Проектирование элементов систем электроснабжения сельского хозяйства
Проектирование элементов систем электроснабжения сельского хозяйства
Аннотация
Курсовой проект выполнен в
объеме: расчетно-пояснительная записка на 38 листов формата А4, лист с
индивидуальным заданием, 18 таблиц, 5 рисунков, 2 листа формата А1 с
выполненной на них графической частью проекта.
Ключевые слова:
электроснабжение;
трансформатор;
мощность;
напряжение;
нагрузка;
потери;
надбавки;
регулировочное ответвление;
послеаварийный режим.
В данном курсовом проекте был
осуществлен расчет и проектирование Высоковольтной линии-110 кВ для
электроснабжения сельского хозяйства.
В данном курсовом проекте был
осуществлен расчет и проектирование ВЛ-110 кВ для электроснабжения
сельского хозяйства.
В ходе расчета был произведен
выбор числа и мощности трансформаторов; составление схемы замещения; выбор
сечения проводов линии 110 кВ; определение напряжения; расчет
послеаварийного режима; выбор материала и типа опор ВЛ; определение критических
пролетов; расчет монтажных стрел провеса.
Данное курсовое проектирование
имеет цель ознакомления с основными приемами и методами проектирования
элементов систем электроснабжения сельского хозяйства, проявления навыков
самостоятельной работы с технической литературой и нормативными документами,
дает возможность проявить самостоятельность в выборе решений, связанных с
оптимизацией параметров сети.
Принимаем по умолчанию II категорию потребителей, терпящих перерывы в
электроснабжении. Соответственно, на подстанциях устанавливаем по одному
трансформатору. Его мощность выбираем с учетом длительно допустимой 30%
перегрузки.
Трансформаторы выбираем по
каталожным данным [1,2,3] с учетом заданной мощности потребителей и уровня
номинального напряжения. Сведения заносим в таблицу:
Таблица 1. Технические данные
выбранных трансформаторов
Нагрузка электрической сети
задана на шинах низшего напряжения ТП. Вместе с тем, нагрузка высшего
напряжения больше заданной нагрузки на величину потерь мощности в
трансформаторах. Кроме того, необходимо учитывать тот факт, что линия обладает
зарядной мощностью, которая уменьшает общую реактивную нагрузку сети.
Приводим заданные нагрузки к
высшему напряжению, используя формулу:
,
где , - соответственно активная и реактивная
мощности, заданные на
вторичной стороне ТП;
, - суммарные активные и реактивные
сопротивления трансформа-
торов данной ТП;
-
номинальное напряжение трансформатора;
-
суммарная зарядная мощность линий, приложенная в точке
подключения данной нагрузки (ТП).
Зарядную мощность определяем, (Мвар):
,
где -
номинальное напряжение сети;
-
суммарная длина линий;
-
реактивная проводимость линии (принимаем для минимального сечения (70 мм2)
См/км).
Так как, зарядная мощность
распространяется по всей длине линии, то принято схематично распределять ее в
начале и в конце линии. Поэтому, полученное в
точке подключения нагрузки, т.е. На шинах высшего напряжения ТП, необходимо
разделить на два.
Для расчета необходимо составить
схему замещения электрической сети, в которой - направление мощности становится
произвольно, определяется число независимых контуров.
Расчет такой сети ведут в 2
этапа: определяют потокораспределение на участках без учета потерь мощности; рассчитывают
потери мощности, потокораспределение по участкам с учетом потерь мощности и
направление в точках сети.
1 2
3
A
6
5
Рис. 2. Схема
электрической сложнозамкнутой сети.
Определяем
число независимых контуров и задаемся неизвестными мощностями, согласно числу
контуров: и . Затем выражаем потоки
мощностей на каждом участке через принятые неизвестные мощности. Выраженные
мощности участков сводив в таблицу:
Для узла 6:
Для узла 3:
Аналогично для остальных узлов.
Таблица 2. Выраженные мощности
участков
№ участка
Выраженные мощности участков
Выполним
проверку правильности вычисления: сумма всех мощностей должна быть равна
мощности источника (точка ):
.
Для
нахождения и
составим
систему:
Для контура:
по :
;
по :
Для контура:
по :
;
по :
.
Получаем
две системы уравнений:
и .
Перегруппируем
системы для дальнейшего их решения:
и .
Решая
данные системы находим соответственно: ; ; ; ;
Подставляем
в таблицу 2 вместо , , , их значения:
Таблица
3. Численные значения выражений мощностей участков
Зная мощности участков линий,
определяем полную мощность и ток, протекающий по ним, а полученные данные
сводим в таблицу 4.
Расчет производим по следующим
формулам:
;
,
Таблица 4. Расчетные данные
№ участка
Выраженная мощность
Полная мощность , МВ×А
Ток на участке , А
Выбор сечения проводов линии 110
кВ проводится с учетом ряда факторов, например, технико-экономическое
сравнение различных вариантов капиталовложений, т.е. сечения проводов должны
соответствовать оптимальному соотношению между капитальными затратами на сооружение
линий, которые растут с увеличением сечения провода, и расходами, связанными с
потерями энергии, уменьшающимися при увеличении сечений проводов. Немаловажным
показателем является механическая прочность проводов воздушных линий, а также
условия образования короны. Однако для упрощенных решений этой задачи, согласно
ПУЭ, можно выбрать сечения проводов, используя расчеты методом экономической
плотности тока [5].
,
где -
расчетное значение тока в режиме наибольших нагрузок, проходящих по линии, А;
- экономическая плотность тока для заданных
условий работы линии, А/мм2 - для всех участков одинаковая (зависит
от материала провода (Аl) и времени использования) ().
Расчетные сечения, номинальные
значения сечений (с учетом минимальных допустимых значений по механической
прочности) и другие технические данные проводов по участкам сводится в таблицу
5.
Расчет и
производим по следующим формулам: ; .
Таблица 5. Технические данные
проводов участков линии
Для выполнения данного пункта
задания необходимо рассмотреть два контура и решить уравнения:
.
Для решения представим нашу
схему сети 110 кВ (рис.2) в виде схемы замещения:
8,56 8,88
7,85
10,70
3,08
8,99 11,10
9,32
17,12
3,96
17,76
8,40 3,06 4,34
3. Схема замещения сети 110 кВ.
Таблица 6. Выраженные мощности
участков
№ участка
Выраженные мощности участков
Составляем уравнения для первого
контура:
Составляем уравнения для второго
контура:
Решив полученную систему находим:
;
; ; .
Подставляя полученные значения в
выраженные мощности участков, производим перерасчет сечений проводов, с учетом
сопротивлений выбранных ранее проводов.
Таблица 7. Численные значения
выражений мощностей участков
№ участка
Выраженные мощности участков
Зная мощности участков линий,
определяем полную мощность и ток, протекающий по ним, а полученные данные
сводим в таблицу 8.
Таблица 8. Расчетные данные
№ участка
Выраженная мощность
Полная мощность , МВ×А
Ток на участке , А
Согласно пересчитанному току на
каждом из участков производим повторный выбор сечений проводов с учетом
сопротивлений на данном участке. Следовательно, заполняем повторно таблицу с
техническими данными проводов участков линий.
Таблица 9. Технические данные проводов
участков линии