АННОТАЦИЯ
Данный дипломный проект состоит из пояснительной записки:
Страниц – 118, рисунков – 8, таблиц – 19, и графической части – 6 листов формата А1.
В пояснительной записке к дипломной работе представлены следующие разделы:
- развитие электрических сетей энергорайона "В". В этом разделе рассмотрено три варианта развития электрических сетей энергорайона "В", производится их технико-экономическое сравнение, и выбор лучшего из них;
- проектирование подстанции П25 110/10 кВ. В этом разделе произведён расчёт токов короткого замыкания и выбор основного оборудования;
- экономическое обоснование строительства новой подстанции. В этом разделе произведена оценка целесообразности вложения инвестиций в строительство новой подстанции П25;
- безопасность жизнедеятельности. В этом разделе произведён анализ опасных и негативных факторов на подстанции; произведен расчет искусственного освещения в помещении дежурного подстанции; произведен расчет заземляющего устройства подстанции; освещены меры обеспечения по пожарной безопасности; перечислены возможные ЧС на подстанции.
ВВЕДЕНИЕ
Важной особенностью развития ЭЭС является обеспечение надежного и бесперебойного питания потребителей. Бесперебойность электроснабжения воплощает в себе множество взаимозависимых составляющих: начиная от разработки и изготовления огромного количества разнотипного оборудования и аппаратуры, качества проектов, монтажа, наладки и до ввода в действие оборудования и доведения режима его работы до нормы.
Выбор типа, мощности, числа и мест размещения источников питания является сложной самостоятельной задачей проектирования. Эта задача решается с учетом влияния соответствующей электрической сети. Обычно уменьшение числа источников питания при снижении их стоимости приводит к утяжелению электрической сети и ее удорожанию. В некоторых случаях в связи с этим приходится вводить коррективы даже и при размещении потребителей электроэнергии.
Задачей проектирования энергосистем является разработка с учётом новейших достижений науки и техники, и технико-экономическое обоснование решений, определяющих формирование энергетических объединений и развитие электрических станций, электрических сетей и средств их эксплуатации и управления, при которых обеспечивается оптимальная надёжность снабжения потребителей электрической и тепловой энергией в необходимых размерах и требуемого качества с наименьшими затратами.
Проектирование развития энергосистем и электрических сетей осуществляется в иерархической последовательности и включает в себя выполнение комплекса вне стадийных проектных работ.
Проект развития электрических сетей выполняется в качестве самостоятельной работы, именуемой «Схемой развития электрической сети энергосистемы» (объединённой, районной, города, промышленного узла и др.), или как составная часть «Схемы развития энергосистемы».
В процессе проектирования осуществляется взаимный обмен информацией и увязка решений по развитию электрических сетей различных назначений и напряжений.
При различном составе и объёме задач, решаемых на отдельных этапах проектирования электрических сетей, указанные работы имеют следующее примерное содержание:
• анализ существующей сети рассматриваемой энергосистемы, включающей её рассмотрение с точки зрения загрузки, условий регулирования напряжения, выявления узких мест в работе;
• определение электрических нагрузок потребителей и составление балансов активной мощности по отдельным подстанциям и энергоузлам, обоснование сооружения новых подстанций;
• выбор расчётных режимов работы электростанций, и определение загрузки проектируемой электрической сети;
• электрические расчёты различных режимов работы сети и обоснование схемы построения сети на рассматриваемые расчётные уровни; проверочные расчёты статической и динамической устойчивости параллельной работы электростанций, выявление основных требований к системной противоаварийной автоматике;
• составление баланса реактивной мощности и выявление условий регулирования напряжения в сети, обоснование пунктов размещения компенсирующих устройств, их типа и мощности;
• расчёты токов короткого замыкания в проектируемой сети и установление требований к отключающей способности коммутационной аппаратуры, разработка предложений по ограничению токов короткого замыкания;
• сводные данные по намеченному объёму развития электрической сети натуральные и стоимостные показатели, очерёдность развития.
1. РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ЭНЕРГОРАЙОНА «В»
1.1 Методика проектирования развития электрической сети
Проектирование электрической сети – задача комплексная, предполагающая решение технических и экономических вопросов применительно к исходным данным, определяемым техническим заданием на разработку проекта.
В техническом задании на проектирование обычно приводятся мощности нагрузок с указанием состава потребителей по категориям их электроснабжения, наиболее характерные суточные графики нагрузок или время использования наибольшей нагрузки в году, вторичное напряжение подстанций, их расположение относительно друг друга и возможных источников питания, указания о возможных путях дальнейшего развития сети. В процессе проектирования, на основании исходных данных, имеющихся в техническом задании, выбирается: номинальное напряжение; рациональная схема сети; сечение проводов и кабелей линий, образующих сеть; определяется мощность и число трансформаторов или автотрансформаторов на подстанциях; разрабатываются схемы их электрических соединений; оценивается необходимость установки на подстанциях источников реактивной мощности и их наиболее экономичное размещение; определяются средства регулирования напряжения.
В настоящее время в практике проектирования электрических сетей применяется метод вариантного сопоставления на основе определения приведенных затрат. Предполагаемые варианты сооружения сети могут отличаться номинальным напряжением, конфигурацией схемы, иметь разную надежность электроснабжения потребителей в тех случаях, когда это возможно. Но должны быть технически осуществимы, а также удовлетворять требованиям. Только такие варианты сети подлежат дальнейшему экономическому анализу с целью выявления наиболее рационального из них, причем критерием для оценки наиболее целесообразного варианта является минимум приведенных затрат. Если же различие в приведенных затратах сопоставляемых вариантов лежит в пределах точности задания исходных данных, то для окончательного решения принимаются во внимание дополнительные характеристики вариантов, а именно: условия, эксплуатации сети, возможность ее дальнейшего развития, наличие среди вариантов сети с более высоким номинальным напряжением, необходимые средства регулирования напряжения. Наиболее простая возможность введения дополнительных средств автоматизации сети и многое другое. Технология проектирования предусматривает рассмотрение нескольких вариантов развития электрической сети и может быть представлена последовательностью следующих этапов.
Выбор схемы подстанции. При проектировании подстанции предварительно составляют схему ее электрических присоединений. Схемой электрических соединений называется чертеж, на котором показано соединение всех элементов установки, составляющие цепь передачи электрической энергии от источника к потребителю. При выборе схемы подстанции следует учитывать число присоединений, требования к надежности присоединения потребителей и обеспечения пропуска через подстанцию перетоков мощности по межсистемным и магистральным линиям электропередачи, возможности перспективного развития.
К схемам районных подстанций напряжением 110/35/10, 110/10 или 35/10 кВ предъявляют следующие требования:
• схема должна обеспечивать надежное питание присоединенных потребителей в нормальном, аварийном и послеаварийном режимах в соответствии с категориями нагрузки;
• схема должна быть достаточно простой, надежной и удобной в эксплуатации,
• содержать, по возможности, простые и дешёвые коммутационные аппараты;
• число отходящих линий не должно превышать пяти-шести;
• схема подстанции должна допускать ее развитие при дальнейшем росте нагрузок потребителей.
На подстанции должен быть предусмотрен учет отпущенной потребителям электрической энергии.
Выбор трансформаторов новой подстанции. На подстанциях высокое напряжение питающих линий понижается до более низкого напряжения, при котором электроэнергия распределяется потребителям. Поэтому основным оборудованием подстанции является силовой трансформатор (трансформаторы предназначены для повышения напряжения (на электростанциях), повышения и понижения напряжения при передаче и распределении электрической энергии потребителям). Кроме того, в состав подстанции входят распределительные устройства первичного и вторичного напряжения, устройства управления, сигнализации и защиты.
В общем случае выбор количества трансформаторов на подстанции определяется составом потребителей, мощностью их нагрузки, количеством номинальных напряжений. Однако, как правило, в обычных условиях на подстанциях предусмотрена установка двух трансформаторов. При этом предполагается, что при аварийном выходе одного трансформатора, оставшийся будет обеспечивать нормальную нагрузку подстанции с учетом допустимой перегрузки. Мощность каждого трансформатора на двух трансформаторной подстанции выбирают следующим образом:
Определяют
Sтр = (0,65 + 0,7)·Snc (1.1)
где Sтр - мощность одного трансформатора, МВА;
Snc - максимальная мощность, проходящая через оба трансформатора, МВ·А.
Мощность трансформаторов на подстанции в нормальных условиях обеспечивает питание электрической энергией всех потребителей, подключенных к данной подстанции. При выборе трансформаторов на проектируемой подстанции следует учитывать перегрузочную способность трансформаторов при работе в аварийном режиме.
Выбор сечений проводов новых линий электропередачи. Основными исходными данными для проектирования линии являются передаваемая мощность, дальность передачи, топографические, геологические и климатические условия в районе прохождения линии.
При проектировании учитываются также требования ПУЭ к конструктивным элементам воздушной линии для каждого режима работы, а также требования к линиям в зависимости от местностей с различной плотностью населения.
При расчете и выборе конструкций ВЛ учитывают климатические условия, определяющие воздействия на ВЛ ветра, температуры, атмосферных осадков, гололеда, грозы. Для линий различных напряжений предусмотрены различные расчетные климатические условия, то есть сочетания внешних атмосферных нагрузок (ветра и гололеда) на элементы линии.
При проектировании ВЛ делают расчет на механическую прочность, чтобы линия могла выдерживать перегрузки от ветра и гололеда но в то же время учитывают необходимость экономии и то обстоятельство, что наибольшие перегрузки случаются не каждый год.
Расстояние между опорами выбирают так, чтобы стоимость линии была наименьшей.
Для линий электропередачи в основном применяются сталеалюминевые провода марок АС, отличающиеся друг от друга различным отношением сечений алюминиевой и стальной частей.
По условию механической прочности на линиях выше 1000 В применяются исключительно многопроволочные провода.
Сечение проводов новых линий электропередач определяется по экономическим интервалам [3].
Проверка провода по длительной допустимой токовой нагрузке.
В условиях такой проверки максимальные рабочие токи линии сопоставляют с допустимыми токами на нагрев для проводников, выбранных предварительно по условиям экономической эффективности.
При выводе из строя одной цепи линии, по оставшейся в работе цепи должна передаваться прежняя мощность, то есть ток линии увеличивается в два раза по сравнению с нормальным режимом:
Iр.m. = 2Iтах. (1.2)
Выбранное сечение считается удовлетворяющим условиям нагрева в установившемся режиме работы, если удовлетворяется условие:
Iр.m ≥1доп. (1.3)
1.1.1 Расчет режимов электрической сети
Режим энергосистемы в самом общем виде определяется как совокупность условий, в которых происходит процесс производства, преобразования, распределения и потребления электроэнергии. Энергосистема представляет собой большое число различных, но взаимосвязанных единством производственного процесса элементов, находящихся в том или ином состоянии, каждый из которых влияет на режим энергосистемы в целом.
Основной целью расчетов режимов при проектировании электрических сетей является определение их параметров, характеризующих условия в которых работают оборудование сетей и ее потребители, а также определение потерь напряжения. Результаты расчетов режимов сетей являются основой для оценки качества электроэнергии, выдаваемой потребителям, допустимости рассматриваемых режимов с точки зрения работы оборудования сети, а также выявления оптимальных условий энергоснабжения потребителей.
Исходными данными при расчетах режимов электрической сети являются известные мощности потребительских подстанций, величины напряжения источников питания или подстанций систем, получающих энергию по электрическим сетям от электростанций, а также параметры и взаимосвязь элементов сетей, на основе которых составляется расчетная схема замещения.
Результаты расчетов режимов сетей являются основной документацией для выявления допустимости рассматриваемых режимов, оценки качества электроэнергии, выдаваемой потребителям, выявление наилучших условий функционирования систем.
Режим подстанции в основном определяется значениями суммарной активной и реактивной мощности, напряжением и частотой на сборных шинах подстанции, которые взаимосвязаны как с режимом работы энергосистемы, так и работой самой подстанции.
Расчеты режимов являются одним из самых распространенных и регулярно выполняемых расчетов при проектировании и эксплуатации электрических систем. При этом в качестве исходных данных в большинстве случаев используются:
• схемы сети и параметры элементов;
• активные и реактивные мощности нагрузок;
• активные и реактивные мощности станций;
• модуль и аргумент напряжения в одном из узлов, который называется базисным.
Режим энергосистемы задается по узловым точкам, основным параметрам системы. В разработку режима энергосистемы входит: обеспечение нормальных параметров частоты и напряжения, установление величины и характера ожидаемого потребления энергии и максимума нагрузки, распределение нагрузок между подстанциями энергосистемы с соблюдением экономичности и надежности, установление и распределение резерва мощности и т.д., разработка режима энергосистемы, установление и проверка надежности схемы электрических соединений, расчеты для наиболее характерных периодов, потокораспределения их в энергосистеме и уровней напряжения в узловых точках, расчет динамической и статической устойчивости и т.д.
1.1.2 Определение приведенных затрат
Расчёт приведенных народнохозяйственных затрат проводится в следующем порядке:
Определяют капиталовложения для рассматриваемого варианта развития электрических сетей, которые складываются из сооружения линий электрических передач и подстанций сети:
К = Кл + Кпс (1.4)
Капитальные затраты с достаточной точностью можно определить с помощью укрупнённых показателей стоимости отдельных элементов электрической системы для средних условий строительства:
Кл = Куд · l , (1.5)
где Куд – стоимость 1 км линии [3];
l - длина линии, км.
Затраты на сооружение подстанции включают стоимость оборудования подстанции и постоянные затраты на строительство подстанции, зависящие в основном от напряжения и общего количества выключателей.
Кпс = Кяч + Ктр + Кпост , (1.6)
где Кяч – стоимость ячеек распределительных устройств [3];
Ктр – стоимость трансформаторов [3];
Кпост – постоянная часть затрат [3],
Определяются ежегодные эксплуатационные издержки на амортизацию и обслуживание сети:
И'=Ил+Ипс=(аал+аол)·Кл /100+(аап+аоп)·Кпс /100 (1.7)
где аал – амортизационные отчисления на линии электропередачи;
аол – отчисления на обслуживание линий электропередачи;
аап – амортизационные отчисления на подстанции;
аоп – отчисления на обслуживание подстанций.
Вычисляются ежегодные затраты на возмещение потерь активной мощности и электроэнергии:
Зпот=Зэ'ΔЭ'+ Зэ''ΔЭ", (1.8)
где ΔЭ' – переменные потери электроэнергии, зависящие от нагрузки, кВт·ч;
ΔЭ" – постоянные потери электроэнергии, не зависящие от нагрузки, кВт·ч;
Зэ' – замыкающие затраты на переменные потери электрической энергии (стоимости одного кВт·ч электроэнергии), коп/кВт·ч;
Зэ'' – замыкающие затраты на постоянные потери электрической энергии (стоимости одного кВт·ч электроэнергии), коп/кВт·ч.
Переменные потери электрической энергии определяются:
ΔЭ'=τΣΔРмакс, (1.9)
где ΣΔРмакс – суммарные переменные потери, активной мощности в сети в максимальном режиме. Определяются путем суммирования двух параметров из распечатки результатов: "Суммарные потери по воздушным линиям и трансформаторам";
τ – время максимальных потерь. Находится по эмпирической формуле:
τ = (0,124 +Тнб /10000)2·8760 (1.10)
Постоянные потери электрической энергии определяются:
ΔЭ''=Тр ΣΔРхх, (1.11)
где ΣΔРхх – суммарные потери активной мощности холостого хода трансформаторов. Вычисляются путем суммирования потерь холостого хода всех трансформаторов сети; потери на корону в линиях не учитываются;
Тр - время работы трансформаторов в году. Тр обычно принимается равным 8760 часов.
Значения Зэ' Зэ '' определяются по графическим зависимостям [3].
Вычисляются суммарные эксплуатационные издержки по сети:
И = И' + Зпот (1.12)
Приведенные затраты для различных вариантов развития определяются по выражению:
З=Ен·К+И, (1.13)
где Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, 1/год (Ен=0,12).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
