Проектирование и диагностика режимов электроэнергетической системы
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Филиал ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
в
г. Смоленске
Кафедра
ЭЭС
Специальность:
Электроснабжение
Курсовой
проект
«Проектирование
и диагностика режимов электроэнергетической системы»
Смоленск,
2011г.
Курсовой проект по учебной дисциплине «Электропитающие
системы и электрические сети». Кафедра ЭЭС.-Смоленск: филиал ГОУ ВПО «МЭИ
(ТУ)», 2011 г.- 38с., 34 табл., 10 рис., 1 прил.
Проектируется сеть напряжением 500/220 кВ.
Выбираются параметры сети. По программе «RastrWin» на персональном
компьютере рассчитываются ряд характерных режимов. Приводятся
технико-экономические расчёты для сравнения вариантов схем электроснабжения.
Составляется спецификация оборудования.
Содержание
ГЛАВА 1. Анализ исходных данных
.1 Характеристика района строительства сети
.2 Характеристика потребителей
.3 Характеристика источников питания
ГЛАВА 2. Выбор основных параметров сети
.1 Графики электрических нагрузок
.2 Предварительная наметка конфигурации линии
.3 Выбор параметров воздушных линий
.4 Выбор трансформаторов и автотрансформатора
.5 Схемы электрических соединений элементов сети
ГЛАВА 3. Технико-экономическое сравнение двух
намеченных вариантов сети
.1 Капитальные вложения
.2 Издержки
.3 Потери электроэнергии
.4 Затраты
.5 Сравнение затрат
ГЛАВА 4. Математическое моделирование элементов
сети
.1 Математическое моделирование воздушных линий
.2 Математическое моделирование трансформаторов
ГЛАВА 5. Расчёты и анализ характерных режимов
.1 Режим наибольших нагрузок
.2 Режим наименьших нагрузок
.3 Режим послеаварийный
ГЛАВА 6. Технико-экономические показатели
.1 Спецификация основного оборудования и
материалы
Список используемой литературы
Приложение
ГЛАВА
1. Анализ исходных данных
В данной главе анализируется район, в котором сооружается
сеть, потребители и источники электроэнергии.
1.1 Характеристика района строительства сети
Электроэнергетическая сеть сооружается в районе
Калуги, относящейся по ([1], рис.2.5.5) к III району по толщине стенки
гололёда. По скоростному напору ветра местность относится к II району; по пляске
проводов - с умеренной пляской проводов. Среднегодовая продолжительность гроз -
от 40 до 60 ч. Эквивалентная температура охлаждающего воздуха([2], табл.1.37):
годовая + 9,4°С, зимняя -8,9 °С, летняя +17,3°С.
1.2 Характеристика потребителей
В районе строительства существует пять пунктов потребления
электроэнергии, наибольшие зимние нагрузки которых равны соответственно П1-
450, П2- 20, П3-120, П4-230, П5-30 МВт. В пунктах 1, 3, 5 потребители по
надёжности электроснабжения I и II категории, в пунктах 2 и 4 потребители только II категории.
1.3 Характеристика источников питания
Потребители получают электроэнергию от двух источников -
гидроэлектростанции (ГЭС) и энергосистемы (С). Располагаемая мощность ГЭС-800
МВт-зимой и 600 МВт летом; резерв системы составляет300 МВт. Диапазон изменения
от -0,2 до +0,2.
Вывод: Получена
характеристика района, где сооружается электрическая сеть, характеристика
потребителей, для питания которых она необходима, и характеристика источников
питания.
ГЛАВА
2. Выбор основных параметров сети
В данной главе рассматривается схема электрических соединений
основных элементов электрической сети, и принимаются решения о выборе основных
ее параметров для двух выбранных вариантов.
2.1 Графики электрических нагрузок
На основании заданных в относительных единицах зимних
суточных графиков нагрузок составим графики нагрузок потребителей для зимы и
лета, результаты расчетов сведем в табл.1.
Графики электрических нагрузок потребителей и потоки мощности
от ГЭС и системы.
Таблица 1
|
Потребитель
|
Сезон
|
Нагрузка
потребителей, МВт в часы:
|
|
|
0 - 4
|
4 - 8
|
8 - 12
|
12 - 16
|
16 - 20
|
20 - 24
|
|
П1
|
зима
|
270
|
270/360
|
450
|
180/270
|
270/360
|
450
|
|
лето
|
194,4
|
194,4/259,2
|
324
|
129,6/194,4
|
194,4/259,2
|
324
|
|
П2
|
зима
|
16
|
8
|
8/12
|
20
|
8
|
12
|
|
лето
|
12,8
|
6,4
|
6,4/9,6
|
16
|
6,4
|
9,6
|
|
П3
|
зима
|
96
|
96
|
48
|
48/72
|
120
|
96/72
|
|
лето
|
65,3
|
65,3
|
32,6
|
32,6/49
|
81,6
|
65,3/49
|
|
П4
|
зима
|
184
|
184
|
92
|
92/138
|
230
|
184/138
|
|
лето
|
123,3
|
123,3
|
61,6
|
61,6/92,5
|
154,1
|
123,3/92,5
|
|
П5
|
зима
|
18
|
18/24
|
30
|
12/18
|
18/24
|
30
|
|
лето
|
16,2
|
16,2/21,6
|
27
|
10,8/16,2
|
16,2/21,6
|
27
|
|
П∑
|
зима
|
584
|
576/672
|
628/632
|
352/518
|
646/742
|
772/702
|
|
лето
|
412
|
405,6/475,8
|
451,6/454,8
|
250,6/368,1
|
452,7/522,9
|
549,2/502,1
|
|
Мощность от ГЭС
|
зима
|
800
|
800
|
800
|
800
|
800
|
800
|
|
лето
|
600
|
600
|
600
|
600
|
600
|
600
|
|
Обмен мощностью
с системой
|
зима
|
216
|
224/128
|
172/168
|
448/282
|
154/58
|
28/98
|
|
лето
|
188
|
194,4/124,2
|
148,4/145,2
|
349,4/231,9
|
147,3/77,1
|
50,8/97,9
|
Из приведенной таблицы видно, что режим наибольшей нагрузки
имеет место зимой с 20 до 24 часов (потребляемая мощность - 772/702 МВт), а
режим наименьшей нагрузки - летом с 12 до 16 часов (потребляемая мощность
250,6/368,1 МВт).
Годовое потребление электроэнергии:
МВт×ч;
МВт×ч;
МВт×ч.
Число часов использования наибольшей нагрузки:
ч, где 
- максимальная мощность потребителей, МВт.
2.2 Предварительная наметка конфигурации линии
На базе данных о географическом расположении пунктов
потребления электроэнергии и их нагрузках намечаем две схемы распределения
мощностей. Схема сети СВН в первом варианте состоит из двухцепных линий от С и
ГЭС. В данном варианте схемы одноцепные линии не применяются, а во втором
варианте сеть изменена и представлена в виде кольца на напряжение 220 кВпо
линиям к потребителям, состоящего из одноцепных линий. Передача мощности от ГЭС
и С осуществляется к ПС1 по двухцепной линии на 500 кВ, к оставшимся
потребителям передача мощности осуществляется по линиям на напряжение500 220 и
110 кВ исходя из кратчайших расстояний. Напряжения на линиях в обеих схемах
представлены нарис.1.
Рис.1 Два варианта конфигурации линий
2.3
Выбор параметров ВЛ
Выбор номинальных напряжений и числа цепей линий
проектируемой сети тесно связан и в общем случае представляет сложную
технико-экономическую задачу, при решении которой требуется учитывать множество
факторов: надежность электроснабжения потребителей, обеспечение нормируемого
качества электроэнергии на зажимах электроприемников, перспективу развития сети
и т.д. В данном случае выбор номинального напряжения осуществляется по формуле:
Выполним расчёт экономического напряжения UЭК для 1-го варианта схемы (участок ГЭС - ПС1):
Результаты расчетов для всех участков схем сведены в таблицы 4 и
5. По полученным экономическим значениям напряжений принимаем номинальные
напряжения линий. Полученные значения для удобства так же представлены в
таблицах 4 и 5.
После определения номинальных напряжений, устанавливается
количество цепей ВЛ -исходя из условий надёжности питания потребителей I и II категорий
([1], п.1.2.17-1.2.19) (принимаем, что ремонт ВЛ или замена трансформатора
менее, чем за сутки невозможны).
Все ЛЭП, кроме ПС4-ПС2,ПС5-ПС4, ПС3-ПС5, ПС2-ПС3 (входят в кольцо)
выполняются двухцепными в варианте II, а в
варианте I - все ЛЭП -двухцепные линии. Максимальные
потоки по ЛЭП для схемы 1 представлены в таблице 2, а 2-й схемы - в таблице 3.
Расчёт максимальных перетоков мощности в кольце выполнен с учетом
всех возможных случаев обрывов ВЛ кольца.
Максимально возможные потоки мощностей дляЛЭП схемы 1
Таблица 2
|
Линия
|
Сезон
|
Мощность
перетока линии, МВт по временным интервалам
|
|
|
0 - 4
|
4 - 8
|
8 - 12
|
12 - 16
|
16 - 20
|
20 - 24
|
|
ГЭС-ПС1
|
зима
|
584
|
576/672
|
628/632
|
352/518
|
646/742
|
772/702
|
|
лето
|
412
|
405,6/475,8
|
451,6/454,8
|
250,6/368,1
|
452,7/522,9
|
549,2/502,1
|
|
ПС1-ПС4
|
зима
|
314
|
306/312
|
178/182
|
172/248
|
376/382
|
322/252
|
|
лето
|
217,6
|
211,2/216,6
|
127,6/130,8
|
121/173,7
|
258,3/263,7
|
225,2/178,1
|
|
ПС4-ПС3
|
зима
|
130
|
122/128
|
86/90
|
80/110
|
146/152
|
138/114
|
|
лето
|
94,3
|
87,9/93,3
|
66/69,2
|
59,4/81,2
|
104,2/109,6
|
101,9/85,6
|
|
ПС3-ПС2
|
зима
|
16
|
8
|
8/12
|
20
|
8
|
12
|
|
лето
|
12,8
|
6,4
|
6,4/9,6
|
16
|
6,4
|
9,6
|
|
ПС3-ПС5
|
зима
|
18
|
18/24
|
30
|
12/18
|
18/24
|
30
|
|
лето
|
16,2
|
16,2/21,6
|
27
|
10,8/16,2
|
16,2/21,6
|
27
|
|
ГЭС-С
|
зима
|
216
|
224/128
|
172/168
|
448/282
|
154/58
|
28/98
|
|
лето
|
188
|
194,4/124,2
|
148,4/145,2
|
349,4/231,9
|
147,3/77,1
|
50,8/97,9
|
Максимально возможные потоки мощностей дляЛЭП схемы 2.
Таблица 3
|
Линия
|
Сезон
|
Мощность
перетока линии, МВт по временным интервалам
|
|
|
0 - 4
|
4 - 8
|
8 - 12
|
12 - 16
|
16 - 20
|
20 - 24
|
|
ГЭС-ПС1
|
зима
|
584
|
576/672
|
628/632
|
352/518
|
646/742
|
772/702
|
|
лето
|
412
|
405,6/475,8
|
451,6/454,8
|
250,6/368,1
|
452,7/522,9
|
549,2/502,1
|
|
ПС1-ПС4
|
зима
|
314
|
306/312
|
178/182
|
172/248
|
376/382
|
322/252
|
|
лето
|
217,6
|
211,2/216,6
|
127,6/130,8
|
121/173,7
|
258,3/263,7
|
225,2/178,1
|
|
ПС4-ПС2
|
зима
|
130
|
122/128
|
86/90
|
80/110
|
146/152
|
138/114
|
|
лето
|
94,3
|
87,9/93,3
|
66/69,2
|
59,4/81,2
|
101,9/85,6
|
|
ПС4-ПС5
|
зима
|
130
|
122/128
|
86/90
|
80/110
|
146/152
|
138/114
|
|
лето
|
94,3
|
87,9/93,3
|
66/69,2
|
59,4/81,2
|
104,2/109,6
|
101,9/85,6
|
|
ПС5-ПС3
|
зима
|
112
|
104
|
56/60
|
68/92
|
128
|
108/84
|
|
лето
|
78,1
|
71,7
|
39/42,2
|
48,6/65
|
88
|
74,9/58,6
|
|
ПС2-ПС3
|
зима
|
114
|
114/120
|
78
|
60/90
|
138/144
|
126/102
|
|
лето
|
81,5
|
81,5/86,9
|
59,6
|
43,4/65,2
|
97,8/103,2
|
92,3/76
|
|
ГЭС-С
|
зима
|
216
|
224/128
|
172/168
|
448/282
|
154/58
|
28/98
|
|
лето
|
188
|
194,4/124,2
|
148,4/145,2
|
349,4/231,9
|
147,3/77,1
|
50,8/97,9
|
Выбор сечения линии производится по следующим условиям ГЭС-ПC1:
1. По короне: По ([2], табл.3.7) минимальное сечение
провода 500 кВ по условиям короны 3хАС300/66 или 2хАС 700/86. Для напряжения
220 кВ минимальное сечение(марка) АС 240/39.Для напряжения 110кВ минимальное сечение(марка)
АС 70/11.
2. По допустимым потерям и отклонениям напряжения ВЛ35
кВ и выше проверке не подлежат ([3], с.160).
. По экономической плотности тока.
. По допустимой токовой нагрузке по нагреву:
Расчётная токовая нагрузка участка ГЭС-ПС1 схемы 1и 2:
А,
где 
- максимальная мощность, протекающая по
линии,
- заданный коэффициент мощности.
По ([3], табл.7.12) максимально допустимый ток для одного провода
АС 600/72составляет1050 А (
А, что превышает расчётное значение), однако по условию короны
возможно применение провода марки 3хАС 300/66
(
А на три провода, что превышает расчётный
ток) и проводов с большими сечениями.
По экономической плотности рекомендуемое сечение:
Следовательно, принимаем ближайшее сечение - провод марки 3хАС
300/66.
Выбор сечений проводов остальных ВЛ производится аналогично и
представлен в таблицах4, 5. Для удобства в данных таблицах представлены
результаты выбора напряжений ЛЭП.
Выбор напряжений и сечений проводов ЛЭП схем 1
Таблица 4
|
Линия
|
Длина, км
|
 , МВт , кВ , кВСечение , А , А в ПАР
|
|
|
|
|
|
|
ГЭС-ПС1
|
450,7
|
772
|
479,6
|
500
|
3*АС300/66
|
2040
|
938,4
|
|
ПС1-ПС4
|
79,1
|
382
|
278,8
|
500
|
3*АС300/66
|
2040
|
464,3
|
|
ПС4-ПС3
|
111,8
|
152
|
210,4
|
220
|
АС400/51
|
825
|
419,9
|
|
ПС3-ПС2
|
79,1
|
20
|
87,3
|
110
|
АС120/19
|
390
|
110,5
|
|
ПС3-ПС5
|
103,1
|
30
|
106,5
|
110
|
АС150/24
|
450
|
165,8
|
|
ГЭС-С
|
510
|
448
|
390,4
|
500
|
3*АС 300/66
|
2040
|
544,5
|
Выбор напряжений и сечений проводов ЛЭП схем 2
Таблица 5
|
Линия
|
Длина, км
|
, МВт, кВ, кВСечение, А, А в ПАР
|
|
|
|
|
|
|
ГЭС-ПС1
|
450,7
|
772
|
479,6
|
500
|
3*АС 300/66
|
2040
|
938,4
|
|
ПС1-ПС4
|
79,1
|
382
|
278,8
|
500
|
3*АС 300/66
|
2040
|
464,3
|
|
ПС4-ПС2
|
127,5
|
152
|
221,6
|
220
|
АС 400/51
|
825
|
419,9
|
|
ПС4-ПС5
|
75
|
152
|
207,9
|
220
|
АС 400/51
|
825
|
419,9
|
|
ПС5-ПС3
|
103,1
|
128
|
202,5
|
220
|
АС 400/51
|
825
|
353,6
|
|
ПС2-ПС3
|
79,1
|
144
|
205,5
|
220
|
АС 400/51
|
825
|
397,8
|
|
ГЭС-С
|
510
|
448
|
390,4
|
500
|
3*АС 300/66
|
2040
|
544,5
|
2.4 Выбор трансформаторов и автотрансформаторов
Выбор трансформаторов связи между двумя сетями зависит от
многих факторов:
номинальных напряжений объединяемых сетей;
нагрузок на сторонах высокого, среднего и низкого напряжений
подстанций;
требования к надёжности электроснабжения потребителей;
требований к регулированию напряжений;
окружающей среды и т.д.
Потоки мощности через автотрансформаторы для схем 1,2
представлены в таблице 6.
Потоки мощности через трансформаторы (автотрансформаторы)
Таблица 6
|
ПC
|
Ступень
напряжения
|
Сезон
|
Мощность, МВт в
часы
|
|
|
|
0 - 4
|
4 - 8
|
8 - 12
|
12 - 16
|
16 - 20
|
20 - 24
|
|
АТ4
|
ВН
|
З
|
314
|
306/312
|
178/182
|
172/248
|
376/382
|
322/252
|
|
|
Л
|
217,6
|
211,2/216,6
|
127,6/130,8
|
121/173,7
|
258,3/263,7
|
225,2/178,1
|
|
СН
|
З
|
130
|
122/128
|
86/90
|
80/110
|
146/152
|
138/114
|
|
|
Л
|
94,3
|
87,9/93,3
|
66/69,2
|
59,4/81,2
|
104,2/109,6
|
101,9/85,6
|
|
НН
|
З
|
184
|
184
|
92
|
92/138
|
230
|
184/138
|
|
|
Л
|
123,3
|
123,3
|
61,6
|
61,6/92,5
|
154,1
|
123,3/92,5
|
|
Т1
|
ВН
|
З
|
270
|
270/360
|
450
|
180/270
|
270/360
|
450
|
|
|
Л
|
194,4
|
194,4/259,2
|
324
|
129,6/194,4
|
194,4/259,2
|
324
|
|
АТ3
|
ВН
|
З
|
130
|
122/128
|
86/90
|
80/110
|
146/152
|
138/114
|
|
|
Л
|
94,3
|
87,9/93,3
|
66/69,2
|
59,4/81,2
|
104,2/109,6
|
101,9/85,6
|
|
СН
|
З
|
34
|
26/32
|
38/42
|
32/38
|
26/32
|
42
|
|
|
Л
|
29
|
22,6/28
|
33,4/36,6
|
26,8/32,2
|
22,6/28
|
36,6
|
|
НН
|
З
|
96
|
96
|
48
|
48/72
|
120
|
96/72
|
|
|
Л
|
65,3
|
65,3
|
32,6
|
32,6/49
|
81,6
|
65,3/49
|
|
Т2
|
ВН
|
З
|
16
|
8
|
8/12
|
20
|
8
|
12
|
|
|
Л
|
12,8
|
6,4
|
6,4/9,6
|
16
|
6,4
|
9,6
|
|
Т5
|
ВН
|
З
|
18
|
18/24
|
30
|
12/18
|
18/24
|
30
|
|
|
Л
|
16,2
|
16,2/21,6
|
27
|
10,8/16,2
|
16,2/21,6
|
27
|
По условиям надёжности электроснабжения потребителей I и II категорий у всех
потребителей устанавливаемдвухтрансформаторные ПС.
Для автотрансформаторов подстанции ПС1:
, где
- заданный коэффициент мощности.
- максимальный поток мощности через трансформатор, МВА (МВт);
,4 - коэффициент, учитывающий аварийную перегрузку трансформатора.
Выбор марок трансформаторов осуществлялся по табл.5.18-5.25 [2].
Результаты выбора сведены в таблицы 7 и 8.
Трансформаторы и автотрансформаторы, установленные на ПС для схемы
1.
Таблица 7
|
Подстанция
|
Тип Т (АТ)
|
Напряжение, кВ
|
 , МВА , МВА
|
|
|
|
ВН
|
СН
|
НН
|
|
|
|
ПС1
|
ТДЦ-400000/500
|
500
|
-
|
13,8
|
400
|
400
|
|
ПС2
|
ТДН-16000/110
|
115
|
-
|
11
|
16
|
16
|
|
ПС3
|
АТДЦТН-125000/220/110
|
230
|
121
|
10,5
|
125
|
62,5
|
|
ПС4
|
3хАОДЦТН-167000/500/220
|
500
|
230
|
11
|
501
|
250
|
|
ПС5
|
ТРДН-25000/110
|
115
|
-
|
10,5
|
25
|
25
|
Трансформаторы и автотрансформаторы, установленные на ПС для
схемы 2
Таблица 8
|
Подстанция
|
Тип Т (АТ)
|
Напряжение, кВ
|
, МВА, МВА
|
|
|
|
ВН
|
СН
|
НН
|
|
|
|
ПС1
|
ТДЦ-400000/500
|
500
|
-
|
13,8
|
400
|
400
|
|
ПС2
|
ТРДН-40000/220
|
220
|
-
|
11
|
25
|
40
|
|
ПС3
|
ТРДЦН-100000/220
|
230
|
-
|
11
|
100
|
100
|
|
ПС4
|
3хАОДЦТН-167000/500/220
|
500
|
230
|
11
|
500
|
250
|
|
ПС5
|
ТРДН-40000/220
|
220
|
-
|
11
|
25
|
40
|
2.5 Схемы электрических соединений элементов
Выбор схем распределительных устройств на подстанциях
электрической сети для варианта схемы 1 приведен в таблице 9. Для схемы 2 выбор
схем РУ приведен в таблице 10.
Выбор схем распределительных устройств на подстанциях схемы
1.
Таблица 9
|
Подстанция
|
U
|
Кол-воЛЭП
|
Схема
электрических соединений
|
Кол-во ячеек с
выключателями
|
|
ПС1
|
500
|
4
|
Полуторная
схема (17)
|
9
|
|
ПС2
|
110
|
2
|
Два блока с
выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии (4Н)
|
2
|
|
ПС3
|
220
|
2
|
Четырехугольник
(7)
|
4
|
|
110
|
4
|
Одна рабочая
секционированная выключателем система шин (9)
|
7
|
|
ПС4
|
500
|
2
|
Четырехугольник
(7)
|
4
|
|
220
|
2
|
Четырехугольник
(7)
|
4
|
|
ПС5
|
110
|
2
|
Два блока с
выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линии (4Н)
|
2
|
|
ГЭС
|
500
|
4
|
Полуторная
схема (17)
|
9
|
Выбор схем распределительных устройств на подстанциях схемы 2
Таблица 10
|
Подстанция
|
U
|
Кол-во ЛЭП
|
Схема
электрических соединений
|
Кол-во ячеек с
выключателями
|
|
ПС1
|
500
|
4
|
Полуторная
схема (17)
|
9
|
|
ПС2
|
220
|
2
|
Мостик с
выключателями в цепях линии и ремонтной перемычкой со стороны линии (5Н)
|
3
|
|
ПС3
|
220
|
2
|
Мостик с
выключателями в цепях линии и ремонтной перемычкой со стороны линии (5Н)
|
3
|
|
ПС4
|
500
|
2
|
Четырёхугольник
(7)
|
4
|
|
220
|
2
|
Мостик с
выключателями в цепях линии и ремонтной перемычкой со стороны линии (5Н)
|
3
|
|
ПС5
|
220
|
2
|
Мостик с
выключателями в цепях линии и ремонтной перемычкой со стороны линии (5Н)
|
3
|
|
ГЭС
|
500
|
4
|
Полуторная
схема (17)
|
9
|
Вывод: Выбраны две наиболее рациональные в первом
приближении схемы сети. Для них определены напряжения линий электропередачи,
сечения проводов, число цепей, количество, тип и номинальные мощности
трансформаторов (автотрансформаторов) на подстанциях, схемы электрических соединений
подстанций. Эти данные необходимы для технико-экономического сравнения
вариантов.
Вывод по пункту: Намечены две схемы
электрических соединений элементов для дальнейших расчётов. Выбрано напряжение
и сечение проводов ВЛ, типы и мощности трансформаторов потребителей, схемы РУ.
Рис.3 Схемы электрических соединений элементов варианта 2
Рис.4 Схемы электрических соединений элементов варианта 1
ГЛАВА
3. Технико-экономическое сравнение двух намеченных вариантов сети
В этой главе на основе технико-экономического анализа из двух
ранее намеченных схем электрической сети определяется оптимальная с точки
зрения приведенных затрат. Цены приведены по справочнику И.М. Шапиро, С.С.
Рокотяна( т.е. на 1985 г.)
Приведенные затраты на проектируемую сеть:
,
где ЕН = 0,12 - нормативный коэффициент сравнительной
эффективности капитальных вложений; К - суммарные капитальные вложения, тыс.
руб.; И - суммарные издержки, тыс. руб.; У - ущерб от недоотпуска
электроэнергии, тыс. руб.
В данном проекте У = 0. Во всех пунктах применяются двухцепные ВЛ
и двухтрансформаторные ПС, параметр потока отказов которых мал.
В соответствии с ([3], с.314) одни и те же элементы сети,
повторяющиеся во всех вариантах, не учитываются. Повторяющимися элементами сети
являются линии ГЭС-С, ГЭС-ПС1, ПС1-ПС4.
3.1
Капитальные вложения
,
где
- капитальные вложения в линии, тыс. руб.;
- капитальные вложения в подстанции, тыс.
руб.
Линии:
,
где
- удельная стоимость сооружения линии,
тыс. руб./км, L -длина линии, км.
Для линии ГЭС-С (для обоих вариантов):UH = 500 кВ, L = 510 км,
провод 3хАС-300/66 (табл.3.15, [2]),тогда:
тыс.руб./км. ([3] табл.9.7), 
тыс.руб.
Для остальных линий расчет аналогичен, расчетные данные по
остальным линиям приведены в табл.11,12.
Расчетные данные затрат на линии для схемы 1
Таблица 11
|
Линия
|
U, кВ
|
L, км
|
К0
|
КЛ
|
|
ГЭС-C
|
500
|
510
|
65,8
|
67116
|
|
ГЭС-ПС1
|
500
|
450,7
|
65,8
|
59312,2
|
|
ПС1-ПС4
|
500
|
79,1
|
65,8
|
10409,6
|
|
ПС4-ПС3
|
220
|
111,8
|
35
|
3913
|
|
ПС3-ПС2
|
110
|
79,1
|
20,4
|
1613,6
|
|
ПС3-ПС5
|
110
|
103,1
|
22,2
|
2288,8
|
Расчетные данные затрат на линии для схемы 2
Таблица 12
|
Линия
|
U, кВ
|
L, км
|
К0
|
КЛ
|
|
ГЭС-C
|
500
|
510
|
65,8
|
67116
|
|
ГЭС-ПС1
|
500
|
450,7
|
65,8
|
59312,2
|
|
ПС1-ПС4
|
500
|
79,1
|
65,8
|
10409,6
|
|
ПС4-ПС2
|
220
|
127,5
|
20
|
2550
|
|
ПС4-ПС5
|
220
|
75
|
20
|
1500
|
|
ПС5-ПС3
|
220
|
103,1
|
20
|
2062
|
|
ПС2-ПС3
|
220
|
79,1
|
20
|
1582
|
Капитальные вложения в линии для схем:
Одинаковые элементы сети в сравнении вариантов не
учитываются.
тыс.руб.
тыс.руб.
Подстанции:
,
где 
- стоимость открытого распределительного
устройства подстанции, тыс. руб.;
- стоимость трансформаторов, тыс. руб.; 
- постоянная часть затрат, тыс. руб.
Для обоих вариантов ПС-1:
ПС-1: Сторона ВН ПС-1: 500кВ «Полуторная схема», тогда по ([3]
табл. 9.15,с.334) 
тыс.руб.
тыс.руб.
Учтём стоимость устанавливаемых трансформаторов:
Для обоих вариантов:
ПС-1: UВН-Т = 500 кВ, UНН-Т = 13,8 кВ, SТ=400 МВА, 
тыс.руб. ([3] табл.9.22): 
тыс.руб.;
Постоянная часть затрат:
Для обоих вариантов:
Для ВН ПС-1: 500 кВ, «Полуторная» по ([3] табл.9.35) 
тыс.руб.
тыс.руб.
тыс.руб.
Результаты расчётов капитальных вложений в подстанции схемы
1, 2 представлены в таблицах13, 14.
Капитальные вложения в подстанции схемы 1
Таблица 13
|
Подстанция
|
 , тыс. руб , тыс. руб , тыс. руб , тыс. руб
|
|
|
|
|
ГЭС
|
3420
|
-
|
4100
|
7520
|
|
ПС1
|
3420
|
836
|
4100
|
8356
|
|
ПС2
|
114
|
96
|
210
|
420
|
|
ПС3
|
520+399
|
400
|
760+620
|
2699
|
|
ПС4
|
1520+520
|
1236
|
2400+620
|
6296
|
|
ПС5
|
114
|
132
|
210
|
456
|
|
∑
|
|
|
|
25747
|
Капитальные вложения в подстанции схемы 2
Таблица 14
|
Подстанция
|
, тыс. руб, тыс. руб, тыс. руб, тыс. руб
|
|
|
|
|
ГЭС
|
3420
|
-
|
4100
|
7520
|
|
ПС1
|
3420
|
836
|
4100
|
8356
|
390
|
260
|
350
|
1000
|
|
ПС3
|
390
|
440
|
350
|
1180
|
|
ПС4
|
1520+390
|
1236
|
2400+350
|
5896
|
|
ПС5
|
390
|
260
|
350
|
1000
|
|
∑
|
|
|
|
24952
|
Суммарные капитальные вложения:
Одинаковые элементы не учитываем.
Вариант 1:
тыс.руб.
Вариант 2:
тыс.руб.
3.2
Издержки
Суммарные издержки 
, где 
- издержки на амортизацию, обслуживание и
ремонт ВЛЭП и ПС, тыс. руб.; 
- издержки на стоимость потерянной в сети электроэнергии, тыс.
руб.
Линии:
.
,
где
- ежегодные издержки на амортизацию,
обслуживание и ремонт ВЛЭП в процентах от капитальных затрат; - стоимость сооружения линии, тыс. руб.
Для варианта 1:
По ([3], табл.8.2,с. 315) 
%, 
тыс.руб.
Для варианта 2:
По ([3], табл.8.2,с. 315) %, 
тыс.руб.
Издержки на амортизацию, обслуживание и ремонт ВЛЭП схемы 1 и 2:
Таблица15
|
Вариант
|
, тыс. руб., % , тыс. руб.
|
|
|
|
1
|
7815,4
|
2,8
|
219
|
|
2
|
7694
|
2,8
|
215,4
|
Подстанции:
;
,
где 
- ежегодные издержки на амортизацию,
обслуживание и ремонт ПС в процентах от капитальных затрат; - стоимость сооружения ПС, тыс. руб.
;
Для ПС-1 (оба варианта):
По ([3], табл.8.2) 
, 
тыс.руб.
Издержки на амортизацию, обслуживание и ремонт ПС схемы 1 и 2
Таблица 16
|
Вариант
|
Номер
подстанции
|
, тыс. руб., % , тыс. руб.
|
|
|
|
1
|
ГЭС
|
7520
|
7,8
|
586,6
|
|
2
|
ГЭС
|
7520
|
7,8
|
586,6
|
|
1
|
ПС1
|
8356
|
8,4
|
702
|
|
2
|
ПС1
|
8356
|
8,4
|
702
|
|
1
|
ПС2
|
420
|
8,4
|
35,3
|
|
2
|
ПС2
|
1000
|
8,4
|
84
|
|
1
|
ПС3
|
2699
|
8,4
|
226,8
|
|
2
|
ПС3
|
1180
|
8,4
|
99,2
|
|
1
|
ПС4
|
6296
|
8,4
|
528,9
|
|
2
|
ПС4
|
5896
|
8,4
|
495,3
|
|
1
|
ПС5
|
456
|
8,4
|
38,3
|
|
2
|
ПС5
|
1000
|
8,4
|
84
|
|
∑
|
В1:2117,9;
В2:2051,1
|
Одинаковые элементы не учитываем.
тыс.руб.
тыс.руб.
3.3
Потери электроэнергии
Издержки на стоимость потерянной в электроэнергии:
, тыс. руб., где 
коп/кВт×ч -
стоимость 1 кВт ч потерянной электроэнергии.
Число часов использования наибольшей нагрузки и время потерь
определяются на основании графиков электрических нагрузок табл.1.
Зимний, летний и годовой потоки электроэнергии через С-ГЭС схем 1
и 2:
МВт×ч;
МВт×ч;
МВт×ч.
Число часов использования наибольшей нагрузки:
ч, где - максимальная активная мощность,
протекающая через линию, МВт.
Число часов наибольших потерь:
где
- активная мощность i-й ступени годового графика нагрузки (упорядоченной
диаграммы), МВт;
- длительность появления мощности в году, ч.
ч
Годовые потери электроэнергии в линии С-ГЭС:
МВт ч,
где 
=70МВт ч/км -средне годовые потери на
корону (для ВЛ 500 кВ ), ([3], табл.7.7); n - число цепей линии; L - длина
линии, км;
=0,102 ([3], табл.7.1)
МВт - потери активной мощности в линии; 
- поправочный температурный
коэффициент.(среднегодовая температура выше +5 ° С).
Результаты расчётов для остальных ВЛ схемы 1 и 2 приведены в
таблицах17 и 18 :
Стоимость потерянной в линиях схемы1 электроэнергии
Таблица 17
|
Линия
|
, МВт , ч ,ч/год , кВ ,МВт , МВт ч , тыс.руб.
|
|
|
|
|
|
|
|
С-ГЭС
|
448
|
3405
|
1855
|
500
|
7,7
|
85684
|
856,8
|
|
ГЭС-ПС1
|
772
|
6170
|
5736
|
500
|
20,3
|
179538
|
1795,4
|
|
ПС1-ПС4
|
382
|
5614
|
4968
|
500
|
0,9
|
15545
|
155,5
|
|
ПС4-ПС3
|
152
|
6088
|
5521
|
220
|
2,2
|
15500
|
155,0
|
|
ПС3-ПС2
|
20
|
4958
|
3752
|
110
|
0,4
|
1501
|
15,0
|
|
ПС3-ПС5
|
30
|
6300
|
5241
|
110
|
0,8
|
4193
|
41,9
|
|
∑
|
|
|
|
|
|
|
3018,7
|
Стоимость потерянной в линиях схемы 2 электроэнергии
Таблица 18
|
Линия
|
, МВт, ч,ч/год, кВ,МВт, МВт ч, тыс.руб.
|
|
|
|
|
|
|
|
С-ГЭС
|
448
|
3405
|
1855
|
500
|
7,7
|
85684
|
856,8
|
|
ГЭС-ПС1
|
772
|
6170
|
5736
|
500
|
20,3
|
179538
|
1795,4
|
|
ПС1-ПС4
|
382
|
5614
|
4968
|
500
|
0,9
|
15545
|
155,5
|
|
ПС4-ПС2
|
152
|
6088
|
5521
|
220
|
2,5
|
17628
|
176,3
|
|
ПС4-ПС5
|
152
|
6100
|
5521
|
220
|
1,5
|
10532
|
105,3
|
|
ПС5-ПС3
|
128
|
5576
|
5233
|
220
|
1,5
|
10943
|
109,4
|
|
ПС2-ПС3
|
144
|
5751
|
5018
|
220
|
1,4
|
9398
|
94,0
|
|
∑
|
|
|
|
|
|
|
3292,7
|
Рассмотрим определение стоимости потерь электроэнергии для
автотрансформаторов подстанции ПС4 для схемы 1.
Зимний, летний и годовой потоки мощности через обмотки
автотрансформаторов определяются на основании графиков потоков мощности (см.
таблицу 6).
Для обмотки ВН трансформатора АТ4 подстанции ПС4:
= (314+309+180+210+379+287)∙4 = 6716МВт∙ч;
= (217,6+213,9+129,2+147,35+261+201,65)∙4 = 4682,8МВт∙ч;
= 215∙6716+ 150∙4682,8 = 2146360МВт∙ч.
Число часов использования наибольшей нагрузки
,
где - максимальная активная мощность,
перетекающая через автотрансформаторы подстанции, МВт.
= 5619 ч.
Число часов наибольших потерь
, где
- активная мощность i-й
ступени годового графика нагрузки (упорядоченной диаграммы), МВт; - длительность появления мощность в году, ч.
= 4968 ч.
Для остальных обмоток автотрансформатора расчёт производится
аналогично и представлен в таблице 19.
Потоки мощности через обмотки автотрансформатора АТ4, число часов
максимальной нагрузки и число часов наибольших потерь
Таблица 19
|
Параметр
|
Ступень
напряжения автотрансформатора
|
|
|
ВН
|
СН
|
НН
|
|
АТ4
|
 , МВт∙ч671628523864
|
|
|
|
|
 , МВт∙ч4682,82093,82589
|
|
|
|
|
 , МВт∙ч21463609272501219110
|
|
|
|
|
 , ч561960885300
|
|
|
|
|
 , ч496855214643
|
|
|
|
|
АТ3 (вар. 1)
|
, МВт∙ч28528362016
|
|
|
|
|
, МВт∙ч2093,8722,81371
|
|
|
|
|
, МВт∙ч927250288160639090
|
|
|
|
|
, ч610068615326
|
|
|
|
|
, ч552161474643
|
|
|
|
Годовые потери электроэнергии в автотрансформаторах
подстанции ПС4 определяются по следующей формуле [4]:
,
где n - число автотрансформаторов на
подстанции;
- потери холостого хода автотрансформатора, МВт;
, 
, 
- потери короткого замыкания в обмотках ВН, СН и НН, МВт;
, 
, 
- число часов наибольших потерь на сторонах ВН, СН и НН
автотрансформаторов, ч;
, 
, 
- максимальный поток мощности через обмотки ВН, СН и НН
автотрансформаторов, МВА;
- номинальная мощность, автотрансформаторов, МВА.
=7329,5 МВт∙ч.
= 73,3 тыс. руб.
Для автотрансформаторов подстанции ПС4 схемы варианта 2 расчёт
проводится аналогично. Результаты расчёта потерь электроэнергии в
автотрансформаторах схемы 1 представлены в таблице 20.
трансформатор электрический сеть
Расчёт потерь электроэнергии в автотрансформаторах для схемы 1 и
схемы 2
Таблица 20
|
Трансформаторы
|
схема
|
 , МВт∙ч , тыс. руб
|
|
|
ТДЦ-400000/500 (ПС1)
|
1и 2
|
9072,2
|
90,7
|
|
3хАОДЦТН-167000/500/220 (ПС4)
|
1 и 2
|
7329,5
|
73,3
|
|
АТДЦТН-125000/220/110
(ПС3)
|
1
|
3358,6
|
33,6
|
|
ТРДЦН-100000/220 (ПС3)
|
2
|
3348,2
|
33,5
|
|
ТДН-16000/110
(ПС2)
|
1
|
609,0
|
6,1
|
|
ТРДН-40000/220
(ПС2)
|
2
|
964,4
|
9,6
|
|
ТРДН-25000/110
(ПС5)
|
1
|
974,8
|
9,7
|
|
ТРДН-40000/220
(ПС5)
|
2
|
1153,7
|
11,5
|
|
∑(без
учета одинаковых элементов)
|
1
|
|
49,4
|
|
2
|
|
54,6
 тыс.руб.
 тыс.руб.
Суммарные издержки для каждого варианта схем (учитываются издержки
на подстанции).
 тыс.руб.
 тыс.руб.
Суммарные издержки для каждого варианта схем (учитываются издержки
на подстанции).
3.4
Затраты
 тыс.руб.
 тыс.руб.
3.5
Сравнение затрат
Вывод по пункту: В результате проведенного технико-экономического расчёта
получили два примерно одинаковых по экономическим затратам варианта. Второй
вариант с кольцевым исполнением системы (см.рис.2) оказался на 2,9% дороже
первого варианта, однако он обеспечивает большие возможности по расширению и
дальнейшему развитию электрической сети, кроме того кольцо выполнено на
напряжение 220 кВ, в то время как в первом варианте используется 2 ступени 220
и 110 кВ. Таким образом принимаем в качестве наиболее рационального, второй
вариант исполнения электрической сети.
ГЛАВА
4. Математическое моделирование элементов сети
В данной главе рассматривается моделирование всех элементов
электрической сети: воздушных линий, трансформаторов, реакторов, нагрузок и
источников.
4.1 Воздушные линии
Линии 220 кВ выполняются на одноцепных свободностоящих
железобетонных опорах ПБ220-4 ([5], табл.4-4-10, рис.4-16д) рис. 5.
Линии 500 кВ выполняются на одноцепных свободностоящих опорах
железобетонных опорах ПВС-500Ц-2 ([5], табл.4-4-12, рис.4-18в) рис. 6.
Рис.5 Опора 220 Рис.6 Опора 500 кВ
По ([5], табл.2.10.57, [5], 2.3.6.) для линий напряжением 500 кВ
необходима гирлянда из 24 изоляторов ПС160-Б (ПС16-Б) высотой  , где H = 170 мм - высота одного изолятора. Аналогично рассчитываются
параметры ВЛ 220, 110 кВ. Конструктивные параметры воздушных линий
электропередачи [5] приведены в таблице 21.
Таблица 21 Конструктивные параметры воздушных линий
электропередачи
|
Параметр
|
ВЛ 500 кВ
|
ВЛ 220 кВ
|
|
Тип опоры
|
ПВС-500Ц-2
|
ПБ220-4
|
|
Материал опоры
|
Железобетон
|
Железобетон
|
|
Количество
цепей
|
2,1
|
2
|
|
Количество и
тип изоляторов
|
24xПС-16Б
|
12xПС-16Б
|
|
Высота гирлянды
 , м4,082,04
|
|
|
|
Число фаз (1
цепь)
|
3
|
3
|
|
Число тросов (1
цепь)
|
2
|
1
|
|
Высота подвески
фаз, м
|
А
|
18,92
|
19,46
|
|
В
|
18,92
|
13,96
|
|
С
|
18,92
|
13,96
|
|
Высота подвески
тросов, м
|
27,5
|
24
|
|
Провод фазы
|
3xАС300/66
|
АС400/51
|
|
Удельное
активное сопротивление фазы, Ом/км
|
0,034
|
0,075
|
|
Провод троса
|
АС70/72
|
АС70/72
|
|
Удельное
активное сопротивление троса, Ом/км
|
0,428
|
0,428
|
|
Расстояние
между фазами, м
|
АВ
|
11,0
|
5,85
|
|
ВС
|
11,0
|
7,6
|
|
АС
|
22,0
|
7,85
|
|
Диаметр
провода, мм
|
24,5
|
21,6
|
|
Сечение
провода,  354,3274,6
|
|
|
|
Диаметр троса,
мм
|
15,4
|
15,4
|
|
Шаг расщепления
фазы  , мм400---
|
|
|
|
Габаритная
высота  , м87
|
|
|
|
Стрела провеса
проводов, м
|
10,92
|
6,96
|
|
|
|
|
|
При расчёте режима сети для прямой последовательности ВЛ
представляются многополюсниками, параметры которых определяются на основании
расчётных данных ВЛ ([3], табл.7.5,c.277).
Таблица 22 Параметры ВЛ
|
Параметры (на
одну цепь)
|
ГЭС-ПС1
|
С-ГЭС
|
ПС1-ПС4
|
ПС4-ПС2
|
ПС4-ПС5
|
ПС2-ПС3
|
ПС5-ПС3
|
|
Провод
|
3х АС 300/66
|
3х АС 300/66
|
3х АС 300/66
|
АС 400/51
|
АС 400/51
|
АС400/51
|
АС 400/51
|
|
 , Ом/км0,0340,0340,0340,075
|
0,075
|
0,075
|
0,075
|
|
|
|
|
|
 , Ом/км0,310,310,310,42
|
0,42
|
0,42
|
0,42
|
|
|
|
|
|
 , См/км3,97×10-63,97×10-63,97×10-62,70×10-6
|
2,70×10-6
|
2,70×10-6
|
2,70×10-6
|
|
|
|
|
|
Длина L, км
|
450,7
|
510
|
79,1
|
127,5
|
75
|
79,1
|
103,1
|
|
R, Ом
|
15,32
|
17,34
|
2,69
|
9,56
|
5,63
|
5,93
|
7,73
|
|
Х, Ом
|
139,7
|
158,1
|
24,52
|
53,6
|
31,5
|
33,2
|
43,3
|
|
В, См
|
1,79×10-3
|
2,02×10-3
|
0,31×10-3
|
0,34×10-3
|
0,20×10-3
|
0,21×10-3
|
0,28×10-3
|
Для воздушных линий электропередачи принимаю П-образную схему
замещения [1], представленную на рис. 8.
Рис. 8 Схема замещения воздушной линии электропередачи
Заданными считаются продольные сопротивления Z12 и поперечные
сопротивления Z10 и Z20. Численные значения указанных параметров рассчитываются
по данным табл.28:
 Ом;  -для одной цепи;
Таблица 23 Параметры схем замещения ВЛ для прямой последовательности
|
Параметры
|
ПС4-ПС2
|
ПС4-ПС5
|
ПС2-ПС3
|
ПС5-ПС3
|
ГЭС-ПС1
|
С-ГЭС
|
ПС1-ПС4
|
|
Z12, Ом
|
9,5+j53,4
|
5,63+j31,5
|
5,93+j33,2
|
7,7+j43,2
|
14,0+j133,9
|
15,6+j142,5
|
2,69+j24,52
|
|
2xY10, Cм×10-4
|
- j3,45
|
- j2,0
|
- j2,1
|
- j2,78
|
0,09-j18,6
|
0,132-j21,4
|
0-j3,14
|
Расчёт параметров схемы замещения на примере воздушной линии
ГЭС-С.
Удельная активная проводимость линии, См/км
 , где
- номинальное напряжение воздушной линии электропередачи, кВ;
 - сечение провода фазы, .
 = 2,95∙ См/км.
Удельное комплексное сопротивление линии электропередачи
 Ом/км.
Удельная комплексная проводимость линии электропередачи
 См/км.
Так как длина линии электропередачи составляет 510 км, то учитываю
коэффициент распределённости параметров:
 ;
Продольное сопротивление схемы замещения
 Ом.
Поперечная проводимость схемы замещения
 См.
Поперечное сопротивление схемы замещения
 Ом.
Параметры схем замещения для остальных линий электропередачи
определяются аналогично. Результаты расчёта параметров схем замещения для линий
электропередачи электрической сети представлены в таблице 24.
Таблица 24 Параметры схем замещения воздушных линий
электропередачи
|
Параметр
|
ВЛ 500 кВ
ГЭС-ПС1
|
ВЛ 500 кВ С-ГЭС
|
ВЛ 500 кВ
ПС1-ПС4
|
|
 , м0,125
|
|
|
 , м13,86
|
|
|
 , Ом/км
|
|
|
 , См/км
|
|
|
 , Cм×10-40,045-j9,30,066-j10.70-j1,57
|
|
|
|
|
 , Ом14,0+j133,915,6+j142,52,69+j24,52
|
|
|
|
|
 , Cм×10-40,045-j9,30,066-j10.70-j1,57
|
|
|
|
4.2
Моделирование трансформаторов
Для двухобмоточных трансформаторов принята Г-образная схема
замещения, а для автотрансформаторов - Y-образная, которые
составляются на основе каталожных данных:
Рис.9 Схемы замещения трансформаторов: а) Г-образная; б)
Y-образная
Таблица 25 Каталожные данные автотрансформаторов
|
Параметры
|
АТ4
|
Т1
|
Т2
|
Т3
|
Т5
|
|
Тип
|
3хАОДЦТН
167000/500/220
|
ТДЦ 400000/500
|
ТРДН 40000/220
|
ТРДЦН 100000/220
|
ТРДН 40000/220
|
|
Номинальная
мощность SН, МВА
|
3*167
|
400
|
40
|
100
|
40
|
|
Номинальное
напряжение, кВ
|
UВН
|
 525230230230
|
|
|
|
|
|
UСН
|
 ----
|
|
|
|
|
|
UНН
|
11
|
13,8
|
11
|
11
|
11
|
|
Потери
холостого хода DPХ, кВт
|
125
|
350
|
50
|
115
|
50
|
|
Ток холостого
хода IХ, %
|
0,4
|
0,4
|
0,9
|
0,7
|
0,9
|
|
Потери КЗ, кВт
|
DPКВС
|
325
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
DPКВН
|
-
|
800
|
170
|
360
|
170
|
|
DPКСН
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Напряжение КЗ,
%
|
UКВС
|
11,5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
UКВН
|
35
|
13
|
12
|
12
|
12
|
|
UКСН
|
21,5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Активное
сопротивление обмоток, Ом
|
RВН
|
0,65
|
1,4
|
5,6
|
1,9
|
5,6
|
|
RСН
|
0,32
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
RНН
|
2,8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Реактивное
сопротивление обмоток, Ом
|
XВН
|
61
|
89,5
|
158,7
|
63,5
|
158,7
|
|
XСН
|
0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
XНН
|
113,5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Диапазон РПН, %
|
±6х2,1
|
±2х2,5
|
±8х1,5
|
±8х1,5
|
±8х1,5
|
Расчёт поперечного сопротивления схемы замещения на примере
автотрансформатора АТДЦТН-167000/500/220 подстанции ПС4.
Полная мощность холостого хода, МВА (расчет для трех трансформаторов):
 , где
 - потери холостого хода в автотрансформаторе, МВт;
 - ток холостого хода, в %;
 - номинальная (проходная) мощность автотрансформатора, МВА.
 = 0,375 + j2,004 МВА;
Поперечная проводимость
 , где
 - сопряжённый комплекс полной мощности холостого хода, МВА;
 См;
Поперечные сопротивления для схем замещения остальных
трансформаторов и автотрансформаторов определяются аналогично. Результаты
расчёта представлены в таблице 26.
Таблица 26 Параметры Y-образной
схемы замещения автотрансформатора
|
Параметры
|
АТ4
|
|
Z56, Ом
|
0,65+j61,1
|
|
Z68, Ом
|
0.32
|
|
Z67, Ом
|
2.8+j113.5
|
|
Y10, Ом×10-6
|
4.5-j24.05
|
|
к1
|
0.44
|
|
к2
|
0.022
|
Таблица 27 Параметры Г-образной схемы замещения
трансформатора
|
Параметры
|
Т2 и Т5
|
T3
|
T1
|
|
Z12, Ом
|
5.6+j158.7
|
1.9+j63.5
|
1.4+j89.5
|
|
Y10, Ом×10-6
|
1.03-j7.44
|
2.38-j14.5
|
1.4-j6.4
|
|
к
|
0.048
|
0.048
|
0.026
|
ГЛАВА
5. Расчеты и анализ характерных режимов
В этой главе проводится расчёт характерных режимов сети,
анализ результатов и, при необходимости, корректировка параметров сети и
повторный расчёт.
5.1
Режим наибольших нагрузок
Имеет место зимой с 20 до 24 ч, когда потребляемая мощность
составляет 772МВт. ГЭС вырабатывает 800 МВт, остальная мощность отдается в
систему.
Примеры справочного и рабочего файлов приведены в приложении.
В результате расчета режима было видно, что значения
напряжений узлах схемы не выходили за рамки допустимых («+/-»5% от номинальных
значений), это было достигнуто применением компенсирующих устройств на стороне
высокого и низкого напряжений, для чего была проведена оптимизация Q. Для нормального
функционирования системы необходимо в узел (1) добавить 11*РОМБСМ-60000/500У1,
в узел (2)5*УРТД-180000/500, в узел (3) 2*РОМБСМ-60000/500У1, в узел (5)
3*РОМБСМ-60000/500У1 в узел (12) 5*БСК-10МВАр-10,5кВ. Значение напряжения у
потребителей приведены в приложении.
Таким образом, после установки компенсирующих устройств режим
удовлетворителен по напряжению и количеству выдаваемой потребителям мощности.
5.2
Режим наименьших нагрузок
Имеет место летом c12 до 16 ч, когда потребляемая мощность
составляет 250,6 МВт. ГЭС вырабатывает 600 МВт, 349,4 МВт уходит в систему.
Примеры справочного и рабочего файлов приведены в приложении.
В результате расчета режима было видно, что значения
напряжений узлах схемы не выходили за рамки допустимых («+/-»5% от номинальных
значений), это было достигнуто применением компенсирующих устройств. При данных
параметрах сети система являлась неустойчивой. Для нормального функционирования
системы необходимо в узел (1) добавить 8*РОМБСМ-60000/500У1, в узел
(2)17*РОМБСМ-60000/500У1, в узел (3)10*РОМБСМ-60000/500У1, в узел
(4)2*БСК-10МВАр-10,5кВв узел (12) 5*БСК-10МВАр-10,5 кВ. Значение напряжения у
потребителей приведены в приложении. Таким образом, после установки
компенсирующих устройств режим удовлетворителен по напряжению и количеству
выдаваемой потребителям мощности.
5.3
Послеаварийный режим
В качестве послеаварийного принят режим сети при одной
отключенной ВЛГЭС-ПС1 (2-3) в режиме максимальных нагрузок.
В результате расчета режима было видно, что значения
напряжений узлах схемы не выходили за рамки допустимых («+/-»5% от номинальных
значений), это было достигнуто применением компенсирующих устройств. При данных
параметрах сети система являлась неустойчивой. Для нормального функционирования
системы необходимо в узел (1) добавить 9*РОМБСМ-60000/500У1, в узел (2)
11*РОМБСМ-60000/500У1, в узел (7) 6*БСК-10МВАр-10,5 кВ, в узел (4)
5*БСК-10МВАр-10,5кВ в узел (12) 5*БСК-10МВАр-10,5 кВ. Значение напряжения у
потребителей приведены в приложении. Таким образом, после установки
компенсирующих устройств режим удовлетворителен по напряжению и количеству
выдаваемой потребителям мощности.
Рис.10. Схема сопротивлений.
ГЛАВА 6. Технико-экономические показатели
В данной главе определяются основные технико-экономические
показатели: капитальные вложения, издержки на эксплуатацию сети, потери
электроэнергии, тариф на услуги по передаче и распределению электроэнергии,
спецификация основного оборудования и материалов.
Стоимость строительства:
Все показатели рассчитываются так же, как в ГЛ.3, поэтому
результаты расчёта приводится в табличной форме.
Линии:
Таблица 28 Капитальные вложения в линии
|
Линия
|
, кВ , км, тыс. руб./кмМарка провода, тыс. руб.
|
|
|
|
|
|
ГЭС-C
|
500
|
510
|
65,8
|
3*АС 300/66
|
67116
|
|
ГЭС-ПС1
|
500
|
450,7
|
65,8
|
3*АС 300/66
|
59312,2
|
|
ПС1-ПС4
|
500
|
79,1
|
65,8
|
3*АС 300/66
|
10409,6
|
|
ПС4-ПС2
|
220
|
127,5
|
20
|
АС 400/51
|
2550
|
|
ПС4-ПС5
|
220
|
75
|
20
|
АС 400/51
|
1500
|
|
ПС5-ПС3
|
220
|
103,1
|
20
|
АС 400/51
|
2062
|
|
ПС2-ПС3
|
220
|
79,1
|
20
|
АС 400/51
|
1582
|
|
∑
|
|
|
|
|
144531,8
|
 тыс.руб.
Подстанции:
Таблица 29 Стоимость ОРУ ПС
|
Номер
подстанции
|
, тыс. руб.
|
|
ГЭС
|
3420
|
|
ПС 1
|
3420
|
|
ПС 2
|
390
|
|
ПС 3
|
390
|
|
ПС 4
|
1520+390
|
|
ПС 5
|
390
|
|
∑
|
9920
|
 тыс.руб.
Таблица 30 Стоимость трансформаторов
|
Номер
подстанции
|
Тип
трансформаторов
|
 , тыс. руб.
|
|
ГЭС
|
-
|
-
|
|
ПС1
|
ТДЦ-400000/500
|
836
|
|
ПС2
|
ТРДН-40000/220
|
260
|
|
ПС3
|
ТРДЦН-100000/220
|
440
|
|
ПС4
|
3хАОДЦТН-167000/500/220
|
1236
|
|
ПС5
|
ТРДН-40000/220
|
260
|
 тыс.руб.
Таблица 31 Постоянная часть затрат
|
Номер
подстанции
|
 , тыс. руб.
|
|
ГЭС
|
4100
|
|
ПС 1
|
4100
|
|
ПС 2
|
350
|
|
ПС 3
|
350
|
|
ПС 4
|
2400+350
|
|
ПС 5
|
350
|
 тыс.руб.
 тыс.руб.
Суммарные капитальные вложения:
 тыс.руб.
Потери электроэнергии
Потери электроэнергии делятся на условно- постоянные и
условно-переменные.
Условно-постоянные:
1. На холостой ход трансформаторов:
Таблица 32 Потери электроэнергии на холостой ход
трансформаторов
|
Номер
подстанции
|
DPХ, кВт
|
n
|
 , МВт×ч
|
|
ПС 1
|
350
|
2
|
6132
|
|
ПС 2
|
50
|
2
|
876
|
|
ПС 3
|
115
|
2
|
2015
|
|
ПС 4
|
125х3
|
2
|
6570
|
|
ПС 5
|
50
|
2
|
876
|
2. На корону ВЛ:
Таблица 33 Потери электроэнергии на корону ВЛ
|
Линия
|
, кВ, км, МВт×ч
|
|
|
|
С-ГЭС
|
500
|
510
|
71400
|
|
ГЭС-ПС1
|
500
|
450,7
|
63098
|
|
ПС1-ПС4
|
500
|
79,1
|
11074
|
|
ПС4-ПС2
|
220
|
127,5
|
1913
|
|
ПС4-ПС5
|
220
|
75
|
1125
|
|
ПС5-ПС3
|
220
|
103,1
|
1547
|
|
ПС2-ПС3
|
220
|
79,1
|
1187
|
|
∑
|
|
|
151344
|
 .
Годовые условно-постоянные потери электроэнергии
Условно-переменные:
Потери мощности в сети в режиме наибольшей нагрузки:
 .
Годовые условно-переменные потери электроэнергии
Суммарные годовые потери
6.1
Спецификация основного оборудования и материалов
Таблица 34 Спецификация основного оборудования и материалов
|
№
|
Наименование
|
Марка
|
Ед. изм.
|
Количество
|
|
1
|
Автотрансформатор
|
АОДЦТН
-167000/500/220
|
шт.
|
6
|
|
2
|
Трансформатор
|
ТРДН-40000/220
|
шт.
|
4
|
|
3
|
Трансформатор
|
ТРДЦН-100000/220
|
шт.
|
2
|
|
4
|
Трансформатор
|
ТДЦ-400000/500
|
шт.
|
2
|
|
5
|
Промежуточные
опоры
|
ПБ220-4
|
шт.
|
2210
|
|
6
|
Сложные опоры
(15 %)
|
УБ220-1
|
шт.
|
390
|
|
7
|
Промежуточные
опоры
|
ПВС-500Ц-2
|
шт.
|
818
|
|
8
|
Сложные опоры
(15 %)
|
У2
|
шт.
|
145
|
|
9
|
Провода
|
АС 400/51
|
т.
|
609
|
|
10
|
Провода
|
АС300/66
|
т.
|
4096
|
Список
использованной литературы
1. Правила устройства
электроустановок/Минэнерго СССР. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.:
Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.: ил.
2. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П.
Электрическая часть станций и подстанций: справочные материалы для курсового и
дипломного проектирования. Учеб. Пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп.
- М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с., ил.
. Справочник по проектированию
электроэнергетических систем. В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов и
др.; Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.:
Энергоатомиздат, 1985. - 352 с .
. Справочник по электрическим установкам высокого
напряжения. С.А. Бажанов, И.С. Батхон, И.А. Баумштейн и др.; Под ред. И.А.
Баумштейна и М.В. Хомякова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат,
1981. - 656 с., ил
Похожие работы на - Проектирование и диагностика режимов электроэнергетической системы
|