Проектирование электрических сетей

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
БСК – батарея статических конденсаторов;
ВН – высшее напряжение;
ЗРУ – закрытое распределительное устройство;
КЗ – короткое замыкание;
КУ – компенсирующие устройства;
ЛЭП – линия электропередачи;
НН – низшее напряжение;
ОРУ – открытое распределительное устройство;
ПАР – послеаварийный режим;
П/С – подстанция;
РПН – регулирование под нагрузкой;
РЭС – региональная энергосистема;
СН – среднее напряжение;
ХХ – холостой ход;
Э/С – электростанция.
 
ВВЕДЕНИЕ
Проектирование электрических сетей представляет собой одну из самых важных задач электроэнергетики, решение которой необходимо для надежного электроснабжения промышленных, сельских и городских потребителей электроэнергии, а также для электрификации железнодорожного транспорта. При этом спроектированная сеть должна удовлетворять следующим требованиям: надежность, качество электроэнергии, экономичность, удобство и безопасность эксплуатации, возможность дальнейшего развития.
В данной работе рассматривается задача проектирования питающих электрических сетей, которые предназначены для передачи электроэнергии на расстояния десятки и сотни километров от подстанций системообразующих и межсистемных сетей или от шин 110–220 кВ электростанций к центрам питания распределительных сетей.
Учебное проектирование питающих сетей предполагает места расположения подстанций известными и включает в себя следующие этапы.
1. Изыскание трасс ЛЭП и мест расположения подстанций, а также выбор конфигурации сети.
2. Предварительный расчет потокораспределения.
3. Выбор номинального напряжения.
4. Выбор сечений проводов ЛЭП.
5. Выбор силовых трансформаторов.
6. Предварительный расчет потерь мощности и энергии, составление баланса мощностей и компенсация реактивной мощности.
7. Технико-экономический расчет.
8. Точный электрический расчет основных режимов сети, включая выбор регулировочных ответвлений трансформаторов, а при необходимости и других устройств регулирования напряжения.
9. Определение технико-экономических показателей проектируемой сети.
Реальное проектирование электрических сетей представляет собой сложный процесс, при котором часто возникает необходимость возврата от более поздних этапов проектирования к предыдущим. При этом параллельно проектируется несколько вариантов сети, количество которых в ходе расчетов может меняться как в меньшую, так и в большую сторону. Сокращение числа вариантов происходит в том случае, когда какой-либо из них не удовлетворяет техническим требованиям. Если в процессе проектирования одновременно принимаются альтернативные решения, то количество вариантов сети, наоборот, увеличивается. Окончательный выбор наиболее экономичного варианта сети производится на стадии технико-экономического расчета.
При учебном проектировании реализуется упрощенный подход, при котором этапы проектирования преимущественно следуют один за другим. Исключением является выбор сечений линий электропередачи, на котором, как правило, возникает необходимость возврата к предыдущему этапу – выбору номинального напряжения. В зависимости от исходных данных намечается от одной до трех конфигураций сети. Одновременное принятие альтернативных решений осуществляется при выборе номинального напряжения в том случае, когда проектируется только одна конфигурация сети.
 
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Задание на проектирование включает основные и дополнительные исходные данные. Основные данные задаются в виде шифра, состоящего из шести чисел.
Шифр задания: 2; 19; 11; 9; 4; 8.
С помощью первого числа шифра задается взаимное географическое расположение подстанций. Данные приведены в таблице 1.1. При этом местность, для которой проектируется сеть, вводится в прямоугольную систему координат, и для каждой подстанции, а также для электростанции задаются координаты их расположения, выраженные в километрах.
Прочерк в таблице означает, что данная подстанция или электростанция отсутствует. Главным источником питания для проектируемой сети является РЭС, которая считается источником неограниченной мощности. Координаты РЭС – (0, 0).
Таблица 1.1 — Координаты подстанций и источника ограниченной мощности, км
№ варианта П/С 1 П/С 2 П/С 3 П/С 4 Источник ограниченной мощности
(электро-станция)
2 100, 100 50, 50 80, 0 – –

Второе число шифра задает наибольшие зимние активные нагрузки подстанций и источника ограниченной мощности (электростанции).
Данные приведены в таблице 1.2. Для подстанций мощности заданы со знаком «плюс», что соответствует потреблению.
Таблица 1.2 — Наибольшие зимние активные нагрузки подстанций и источника ограниченной мощности (электростанции) "P" _"max" , МВт
№ варианта П/С 1 П/С 2 П/С 3 П/С 4 Источник ограниченной мощности
(электро-станция)
19 50 45 40 – –

Третье число шифра задает коэффициенты мощности (cosφ) нагрузок. Для источника ограниченной мощности принимается cos"φ" = 0,85. Данные приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 — Коэффициенты мощности (cosφ) нагрузок
№ варианта П/С 1 П/С 2 П/С 3 П/С 4
11 0,8 0,8 0,9 –

Четвертое число шифра задает числа часов использования максимума нагрузки потребителей. Данные представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 — Числа часов использования максимума нагрузки "T" _"max" , ч
№ варианта П/С 1 П/С 2 П/С 3 П/С 4
9 4500 5000 6000 –

Пятое число шифра определяет процентный состав потребителей по категориям надежности. Этот состав задается тремя записанными через дробь числами, первое из которых – процент потребителей I категории, второе – процент потребителей II категории, а третье – процент потребителей III категории.
Данные представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 — Процентный состав потребителей электроэнергии по категориям надежности
№ варианта П/С 1 П/С 2 П/С 3 П/С 4
4 40/20/40 0/40/60 0/60/40 –

Шестое число шифра задает отношения наименьших летних нагрузок к наибольшим зимним. Эти отношения относятся также к источнику ограниченной мощности. Данные приведены в таблице 1.6.
Таблица 1.6 — Отношения наименьших летних нагрузок к наибольшим зимним
№ варианта Отношение наименьших летних нагрузок к наибольшим зимним
8 0,95

Дополнительные исходные данные.
1. Напряжение на шинах РЭС в нормальном режиме максимальных нагрузок и в послеаварийном режиме равно 1,1U_"ном" , а в режиме минимальных нагрузок – 1,05U_"ном" , где U_"ном" – номинальное напряжение сети.
2. Средний номинальный коэффициент мощности cosφ_ср генераторов системы, в которую входит проектируемый район, составляет 0,85.
3. Сеть проектируется для Западной Сибири.