Расчет установившегося режима электрической сети. Курсовая работа

Схема эл. принц.1.cdw

Карта режима электрической сети1.cdw

Спецификация 2.cdw

Ведомость технического
Принципиальная схема
Пояснительная записка

Спецификация.FRW

Аннотация.doc

В данном курсовом проекте производится расчет параметров установившегося режима заданного варианта электрической сети.
Составлены схемы замещения и определены параметры воздушных линий электропередач результаты расчетов приведены в таблице.
Составлены схемы замещения и определены параметры автотрансформаторов. Определены приведенные мощности подстанций и определены параметры трансформаторов с расщепленной обмоткой. Определены приведенные мощности электростанции и определены параметры трехобмоточных трансформаторов.
Составлена расчётная однолинейная схема замещения сети и найдены потокораспределение активных и реактивных мощностей в ветвях схемы с учётом потерь мощности определены напряжения в узловых точках. Результаты расчета представлены в виде карты режима.
Определены суммарные потери мощности и энергии в именованных единицах и в процентах к суммарной мощности нагрузок и и энергии
К курсовому проекту прилагаем 2 чертежа:
- принципиальная электрическая схема сети
- карта режима электрической сети.

Задание.doc

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра «электромеханики»
на курсовой (ую) проект (работу) по дисциплине
(наименование дисциплины)
Студент 3-1-19-10 Группа ЭСиС-
(фамилия имя отчество) (№ акад. гр.)
Тема курсового (ой) проекта (работы)
Расчет установившегося режима электрической сети
Основное содержание: аннотация; введение; схемы замещения и параметры воздушных линий и автотрансформаторов; приведённые мощности подстанций; упрощенная схема замещения электрической сети; расчет установившегося режима электрической сети; расчет потерь мощности и энергии в сети; заключение.
Требования к оформлению:
1. Пояснительная записка должна быть оформлена в редакторе MS Word в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105-95 ЕСКД ГОСТ 19.701-90 ЕСПД
(ЕСКД ЕСПД ГОСТ др.)
ГОСТ Р 7.0.5-2008 СТО УГАТУ 016 - 2007
2. Графическая часть должна содержать:
Принципиальная схема электрической сети на формате А3; карта режима на формате А3
Дата выдачи « 2» февраля 2012 г.окончания « 21 » мая 2012 г.
Руководитель Потапчук Н.К.
Марки проводов и сечения линий
Марки (тип) трансформаторов автотрансформаторов
нагрузки на подстанциях и мощность ТЭЦ
За базисный и балансирующий узлы принимаем шины подстанции Б. Напряжение в базисном узле поддерживается на 10% выше номинального напряжения сети . Число часов использования максимальной нагрузки для всех подстанций . Тангенс нагрузки для всех подстанций для ТЭЦ .

Электроэнергетика В-3-1-19-10 Готовое.doc

Схемы замещения и параметры воздушных линий электропередач 10
Схемы замещения и параметры автотрансформаторов .14
Приведённые мощности подстанций .. .17
Упрощенная схема замещения электрической сети ..23
Расчёт установившегося режима электрической сети . .. . 26
Карта режима сети ..38
Расчёт потерь мощности и энергии в сети . 42
Список литературы 43
Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии. Таким образом электрическая сеть как элемент электроэнергетической системы обеспечивает возможность выдачи мощности электростанций ее передачу на расстояние преобразование параметров электроэнергии на подстанциях и ее распределение по некоторой территории вплоть до непосредственных электроприемников.
Простейшим прототипом сложной электроэнергетической системы выступает сеть с двумя источниками питания. Знание режимных свойств такой сети и инструментов качественного анализа ее режимов является тем мостиком который ведет к пониманию свойств и более сложных сетей.
Электрические сети современных энергосистем характеризуются многоступенчатостью т.е. большим числом трансформаций на пути от источников электроэнергии к ее потребителям. Наряду со сложностью конфигурации характерной особенностью электрических сетей является их многорежимность. Под этим понимается разнообразие режимов возникающих при выводе различных элементов сети в плановый ремонт и при аварийных отключениях.
Электрическая сеть должна надежно функционировать обеспечивать качество поставляемой потребителям электроэнергии и должна быть экономически выгодной.
Расчёт реальной электрической системы осуществляется на основе схемы замещения. Схемы замещения современных сложных электроэнергетических систем содержат десятки и даже сотни узлов и ветвей. При анализе режимов работы таких систем и разработке алгоритмов их расчёта на ЭВМ используются аппарат матричной алгебры теория графов и современные численные методы решения систем уравнений.
Для простых электрических сетей с небольшим числом контуров и узлов расчёты установившихся режимов обычно проводят «вручную» или на ЭВМ ограничиваясь одной двумя итерациями. Практика показывает что во многих случаях этих приближений вполне достаточно.
Схемы замещения и параметры воздушных линий электропередач
Расчёт параметров схемы замещения начинают с определения их значений для 1 км длины линии (погонные параметры).
Погонное активное сопротивление сталеалюминевого провода при температуре определяется выражением:
Где – удельное электрическое сопротивление алюминия при температуре ; – расчётное поперечное сечение токопроводящей (алюминиевой) части берётся для заданной марки провода из [3]; – коэффициент учитывающий удлинение провода из-за скрутки .
Сечение алюминиевой части мм2
Погонное индуктивное сопротивление сталеалюминевого провода рассчитывается по формуле
где – диаметр провода берётся для заданной марки провода из [1 3 4]; – среднегеометрическое расстояние между фазами определяемое следующим выражением:
Здесь – расстояние между проводами фаз а в с.
При расположении фаз по вершинам равностороннего треугольника равно междуфазному расстоянию при горизонтальном расположении проводов .
Погонная ёмкостная проводимость определяется выражением
Рисунок 1 Упрощенная схема замещения линии электропередачи
Эквивалентные параметры схемы находят по следующим формулам:
Здесь – длина линии в км; - номинальное напряжение; – количество параллельных линий.
Схемы замещения и параметры автотрансформаторов
Рисунок 2 Полная схема замещения автотрансформатора
Автотрансформатор АТДЦТН– 125000220110
Автотрансформатор АТДЦТН-200000220110
Рисунок 3 Упрощенная схема замещения АТ
Так как на подстанции 1 установлены два автотрансформатора:
АТДЦТН-125000220110 то определяем эквивалентные параметры:
Рисунок 4 Упрощенная эквивалентная схема замещения при отсутствии нагрузки на обмотке НН автотрансформатора АТДЦТН-200000220110.
Так как на подстанции 2 установлен 1 автотрансформатор АТДЦТН-200000220110 тогда:
Приведённые мощности подстанций
1. Расчёт приведённой мощности на понижающей подстанции
Рисунок 5 Двухобмоточный трансформатор с расщеплённой обмоткой НН с РПН в электрической схеме сети (а) его полная схема замещения (б)
На подстанции 4 установлены 2 трансформатора ТРДЦН-63000110:
Так как обмотки низшего напряжения соединены параллельно то сопротивление каждой определяется:
Проводимости определяются по формулам:
Рассматриваемая подстанция в дальнейших расчётах может быть представлена мощностью приведённой к шинам ВН причём величина этой мощности определяется с использованием упрощенной схемы замещения
трансформатора (рис. 6)
Рисунок 6 Упрощенная схема замещения трансформатора ТРДЦН-63110 с расщеплённой обмоткой НН.
На подстанции установлено два трансформатора поэтому сопротивления уменьшаются в 2 раз потери мощности в намагничивающей ветви увеличиваются в 2 раза:
Мощность подстанции приведённая к шинам ВН увеличивается по сравнению с заданной нагрузкой на величину потерь мощности в трансформаторах:
Для схемы замещения (рис.6) суммарные потери в трансформаторах составляют:
где и – суммарные нагрузки на первую и вторую обмотки НН для параллельно работающих трансформаторов применительно к 4-й подстанции
2. Расчёт приведённой мощности на электростанции
Рисунок 7 Изображение трёхобмоточного трансформатора в электрических схемах
На электростанции установлены два трансформатора ТДТН-80000110:
Потери мощности в обмотках не зависят от направления потоков мощности и для схемы замещения (рис. 8) суммарные потери в 2 работающих трансформаторах по приближённым формулам составят:
Где – суммарные нагрузки на обмотках высшего среднего и низшего напряжений для n= 2 трансформаторов. Указанные нагрузки применительно к подстанции 5 составляют:
Рисунок 8. Упрощенная эквивалентная схема замещения трёхобмоточного трансформатора
Приведённая мощность подстанции учитывая принятое за положительное направление генерируемой мощности определяется:
Приведенная мощность положительна следовательно мощности генерируемой станцией достаточно для электроснабжения потребителей подключенных к этой станции.
Упрощенная схема замещения электрической сети.
В однолинейную схему замещения электрической сети линии передачи вводим П-образными схемами; автотрансформаторы и трёхобмоточные трансформаторы – трёхлучевыми схемами с подключением намагничивающей ветви со стороны питающей обмотки; двухобмоточные трансформаторы учитываем Г-образными схемами а двухобмоточные трансформаторы с расщеплёнными обмотками – как трёхобмоточные или содержат в схеме замещения два луча и намагничивающую ветвь со стороны питающей обмотки.
Составляя схему замещения для рассматриваемой в курсовой работе электрической сети учитываем:
Тупиковые подстанции задаём приведёнными значениями мощности;
Электрическая сеть имеет участки с разными напряжениями. Связь осуществляется через автотрансформаторы. Для расчёта режима сети все элементы схемы замещения приводим к одному базисному напряжению приняв за него автотрансформатора. В упрощенной схеме указываем приведённые значения сопротивлений линий Л5 и Л6:
За принимаем напряжение а т.е. переключатель ответвлений установлен на нулевой отпайке.
Со стороны низшего напряжения автотрансформатора подстанции 1 нагрузки нет поэтому в расчётной схеме не учитываем сопротивления а участки схемы замещения определяющие параметры обмоток высшего и среднего напряжений соединяются последовательно.
На схеме все параметры представлены числовыми значениями. Числовые индексы линий и подстанций соответствуют принятым исходной семе.
Рисунок 9 Упрощенная схема замещения электрической сети
Расчёт установившегося режима электрической сети
Расчётные нагрузки применительно к упрощенной схеме замещения определяются следующим образом:
Для узла 10 величины расчётной мощности зависят от направления приведённой мощности.
Рисунок 10 Расчётная схема сети
1. Расчёт потоков мощности в электрической сети
В первом приближении (на первом этапе) напряжения во всех узловых точках приравниваем номинальному напряжению сети и находим распределение мощности по участкам сети. Расчёт ведётся от конца (наиболее удалённые подстанции) к началу линии (питающий узел). Для разомкнутой сети питающим узлом является подстанция 2 для разветвлённой – подстанция 4 (рис. 3). Любой участок этих сетей представлен простейшей схемой замещения – двумя последовательно включенными активным и индуктивным сопротивлениями.
Добавляя к потоку мощности у приёмного конца каждого участка потери мощности на нём определяем значение мощности у его питающего конца. В узловых пунктах производим сложение значений мощности собственной нагрузки и потоков мощности отходящих ветвей. Расчёт продолжаем до определения полной мощности поступающей в данную сеть из пункта питания. Для каждого участка в соответствии с принятыми на схеме обозначениями
используем следующие расчётные формулы:
Рисунок 11 Потокораспределение для участка электрической сети
Мощность в начале n - го участка
Мощность в конце (n-1) - го участка
В результате расчёта магистральных ответвлений определяют потоки мощности в начале ветвей 2-7 – и 4-5 – а затем эквивалентные нагрузки в узлах 2 и 4 (рис. 10)
Рассчитываем кольцевую схему сети разрезая её по балансирующему узлу Б (рис. 12). Вначале находим распределение потоков мощности в сети без учёта потерь в зависимости от нагрузок и полных комплексных сопротивлений ветвей сети входящих в кольцо; определяем точку потокораздела в соответствующем узле схемы и потоки мощности поступающие в неё с двух сторон:
Рисунок 12. Потокораспределение в кольцевой сети
Производим проверку: и рассчитываем остальные потоки по балансу мощности для узлов сети.
В результате расчёта получена одна точка потокораздела в узле 2 для активной и реактивной мощности сеть условно делится по ней на две разомкнутые. Нагрузка в конце каждой разомкнутой сети определяется потоком мощности поступающей по соединённой с ней линии (рис. 13)
Рисунок 13 Разомкнутые расчётные схемы для кольцевой сети
Далее расчёт проводится так как рекомендуется для разомкнутой сети при заданном напряжении в Б. Первый этап расчёта заканчивается при определении мощности балансирующего узла совмещённого с базисным:
2. Расчёт напряжений на подстанциях
На втором этапе (во втором приближении) по напряжению базисного узла рассчитываем напряжения во всех остальных точках сети последовательно от базисного узла к наиболее удалённым потребителям. Для ветви вычисляем соответственно продольную и поперечную составляющие падения напряжения в сопротивлении
Напряжение в узле j:
Для рассматриваемой сети вначале определяем напряжения в кольцевой части используя расчётные схемы и заданное напряжение в балансирующем узле. В условно разделённом пункте (точке потокораздела) напряжение определяем с двух сторон.
Разница между полученными с двух сторон напряжениями в точке (узле) потокораздела равна 717% что превышает 1 2% от необходимо определить уравнительный поток мощности [1] обусловленный указанной разницей напряжений; наложить его на все ветви кольцевой сети и пересчитать напряжения в узлах.
Разница лежит в пределах заданной точности расчёта 1162 % от фактическое значение напряжения в точке потокораздела определяем как среднее арифметическое из полученных.
Уточнив значения напряжений в узлах кольцевой сети приступаем к расчёту напряжений на магистральных ответвлениях.
Результаты расчёта режима сети представлены в виде карты режима (рис. 14).
Каждый узел символически обозначен кружком в верхней части которого указан его номер использованное при проведении расчёта режима в нижней – полученное напряжение в узле. Линии передачи и обмотки трансформаторов и автотрансформаторов символически обозначены прямоугольником в который заносят цифровые значения активных и реактивных сопротивлений. Стрелками отходящими от узла показаны расчётные нагрузки потребителей и расчётные мощности станций далее указаны потоки мощности в начале и в
конце ветви а также потери мощности .
Рисунок 14 Карта режима электрической сети
Расчёт потерь мощности и энергии в сети
Потери активной мощности определяем суммированием потерь мощности в активных сопротивлениях схемы замещения потери реактивной мощности – в индуктивных. Для определения потерь энергии за год пользуемся следующими формулами [1 2 3]:
для двухобмоточных трансформаторов (пст 1)
для трансформаторов с расщеплённой обмоткой (пст 4)
для трёхобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов(пст 2) и (пст 5)
где – количество трансформаторов установленных на подстанции;
– время наибольших потерь рассчитывается по эмпирической формуле
– число часов использования наибольшей нагрузки; – коэффициент загрузки трансформаторов.
Суммарные потери мощности и для любой линии электропередачи указаны на карте режима (рис. 14).
– потери мощности в обмотках высшего среднего и низшего напряжения трансформатора или автотрансформатора;
– потери мощности трансформатора с расщеплёнными обмотками.
Потери активной мощности:
Потери реактивной мощности:
Потери мощности в энергосистеме составляют:
Общие потери энергии определяем как сумму потерь энергии во всех элементах схемы замещения.
Суммарные мощности нагрузок и суммарную переданную к потребителям электроэнергию находим следующим образом:
где – заданные наибольшие нагрузки потребителей;
Определяем суммарные потери мощности и энергии в процентах к суммарной мощности нагрузок и и энергии :
Веников В.А. Электрические системы. Электрические сети. – М.: Высшая школа 1998.
Правила устройства электроустановок М.: Энергоатомиздат 2002.
Справочник по проектированию электрических сетей. Под редакцией Д.Л. Файбисовича. Издание 2-е переработанное и дополненное: Москва. «Издательство НЦ ЭНАС” 2006 г.

Титульный лист.doc

Уфимский государственный авиационный технический университет
Расчет установившегося режима электрической сети
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине «Электроэнергетика»
(обозначение документа)

Для задания, печать на формате А4.cdw