных участка по узлу 3, участок 1’-4-2 делим по узлу 4.
Расчёт разомкнутых схем выполняем в два этапа. На первом этапе определяем уточнённое потокораспределение в сети. Расчёт ведём при напряжении сети, равном :
Мощность в конце линии 13:
мощность в начале линии составит:
Мощность в конце линии 23:
мощность в начале линии составит:
Мощность в конце линии 24:
мощность в начале линии составит:
Мощность в конце линии 1’4:
мощность в начале линии составит:
Мощность требуемая от источника узла 1, определяем по первому закону Кирхгофа:
мощность от источника 2 в линию 23:
мощность от источника 2 в линию 24:
мощность от источника 1’:
На втором этапе расчёта определяем напряжения в узлах сети. Напряжение в центре питания (на узловой подстанции, узел 1 и на шинах ТЭЦ узел 2) в режиме наибольшей нагрузки составляет , тогда падение напряжения составит:
В ЛЭП 1-3:
модуль напряжения в узле 3 составит:
напряжение в узле 3 при учёте только продольной составляющей падения напряжения составит:
Видно, что влияние поперечной составляющей падения напряжения в сети 220 кВ незначительно . В дальнейшем при расчёте напряжений с целью упрощения будем учитывать только продольные составляющие падения напряжения, называемую потерей напряжения.
В ЛЭП 2-3:
В ЛЭП 2-4:
В ЛЭП 1’-4:
Ограничимся в расчётах одной итерацией. Некоторое отличие напряжений узлов 3 и 4 вычисленных для левых и правых частей схем можно объяснить пренебрежением поперечной составляющей падений напряжения и ограничением расчётов одной итерацией. В дальнейших расчётах будем полагать, что напряжение в узле 3 составляет и напряжение в узле 4 составляет .
9. Регулирование напряжения
Расчёт напряжения на вторичной обмотке трансформаторов.
Расчёт напряжения на вторичной обмотке трансформаторов рассмотрим на примере узла 3, схема замещения которого приведена на рис.13.
Рис.13
Потеря напряжения в двух трансформаторах узла 3 составит:
где
напряжение на вторичной обмотке трансформатора приведённое к первичной:
действительное напряжение на вторичной обмотке трансформаторов при номинальном коэффициенте трансформации:
Для узла 4:
где
действительное напряжение на вторичной обмотке трансформаторов при номинальном коэффициенте трансформации:
Условие и при номинальных коэффициентах трансформации не выполняется, тогда необходимо РПН трансформаторов перевести с нулевого ответвления на требуемое ответвление Uотв.т. обеспечив на вторичной обмотке трансформатора напряжение не ниже 10,5 кВ.
Напряжение требуемого регулировочного ответвления:
Полученное напряжение требуемого регулировочного ответвления округляем до ближайшего - го стандартного значения:
Для узла 4:
Полученное напряжение требуемого регулировочного ответвления округляем до ближайшего - го стандартного значения:
Требование и выполняется.
10. Расчёт конструктивной части ВЛ
Расчётные климатические условия:
II – район по гололёду (максимальная толщина стенки гололёда ) [4]
II – район по скоростному напору ветра (максимальный напор ветра ) [4].
На основании исходных данных из приложения 4[3] предварительно выбираем промежуточную одноцепную, бетонную опору на напряжение 220 кВ типа ПБ 220-1. Габаритный пролёт для этой опоры с проводом АС-240 составляет . Расчётный пролёт принимается равным Геометрические размеры опоры из прил.3 [3].
Удельные нагрузки на провод:
Из таблицы физико-механических характеристик проводов (прил.1 [3]) находим вес одного километра провода:
и диаметр провода марки АС-240 , тогда
, где р1 – удельная нагрузка от собственного веса провода , F- его сечение
,
где р2- удельная нагрузка от веса гололёда на провода, исходя из цилиндрической формы гололёдных отложения,
,
где - суммарная удельная нагрузка от веса проводов и гололёда
,
где - удельная нагрузка от давления ветра при отсутствии гололёда
,
где - удельная нагрузка от давления ветра при наличии на проводе гололёда
,
где - удельная нагрузка от веса провода без гололёда и ветра
,
где - удельная нагрузка от веса провода, покрытого гололёдом, и ветра
Наибольшая удельная нагрузка
Определяем исходный режим :
В качестве исходного режима предварительно выбираем режим наибольшей внешней нагрузки. Параметры этого режима , , .
Значения температуры гололёдообразования принимаем в соответствии с рекомендацией ПУЭ [4], значение допустимого механического напряжения - из таблицы физико-механических характеристик проводов (прил.1 [3]).
, где
Е – модуль упругости материала провода (прил.1 [3])
- расчётная длина пролёта = 261 м.
(прил.1 [3])
Вычисляем левую часть уравнения состояния провода:
В правую часть уравнения состояния провода подставим параметры режима низшей температуры . Коэффициенты А и В неполного кубического уравнения будут соответственно равны:
Неполное кубическое уравнение для режима низшей температуры примет вид:
Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (прил.6 [3]) (начальное приближение ) даёт величину механического напряжения в проводе в режиме низшей температуры:
В правую часть уравнения состояния подставим параметры режима среднегодовой температуры . Коэффициенты А и В неполного кубического уравнения будут соответственно равны:
Неполное кубическое уравнение для режима среднегодовой температуры примет вид:
Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (прил.6 [3]) (начальное приближение ) даёт величину механического напряжения в проводе в режиме среднегодовой температуры:
Проверим условия механической прочности провода:
В режиме наибольшей внешней нагрузки:
В режиме минимальной температуры:
В режиме средней температуры:
Условия выполняются, следовательно, исходный режим выбран правильно.
Расчёт монтажных стрел провеса.
Для двух значений температуры и величины механического напряжения в проводе вычислены выше и составляют соответственно и . Выполним расчёт механического напряжения в проводе для режима высшей температуры .
В правую часть уравнения состояния провода подставим параметры режима высшей температуры . Коэффициенты А и В неполного кубического уравнения будут соответственно равны:
Неполное кубическое уравнение для режима высшей температуры примет вид:
Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (прил.6 [3]) (начальное приближение ) даёт величину механического напряжения в проводе в режиме высшей температуры:
Для трёх значений температур вычисляем стрелы провеса по формуле:
По полученным значениям стрел провеса строим монтажный график (рис.14)
Рис.14
Проверка габарита воздушной линии
Для проверки габарита ВЛ необходимо знать максимальное значение стрелы провеса провода . Максимальная стрела провеса провода имеет место в одном из двух режимов: в режиме высшей температуры или в режиме максимального гололёда без ветра. Стрела провеса в режиме высшей температуры определена
Выполним расчёт механического напряжения в проводе и его стрелы провеса для режима максимального гололёда без ветра. В правую часть уравнения состояния провода подставим параметры этого режима : Коэффициенты А и В неполного кубического уравнения будут соответственно равны:
Неполное кубическое уравнение для режима гололёда без ветра будет иметь вид:
Решение этого уравнения даёт величину механического напряжения в проводе в режиме гололёда без ветра: . Стрела провеса провода в этом режиме составит:
Итак, максимальная стрела провеса провода имеет место в режиме гололёда без ветра.
Установленный ПУЭ габарит ВЛ напряжением 220 кВ для населённой местности Учитывая геометрические размеры предварительно выбранной опоры ПБ-220-1 и длину гирлянды изоляторов (прил.3 и 5 [3]) проверим условие:
, где
- расстояние от точки подвеса нижнего провода до земли;
- длина гирлянды изоляторов;
- максимальная стрела провеса провода
Условие выполняется, следовательно, опора выбрана правильно.
Литература
1. Электропитающие системы и электрические сети: Рабочая программа, задание на курсовой проект, методические указания к выполнению курсового проекта.- СПб.: СЗТУ, 2004.- 29с.
2. В.Н. Костин, Е.В. Распопов, Е.А. Родченко. Передача и распределение электроэнергии: Учеб.пособие.- СПб.: СЗТУ, 2004 – 147 с.
3. Костин В.Н. Системы электроснабжения. Конструкции и механический расчёт: Учеб.пособие.- СПб.: СЗТУ, -93 с.
4. Правила устройства электроустановок. 6-е изд.- М.: Изд-во ДЕАН, 2001.
5. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
Страницы: 1, 2
