K004465 Дипломная работа Реконструкция электрических сетей

3400 руб. 1890 руб.

В корзину

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Характеристика объекта и обоснование проекта

1.1.1 Общие сведения об объекте

1.1.2 Исходные данные

1.1.3 Обоснование реконструкции распределительных с. Ломтука

1.2 Расчет нормальных режимов

1.2.1 Программа расчета нормальных режимов сетей

1.2.2 Расчет нормального режима сети 10 кВ

1.2.3 Расчеты нормальных режимов сетей 0,4 кВ

1.2.4 Общие результаты расчета нормального режима существующей схемы

1.3 Предложения по улучшению качества электроснабжения

1.3.1 Основные направления мероприятий по снижению

потерь энергии

1.3.2 Краткая характеристика выбранного оборудования

1.3.3 Расчеты нормальных режимов сетей 0,4 кВ

после реконструкции

1.3.4 Общие результаты расчета нормального режима

после реконструкции

1.3.5 Вывод

2 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

2.1 Введение

2.2 Основные положения охраны труда

2.3 Требования к работникам, допускаемым к выполнению работ в электроустановках

2.4 Организационные мероприятия по обеспечению безопасного проведения работ в электроустановках

2.5 Техника безопасности при монтаже опор

2.6 Основные требования техники безопасности при монтаже проводов

2.7 Техника безопасности при монтаже КТП

2.8 Обеспечение электробезопасности

2.9. Вывод

3 ЭКОЛОГИЯ

3.1 Природно-климатические условия Мегино-Кангаласского района с. Ломтука

3.2 Влияние окружающей среды на энергетические объекты с. Ломтука Мегино-Кангаласского района

3.3 Воздействие распределительных сетей электропередач с. Ломтука на окружающую среду

3.4 Мероприятия по уменьшению влияния электропередачи на окружающую среду

3.5 Вывод

4 ЭКОНОМИКА

4.1 Сравнение потерь до и после реконструкции

4.2 Расчет капитальных вложений

4.3 Расчет срока окупаемости

4.4 Вывод

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 6

ВВЕДЕНИЕ

“Распределительные сети питают мелких и средних потребителей таких как транспортные узлы, села, предприятия, кварталы, небольшие месторождения и заводы.” [1]. “В распределительных сетяхприсущи небольшие потоки мощности, средние (6-35 кВ) и низкие (0,4 кВ) уровни напряжений” [1].

“Нагрузки на распределительные сетивсегдаувеличиваются” [1].“Для бесперебойного обеспечения электроэнергией потребителей требуется своевременно обновлять устаревшие оборудования и вводить в эксплуатацию новые мощности,например,распределительные подстанции и линии электропередач” [1].“На сегодняшний день во многих случаях оборудование распределительных сетей выработало свой ресурс” [1].“Сбои поставок, различные аварии и в том числе удорожание электроэнергии происходит из-за отсутствия модернизации, обновления и ввода новых энергообъектов” [1].

“Поддержание работоспособности энергообъекта требует существенных капиталовложений” [1]. “Далее для того чтобы вложенные средства применялись наиболее эффективно, перед прокладкой новых распределительных сетей проводится аудит” [1].

“Аудит выявляет периоды пиковых нагрузок, состояние существующего оборудования,динамику потребления, долгосрочные планы развития объекта, снабжаемого энергией” [1].

“Проектирование сетей электроснабжения можно разделить на последовательные этапы, первыми из которых является составление вариантов конкурентоспособных схем, а последним сравнение вариантов по технико-экономическим показателям, в которомвыбираем наиболее экономичное” [1].“Основные критерии, которым должна соответствовать проектируемая электрическая сеть, это надежное электроснабжение потребителей качественной электроэнергией в соответствии с ГОСТ Р 54149-2010 по экономичным схемам” [7].

“В условиях необходимости обеспечения роста объемов производств, как в промышленных, так и в сельскохозяйственных сферах экономики страны возникает ряд задач, непосредственно связанных с энергоснабжением потребителей” [1].“Одной из таких задач является качественное и бесперебойное снабжение электроэнергией” [1].“Ее решением может послужить проектирование новых линий электропередач и понижающих подстанций у потребителей” [1]. “Острой проблемой остается проектирование схем электроснабжения небольших районов и потребителей с малыми нагрузками” [1].“Основной задачей проектирования энергосистемы является достижение наименьшей стоимости передачи электрической энергии по сети” [1].“Отчего следует стремиться к снижению капитальных затрат на строительство сети и снижению эксплуатационных расходов” [1].“Выбор наиболее приемлемого варианта, удовлетворяющего технико-экономическим требованиям, - это один из основных вопросов при проектировании любого инженерного сооружения, в том числе и системы электроснабжения” [1].

“Целью дипломного проекта является реконструкция электрических сетей села Ломтука Мегино-Кангаласского района для улучшения качества напряжения и снижения потерь мощности электроэнергии” [1].

“Для достижения поставленной цели нужно решить следующие задачи:

1. Расчет нормального режима сети 10/0,4 кВ с. Ломтука.

2. Разработка мероприятий по повышению качества электроэнергии.

3. Технико-экономическое обоснование проекта” [1].

“Расчет выполнен с помощью универсальной программой расчета нормального режима” [1].“Результаты расчетов режимов являются основой для оценки качества электроэнергии, выдаваемой потребителям и выявления оптимальных условий электроснабжения потребителей” [1].

Для выполнения цели проекта реконструированы проблемные участки распределительных сетей с. Ломтука, путем внедрения нового оборудования.

В разделе экономики выполнены расчёты эффективности инвестиций. Рассчитаны единовременные капитальные вложения в проект и срок окупаемости.

В разделе охраны трудаи техники безопасности рассмотрены монтаж и эксплуатация ВЛ и ПС, приведены меры безопасности и организационные мероприятия при выполнении работ.

В разделе экологии рассмотрены вопросы влияния энергетики на окружающую среду, воздействие окружающей среды на энергообъекты,а также электромагнитное влияние ВЛ и мероприятия по их снижению.

В заключении даются рекомендации и основные выводы по разработанному дипломному проекту.

1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Характеристика объекта и обоснование проекта

1.1.1 Общие сведения об объекте

“Ломтука — село, центр и единственный населённый пункт 1-го Тыллыминского наслега” [20]. Мегино-Кангаласского района Якутии. Расположенк юго-западу от бывшего улусного центра села Майя, численность населения села 674 человек”[20].

“Электроснабжение потребителей села Ломтука осуществляется от подстанции 35/10 кВ «Майя» по линии «Ломтука»” [20].

“Потребители электроэнергии в поселке – частный сектор, государственные и частные предприятия, котельные, учреждения социального значения и т.д. Среди потребителей преобладает население, бюджетные и коммерческиеорганизации” [20].

“Общее количество трансформаторных подстанций 5.Линия выполнена проводом марки АС-50, АС-35” [20].

1.1.2 Исходные данные

Исходные данные были представлены «Районными электрическими сетями» села Майя Мегино-Кангаласского района:

1. Генеральный план с. ЛомтукаМО «Мегино-Кангаласский район».

2. Параметрические и поопорные схемы10 и 0,4 кВ.

3. Токовые замеры нагрузок ТП в максимальном режиме работыприведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Результаты замеров нагрузок ТП 10/0,4 кВ фидера «Ломтука» на декабрь 2015 года

Наименование ТП Типтрансф-ра Состояние ТП Активная мощность (МВТ) Реактивная мощность (МВАр) Коэффициент загрузки тр-ра (%)

ТП Новая ТМ-160 Вкл. 0,0288 0,0179 21,19

ТП Эксп. ферма ТМ-40 Вкл. 0,002 0,0012 5,88

ТП Школа ТМ-400 Вкл. 0,0338 0,0211 9,81

ТП Ферма ТМ-100 Вкл. 0,0223 0,0139 26,18

ТП Клуб ТМ-100 Вкл. 0,0454 0,0283 52,54

1.1.3 Обоснование реконструкции распределительных сетей с. Ломтука

По данным Центральных электрических сетей ПАО “Якутскэнерго”, район, питающийся от подстанции «Майя», находится в экономическом кризисе. В районе не развивается производство, подстанция питает только сельских потребителей. Нагрузка на подстанции очень маленькая (таблица 1.1), трансформаторы работают с существенным недогрузом. Рост нагрузки прогнозируется 3% в год.

Как показала техническая информация по состоянию на 21.12.15 года большая часть трансформаторов ВЛ-10 кВ подстанции «Майя» выработали свой ресурс.

Таким образом, реконструкция сетей электроснабжения с. Ломтука обязательна и должна осуществиться в ближайшие годы.

1.2 Расчет нормальных режимов

1.2.1 Программа расчета нормальных режимов

“Метод простой итерации при расчете нормальных режимов

Для расчета нормальных режимов используются уравнения узловых напряжений в матричной форме” [13].“Токи нагрузок и напряжения в узлах связаны уравнением:

, (1.1)

– матрицы-векторы напряжений в узлах и токов нагрузок схемы рассчитываемой сети, – квадратная матрица проводимостей схемы” [13].

“Мощности нагрузок вычисляются как:

(1.2)

При индуктивном характере реактивная мощность отрицательная ( – сопряженный комплекс напряжения).” [13].

“Ток i-ой нагрузки можно определить следующим образом:

. (1.3)

C учетом (1.3) уравнение (1.1) записывается следующим образом:

(1.4)

В уравнении (1.4) U0 – напряжение в так называемом балансирующем узле под номером 0, где генерирующая мощность принимается равной бесконечности, а напряжение неизменным” [13].“Во всех остальных узлах напряжение может меняться в зависимости от режима сети” [13].“Например, для схемы, изображенной на рисунке 1.1, уравнение (1.4) будет иметь вид:

Рисунок1.1 проводимости

За положительные направления токов принимаются токи, направленные к узлу” [13].“Напряжения U1, U2, Un в уравнении (1.4) вычисляются итерационным путем” [13].“В первой итерации в правой части уравнения задаются напряжения, равные U0, во второй итерации – напряжения, полученные решением уравнения в первой итерации, в третьей итерации – напряжения, полученные решением уравнения во второй итерации, и т.д” [13].

“Расчет можно считать законченным, если полученные напряжения в последнем расчете не отличаются от полученных в предыдущем не более, чем на 0,1-0,2 %” [13].

“При наличии в сети трансформатора (рисунок 1.2) он замещается П-образной схемой, параметры которой определяются через коэффициенты четырехполюсника” [13].“Матрица коэффициентов четырехполюсника двухобмоточного трансформатора определяется как:

. (1.5)

Рисунок 1.2

а) двухобмоточный трансформатор;

б) четырехполюсник

в) проводимости

Элементы П-образной схемы равны:

; ; (1.6)

В (1.5) и (1.6) – коэффициент трансформации трансформатора; ZTсопротивление трансформатора, приведенное к стороне напряжения U1” [13].

“Схемы замещения линии электропередачи в общем случае определяются ее длиной и удельными параметрами (на 1 км длины): значениями активного и индуктивного сопротивлений, активной и емкостной проводимостей” [13].

“Значения удельных параметров ВЛ зависят от таких факторов, как конструктивное выполнение, числа цепей, числа проводов в фазе, взаимного расположения фаз и цепей, материала токоведущих элементов” [13].“При определении удельных параметров ВЛ приняты следующие допущения:

- линии приняты транспонированными, т.е. параметры отдельных фаз одинаковы;

- для определения реактивных параметров одноцепных линий использованы усредненные значения междуфазных расстояний;

- значения удельных активного и омического сопротивлений использованы в соответствии с ГОСТ 839-80 для температуры +200 С, а отличие среднеэксплуатационной температуры провода от +200 С не учитывается” [13].

“В общем случае удельные значения индуктивного сопротивления и емкостной проводимости для одноцепной транспонированной ВЛ с нерасщепленной фазой рассчитываем по формулам:

;(1.7)

(1.8)

гдеDСР – среднее геометрическое расстояние между фазами А, В и С.

DСР = ; rПР – радиус провода” [13].

“Линия электропередачи может замещаться П-образной схемой, элементы которой в литературе вычисляются двумя способами” [13].“По первому способу вычисление производится приближенно” [13].“Продольное сопротивление и поперечные проводимости определяются как:

, (1.9)

, ¬- продольное сопротивление и поперечная проводимость одного километра линии, - длина линии” [13].

“Этим способом можно задавать параметры линии общей длиной до 150 – 200 километров” [13].“Способ является общепринятым, применение его перенесли с тех времен, когда расчеты режимов проводились вручную” [13].“С развитием вычислительной техники начал применяться способ вычисления параметров схемы замещения через гиперболические уравнения линии с распределенными параметрами:

(1.10)

Коэффициенты А и В равны:

, (1.11)

где - постоянная распространения; - волновое сопротивление линии” [13].

“Соответствующая матрица проводимостей имеет вид:

(1.12)

Пояснения исходных данных для универсальной программы расчета нормальных режимов с равными по фазам параметрами” [13].

“Программа построена по модульному принципу” [13].

“Исходные данные задаются тремя модулями: в первом – параметры задающих узлов; во втором: – параметры элементов схемы; в третьем – параметры элементов, режим которых необходимо выдать на экран или на печать” [13].

“Исходные данные первого модуля задаются перед процедурами расчета нормального режима” [13].

“Задаются: самый старший по величине номер узла (если самый старший узел 38, то выполняется:

номер балансирующего узла (узел источника бесконечной мощности, который компенсирует небаланс мощности между генераторами системы и нагрузками; как правило, это шины самой мощной станции):

(номер базисного узла – 0);

напряжение в базисном узле в кВ:

кВ

узел, где контролируется процесс сходимости расчета:

(процесс сходимости контролируется по напряжению узла 15)” [14].

“Второй модуль исходных данных помещается между заблокированными областями «Процедуры расчета нормального режима» и «Расчет нормального режима».” [14].

“Задаются параметры элементов электрической схемы: линий, двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов

Линии задаются как:

Y := L(m, n, r0, x0, g0, b0, L),

где m и n – узлы, соединяемые линией; r0, x0, g0, b0 – активное и реактивное сопротивление, активная и реактивная проводимости одного километра линии; L – длина линии. Активную проводимость линий напряжением 6 – 220 кВ можно принять равной нулю” [14]. “Реактивную проводимость для условий Якутии желательно задавать даже для линий 6 – 35 кВ, учитывая большие длины линий” [14].“Ориентировочно для этих линий можно принять ” [14].

“Параметры двухобмоточных трансформаторов вводятся в следующем виде:

Y := T(m, n, Sн, U1н, U2н, ∆Pкз, Uкз%, ∆Pхх, Ixx%),

где m и n – узлы, соединяемые трансформатором, к узлу m трансформатор подключен выводами напряжения U1н, к узлу n – выводами напряжения U2н; остальные – паспортные данные трансформатора, выраженные в МВА и кВ” [14].

“Трехобмоточные трансформаторы также задаются своими паспортными данными:

Y := Ttr(m, n, q, Sн, U1н, U2н, U3н, ∆Pкз, Uкз в-с%, Uкз в-н%, Uкз с-н%, ∆Pхх, Ixx%),

m, n, q – узлы, соединяемыетрансформатором, к узлу m трансформатор подключен выводами напряжения U1н, к узлу n – выводами напряжения U2н, к узлу q – выводами напряжения U3н; остальные – паспортные данные трансформатора, выраженные в МВА и кВ. “Проводимость, определяемая потерями холостого хода, включается к узлу m” [14].

“Параметры нагрузок вводятся следующей строкой:

Sn := S(yzel, S, Uyzel),

где yzel – номер узла с нагрузкой, S – полная мощность нагрузки, выражаемая как S = P– jQ (МВА) (индуктивная мощность задается отрицательной); Uyzel – номинальное напряжение в узле /4/” [14].

“В третьем модулеисходных данных, который заносится после заблокированной области «Расчет нормального режима», намечаются линия, двухобмоточный и трехобмоточный трансформаторы, параметры которых требуется вывести на печать или на экран монитора” [14].

“Эти элементы соответственно намечаются как:

ISL := Lip(m, n, r0, x0, g0, b0, L),

ISTd := Tip(m, n, Sн, Uвн, Uнн, ∆Pкз, Uкз%, ∆Pхх, Ixx%),

ISTt := Ttrip(m, n, q, Sн, Uвн, Ucн, Uнн, ∆Pкз, Uкзв-с%, Uкзв-н%, Uкзс-н%, ∆Pхх, Ixx%).

(значения параметров те же, что и в блоке втором)” [14].

“Расчетный блок

Расчетный блок содержит три процедуры заполнения матрицы проводимостей Y (линии с распределенными параметрами, двухобмоточного и трехобмоточного трансформаторов); процедуру формирования матрицы задающих токов (в уравнении (1.4) по формулам (1.3)); процедуру итераций; три процедуры расчета токов, мощностей и потерь мощностей в элементах” [14].

“Выдаются напряжения, токи и мощности в узлах при расчете сети 10 кВ в вольтах, амперах и киловаттах” [14].