Здравствуйте, уважаемые посетители сайта "Помощь электрикам". Сегодня рассмотрим очередную тему курсового проектирования "Проектирование электрических сетей"

Место электроэнергетики в современном мире определяется не только огромными объемами перерабатываемых энергоресурсов, но и неизмеримым количеством агрегатов, линий электропередач, машин и механизмов, сложностью систем электроснабжения, а главное ни с чем не сравнимой надежностью, простотой и качеством обеспечения электрической энергией в любой момент времени и в необходимом количестве.

Электрическая сеть- совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из подстанций и распределительных устройств, соединенных линиями электропередачи, и работающая на определенной территории. Электрическая сеть может иметь очень сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надежности и другими соображениями.

Электрическая сеть является существенным звеном в цепи электроснабжения потребителей и поэтому влияет на изменение показателей качества электроэнергии.

Проектирование электрической сети, включая разработку конфигурации сети и схемы подстанции, является одной из основных задач развития энергетических систем, обеспечивающих надёжное и качественное электроснабжение потребителей.

В связи с этим, в рамках составления проекта районной электрической сети необходимо проведение ряда расчетов, в рамках которых производится определение предварительного распределения мощности, выбор номинального напряжения электрической сети, выбор сечений проводов по экономической плотности тока, а затем их проверка по условиям короны и допустимой токовой нагрузке. Далее, для выбранных проводников производится расчет удельных механических нагрузок и выбираются схемы электрических подстанций, после чего выполняется технико-экономический расчет электрической сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

От двух электростанций неограниченной мощности и напряжения А и В по воздушным линиям электропередачи запитаны четыре потребителя 1, 2, 3, 4 в соответствии со схемой, приведенной на рис.1.

Рис. 1 – Схема электрической сети.

 

 Исходные данные (длины участков, мощности потребителей, время работы в режиме максимальной нагрузки Т_м,  и коэффициент мощности  Cos  ) приведены в таблице 1. Вариант для каждого студента выбирается по первой букве фамилии. Требуется выбрать марку провода для каждого участка.

Таблица 1 - Исходные данные

 

 

 

1.Расчет предварительного распределения мощности.

Для выбора сечения проводов нужно знать величину потока мощности проходящего по линии и напряжение сети. Так как на начальном этапе неизвестно сечение проводов и напряжение, то точный расчет перетоков мощности в линиях невозможен. Поэтому для определения предварительного распределения активных мощностей исходную сеть считают однородной т.е. выполненной проводом одного сечения.

Схема электроснабжения потребителей 1 и 2 приведена на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 - Схема электроснабжения потребителей 1 и 2

 

Для расчета мощности участка А-1 используем формулу

 

 

Аналогично для участка 2-В:

 

 

Проведем проверку баланса мощностей. Так как приходящая по участкам А-1 и 2-В мощность расходуется на питание потребителей Р₁ и Р₂, то справедливо равенство

 

.

 

Рассчитаем мощность для участка 1-2. Как видно из рисунка 2

 

.

 

Откуда следует

 

.

 

Схема электроснабжения потребителей 3 и 4 показана на рисунке 3.

 

 

Рисунок 3 - Схема электроснабжения потребителей 3 и 4

Формулы аналогичны вышерассмотренным:

 

МВт

 

2.Выбор номинального напряжения электрической сети.

Номинальное напряжение электрической сети зависит от нескольких факторов. Главный из них – экономический. Если взять слишком высокое напряжение, то это, несомненно, снизит затраты при передаче электроэнергии, однако стоимость линий возрастет в значительной степени. По этой причине номинальное напряжение выбирается как компромисс между высокой стоимостью строительства сети и потерями в процессе ее эксплуатации. При этом используются эмпирические формулы. Чаще всего для каждого участка сети используется выражение

 

 

 

 

 

- для участка А - 1:

 

 

- для участка 1 - 2:

 

- для участка 2 - В:

 

 

- для участка А - 3:

 

- для участка 3 - 4:

 

- для участка 4 - В:

 

 

На основании полученных результатов выбирается ближайшее стандартное напряжение: 110 кВ

 

3.Выбор сечений проводов по экономической плотности тока.

Рассчитаем ток нормального рабочего режима и сечение провода F для участка А - 1:

 

 

 

На основании полученных данных выбираем провод АС330/27.

где cos φ – коэффициент мощности сети;

J_Э – экономическая плотность тока для заданных условий работы линий, А/мм²

Значение   принимаем равным 1,0 А/мм²

Рассчитаем ток нормального рабочего режима и сечение провода для участка 1 – 2:

На основании полученных данных выбираем провод АС35/6.2

Рассчитаем ток нормального рабочего режима и сечение провода для участка 2 - В:

На основании полученных данных выбираем провод  АС300/39.

Рассчитаем ток нормального рабочего режима и сечение провода для участка А - 3:

На основании полученных данных выбираем провод АС185/24.

Рассчитаем ток нормального рабочего режима и сечение провода для участка 3 - 4:

На основании полученных данных выбираем провод  АС70/11.

Рассчитаем ток нормального рабочего режима и сечение провода для участка 4 - В:

На основании полученных данных выбираем провод АС240/39.

 

4.Проверка выбранных сечений по условиям короны.

Проверка выбранных сечений по условиям короны проводится для воздушных линий электропередач напряжением от 35 кВ, которые прокладываются в нормальных условиях. При условиях более низких, чем нормальные, проверка по условиям короны не проводится. Если выбранные сечения меньше допустимых для конкретного класса напряжения, то их следует увеличить.

Так как по условиям короны для напряжения 110 кВ минимально допустимое сечение проводов составляет 70/11 мм², то для участков 1-2 и 3-4 выбираем провод АС70/11. На остальных участках сечения проводов соответствуют требованию по условиям короны.

 

5.Проверка выбранных сечений по допустимой токовой нагрузке.

В простых замкнутых сетях расчетный ток определяют из условий наиболее тяжелого режима работы сети.

Рассмотрим случай с отключением участка А-1:

Рис. 4 - Схема электроснабжения с отключением участка А-1

Найдем расчётный ток на участке 1-2 для проверки провода АС70/11 по допустимой токовой нагрузке:

 

 

301,27А

Так как допустимый ток , следовательно провод АС70/11 на участке 1-2 не соответствует требованию по допустимой токовой нагрузке. Увеличиваем сечение провода до 95 мм². Принимаем провод марки АС95/16 с допустимым током

Найдем расчётный ток на участке 2-В для проверки провода АС300/39 по допустимой токовой нагрузке:

 

 

 

Так как допустимый ток , следовательно провод АС300/39 на участке 2-В соответствует требованию по допустимой токовой нагрузке.

Рассмотрим случай с отключением участка 2-В:

 

Рисунок 5 - Схема электроснабжения с отключением участка 2-В

 

Найдем расчётный ток на участке А-1 для проверки провода АС330/27 по допустимой токовой нагрузке:

Так как допустимый ток , следовательно провод АС330/27 на участке А-1 соответствует требованию по допустимой токовой нагрузке.

Найдем расчётный ток на участке 1-2 для проверки провода АС35/6,2 по допустимой токовой нагрузке:

Так как допустимый ток , следовательно провод АС35/6,2 на участке 1-2 не соответствует требованию по допустимой токовой нагрузке Увеличиваем сечение провода до 95 мм². Принимаем провод марки АС95/16 с допустимым током

Рассмотрим случай с отключением участка А-3

 

                   Рисунок 6 - Схема электроснабжения с отключением участка А-3

Найдем расчётный ток на участке 3-4 для проверки провода АС70/11 по допустимой токовой нагрузке:

Так как допустимый ток ,следовательно провод АС70/11 на участке 3-4 соответствует требованию по допустимой токовой нагрузке.

Найдем расчётный ток на участке 4-В для проверки провода АС240/39 по допустимой токовой нагрузке:

Так как допустимый ток , следовательно провод АС240/39 на участке 4-B соответствует требованию по допустимой токовой нагрузке.

Рассмотрим случай с отключением участка 4-B:

 

Рисунок 7 - Схема электроснабжения с отключением участка 4-В

Найдем расчётный ток на участке A-3 для проверки провода АС185/24 по допустимой токовой нагрузке:

Так как допустимый ток , следовательно провод АС185/24 на участке A-3 соответствует требованию по допустимой токовой нагрузке.

Найдем расчётный ток на участке 3-4 для проверки провода АС70/11 по допустимой токовой нагрузке:

Так как допустимый ток , следовательно провод АС70/11 на участке 3-4 соответствует требованию по допустимой токовой нагрузке.

Результаты расчетов представлены в таблице.

 

Марки провода на участках электрической сети
А-1	1-2	2-В	А-3	3-4	4-В
АС330/27	АС35/6.2	АС300/39	АС70/11	АС70/11	АС240/39

 

 

Заключение
В ходе выполнения проекта сначала был произведен выбор сечения проводов по экономической плотности тока. Для этого было рассчитано предварительное распределение мощностей на головных и промежуточных участках сети. Так же, с учетом технических характеристик, было выбрано номинальное напряжение электрической сети, равное 110 кВ.
После выбора сечений проводов произведена проверка проводов по допустимой токовой нагрузке и по условиям короны, в результате которой сечения проводов на одном участке было увеличено.

Полученные в процессе работы знания, умения и навыки будут полезны в моей будущей профессиональной деятельности.