Реферат: Электрические сети

Задание

Рассчитатьсложнозамкнутую сеть для работы в Европейской части России во втором районе погололеду. Вид исполнения сети – воздушная линия на стальных двухцепных опорах,с подвеской одной цепи. Время использования максимальных нагрузок составляет5100 часов, номинальное напряжение сети Uн = 10 кВ.

Исходныеданные необходимые для расчёта сложнозамкнутой сети приведены в табл. 1., асхема замещения сети на рис. 1.

Таблица 1 –Исходные данные

Присоединённые нагрузки, МВ∙А

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

0,74+j0,23 0,32 0,42+j0,2 0,35+j0,14 0,32 0,53+j0,21 0,48+j0,26 Длины участков, км

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

0,52 0,26 0,32 0,18 0,54 0,53 0,22 0,6 0,5 0,26 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

/>

Рис. 1.Схема сложнозамкнутой сети

Введение

Электрические сети − этоэлементы ЭЭС, предназначенные для: передачи электроэнергии от источниковпитания (ИП) к местам потребления и распределения ее между потребителями.Передачи электроэнергии на значительные расстояния при большой удаленностиэнергоресурсов от центров потребления (транспорт энергии), что во многихслучаях экономически целесообразнее, чем перевозка топлива по железной дороге,транспорт газа или нефти по трубопроводам.

В данномкурсовом проекте будет рассмотрен расчёт сложнозамкнутой электрической сети, вкоторых электроэнергия поступает с двух или более сторон, чем обеспечиваетвысокую надёжность электроснабжения. Сложнозамкнутой сетью называетсяэлектрическая сеть, которая имеет узловые точки.

Расчёттакого класса сетей проводится в несколько этапов. Особенностью расчёта рабочихрежимов сложнозамкнутых сетей является расчёт при нулевой итерации. Данныйрасчёт в этого класса сетях проводится либо методом контурных мощностей(контурных токов), либо методом узловых напряжений, либо методом преобразованиясети. В данной работе расчёт при нулевой итерации будет проводится методомконтурных мощностей.

1. Расчётпотокораспределения в сложнозамкнутой сети (нулевая итерация)

Расчётпотокораспределения в заданной сложнозамкнутой сети проведём методом контурныхмощностей (токов) в предположении, что сечение проводов на всех участкаходинаково. При расчёте необходимо принять следующие допущения: напряжение вовсех узловых точках сети равно номинальному напряжению сети, потерями мощностина участках сети и проводимостями ЛЭП пренебрегаем.

В начале наисходной схеме задаемся произвольным направлением линейных мощностей,протекающих по участкам сети, а так же произвольным направлением контурныхмощностей /> /> /> (см. рис. 1.1).

/>

Рис. 1.1.Исходная схема с произвольно выбранным направлением линейных мощностей

Для каждогонезависимого контура составим уравнения в отношении линейных мощностей повторому закону Кирхгофа. Полученные уравнения имеют следующий вид:

/> (1.1)

Так каксеть выполнена проводом одного сечения, то от представленных выше уравнений (1)можно перейти к уравнениям, в которых вместо сопротивления участков будутстоять длины см. [4]. Полученные уравнения примут следующий вид:

/> (1.2)

Далеевыражаем линейные мощности через контурные и нагрузочные мощности. Для этогодля каждого узла составляем уравнения согласно первому закону Кирхгофа.

Полагаем,что />= />, />= /> />= />

Для узла 7:/>

Для узла 6:/>

Для узла 2:/>

Для узла 5:/>

Для узла 4:/>

Для узла 3:/>

Для узла 1:/>

Заменяемлинейные мощности в (2) полученными для них выше выражениями. В результатеполучаем следующую систему уравнений:

/> (1.3)

Послепреобразования система примет следующий вид:

/> (1.4)

Вычислимзначения правых частей уравнений системы (4) и коэффициенты, стоящие передпеременными /> /> />:

/>

/>/>

/>

Подставляемнайденные значения в выражение (4). Система принимает следующий вид:

/> (1.5)

Решая систему(5) относительно переменных /> /> /> получаем их следующие значения:

/>

Далееопределим значение линейных мощностей протекающих по участкам сети:

/>

/>

/>

Сделаемпроверку по второму закону Кирхгофа в отношении полных мощностей для каждого изтрёх контуров.

Для первогоконтура:

/>

/>

Для второгоконтура:

/>

/>

/>

Длятретьего контура:

/>

/>

Так какпогрешность по действительной и мнимой частям не превышает 5%, то расчётвыполнен верно.

2. Выбормарок проводов для каждого участка сети

Определимрабочий ток, протекающий по каждому из участков сети по следующей формуле:

/> (2.1)

где Р – этозначение активной мощности на каждом из участков сети, кВ∙А; Q – значениереактивной мощности протекающей по каждому из участков сети, кВар; Uн– номинальное напряжение сети, кВ.

/>

/>

Определимсечение провода на каждом из участков сети по следующей формуле:

/> (2.2)

где jэ– экономическая плотность тока, А/мм2. Примем jэ=1 [1].

/>

/>

/>

Выбираемближайшие стандартные значения сечения проводов из [2], при это учитывая, чтоминимально допустимое сечение сталеалюминиевых проводов ЛЭП на напряжение 10 кВпо условиям механической прочности составляет 35 мм2.

Параметрысталеалюминиевых проводов сведём в табл. 2.1, учитывая, что температура воздухасоставляет 250С. Погонное индуктивное сопротивление в таблицеприведено при Dср=2 м. Так какнапряжение сети 10 кВ, то погонные активные и реактивные проводимости можно неучитывать.

Таблица 2.1– Параметры сталеалюминиевых проводов

Участок сети

Марка

провода

Rп, Ом/км

Хп, Ом/км

Рабочий ток, А Допустимый длительный ток, А A – 1 АС-95/16 0,301 0,371 98,6 330 1 – 2 АС-35/6,2 0,850 0,403 17,3 175 6 – 2 АС-35/6,2 0,850 0,403 2,5 175 1 – 3 АС-35/6,2 0,850 0,403 36,8 175 3 – 4 АС-35/6,2 0,850 0,403 10,2 175 5 – 4 АС-35/6,2 0,850 0,403 4,9 175 6 – 4 АС-35/6,2 0,850 0,403 14,8 175 6 – 5 АС-35/6,2 0,850 0,403 14,4 175 7 – 6 АС-70/11 0,446 0,382 62,5 265 А – 7 АС-95/16 0,301 0,371 93,5 330

Выбранныемарки проводом подходят, так как длительно допустимые значения токов большерабочих токов протекающих по участкам сети.

Найдёмзначения активных и реактивных сопротивлений участков сети по формулам:

/>

Проведёманалогичные расчеты для остальных участков и полученные данные сведём в табл.2.2.

Таблица 2.2– Активные и индуктивные сопротивления участков сети

Участок сети Сопротивление, Ом Активное Индуктивное A – 1 0,156 0,192 1 – 2 0,221 0,104 6 – 2 0,272 0,128 1 – 3 0,153 0,072 3 – 4 0,459 0,217 5 – 4 0,187 0,088 6 – 4 0,450 0,213 6 – 5 0,510 0,241 7 – 6 0,223 0,191 А – 7 0,078 0,096

На данномэтапе расчёт окончен.

3.Уточнение распределения мощностей (первая и вторая итерация)

Составимсхему замещения с учётом сопротивлений участков сети (рис. 3.1):

/>

Рис. 3.1.Схема замещения сети с учетом сопротивлений

3.1 Перваяитерация

Рассчитаемпотокораспределение с учётом, что напряжение во всех точках сети равнономинальному напряжению. Расчёт начнём от точки потокараздела находящейся вточке 5. Примем мощность в конце участка 6–5 равной значению мощности на этомучастке при нулевой итерации:

/>

Найдёммощность в начале участка 6–5:

/>

Примеммощность в конце участка 4–5 равной значению мощности на этом участке принулевой итерации:

/>

Найдёммощность в начале участка 4–5:

/>

Далеерасчёт будем вести от точки потокараздела находящейся в точке 4. Примеммощность в конце участка 6–4 равной мощности на этом участке при нулевойитерации:

/>

Мощностьначала участка 6–4 равна:

/>

Примеммощность в конце участка 3–4 равной мощности на этом участке при нулевойитерации:

/>

Мощность вначале участка 3–4 равна:

/>

Найдёммощность на участке:

/>

/>

Далеерасчёт буде вести от точки потокараздела, находящейся в точке 2. Примеммощность в конце участка 1–2 равной мощности на этом участке при нулевойитерации:

/>

Рассчитаеммощность в начале участка 1–2:

/>

Найдёммощность в конце участка А-1 из первого закона Кирхгофа:

/>

Примеммощность в конце участка 6–2 равной мощности на этом участке при нулевойитерации:

/>

Мощность вначале участка 6–2 равна:

/>

Найдёммощность в конце участка 7–6, используя первый закон Кирхгофа:

/>

Мощность вначале участка 7–6 равна:

/>

Найдёммощность в конце участка А-7:

/>

Находиммощность в начале участка А-7:

/>

На данномэтапе расчёт окончен.

3.2 Втораяитерация

Расчёт навторой итерации проводится с учётом распределения напряжения. Расчёт проводимначиная от начали линии (от источника питания) до точек потокораздела всоответствие с рис. 3.1.

Примеммощность в начале участка А-1 из первой итерации:

/>

/>

Определимнапряжение в точке 1:

/>

Рассчитаеммощность в начале участка 1–2, учитывая распределение мощностей при первойитерации:

/>

/>

Определимнапряжение в точке 2:

/>

Мощность вначале участка 1–3 определим пользуясь первым законом Кирхгофа:

/>

/>

Определимнапряжение в точке 3:

/>

/>/>

Найдёммощность в начале участка 3–4, используя первый закон Кирхгофа:

/>

/>

Определимнапряжение в точке 4:

/>

Примеммощность в начале участка А-7 равной мощности на это участке при нулевойитерации:

/>

/>/>

Определимнапряжение в точке 7:

/>

По первомузакону Кирхгофа найдём мощность в начале участка 7–6:

/>

/>

Определимнапряжение в точке 6:

/>

/>

/>

Определиммощности в начале участков 6–2 и 6–4 с учётом распределения мощностей припервой итерации:

/>

Определимзначение мощности, протекающей в начале участка 6–5 по первому закону Кирхгофа:

/>

/>

Найдёмнапряжение в точке 5:

/>

Найдёммощность, протекающую в начале участка 5–4:

/>

/>

Всеполученные в результате расчёта уточнённые значения мощностей сведём в табл.3.1., а значения напряжений в узлах сети в табл. 3.2.

Таблица 3.1– Уточнённые значения мощностей

Участок сети

/>

/>

А-1

/>

/>

1–2

/>

/>

1–3

/>

/>

3–4

/>

/>

А-7

/>

/>

7–6

/>

/>

6–2

/>

/>

6–4

/>

/>

Таблица 3.2– Значения напряжения в узлах сети

Номер узла А 1 2 3 4 5 6 7 U, кВ 10 9,965 9,958 9,954 9,945 9,940 9,954 9,983

Уточнимсечения проводов, используя формулу (2.2).

/>

/>

/>

Выбираемближайшие стандартные значения сечений проводов. Марки выбранных проводов длякаждого из участков сети приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3– Марки проводов по участкам сети

Участок сети Марка проводов Допустимый длительный ток, А A – 1 АС-95/16 330 1 – 2 АС-35/6,2 175 6 – 2 АС-35/6,2 175 1 – 3 АС-35/6,2 175 3 – 4 АС-35/6,2 175 5 – 4 АС-35/6,2 175 6 – 4 АС-35/6,2 175 6 – 5 АС-35/6,2 175 7 – 6 АС-70/11 265 А – 7 АС-95/16 330

Выбранныемарки проводов совпадают с выбранными ранее марками (см. п. 2). В связи сэтим без расчёта рабочих токов можно сделать вывод, что выбранные маркипроводов, указанные в табл. 3.3. удовлетворяют условиям нагрева.

4. Расчётпослеаварийного режима

В даннойэлектрической сети наиболее тяжёлым послеаварийным режимом работы являетсяобрыв участка А-1, так как по нему течёт наибольшая мощность. После обрыва этамощность потечёт по участку А-7. Для расчёта потокораспределения впослеаварийном режиме работы сети воспользуемся методом наложения см. [3]. Сначала расчёт проведёмтолько с учётом мощности аварийного участка. Для расчёта воспользуемся схемой, изображённойна рис. 4.1.

/>

Рис. 4.1.Схема для расчёта послеаварийного режима работы сети

Составим,пользуясь вторым законом Кирхгофа уравнения для первого и второго контуров вотношении полных мощностей и сопряжённых сопротивлений:

/>        (4.1)

Выразимлинейные мощности, через контурные:

/> (4.2)

Подставляяв (4.1) выражения для линейных мощностей из (4.2) получим:

/>

Посленесложных преобразований система примет следующий вид:

/>

Подставляяв полученную систему числовые значения сопряжённых сопротивлений из табл. 2.2.и учитывая, что /> система примет следующий вид:

/> (4.3)

Решая даннуюполученную систему, получим:

/>

Найдёмлинейные мощности используя выражения (4.2):

/> (4.4)

Сделаемпроверку расчёта по второму закону Кирхгофа.

Для первогоконтура:

/>

/>

Для второгоконтура:

/>

Так какпогрешность по действительной и мнимой части не превышает 5%, следовательнорасчёт выполнен верно.

Сложимнайденные мощности (4.4) с мощностями, полученными в п. 3. В результатеполучим потокораспределение в послеаварийном режиме работы сети:

/>

/>

/>

Схема сопределённым потокораспределением в послеаварийном режиме работы сети с учётомзнаков, полученных перед значениями линейных мощностей, представлена на рис. 4.2.

/>

Рис. 4.2.Схема с определённым потокораспределением в послеаварийном режиме

Проверимудовлетворяют ли выбранные марки проводов по условиям нагрева в послеаварийномрежиме работы сети. Для этого рассчитаем токи, которые будут протекать в ветвяхпосле обрыва ветви А-1:

/>

Сравниваяполученные значения токов с допустимыми длительными токами, приведёнными,приведёнными в табл. 2.1., можно сделать вывод, что все принятые марки проводовв п. 2 подходят.

5. Проверкасети по допустимой потере напряжения

Определимпотерю напряжения нормальном режиме работы сети, двигаясь по пути А1345:

/>

Определимпотерю напряжения в нормальном режиме работы сети, двигаясь по пути А765:

/>

Определимпотерю напряжения в послеаварийном режиме работы сети, двигаясь по пути А7654:

/>

/>

/>

Полученнаяпотеря напряжения допустима.

Определимпотерю напряжения в послеаварийном режиме работы сети, двигаясь по пути А7621:

/>

Полученнаяпотеря напряжения допустима.

Заключение

В данномкурсовом проекте был произведён расчёт сложнозамкнутой сети методом контурныхтоков. В результате расчёта было определено потокораспределение, найдены точкипотокораздела по активной и реактивной мощности, сделан выбор марок проводовдля каждого участка сети. Так же был произведён расчёт наиболее сложногопослеаварийного режима работы электрической сети методом наложения, врезультате которого. На заключительном этапе была выполнена проверка сети подопустимым потерям напряжения.

Библиографическийсписок

1. Правила устройстваэлектроустановок [Текст]: 7-е изд., перераб. и доп. с изм. – М.:Главэнергонадзор, 1998.

2. Файбисович, Д.Л. Справочникпо проектированию электрических сетей [Текст] / Д.Л. Файбисович. – М.:Изд-во НЦЭНАС, 2006. – 320 с.

3. Блок В.М. Пособиек курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетическихспециальностей ВУЗов [Текст]: Учебное пособие для студентовэлектроэнергетических специальностей ВУЗов, 2-е издание, перераб. и доп. / В.М. Блок.– М.: Высшая школа, 1990. –833 с.

4. Буслова Н.В. Электрическиесистемы и сети [Текст] / Н.В. Буслова, В.Н. Винославский и др. – К.:Высшая школа, 1986. – 584 с.