Реферат (стр. 2 )

Для определения условного ЦЭН воспользуемся методикой определения центра тяжести однородных плоских фигур сложной формы.

Координаты центра активных электрических нагрузок

;

;

Координаты центра реактивных электрических нагрузок определяются аналогично:

;

;

Все известные методы нахождения ЦЭН сводятся к тому, что центр электрических нагрузок определяется как некоторая постоянная точка на генеральном плане промышленного предприятия. Как показали исследования, такое положение нельзя считать правильным и ЦЭН следует рассматривать как некоторый условный центр, так как его определение ещё не решает до конца задачи выбора местоположения подстанции. Дело в том, что положение найденного условного центра не будет постоянным. Это объясняется изменением потребляемой приёмниками мощности, изменениями сменности промышленного предприятия, развитием предприятием.

В соответствии со сказанным выше ЦЭН описывает на генплане цеха фигуру сложной формы. Поэтому правильнее говорить не о ЦЭН цеха как некоторой стабильной точки на генеральном плане, а о зоне рассеивания ЦЭН. Зона рассеивания может определиться для статического состояния системы электроснабжения и с учётом развития системы предприятия.

3.2. Определение зоны рассеивания центра электрических нагрузок

Если посмотреть как меняется во времени центр, то та тоже будет описывать сложную фигуру. Никакие математические методы не могут показать местоположение этой точки на генеральном плане. Значит надо определить область, поэтому от точки переходят к области и эта область называется областью рассеивания. Для каждого пояса, области будет своя вероятность размещения центра нагрузок и по величине этой вероятности и определяют дополнительные потери, которые теряются в электрооборудовании при соответствующем размещении подстанции.

Полагают, что электрическая нагрузка принимается по величине согласно нормальному закону распределения, т. е.:

;

;

где х, y – текущие значения координат;

х, у – математическое ожидание или среднее значение;

σx,σу – среднее квадратическое отклонение;

σ2x,σ2у – дисперсия случайных координат;

Полагают, для упрощения решения задачи, что начало координат лежит в центре электрических нагрузок:

;

;

тогда функция примет вид:

;

.

Если обратиться к теории вероятности, то функции могут быть представлены одной зависимостью:

.

В результате мы перешли к двумерной функции распределения, если построить эту функцию, то на плоскости мы можем получить следы этой функции в результате получается поверхность нормального распределения. Если рассмотреть эту плоскость параллельно горизонтальной плоскости, то мы получим эллипсы в сечении:

; . (3.1)

Форма эллипса зависит от соотношений:

; (3.2)

; (3.3)

где Рxi, Рyi – вероятности появления данной нагрузки:

. (3.4)

Вид эллипса зависит от отношения hX и hy, в том случае, величины равны эллипс преобразовывается в круг. Фактически никто эллипсы не строит, а предполагает, что уменьшение нагрузки происходит по окружности т. е. по площади круга. Чтобы перейти от эллипса к кругу рассчитывают полуоси эллипса т. к. hx=hy получим следующие выражения:

; (3.5)

. (3.6)

Зона рассеяния при этом увеличивается и они будут разные при разных значениях R. На основании опытных данных:

; (3.7)

где ∆ - это увеличение годовых расчётных затрат.

Так как зона рассеивания ЦЭН представляет собой круг, то при определении зон удобно их представить только в виде кругов с радиусами R1,R2,…,Rn.

Круг радиуса R1 является кругом рассеивания координат ЦЭН и для него выполняется равенство:

0 ≤ ∆ ≤ 0,05.

В соответствии с вышеуказанной формулой (3.4)

;

;

;

.

Находим дисперсию случайных координат по формулам (3.2), (3.3):

Так как вероятность появления для оси ординат будет малой, то найдём дисперсию случайных координат, а затем, на основе этих данных получим среднее квадратическое отношение.

Дисперсия будет представлять собой:

Извлечём корень и получим среднее квадратичное отношение:

, .

Рассчитаем меру точности случайных величин:

, .

Получаем эллипсы рассеивания:

, .

Радиус окружности решения

,

где .

Для следующей зоны ограниченной окружностями с радиусами R1 и R2, выполняется неравенство:

0,05 ≤ ∆ ≤ 0,10,

т. е. увеличение приведённых расчётных затрат в этой зоне не превышает 10% и т. д.

Расчётные приведены в таблице 3.

Таблица 3

Данные по построению центра зоны рассеивания

Дисперсия случайных координат	Среднее квадратичное отклонение	Мера точности случайных величин	Радиусы эллипса рассеивания	Радиус окружности рассеивания
σх	σу	σх	σу	hx	hy	Rx	Ry	R
5,207×106	1,679×105	2282	410	0,00031	0,0017	5587	1019	1718

4. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ “ЮГО-ЗАПАДНАЯ “

4.1. Выбор типа, числа и мощности трансформаторов подстанции “Юго-западная”

Трансформаторы относятся к основному оборудованию подстанции, поэтому технически и экономически правильно обос­нованный выбор их типа, числа и мощности необходим для рационального электроснабжения потребителей электриче­ской энергии.

При выборе числа и мощности силовых трансформаторов важным критерием является надежность электроснабжения. Надежность электроснабжения обеспечивается за счет установки на подстанции двух трансформаторов. Следует до­биваться как экономически целесообразного режима рабо­ты, так и соответствующего резервирования питания приемников при отключении одного из трансформаторов, причем нагрузка трансформатора в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать естественного сокращения срока его службы. Мощность трансформаторов должна обес­печивать потребляемую мощность в режиме работы после отключения поврежденного трансформатора в зависимости от требований предъявляемых потребителями данной категории. Покрытие потребляемой мощности может осуществ­ляться не только за счет использования номинальной мощ­ности трансформаторов, но и за счет их перегрузочной способности (в целях уменьшения установочной мощности трансформаторов).

Выбор трансформаторов заключается в определении их числа, типа и номинальной мощности. К основным парамет­рам трансформатора относятся номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение короткого замыкания; ток холостого хода; потери холостого хода и короткого замы­кания.

Определение типа и мощности трансформаторов необхо­димо провести на основе технико-экономических расчетов. Выбор трансформаторов для подстанции «Юго-западная» проведем на основе сравнения двух вариантов.

В начале расчета необходимо определить категорию электроприемников, к которой необходимо подводить на­пряжение от подстанции. Подстанция «Юго-западная» осуществляет электроснабжение приемников первой и второй категории. Как известно перебои в электроснабжении приемников первой и второй категории могут привести к тяжелым ава­риям с человеческими жизнями, выходу из строя оборудования, нарушению технологического цикла и как следствие экономические потери, поэтому такие перебои недопусти­мы. Поэтому при выборе типа и числа трансформаторов не­обходимо учитывать надежность электроснабжения и воз­можность резервирования при выходе оборудования из строя, поэтому на подстанции должны быть установлены два трансформатора.

Из исходных данных известна расчетная мощность Sрасч=54 МВ×А.

Проводим сравнительный расчет для двух вариантов мощности трансформаторов. Паспортные данные трансформаторов двух сравниваемых вариантов приведены в таблице 4.

Таблица 4

Паспортные данные трансформаторов

№ варианта	Тип трансформатора	UВН, кВ	UСН, КВ	UНН, кВ	n, шт.	UК. ВС, %	UК. ВН, %	UК. СН, %	∆PХХ, кВт	∆PКЗ, кВт	IХХ, %	ЦЕНА Руб.
1	ТДТН- 40000/110	115	11	6,6	2	17	10,5	6	50	230	0,9	67100
2	ТДТН-25000/110	115	11	6,6	3	10,5	17	6	36	145	1	56100

Первый вариант. Два трансформатора по 40 МВ×А каждый. Загрузка трансформаторов в нормальном режиме составит:

Проверка возможности работы намеченных трансформаторов при отключении одного из них с учетом допустимой 40%-ной аварийной перегрузки:

Оставшийся в работе трансформатор сможет пропустить через себя всю потребляемую мощность, но при этом он будет работать в пределе допустимой 40%-ной перегрузки.

Определяем годовые потери мощности и энергии в трансформаторах при работе их в экономически целесообразном режиме. Расчет проведем в ценах 1980 года. Так как расчет оценочный, то пропорции приблизительно останутся такими же, следовательно, можно на него опираться при выборе количества трансформаторов. Принимаем при расчетах kи. п=0,02 (задан энергосистемой для данных потребителей).

Определяем потери мощности:

Приведенные потери мощности в двух параллельно работающих трансформаторах:

Годовые потери электроэнергии в двух параллельно работающих трансформаторах:

где Т=8760, ч - время работы трансформатора под

нагрузкой.

Капитальные затраты:

Амортизационные отчисления:

Стоимость потерь электроэнергии при С0=0,02:

Суммарные годовые расходы:

Второй вариант. Три трансформатора по 25 МВ×А каждый. Загрузка автотрансформаторов в нормальном режиме составит:

Проверка возможности работы намеченных трансформаторов при отключении одного из них с учетом допустимой 40%-ной аварийной перегрузки:

Оставшийся в работе трансформатор сможет пропустить через себя всю потребляемую мощность, но при этом он будет работать в пределе допустимой 40%-ной перегрузки.

Определяем годовые потери мощности и энергии в трансформаторах при работе их в экономически целесообразном режиме.

Определяем потери мощности:

Приведенные потери мощности в двух параллельно работающих трансформаторах:

Годовые потери электроэнергии в двух параллельно работающих трансформаторах:

где Т=8760, ч - время работы трансформатора под

нагрузкой.

Капитальные затраты:

Амортизационные отчисления:

Стоимость потерь электроэнергии при С0=0,02:

Суммарные годовые расходы:

Сравнивая два предлагаемых варианта видно, что

К1 < К2,

СЗ1 < СЗ2,

таким образом следует установить два трехобмоточных трансформатора ТДТН-40000/110, так как они имеют меньшие капитальные затраты и меньшие эксплуатационные расходы.

4.2. Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нор­мальной работы электрической установки, вызванное замы­канием фаз между собой, а в системах с изолированной нейтралью также замыкание фаз на землю.

Короткие замыкания в электроустановках возникают в результате пробоев и перекрытий изоляции электрообо-рудования, ошибочных действии персонала и по многим дру­гим причинам.

При коротких замыканиях токи в фазах увеличивают­ся, а напряжение снижается. Как правило, в месте К.3. возникает электрическая дуга, которая вместе с сопро­тивлением пути тока образует переходное сопротивление. без переходного сопротивления в месте повреждения называется металлическим ­режение переходным сопротивлением значительно упрощает расчет и дает максимально возможное при одних и тех же исходных условиях значения тока К. З. для выбора аппара­туры необходим именно этот расчет; при расчетах релейной защиты возможное снижение тока за счет переходного сопротивления учитывается с помощью специального коэф­фициента.

Расчеты токов короткого замыкания производится для выбора и проверки электрооборудования подстанции, a также для выбора и проверки релейной защиты.

При расчете токов К.3. примем следующие допущения:

- не учитываются емкости, а следовательно и емкост-ные токи в кабельной цепи;

- трехфазная цепь считается симметричной, сопротив-ления фаз равными друг другу;

- отсутствует насыщение стали электрических машин (электрических двигателей, трансформаторов);

- не учитываются токи намагничивания трансфор­маторов;

- не учитывается сдвиг по фазе э. д.с. различ­ных источников питания, входящих в расчетную схему;

влияние регулирования коэффициента трансфор­мации силовых трансформаторов на величину напряжения короткого замыкания (UКЗ%) этих трансформаторов;

- переходные сопротивления в месте короткого замыкания.

Указанные допущения приводят к незначительному пре­увеличению токов короткого замыкания (погрешность не превышает 10%, что допустимо). Расчетная схема подстан­ции приведена на рис. 3. На расчетной схеме в одноли­нейном изображении указываются источники питания (в данном случае энергосистема) и элементы сети (линии электропередач, трансформаторы), связывающие источники питания с точками К. З.; а так же параметры всех элемен­тов, необходимых для расчета токов замещения подстанции “Юго-западная” для расчета тока короткого замыкания (см. рис. 4.) составляют по расчетной схеме.

Для этого все элементы схемы заменяются соответствующими сопро­тивлениями в целях упрощения расчета для каждой элек­трической ступени в расчетной схеме вместо ее действи­тельного напряжения на шинах указано среднее напряжение UСР [кВ].

Наибольшие токи К. З. в нашей схеме могут возникнуть при отключенных секционных выключателях.

Рассмотрим этот режим, определим токи К. З. в точках К-1, К-2, К-3, К-4, К-5, К-6.

Для расчета токов короткого замыкания в точках К-1, К-2, К-3 необходимо определить индуктивные сопротивления всех элементов схемы. Определим сопротивление линии электропередачи напряжением 110 кВ. Согласно опытным данным погонное индуктивное сопротивление для одноцепной воздушной линии напряжением 110 кВ равно 0,4 Ом/км. Тогда: