Цель и задачи курсового проектирования

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к курсовому проекту по дисциплине «Электроэнергетическое оборудование»

для студентов очной формы обучения

 2018

УДК 621.3

 

 

                          Методические указания к курсовому проекту по дисциплине Электроэнергетическое оборудование для студентов направления подготовки: 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника ,профиль: Электроснабжение

/ сост. И.В.Ковязина – Чайковский: ЧФ ПНИПУ, 2018. – С. 25

 

 

Рецензент

 

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

 

 

ЛЭП	линия электропередачи
ГПП	Главная понизительная подстанция
ТП	Трансформаторная подстанция
УН	Узел нагрузки
ВВ	Высоковольтный выключатель
АВ	Автоматический выключатель
РТП	Распределительная трансформаторная подстанция
ПУЭ	Правила устройства электроустановок
ЭС	Электрическая система
СИП	Самонесущий изолированный провод
КЛ	Кабельная линия
ВЛ	воздушная линия
ПБВ	Переключение без возбуждения
РПН	Регулирование под нагрузкой

 

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Данные указания составлены применительно к курсовым проектам, выполняемых студентами, обучающимися по направлению подготовки 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника», спо профилю«Электроснабжение». Основная цель пособия – оказать методическую помощь студентам при выполнении курсовой работы по дисциплине «Электроэнергетическое оборудование».

Настоящие указания содержат задание на курсовой проект, который охватывает комплекс вопросов программы курса «Электроэнергетическое оборудование».

 

Цель и задачи курсового проектирования

 

Целью курсового проектирования является закрепление и углубление знаний, полученных студентами при изучении теоретического курса дисциплины «Электроэнергетическое оборудование»

. В процессе работы над проектом студент приучается к рациональному использованию теоретических сведений и справочных материалов при решении вопросов проектирования как отдельных узлов электроустановки, так и подстанции в целом, получает навыки решения ряда задач, возникающих при проектировании электроустановок: выбора основного оборудования электрических станций и подстанций, разработки схем их первичных цепей, компоновке оборудования на территории распределительного устройства и т. д. Работая над проектом студент должен овладеть приемами использования полученных теоретических знаний при решении конкретных задач инженерной практики Оформляя результаты работы над проектом, студент должен научиться четко и в краткой форме обосновать в пояснительной записке все принятые решения, технически грамотно оформлять графическую часть проекта.

 

1.2. Состав курсового проекта

 

Курсовой проект состоит из двух частей. Первая часть включает в себя вопросы расчета электрических нагрузок (выбора проводов и кабелей, силовых трансформаторов). Вторая посвящена расчету потерь напряжения и разработке предложения для достижения регламентируемых нормативной документацией уровней отклонения напряжения у потребителя.

В курсовой проект включаются:

- титульный лист;

- реферат;

- содержание;

- введение;

- основное содержание работы (пояснительная записка);

- заключение;

- список использованной литературы;

- приложения;

- графическая часть.

 

1.3. Требования к оформлению пояснительной записки

 

Расчетная часть проекта выполняется в виде пояснительной записки в полном соответствии с [1] и ЕСКД.

Оформление и содержание курсового проекта должно отвечать требованиям действующих ГОСТов, норм, Правил устройства электротехнических установок, современной системе обозначения единиц (СИ). Работы оформляются на стандартных листах формата А4, заполненных с одной стороны через полтора интервала. Шрифт Times New Roman 14 пт междустрочный интервал 1,5. Выравнивание текста по ширине. Абзацный отступ 1,25 см. Заголовки выделяются полужирным. Латинские символы – курсивом. Для записи формул должен быть использован редактор формул (рекомендуется MathType).

Расчеты и данные к ним должны сопровождаться краткими пояснениями и ссылками на литературу. Ссылки на литературу производят в квадратных скобках, например [3], [7, §2.1], [6, кн. П, с. 215].

Формулам в тексте придается номер в круглых скобках, выровненных по правому полю страницы. Ссылки в тексте на порядковый номер формулы также даются в круглых скобках, например: «… ток плавкой вставки, вычисленной по формуле (28), …».

При расчетах формулы сначала производятся в буквенном выражении, а затем в цифровом, после чего сразу пишется ответ. Многократно повторяющиеся расчеты приводятся один раз, а результаты сводятся в таблицы. Небольшие таблицы располагают за абзацем, где была сделана ссылка на таблицу. Таблицы, занимающие больше половины страницы, выносятся на следующий отдельный лист. Ссылки в тексте на таблицы дают в сокращенном виде: табл. 1, табл. 5.2. В самой таблице, в верхнем левом углу указывают номер и название таблицы: Таблица 1 – ………….., Таблица 5.2 – …………... Сокращение слов в таблицах не допускается. Текст в головках таблиц и боковине необходимо писать горизонтально. Таблицы должны быть обязательно разлинованы по вертикали.

Текст должен быть лаконичным, логически связанным, расчеты после подробного изложения примера сводятся в таблицы указанной формы. Следует избегать изложения общеизвестных положений, например, по конструкции, принципу действия устройств и т. п. В пояснительной записке должны быть приведены рисунки и схемы, иллюстрирующие суть изложения. Формулы должны быть вписаны аккуратно.

Список литературы приводится в конце работы и оформляется строго в установленной форме.

Объем  пояснительной записки должен составлять 20–30 страниц,выполненных на белой писчей бумаге формата А4.     Перечень вопросов, подлежащих рассмотрению в курсовом проекте, атакже примерные сроки их выполнения приведены в задании (прил. 1).        1.4 Требования к оформлению графической части проекта Графическая часть курсового проекта содержит 1 листа формата А2, гдеразмещаются:расчетную схему  схема электрической сети, эпюры напряжения в узлах электрической цепи для всех рассчитываемых периодов без учета и с учетом компенсации потерь напряжения при встречном регулирования.      На расчетной схеме в соответствии с действующими ГОСТамиЕСКД и [1] изображаются все выбранные элементы системы электроснабжения с указанием их типа и номинальных параметров. Кроме того наносятся значения мощностей на участках цепи в режиме зимний максимум        1.5 Защита курсового проекта Полностью оформленные материалы проекта представляются студентомруководителю в сроки, установленные графиком проектирования для курсового проекта (прил. 1). После проверки, а при необходимости и после доработки, проект представляется к защите. Защита курсового проекта происходит в присутствии комиссии в составе трех человек – руководителя проекта и преподавателей дисциплин цикла. При защите студент должен сделать краткий доклад по результатам работы и ответить на предложенные ему вопросы.

Курсовой проект предъявляется до зачетной недели.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

 

На рисунке 1 приведена расчетная схема электрической сети, включающая главную понизительную подстанцию (ГПП), распределительную трансформаторную подстанцию (РТП) и трансформаторную подстанцию (ТП). Согласно варианту по таблице 1 выбирается детализированный в виде получасовых максимумов график активной нагрузки для ТП (P₃+jQ₃) в различных режимах работы, а также коэффициенты мощности.

В таблице 2 представлены данные по потреблению РТП (P₂+jQ₂) и дополнительным нагрузкам ГПП (P₁+jQ₁) в виде среднеквадратичных нагрузок за смену и уровни напряжения на источнике питания в различных режимах работы относительно номинального.

В таблице 3 представлены значения номинальных напряжений различных частей сети, а также длины ВЛ и КЛ. Тема курсового проекта указывается как «Выбор электроэнергетического оборудования и регулирование напряжения в распределительной сети U₁/U₂/U₃ кВ» (Уровни напряжения следует указать согласно варианту).

 

 

 

Рисунок 1 – Расчетная схема

 

 

 

Таблица 1 – Детализированный график нагрузки за смену на шинах ТП

Вариант	Режим	Получасовые максимумы нагрузки P3, кВт																cosφ3
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1, 2, 3, 4, 5	Лето min	79	72	69	66	60	54	49	53	52	53	52	47	50	53	53	48	0,79
	Лето max	105	105	109	99	90	96	102	102	109	104	102	96	90	89	86	92	0,79
	Зима min	80	74	67	63	57	62	61	61	65	59	59	56	58	58	59	60	0,78
	Зима max	109	110	100	102	97	88	96	104	103	94	102	96	97	93	102	102	0,66
6, 7, 8, 9, 10	Лето min	161	173	187	184	168	184	194	178	181	174	162	178	169	164	176	175	0,71
	Лето max	196	178	171	176	165	178	182	189	188	185	187	169	183	171	185	182	0,75
	Зима min	164	152	143	144	149	145	149	159	167	151	147	157	170	156	168	182	0,72
	Зима max	201	216	209	200	212	211	208	218	222	224	222	231	229	210	195	202	0,82
11, 12, 13, 14, 15	Лето min	35	38	38	39	40	38	36	33	36	34	37	37	41	40	37	38	0,63
	Лето max	50	48	47	49	51	48	47	50	47	43	47	49	45	45	45	46	0,84
	Зима min	43	46	47	51	48	49	44	47	50	45	43	45	41	44	44	44	0,81
	Зима max	56	50	55	50	47	50	52	56	51	53	49	51	54	49	46	44	0,79
16, 17, 18, 19, 20	Лето min	131	124	112	110	104	95	88	92	89	89	85	80	87	91	86	87	0,79
	Лето max	158	168	170	177	180	172	167	165	168	165	149	162	151	144	134	128	0,64
	Зима min	146	135	125	123	126	115	104	109	115	124	133	133	138	133	139	146	0,61
	Зима max	188	191	182	166	174	165	156	151	158	171	154	154	160	158	151	146	0,73
21, 22, 23, 24, 25	Лето min	36	37	41	42	38	40	44	46	47	44	41	42	43	41	44	41	0,72
	Лето max	41	41	45	48	51	49	54	50	54	59	63	59	59	63	59	56	0,65
	Зима min	37	33	34	31	28	29	28	28	25	28	30	28	27	29	32	33	0,78
	Зима max	43	46	44	45	46	46	41	37	40	40	40	39	37	35	34	34	0,74

 

Таблица 2 – Уровни напряжения и нагрузки

Режим	Напряжение на источнике, о.е.		Среднеквадратичные мощности
	Нечетный вариант	Четный вариант	Нечетный вариант				Четный вариант
			P1, кВт	Q1, квар	P2, кВт	Q2, квар	P1, кВт	Q1, квар	P2, кВт	Q2, квар
Лето min	1	0,95	10000	6500	900	600	7000	4000	250	100
Лето max	1,02	0,98	14000	7000	1500	750	11000	5000	500	150
Зима min	1,02	1,03	11000	6800	1000	700	9500	4000	350	150
Зима max	1,11	1,07	16500	9000	1600	850	13200	5000	600	400

 

Таблица 3 – Параметры распределительной сети

Вариант	Номинальное напряжение, кВ			Длина, км
	U1	U2	U3	ВЛ	СИП	КЛ
1, 6, 11, 16, 21	20	6	0,4	10	1	2
2, 7, 12, 17, 22	35	6	0,4	15	2	0,5
3, 8, 13, 18, 23	35	10	0,4	25	2,5	1
4, 9, 14, 19, 24	110	6	0,4	30	1	1,5
5, 10, 15, 20, 25	110	10	0,4	35	2	3

 

Задание:

1) По заданной схеме произвести расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий по среднеквадратичной нагрузке в режиме летнего и зимнего максимума;

2) Произвести выбор оборудования кабельной и воздушной линий, трансформаторов и коммутационной аппаратуры.

3) Проверить возможность снижения сечения кабельной линии с учетом неравномерности нагрева жилы током нагрузки в режиме летних и зимних максимальных нагрузок (следует принять температуру наружного воздуха летом +35°C, зимой – -5°C);

4) Рассчитать потери напряжения и построить эпюру отклонения напряжения в сети в четырех режимах работы: летний минимум, летний максимум, зимний минимум, зимний максимум.

5) Уточнить выбор питающих трансформаторов с учетом требуемых диапазонов регулирования напряжения.

6) Выбрать закон регулирования напряжения для заданных параметров сети в различных режимах работы;

7) Построить результирующую эпюру напряжения с учетом регулирования для каждого из режимов работы;

8) Сделать выводы по проделанной работе.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Расчет нагрузок

С целью выбора оборудования трансформаторных подстанций и проводников ВЛ и КЛ необходимо выполнить расчет нагрузок. При наличии графика нагрузок для выбора оборудования требуется определить среднеквадратичные нагрузки:

1) Активная мощность:

 

 ,                                                                          (1)

 

или при равенстве интервалов усреднения

 

                                                                                  (2)

 

где n – количество интервалов усреднения нагрузок на графике, P_i – мощность i-го интервала, t_i – время i-го интервала.

2) Реактивная мощность:

 

,                                                                       (3)

 

где cosφ – коэффициент мощности для данного графика.

3) Полная мощность:

 

.                                                                  (4)

 

4) Ток нагрузки:

,                                                                                    (5)

 

где U_н – номинальное напряжение участка сети.

Для вышестоящих участков сети параллельные нагрузки суммируются. Расчеты проводятся аналогично.

Рзультаты расчетов сводятся в таблицу

 

Таблица 4 Результаты расчета нагрузок сети

Режим	S1, кВА	I1, А	I`ГПП, А	Sгпп, кВА	Iсип, А	S2 кВА	I`2, А	I`3, А	S3, кВА
Зима мах
Зима мин
Лето мах
Лето мин

 

Выбор оборудования

Согласно рассчитанным величинам токовых нагрузок требуется произвести выбор оборудования:

3.1.1 Выбор проводников ЛЭП

Для выбора сечения и проверки проводов по нагреву токами нагрузки пользуется справочным таблицам предельных допустимых токов, составленными для различных марок проводов и кабелей и условий прокладки в ПУЭ.

Ркомендуется при вборе проводов и кабелей использовать информацию с сайта www.ruscable.ru

https://www.ruscable.ru/info/wire/

Нормальной температурой окружающей среды при прокладке проводов и кабелей на воздухе принимаем +25°С, при прокладке кабелей в землеи воде +15°С. При значениях температур, отличающихся от указанных, допустимые нагрузки умножаются на поправочный коэффициент.

Сечение провода или жилы кабеля выбирается с соблюдением условия:

 

                                                                                                                                                   (6)

 

или

 

,                                                                                                               (7)

 

где  – допустимый длительный ток;  – поправочный коэффициент (или произведение коэффициентов, еслиих несколько).

 

При выборе сечений проводов и кабелей следует учитывать, что допустимая по нагреву плотность тока с увеличением диаметра проводника из-за ухудшения условий охлаждения падает. Поэтому при больших сечениях целесообразно вместо одного кабеля выбирать несколько кабелей более низкого сечения.

Некоторые марки кабельных линий предназначены для соответствующих уровней напряжений, что обуславливает снижение допустимого тока согласно ПУЭ. Поэтому необходимо проводить проверку по номинальному напряжению:

 

                                                                                                                                                       (8)

3.1.2 Выбор силовых трансформаторов

Выбор силовых трансформаторов производится с учетом их допустимой недогрузки:

 

 ,                                                                               (9)

 

где K_з – коэффициент загрузки, принимается равным 0,85 для однотрансформаторных подстанций; N – количество трансформаторов.

Номинальное напряжение высокой и низкой стороны напряжения должны быть также проверены по формуле (8).

3.1.3 Выбор коммутационных аппаратов

Высоковольтные выключатели (ВВ) служат для коммутации элементов системы электроснабжения в различных режимах работы, однако сигнал на отключение поступает извне. Поэтому с точки зрения проверки оборудования по термическому действию токов нагрузки достаточно выбрать ВВ по номинальным параметрам:

 

                                                                                                             (10)

 

Автоматические выключатели (АВ) характеризуются номинальным напряжением и номинальным током, аих расцепители – номинальным током и током срабатывания (уставки).

Выбор автоматов производится с учетом следующих требований:

Номинальный ток АВ, А:

 

Номинальный ток расцепителя любого вида, А:

 

                                                                                                                   (12)