Курсовой проект по дисциплине «электрические сети и системы» «Проектирование развития районной электрической сети»

3 Расчет тока нагрузки и выбор сечения проводов

Определяем нагрузки на участках проектируемой сети А, расчетный ток в нормальном режиме, максимальный ток на пятый год эксплуатации линии.
P_1-8 = P₈ = 45МВт
P_1-15 = P₁₅ = 40МВт
P_1-13 = P₁₃ = 25МВт
P_1-6 = P₆ = 15МВт
Определяем расчетный ток линии в нормальном режиме:
(3.1)
где Р_р - мощность, передаваемая по сети, кВт;
U_ном - поминальное напряжение, кВ;
n - количество цепей;
Определим максимальный ток линии па пятый год эксплуатации
(3.2)
где α_i – коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии; α_i =1,05; [1, стр.158]
α_T – коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки; α_T = 1,3 (при К_М=1,0 и Т_max > 6000 ч)
[1, стр.158, табл.4.9].
Выбираем сечение проводов используя «Экономические интервалы токовых нагрузок» для одноцепных и двухцепных ВЛ 110 кВ на железобетонных опорах для 2-го района по гололеду [5, стр. 14, табл. 2.1]; определяем допустимые токи; уточняем допустимые токи с учетом условий окружающей среды.
I_доп.о.с = К_о.с · I_доп. , (3.3)
где К_о.с - коэффициент, учитывающий отклонение температуры;
К_о.с = 0,89 при t = +38⁰С [1, стр.292, табл.7.13]
Проверяем выбранные провода на нагрев в аварийном режиме
I_ав = 2·I_max5 ≤ I_доп.о.с (если линия двухцепная); (3.4)
I_ав = 0, если линия одноцепная.
Расчёты по формулам (3.1…3.4) для схемы А сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 - Выбор сечения проводов для варианта А

Участок цепи	Рmax, МВт	Iр5, А	Imax5, А	F, мм^2	Марка провода	Iдоп., А	Iдоп.о.с, А	Iaв, А
1-8	45	131,2	179,1	185	2хАС-185/29	510	453,9	358,2
1-15	40	116,6	159,2	185	2хАС-185/29	510	453,9	318,4
1-13	25	72,9	99,5	120	2хАС-120/19	390	347,1	199
1-6	15	87,5	119,4	120	АС-120/19	390	347,1	0

Проверка провода на нагрев в нормальном режиме
I_{доп.о.с.} ≥ I_max5
I_{доп.о.с.1-8} = 453,9А > 179,1А = I_{max5 1-8}
Проверка провода на нагрев в аварийном режиме
I_доп.о.с ≥ I_ав
I_{доп.о.с.1-8} = 453,9А > 358,2А = I_ав.1-8
Вывод: провод на всех участках проходит проверку на нагрев как в нормальном, так и в аварийном режиме.
Определяем нагрузки на участках проектируемой сети Б, расчетный ток в нормальном режиме, максимальный ток на пятый год эксплуатации линии.
P_1-8 = P₈ = 45МВт
P_1-6 = P₆ = 15МВт
Распределение мощностей для кольца 1-13-15-1:



Нанесем найденные потоки на головных участках на схему и определим точку потокораздела.

Рисунок 4 - Распределение потоков мощности в кольце 1-13-15-1
Точка потокораздела – узел 15.
Проверяем полученное потокораспределение по закону Кирхгофа:
Р_1-13 + Р_1-15 = Р₁₃ + Р₁₅
31,8 + 33,2 = 25 + 40
65 = 65 МВт
Расчёты по формулам (3.1), (3.2) для схемы Б сведены в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 - Расчетные данные для выбора сечения проводов варианта Б

Участок цепи	Рmax, МВт	Iр5, А	Imax5, А	F, мм^2	Марка провода	Iдоп., А	Iдоп.о.с, А	Iaвmax, А
1-13	31,8	185,5	253,1	240	АС-240/32	605	538,5	517,4
13-15	6,8	39,7	54,1	120	АС-120/19	390	347,1	318,4
1-15	33,2	193,6	264,3	240	АС-240/32	605	538,5	517,4
1-8	45	131,2	179,1	185	2хАС-185/29	510	453,9	358,2
1-6	15	87,5	119,4	120	АС-120/19	390	347,1	0

Расчет аварийного режима для варианта Б производится для двух случаев:

1) Обрыв линии 1-13

С учетом увеличения нагрузки на пятом году эксплуатации:

2) Обрыв линии 1-15

С учетом увеличения нагрузки на пятом году эксплуатации:

4 Расчёт параметров схем замещения

Для всех участков линий схем А и Б проводим расчёт параметров схем замещения. Исходные данные для схемы А представлены в таблице 4.1. Исходные данные для схемы Б представлены в таблице 4.2.
Таблица 4.1 -Исходные данные для схемы А [1, стр.277, табл.7.5]

Участок сети	P, МВт	L, км	Марка провода	r0, Ом/км	x0, Ом/км	B0·10^-6 См/км
1-6	15	50	2хАС-185/29	0,159	0,413	2,747
1-8	45	110	2хАС-185/29	0,159	0,413	2,747
1-13	25	60	2хАС-120/19	0,244	0,427	2,658
1-15	40	80	АС-120/19	0,244	0,427	2,658

Таблица 4.2 - Исходные данные для схемы Б [1, стр.277, табл.7.5]

Участок сети	P, МВт	L, км	Марка провода	r0, Ом/км	x0, Ом/км	B0·10^-6 См/км
1-13	31,8	60	АС-240/32	0,118	0,405	2,808
13-15	6,8	110	АС-120/19	0,244	0,427	2,658
1-15	33,2	80	АС-240/32	0,118	0,405	2,808
1-8	45	50	2хАС-185/29	0,159	0,413	2,747
1-6	15	110	АС-120/19	0,244	0,427	2,658

Определяем активное и реактивное сопротивление линий
(4.1)
(4.2)
где r₀ - удельное активное сопротивления линии, Ом/км;
x₀ - удельное реактивное сопротивления линии, Ом/км;
l - длина линии, км;
n - количество цепей;
N - количество расщеплений.
Для линии напряжением менее 220 кВ активная проводимость равна нулю. Тогда реактивную проводимость определим по формуле:
(4.3)
где В₀ - удельная емкостная проводимость линии, См/км
L - длина линии, км;
n - количество цепей;
N - количество расщеплений.
Генерируемая реактивная мощность:
(4.4)
где В_л - удельная проводимость линии, См/км;
U_ном - номинальное напряжение линии, кВ.
Расчёты по формулам (4.1...4.4) сведены в таблицы 4.3 и 4.4.
Таблица 4.3 - Параметры схемы замещения линий варианта А

Участок цепи	Rл, Ом	Хл, Ом	Вл·10^-6, См	Qс,/2 Мвар
1-6	3,98	10,33	274,70	1,66
1-8	8,75	22,72	604,34	3,66
1-13	7,32	12,81	318,96	1,93
1-15	19,52	34,16	212,64	1,29

Таблица 4.4 - Параметры схемы замещения линий варианта Б

Участок цепи	Rл, Ом	Хл, Ом	Вл·10^-6, См	Qс,/2 Мвар
1-13	7,08	24,30	168,48	1,02
13-15	26,84	46,97	292,38	1,77
1-15	9,44	32,40	224,64	1,36
1-8	3,98	10,33	274,70	1,66
1-6	26,84	46,97	292,38	1,77

5 Выбор силовых трансформаторов

Для потребителей I категории выбираем два трансформатора, включенных по схеме с автоматическим вводом резерва (АВР). Для потребителей II категории выбираем два трансформатора с обеспечением ручного ввода резерва. Для потребителей III категории устанавливаем один трансформатор и предусматриваем складской резерв.
Определяем расчётную мощность подстанции:
(5.1)
где Р - мощность узла, МВт.
Определяем мощность каждого трансформатора подстанции по условию:

(5.2)
где S_p - расчётная мощность подстанции, MBА;
К_ав - коэффициент аварийных перегрузок;
К_ав = 1,4 - для потребителей первой и второй категории;
К_ав = 1,3 - для потребителей третьей категории;
n - число трансформаторов.
Для потребителей I, II категории будем выбирать двух- трансформаторные подстанции.
Для первого и второго варианта развития сети выбор силовых трансформаторов одинаковый.
Расчёты по формулам (5.1), (5.2) и выбор силовых трансформаторов представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Выбор силовых трансформаторов

Узел	Мощность нагрузки		Sном.т, МBA	Тип трансформатора
	Р, МВт	Sp, МВА
8	45	50	35,7	2хТРДН-40000/110
15	40	44,4	31,7	2хТРДН-40000/110
13	25	27,8	19,9	2хТРДН-25000/110
6	15	16,7	16,7	ТРДН-25000/110