Примерный отчет о выполнении курсового проекта по дисциплине «Электроэнергетика» 1 - Задание

Примерный отчет о выполнении курсового проекта по
дисциплине «Электроэнергетика»
1 - Задание
Спроектировать
систему
электроснабжения
промышленно-
бытового комплекса (ПБК), состоящего из N объектов по W кВт
установленной мощности каждый на напряжения V кВ на каждый объект,
т.е.
1) Выбрать объекты ПБК и составить схему их расположения на
некотором участке,
2) Выбрать тип линии передачи электроэнергии и номинальные
напряжения для питания выбранных объектов.
3) Определить комплексные сопротивления нагрузок.
4) Рассчитать токи в линиях передач (токи для обеспечения
нормальной работы выбранных объектов).
5) Рассчитать линии питания объектов (сечения и сопротивления).
6) Определить потери и падение напряжения в этих линиях.
7) Выбрать трансформаторы
для питания рассчитанных линий и
объектов.
8) Выбрать и изобразить схему трансформаторной подстанции (ТП)
для подключения рассчитанных линий передач.
Решение
1. Объекты ПБК и схема их расположения.
Объектами ПБК являются:
 два жилых здания по 200 кВт установленной мощности на
номинальное напряжение 380/220 В, cos(fi)=0,98
 промышленный объект (двигатели водоснабжения) суммарной
мощностью 250 кВт на напряжение Uф=10 кВ, cos(fi)=0.85.
2. Типы линий электропередачи и номинальные напряжения для
питания выбранных объектов указаны на рисунке.
3. Определение комплексных сопротивлений нагрузок:
А)
Эквивалентные сопротивления фазных нагрузок жилых зданий
определим по формулам для каждой фазы при соединении фаз звездой с
нейтралью:
1) фаза А: Pфазы а =150/3= 50 КВт;
cos(fi)=0,98; Iфа = Pф/(Uф*cos(fi)) =
50000/(220*0,98) = 231.9А
Zфа = Uф/Iф = 220/231.9 = 0,9486 Ом
Rфа = Zф*cos(fi) = 0,9486*0,98 = 0,9296 Ом
Xфа = Zф*sin(fi) = 0,9486*0,199 = 0,189 Ом
2) фаза В: Pфазы в =150/3= 50 КВт;
cos(fi)=0,98; Iфв = Pф/(Uф*cos(fi)) =
50000/(220*0,98) = 231.9А
Zфв = Uф/Iф = 220/231.9 = 0,9486 Ом
Rфв = Zф*cos(fi) = 0,9486*0,98 = 0,9296 Ом
Xфв = Zф*sin(fi) = 0,9486*0,199 = 0,189 Ом
3) фаза С и сопротивление фаз для второго жилого здания –
сопротивления считаются аналогично!
В)
Эквивалентные сопротивления фазных нагрузок промышленного
объекта определим по формулам для каждой фазы при соединении фаз
треугольником:
1) Для каждой фазы: Pф = Pн/3 = 270/3 = 90 КВт
2) Iф = Pф/(Uф*cos(fi)) = 90000/(10000*0,95) = 9.4 А
3) Zф = Uф/Iф = 10000/9.4 = 1063.8 Ом
4) Rф = Zф*cos(fi) = 1063.8*0.95 = 1010.63 Ом
5) Xф = Zф*sin(fi) = 1063.8*0,312 = 331 Ом
 Линейный ток этой нагрузки Iл =IА=IВ=IС=√3*Iф=9.4*1,732= 16.28 А
4. 5. 6. Рассчитаем токи в линиях передач, сопротивления и
потери.
Это можно сделать с помощью компьютерной модели. Запустим
модель «TINA» и соберем цепь питания жилого здания_1 (линия КЛ1) от
шины 0,380 КВ.
Из модели определяем линейный ток симметричной номинальной нагрузки
>>> Iл1 = 231,92 А.
Из справочников (из интернета) находим сечение жил кабеля для данной
линии передачи (линия КЛ1).
Т.е. сечение S = 95мм2
Для этого кабеля находим удельные сопротивления жил:
и подсчитываем сопротивление каждой жилы этого кабеля при его длине в
300 м.: Rл=0,329*300=99*10-3 Ом и Xл = 0,081*300=24*10-3 Ом
Теперь надо еще раз смоделировать схему питания жилого здания_1 с
учетом
линии
передачи
–
кабельной
линии
КЛ1
с
найденными
сопротивлениями и при условии, что эта кабельная линия подключена к
выходным шинам трансформатора 10/0,4 КВ:
Из этой модели мы видим, что напряжение на нагрузке Uф=208,62 В, а это
ниже допустимого (должно быть 220 В), т.е. надо увеличить сечение жил
кабеля (снизить его сопротивление): - подбором находим подходящее
сечение S = 240 мм2 – тогда Rф = 0,039 Ом, а Xф = 0,015 Ом
При этом получаем решение на модели и видим,
что при этой линии напряжение на нагрузке равно номинальному!
и из этой же модели мы находим потерю и падение напряжения на линии
передачи (см. рисунок)
Аналогично, находим токи и напряжения в схеме подключения второй
нагрузки – жилого здания_2: здесь мы видим, что при длине 400 м
сопротивления линии увеличиваются, но на нагрузке напряжение почти
номинальное – Uф = 218.7 В.
Отмечаем линейные токи в КЛ1 (Iл1 = 233.31 А.) и в КЛ2 (Iл2 = 230.57 А.)
Для расчета провода воздушной линии питания промышленного объекта
учтем, что линейный ток Iл3 = 16.28 А.
Выбираем (из таблиц – Интернет) сечение фазного провода воздушной
линии ВЛ
Для тока 16.28 А – сечение одной жилы >3мм2
(обычно сечение жилы ВЛ принимают > 50 мм2)
Теперь найдем сопротивление воздушной линии длиной 300 м.
Для воздушных линий принимают
удельное активное сопротивление 0.8 Ом/км, т.е. Rф = 0.8*0.3 = 0.24 Ом и
удельное реактивное сопротивление 0,4 Ом/км, т.е.
Xф = 0.4*0.3 = 0.12 Ом.
Моделирование схемы питания промышленного объекта по воздушной
линии (ВЛ) длиной 300 м от шины ТП 10 КВ дает:
Т.е. линия выбрана верно – номинальное напряжение на фазах нагрузки
обеспечивается.
7. Выбор трансформатора для питания линий
электропередач и объектов нагрузки.
Для выбора трансформатора необходимо определить ту
суммарную мощность, которую он должен обеспечить.
Для этого смоделируем работу трансформатора с двумя
кабельными линиями и найдем суммарный вторичный линейный
ток (Iтр2); из модели – I тр2=463.88 А.
Найдем также первичный ток трансформатора
I тр1 = 18.56 А.
и линейный суммарный ток в подводящей линии
I л0 = 34.78 А.
По этим данным рассчитываем полную номинальную мощность,
необходимую для питания наших объектов:
Sн = 3*I тр2*Uф = 3*463.88*220 = 306160 ВА = 310 КВА
Из таблиц-каталогов находим трансформатор с ближайшей
большей мощностью: Sн = 400 КВА (на 3 фазы)
По этим данным надо подсчитать параметры схемы замещения
фазы этого трансформатора: I1фн = (Sн/3)/U1фн =
(400000/3)/(10000/1.732) = 23 А.
Zт = U1фк/I1фн = uк%*U1фн/I1фн = 4.5*(10000/1.732)/(100*23) =
11,2 Ом;
Rт = Pк/3/(I1фн^2) = 5500/3/529 = 3,4 Ом.
Xт = SQR(Z^2 – R^2) = 10.7 Ом.
Теперь надо проверить на модели как будет «работать» вся схема
электроснабжения с учетом параметров выбранного
трансформатора: какие потери напряжения внесет
трансформатор в питающие сети и не уменьшатся ли напряжения
на нагрузках ниже допустимых пределов (в последнем случае придется
принимать меры к увеличению напряжения на выходных шинах
трансформатора).
В данном примере это не показано.
8. Схема трансформаторной подстанции (ТП) для
подключения рассчитанных линий передач.
На схеме показаны только основные элементы и размещение
электросчетчиков
_______________________________________________