Проектирование электроэнергетической системы городского округа

ВВЕДЕНИЕ
Уровень развития энергетики и электрификации в наиболее обобщенном виде отражает достигнутый технико-экономический потенциал любой страны. Энергетика обеспечивает электроэнергией и теплом промышленные предприятия, сельское хозяйство, транспорт, коммунально-бытовые нужды городов, рабочих и сельских поселков. Электрификация оказывает определяющее влияние на развитие всех отраслей народного хозяйства, она является стержнем развития экономики страны.
Основными поставщиками электроэнергии и тепла для народного хозяйства являются энергетические системы. Энергосистема-это совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, а также установок потребителей электроэнергии и тепла, связанных общностью режимов производства, распределения и потребления энергии и тепла. Энергосистемы охватывают все большие площади и в связи с этим как бы рассредоточиваются по территории. Так же современная тенденция развития энергосистем - это увеличение единичной мощности энергоблоков и укрупнение подстанций, рост номинальных напряжений и повышение пропускной способности электросетей. Существенное влияние на современное развитие энергосистем оказывают все возрастающие требование к ограничению неблагоприятных воздействий энергетических объектов на окружающую среду. Часть энергосистемы, включающая в себя электростанции, электрические сети (линии электропередачи и преобразовательные подстанции) и установки потребителей электрической энергии, составляют электрическую систему. Которая должна отвечать следующим основным требованиям:
Рабочая мощность электростанций (текущее значение) должна соответствовать спросу потребителей электроэнергии (включая потери в сетях и расход на собственные нужды), изменяющемуся непрерывно в течение суток и года;
Надежность электроснабжения должна соответствовать экономически оправданным требованиям потребителей;
Качество поставляемой электроэнергии должно соответствовать установленным нормам;
Себестоимость электроэнергии, выработанной и доставленной потребителям, должна быть, возможно, более низкой.

 
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
А. Предполагается строительство электрической сети в пределах Курильского городского округа. Географическое расположение понижающих подстанций представлено в масштабе 1 : 2 000 000























Рисунок 1 – Географическое расположение потребителей
Б. Характеристика потребителей электроэнергии
Таблица 1 – Исходные данные
№ подстанции 1 2 3 4 5
Pmax, МВт 27 18 30 25 22
cosφ 0,88 0,91 0,87 0,91 0,88
Категория потребителей, %
I категория 25 10 35 5 0
II категория 10 50 30 55 35
Вторичное напряжение 10 10 10 10 10
Максимальная мощность подстанции указана с учетом собственных нужд.
Коэффициент мощности источника питания – РЭС принять равным 0,93.
Число часов использования максимальной нагрузки 4200 час.
1.1. Выбор рациональной схемы сети
Подготовлены 6 вариантов распределения электрических сетей.



Рисунок 2 – Варианты распределительных сетей
1.2. Определение суммарной длины линии
Путем измерения по предложенной схеме определим расстояния между объектами.
L(A-1) = 67 км
L(А-2) = 86 км
L(А-3) = 62 км
L(А-4) = 78 км
L(А-5) = 67 км
L(1-4) = 90.5 км
L(3-1) = 67 км
L(4-3) = 139,3 км
L(3-2) = 70.7 км
L(5-2) = 92.2 км
Общая протяженность сетей каждого варианта
а). L(A-1)*2+ L(A-2) *2+ L(A-3) *2+ L(A-4) *2+ L(A-5) *2=721 км
б). L(A-3)*2+(4-3)+(4-1)+(1-3)+L(A-5)+L(A-2)+L(2-5)=666.5 км
в). L(A-4)*2+ L(A-1)*2+ L(A-3)*2+ L(A-5)+ L(A-2)+ L(5-2)=659.9 км

г). L(A-3)*2+ L(A-4)+ L(A-1)+ L(A-2)+ L(A-5)+ L(5-2)+ L(4-1)=605.3 км
д). L(A-2)*2+ L(A-4)*2+ L(A-5)*2+ L(4-1)+ L(4-3)+ L(1-3)=809.6 км
е). L(A-2)*2+ L(A-3)*2+ L(A-5)*2+ L(A-4)+ L(A-1)+ L(4-1)=733.6 км
В качестве варианта I принята схема б), а варианта II схема г).

 
2. ВЫБОР НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
2.1. Выбор номинального напряжения для I варианта
Фундаментальные характеристики электрической сети, в том числе, номинальное напряжение и схема линий электропередачи определяют капиталовложения и расходы по эксплуатации электрической сети, поэтому их комплекс должен отвечать требованиям экономической целесообразности.
При этом следует учитывать, что указанные характеристики и параметры сети находятся в тесной технико-экономической взаимосвязи. Так изменение схемы сети может повлечь необходимость изменений не только сечения проводов воздушных линий и схем подстанций, но и изменения ее номинального напряжения. Для этого может, применено эмпирическое расчетное выражение экономически целесообразного номинального напряжения (формула Г.А. Илларионова), кВ.
U_ном^э=1000/√(500/L+2500/P)
где:
L - длина ЛЭП, км;
P - передаваемая активная мощность, МВт [1, с. 56].
Для расчетов предварительно выбираем два варианта.


Рисунок 3 – Электрическая сеть промышленного района, вариант I
Для кольцевой цепи 3 – 4 – 1 3

Рисунок 4 – Кольцевая цепь 3 – 4 – 1 3
Р_(3-4)=(Р_3 (L_(3-1)+L_(1-4) )+Р_1∙L_(3-1))/(L_(3-4)+L_(3-1)+L_(4-1) )=(30(67.08+90.6)+27∙67.08)/(67.08+90.6+139.3)==22.03 МВт
Р_(3-1)=(Р_1 (L_(3-4)+L_(1-4) )+Р_4∙L_(3-4))/(L_(3-4)+L_(3-1)+L_(4-1) )=(27(139.3+90.6)+25∙139.3)/(67.08+90.6+139.3)==32.62 МВт
Р_(1-4)=Р_(3-1)-Р_1=32.62-27=5.63 МВт
Тогда напряжение:
U_(ном,4)^э=1000/√(500/67.08+2500/22.03)=90.9 кВ
U_(ном,1)^э=1000/√(500/139.3+2500/32.62)=111.7 кВ
U_(ном,4-1)^э=1000/√(500/90.6+2500/5.63)=47.2 кВ
Для кольцевой цепи 3 – 4 – 1 – 3 по полученным результатам расчета экономически целесообразного номинального напряжения выбираем напряжение 110 кВ.