Курсовая работа: Построение схемы электропередачи

Введение

линии электропередачи сверхвысокое напряжение

Линии электропередачи с номинальным напряжением 330 - 1150 кВ называют линиями сверхвысокого напряжения (СВН), или межсистемными связями. Для таких линий характерны большая протяжённость (более 500 км) и значительная передаваемая мощность (более 500 МВА на одну цепь). Изоляция линий СВН определяется в основном кратностью внутренних перенапряжений с принудительным ограничением их специальной защитой до 2,5U_ном и ниже. В линиях электропередачи СВН применяется расщепление проводов.

Целесообразность передачи электрической энергии по линиям электропередачи СВН от мощной электростанции определяется сравнением двух возможных вариантов:

- сооружение линий электропередачи СВН и передача электроэнергии от станции, сооружённой далеко от потребителя, но рядом с источником дешёвой энергии;

- перевозка топлива и строительство электрической станции в промышленной зоне, т.е. рядом с потребителем.

При сравнении обоих вариантов надо учитывать не только приведённые затраты, но и вопросы экологии.

Линия электропередачи СВН имеет ряд особенностей, отличающих её от других элементов электроэнергетической системы. Это в первую очередь учёт распределённости параметров и волновых свойств линии, необходимость применения специальных устройств и мероприятий для управления режимом линии и увеличения передаваемой по ней мощности.

Электропередачи СВН современных энергосистем характеризуются многоступенчатостью, т.е. большим числом трансформации на пути от источников электроэнергии к её потребителям. Топологическая структура отдельных звеньев этой многоступенчатой передачи достаточно сложна, она насчитывает десятки, а подчас и сотни узлов, ветвей и замкнутых контуров. На ряду со сложностью конфигурации характерной особенностью электропередачи является её многорежимность. Под этим понимается не только разнообразие загрузки элементов передачи в суточном и годовом разрезе при нормальном функционировании энергосистемы, вызываемое естественным изменением во времени нагрузки потребителей, но и обилие режимов, возникающих при выводе различных элементов в плановый ремонт и при их аварийных отключениях.

В связи с этим электропередача СВН должна проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы была обеспечена её работоспособность во всех возможных режимах - нормальных, ремонтных и послеаварийных. Это требование, в свою очередь, означает, что в перечисленных установившихся режимах параметры ветвей сети не должны превышать допустимых по тем или иным условиям значений.

Наличие технических ограничений параметров режима электропередачи СВН вызывает необходимость их контроля в процессе эксплуатации и выбора адекватных средств регулирования режима на этапе проектирования.

Наряду с обеспечением работоспособности, надежности функционирования и качества поставляемой потребителям электроэнергии электропередача СВН должна удовлетворять критериям экономической эффективности. При проектировании таким критерием на сегодняшний день выступает минимум приведенных затрат, а при эксплуатации минимум расхода энергоресурсов на выработку электроэнергии. Это означает, что при разработке вариантов развития передачи на перспективу выбор параметров элементов новой передачи необходимо осуществлять в соответствии с указанным критерием и с учетом технических ограничений.

1 Исходные данные

Задание включает в себя схему (рисунок 1.1) и данные из [1, таблицы 1.1-1.8]. Данные из таблиц выбирают согласно цифрам номера зачётной книжки.

Рисунок 1.1 - Упрощенная схема электропередачи

Полученное содержание задания:

- шкала напряжений: 110 - 330 - 750 кВ [1, таблица 1.1], где 750 кВ - напряжение дальней электропередачи, а 330 кВ - среднее напряжение на ПС1.

- мощность передаётся от ТЭС, расположенной в системе “А” в систему “В”. Тип электропередачи - магистральная [1, таблица 1.2].

- напряжения на шинах 750 кВ, согласно [1, таблица 1.3], необходимо поддерживать на следующих уровнях:

ТЭС: 1,05•U_Н = 1,05•750 = 787 кВ;

система “В”: (1,00 - 1,05)•U_Н = 750 - 787 кВ;

ПС1: (0,95 - 1,05)•U_Н = 313,5 - 346,5 кВ.

- длины участков l₁ и l₂ составляют соответственно 450 и 350 км [1, таблица 1.4].

- на ТЭС установлено 6 блоков мощностью по 300 МВА и 2 блока по 800 МВА [1, таблица 1.7].

- электрические нагрузки ПС1 [1, таблица 1.7]:

а) на напряжении 750 кВ максимальная нагрузка Р_max =1300 МВт при tg = -0,25 и минимальная нагрузка Р_max = 900 МВт при tg = -0,35 и при времени использования максимальной нагрузки Т_м = 6500 часов.

б) на напряжении 330 кВ максимальная нагрузка 500 МВт при tgц₁ = 0,35 и минимальная - 350 МВт при tgц₁ = 0,35 и при времени использования максимальной нагрузки T_М = 4600 ч;

в) на напряжении 10 кВ максимальная нагрузка 80 МВт при tgц₁ = 0,4 и минимальная - 30 МВт при tgц₁ = 0,4 и при времени использования максимальной нагрузки T_М = 3900 ч.

Примечания:

- со всех систем сборных шин ПС получают питание потребители всех трёх категорий по надежности электроснабжения;

- Т_{max ЭС} выдачи мощности системой типа ТЭС принять равным 6500 ч.

2. Анализ исходных данных

Для выполнения расчетного задания предлагается один из вариантов схемы электропередачи, представленной на рисунке 1.1. Каждый из вариантов представляет собой часть объединённой электроэнергетической системы (ОЭС) и включает в себя линию электропередачи сверхвысокого напряжения (ЛЭП СВН). Эта электропередача может служить как для выдачи мощности крупной электрической станции, так и для связи энергосистем. В задании предусмотрено наличие потребительской подстанции, получающей питание от дальней электропередачи.

Для расчета линии электропередачи необходимо определить значения максимального и минимального потоков мощности по ней. На первом этапе определяются только потоки активной мощности без учёта потерь активной мощности на основании баланса активной мощности в электропередаче.

В варианте с электрической станцией в системе “А” величина потоков мощности по ЛЭП СВН определяется мощностью, генерируемой электрической станцией и мощностью, потребляемой на подстанции. При этом, по ЛЭП СВН на обоих участках (от станции в системе “А” до подстанции - участок 1, и от подстанции до системы “В” - участок 2) передаётся максимальная мощность (по участкам соответственно Р_м1 - на участке 1 и Р_М2 - на участке 2), а минимальная мощность (Р_мин) - при условии генерации на станции минимальной мощности при потреблении максимальной мощности на подстанции.

В варианте с электрической станцией в системе “А” величина Т_М на разных участках ЛЭП СВН определяется значениями Т_М электрической станции Т_{М ЭС}, значением Т_МН электрических нагрузок подстанции.

Значение Т_МН определяют по формуле:

=

где Р_Мi - максимальная нагрузка подстанции на одном из напряжений, Т_Мi - время использования максимальной нагрузки подстанции на этом напряжении.

На участке ЛЭП СВН от станции в системе “А” до подстанции (участке 1) время использования максимального потока мощности Т_М1 полностью определяется значением Т_{М ЭС} (Т_М1 = Т_{М ЭС}). На участке ЛЭП СВН от подстанции до системы “В” (участок 2) время использования максимального потока мощности Т_М2 определяется значениями Т_{М ЭС} и Т_МН, максимальной мощностью, генерируемой на станции Р_{М ЭС}, максимальной мощностью нагрузки подстанции ?( Р_Мi) и рассчитывают по формуле:

Т_М1 = Т_{М ЭС} = 6500 ч;

где ?( Р_МИНi) - суммарная минимальная нагрузка подстанции.

Максимальные потоки мощности на участках 1 и 2 ЛЭП СВН Р_М1 и Р_М2

Р_СН = Р_{М ЭС} ·n%/100% = 3400·8%/100% =272 МВт;

Р_М1 = Р_{М ЭС.} - P_СН = 3400 - 272 = 3128 МВт;

Р_М2 = Р_М1 - У(P_{МИН i});

Р_М2 = Р_М1 - У(P_{МИН i}) = 3128 - (900+350+30)= 1848 МВт.

3. Выбор номинального напряжения и числа цепей на участках электропередачи

Выбор номинального сверхвысокого напряжения электропередачи производится в соответствии со шкалой номинальных напряжений, принятой в ОЭС, в которой проектируется электропередача [1, таблица 1.1].

При определении числа цепей ЛЭП СВН используются полученные данные о максимальных перетоках мощности Р_МАКС по участкам ЛЭП СВН Р_М1 и Р_М2. В задании не предусматривается учёт ограничения по статической устойчивости, поэтому число цепей ЛЭП СВН предварительно может быть выбрано по значениям натуральной мощности Р_Н линии выбранного класса напряжения [1, таблица 3.1].

Ориентировочное значение числа цепей ЛЭП СВН на участках электропередачи определяют по выражению:

где Р_Н - натуральная мощность линии [1, таблица 3.1] и округляется до ближайшего большего целого числа. Число цепей должно быть по возможности минимальным, но ЛЭП СВН не должна состоять из одной цепи (по условию надежности).

Рассчитаем число цепей на участке 1:

.

По условию надежности следует принять

.

Рассчитаем число цепей на участке 2:

.

Следует принять по условию надежности

.

После предварительного выбора числа цепей проводится расчет экономически целесообразного напряжения ЛЭП U_эк на участках 1 и 2 по формуле:

,

кВ

кВ;

где L - длина участка линии, км; Р - максимальная мощность, передаваемая по одной цепи на этом участке, МВт.

Так как на обоих участках , то следует принять полученные значения числа цепей.

Выбор конструкции фазного провода производится для участка, на котором получено большее значение , то есть для участка 1.

4. Выбор основного оборудования электропередачи и конструкции линии электропередачи сверхвысокого напряжения

4.1 Выбор трансформаторов и генераторов на электрической станции и подстанции

Выбор трансформаторов подразумевает определение номинальных напряжений обмоток трансформаторов, числа и номинальной мощности.

Выбор трансформаторов на электрической станции и промежуточной подстанции производится в соответствии с выбранным номинальным напряжением ЛЭП СВН и шкалой номинальных напряжений в соответствии с заданными генерируемыми и потребляемыми мощностями. На электрической станции следует принять блочную схему.

4.1.1 Выбор генераторов на станции

Выбирают на станции 6 генераторов марки ТГВ-300-2УЗ и 2 генератора марки ТГВ-800-2УЗ. Их характеристики представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Характеристики генератора

4.1.2 Выбор блочных трансформаторов

Условия выбора блочного трансформатора:

;

;

,

,

n_% = 8 % [2, таблица 1.6].

- потери на собственные нужды электростанции.

Для блоков с генераторами ТГВ-300-2УЗ потери на собственные нужды составляют:

;

;

;

.

Номинальная мощность трансформатора в блоке с генератором ТГВ-300-2УЗ будет равна:

.

Выбирают трансформатор 3хОРЦ-417000/750/20.

Для блоков с генераторами ТГВ-800-2УЗ потери на собственные нужды составляют:

;

;

;

.

Номинальная мощность трансформатора в блоке с генератором ТВВ-800-2 будет равна:

Выбирают трансформатор 3хОРЦ-417000/750/20

Параметры выбранных трансформаторов приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Параметры трансформатора