Subsistem electromagnetic

 

Se considera subsistemul electromagnetic in zona localitatilor A, B, C constituit din:

O centrala electrica indepartata (in apropierea resurselor energetice primare) prevazuta cu o statie de conexiune cu 2 nivele de inalta tensiune 220 KW respectiv 110 KW.

O centrala electrica de putere medie sau mica in apropierea unui centru industrial prevazuta cu o statie electrica cu un singur nivel de tensiune inalt?.

3 consumatori echivalenti (constituiti din retele electrice) amplasati in localitatile A, B, C.

Pe barele statiei centralei indepartate consumatorii se racordeaza astfel: 70% pe bara de 220 KV si 30% pe cea de 110 KV. Se cere sa se stabileasca schema optima de alimentare a consumatorilor din punct de vedere tehnico-economic si calculul electric al sistemului pentru consum maxim

Se dau:

Amplasarea geografica a localitatilor (distantele);

Amplasarea celor doua centrale si puterea maxima ce se poate instala in centrala limitata

Caracteristicile consumatorilor, tensiunea nominala, puterea activa maxima absorbita care nu se modifica pe perioada de studiu;

Valoarea procentuala a ponderi consumatorilor de categoria 0, presupusi aceiasi indiferent de marimea consumatorilor.

Pentru solutionarea temei de proiect se parcurg urmatoarele etape:

Alegerea schemei de functionare ,a subsistemului ce interconecteaza localitatile:A,B si C

Stabilirea Un a a instalatilor de transport si distributie a energiei electrice.Alegerea elementelor sistemului si subsistemului:genertoare,compensatoare,transformatoare

Stabilirea schemelor echivalente si calculul parametrilor de segventa a liniilor electrice

Calculul caderilor de tensiune si a pierderilor de putere la retea stabilizarea circulatiei de puterii a tensiuni in noduri .Calculul prizelor la transformator .Determinarea puterilor debitate de generatoarele sistemului

Date nominale ale proiectului

1. Alegerea schemei de interconexiune a localitatilor.

Scopul final al construirii sistemului electroenergetic este alimentarea cu energie electrica a localitatilor. Pentru aceasta este necesar sa se construiasca centrale electrice in zonele care prezinta conditii in acest sens si sa se realizeze reteaua de transport a energiei electrice spre zonele deficitare. Necesitatea realizarii retelelor de transport este o consecinta a distantelor mari fizice si electrice intre centrale si zonele importante de consum (marii consumatori electrici). Alimentarea cu energie electrica a consumatorilor comporta 2 aspecte:

a.      Asigurarea continuitatii in alimentarea cu energie electrica

b.     Asigurarea calitatii energiei electrice livrate sub aspectul tensiunii (valoare efectiva, simetria sistemului trifazat, sinusoidalitatea undei electrice, frecventa).

Dintre cele doua conditii prima poate influenta radical arhitectura retelelor de transport impunand. Importanta consumatorilor din punct de vedere al furnizorului de energie electrica se stabileste in functie de gravitatea consecintelor nealimentarii cu energie electrica. Din acest punct de vedere importanta cea mai mare revine consumatorilor de grad 0 la care intreruperea alimentarii cu energie electrica produce pagube irecuperabile. Structura retelelor de alimentare a acestor consumatori trebuie stabilita astfel incat in cazul unei avarii sa poata fi asigurata continuitatea in alimentare dintr-o alta sursa sau pe o alta cale.

Prin regim de avarie se va intelege iesirea din functiune accidentala a unui singur element al sistemului .

Schema de interconexiune a localitatilor trebuie stabilita astfel incat sa poata asigura circulatia puterilor atat in regim normal cat si in regim de avarie.

Conform tabelului 1.2 se alege capacitatile liniilor de transport.

Puterea necesara a fi transportata pe fiecare linie este:

Alegem numarul de generatoare ale centralei indepartate, in regim normal de functionare, dupa relatiile:

in care:

n - numarul de generatoare din centrala mare;

P_ng - puterea nominala a unui generator;

K_m=(1,15 1,2) - coeficientul de rezerva pentru acoperirea pierderilor de putere activa din sistem;

åP_imc - suma puterilor active maxime ale consumatorilor din sistem;

P_glim - puterea debitata de generatoarele din centrala limitata

In regim normal, cele n generatoare din centrala mare, avand fiecare puterea nominala P_ng se vor alege astfel incat sa poata satisface maximul de putere ceruta in sistem, cu o rezerva pentru acoperirea pierderilor.

In regim de post avarie, trebuie asigurat consumul de putere al consumatorilor de categoria 0.

In cazul avarierii unui grup din centrala mare, trebuie satisfacuta relatia:

K_rp=1,1 1,15 - coeficient de rezerva pentru regimul de post avarie

åP_imc0 - puterea consumata de consumatorii de categorie 0

In cazul avarierii unui grup din centrala limitata, trebuie satisfacuta relatia:

P^*_imc - puterea pe care o mai furnizeaza centrala limitata.

Pentru puterea nominala de 475 MW folosim turbogeneratoare de 315 MW din motive economice:

2315=630 MW>475 MW

costul lor fiind de 27,14=14,28 mil $

Verificam cerintele:

Conditiile fiind verificate, vom folosi 2 turbogeneratoare de 315 MW.

In localitatea C alegem 2 generatoare de 30MW

Alegerea compensatoarelor

Compensatoarele sincrone sunt utilizate pentru ca factorul de putere al consumatorului sa ajunga la valoarea:

cosj_neutral

Pentru consumatorii din A puterea reactiva nominala este:

=1430,88=125,84MVA

unde: P_A este puterea activa maxima a consumatorilor din A.

=60,91MW

=125,84-60,91=MVA

Alegem din STAS compensatorul pentru localitatea A:

Am ales:

Sn=75MVA;Un=11Kv;In=3.94KA

Am ales din STAS compensatoru de: 60MVA

Pentru compensatoarele din B asteptam sa calculam puterile de care are nevoie reteaua

Pentru consumatorii din C puterea reactiva nominala este:

=64,98MVA

=34,02 MW

=54MW

=20,41MVA

= 52,96MVA

Am ales din STAS compensatoru de: 60MVA

Alegerea transformatoarelor sincrone:

o       Transformatoarele trafoblocurilor din B si C se aleg dupa formula;

In C avem doua grupuri generator de 30 MW putere nominala; adica o putere aparenta S_n de 37,5 MVA. Pentru aceste generatoare alegem doua transformator care debiteaza o putere de 40,5MVA.

In B avem 2 grupuri generatoare de 315 MW putere nominala; adica o putere aparenta S_n de 370 MVA. Pentru aceste generatore alegem 2 transformatoare care debiteaza o putere de 400 MVA fiecare.

o       Autotransformatoare:

In B folosim doua autotransformator de la 220 kV la 110 kV in cazul unui defect consumatori de grad 0 sa fi alimentati.

=112.54 in care k_s=0,8 k_p=1,05

rezulta ca 2Sn trebuie sa fie mai mare decat 112.09 alegem transformatoru cu puterea aparenta 63 263≥112.09 verificam conditia a doua:

in care k_s=0,8

k_p=1,05

63≥33,76

in care k_s=1,1

Sa ales transformatorul urmator:

TRANSFORMATOARE DE SISTEM

In A folosim doua transformator de sistem de la 220 kV la 20 kV, cu urmatoarele caracteristici:

In A:

in care k_s=0,8

k_p=1,05

rezulta ca 2Sn trebuie sa fie mai mare decat 209 alegem transformatorul cu puterea aparenta 125 2125≥209verificam conditia a doua:

in care k_s=1,1

125≥74,8

Sa ales transformatorul urmator

In C folosim doua transformator de sistem de la 110 kV la 10 kV, cu urmatoarele caracteristici:

Transformatoarele de sistem alese trebuie sa indeplineasca urmatoarele caracteristici:

In C:

in care k_s=0,8

rezulta ca 2Sn trebuie sa fie mai mare decat 127,03 alegem transformatoru cu puterea aparenta 363≥127 verificam conditia a doua:

in care k_s=1,1

Este indeplinita si aceasta conditie

Caracteristicile liniilor de transport

Pentru a transporta energia electrica din B in A folosim o linie de transport de tipul LEA 220 kV dc, cu urmatoarele caracteristici:

Pentru a transporta energia electrica din B in C folosim o linie de transport de tipul LEA 110 kV sc, cu urmatoarele caracteristici:

Schema de functionare cu transformatoarele alese

TRANSFORMATORUL:

Calculul componentelor schemei echivalente a transformatoarelor din A :

Sa ales autotransformatorul urmator:

Rezistenta :

P_Cun= puterea in Cu nominala

U_n= tensiunea nominala

[W

Reactanta:

[W

Conductanta:

[S]

Susceptanta:

[S]

Pentru doua transformatoare: - n - numarul de transformatoare

W

W

; [S]

=0,00258[S]

Calculul componentelor schemei echivalente a transformatoarelor din B :

Sa ales trafoblocul urmator de la 22kV la 220kV

Rezistenta :

P_Cun= puterea in Cu nominala

U_n= tensiunea nominala

[W

Reactanta:

[W

Conductanta:

[S]

Susceptanta:

[S]

Pentru doua transformatoare: - n - numarul de transformatoare

W

W

[S]

[S]

Calculul schemei echivalente a transformatoarelor din B :

Sa ales autotransformatorul urmator de la 220kV la 110kV

Rezistenta :

P_Cun= puterea in Cu nominala

U_n= tensiunea nominala

[W

Reactanta:

[W

Conductanta:

[S]

Susceptanta:

[S]

Pentru doua transformatoare: - n - numarul de transformatoare

W

; [W

[S]

[S]

Calculul schemei echivalente a transformatoarelor din C :

Sa ales transformatorul urmator pentru ridicarea tensiuni de la generator 10,5kV la 110kV

Rezistenta :

P_Cun= puterea in Cu nominala

U_n= tensiunea nominala

W

Reactanta:

[W

Conductanta:

[S]

Susceptanta:

[S]

Pentru doua transformatoare: - n - numarul de transformatoare

W

W

; [S]

=0,00001075[S]

TRANSFORMATORUL:

Calculul componentelor schemei echivalente a autotransformatoarelor din C :

Sa ales autotransformatorul urmator de la 110kV la 10kV

Rezistenta :

P_Cun= puterea in Cu nominala

U_n= tensiunea nominala

[W

Reactanta:

W

Conductanta:

0,0004958 [S]

Susceptanta:

[S]

Pentru trei transformatoare: - n - numarul de transformatoare

W

W

=0,001485; [S]

=0,01404[S]

CALCULUL COMPONENTELOR SCHEMEI ECHIVALENTE A L.E.A.

L.E.A.:

Linia de transport de tipul LEA 110 kV sc (B→C)

Rezistenta:

r_Al Wmm²/m];

= 0 [W/Km];

R_L= R_uL= 0,1352= 6,76     [W

n - numarul de conductoare (n=1 - circuit simplu);

[W

Reactanta:

= = 0,4057 [W/Km];

= = 6613,1 [mm] - distanta medie geometrica;

X_L= X_uL= 0,405752= 21,096 [W

r_m=0,95r_ext= 0,9510,85= 10,3 [mm] - raza medie geometrica; raza exterioara a conductorului;

n - numarul de conductoare (n=1 - circuit simplu);

W

Susceptanta:

= = 0,35910^-6 [S/Km];

B_L= B_uL= 0,35910^-652= 18,66810^{-6 [}S];

n - numarul de conductoare (n=1 - circuit simplu);

B_el=nB_u= 0,35910^-6 [S/Km];

Linia de transport de tipul LEA 220 kV dc (B→A)

Rezistenta:

r_Al Wmm²/m];

= 0,069 [W/Km];

R_L= R_uL= 0,069171= 11,8 [W

n - numarul de conductoare (n=2 - circuit dublu);

[W

Reactanta:

= = 0,433 [W/Km];

= == 13887 [mm] - distanta medie geometrica;

X_L= X_uL= 0,433171= 74,043 [W

r_m=0,95r_ext= 0,9514,625= 13,9 [mm] - raza medie geometrica; raza exterioara a conductorului;

n - numarul de conductoare (n=2 - circuit dublu);

[W

Susceptanta:

= = 0,32910^-6 [S/Km];

B_L= B_uL= 0,32910^-6171= 56,25910^{-6 [}S];

n - numarul de conductoare (n=2 - circuit dublu);

B_el=nB_u= 0,65810^-6 [S/Km];

P₁= 147 [MW]

Q₁= 75 [MVA]

U₁= 20 [kV]

2. ∆P= =

∆Q= =

∆U==

δU= =

P₂= P₁+∆P=

Q₂= Q₁+∆Q=

U₂= =

U₃= U₂

δP= G_TeAU₃²

δQ₃= B_TeAU₃²

δP₃= P₂

U₄= U₃ =U₂

P₄= P₂+δP₃

Q₄= Q₂+δQ₃

P₅= P₄

Q₅ = Q₄

k_n

U₅= U₄ k_n=

U₅ - trebuie sa se incadreze in banda (200 - 242)kV

In caz de iesire din banda impunem U_5impus= 200 kV

K=

k_n= 220/22= 10 Þ p[%] = (K k_n-1)*100

n= p[%]/v[%]

v[%] - valoarea corespunzatoare plotului din catalog

p^*= n^** v[%]

k^*= (p[%] 100+1)*k_n Þ U₅= k^**U₄

δU₆= U₅*B_LEA220²

P₇= P₅

U₇= U₅

Q₇= Q₅ - δQ₆

8. ∆P= =

∆Q= =

∆U==

δU= =

P₈= P₇+∆P=

Q₈= Q₇+∆Q=

U₈= =

9. δQ₉= U₈*B_LEA220²

P₁₀= P₈

U₁₀= U₈

Q₁₀= Q₈ - δQ₉

P₁₁= P₁₀+ P_B220

P₁₂= P₁₀+ P₁₁

Q₁₂= Q₁₀+ Q₁₁

U₁₂= U₁₁=U₁₀

Conditie: U₁₂ U₃₄

13. P₁₃= 80 [MW]

Q₁₃= 30 [MVA]

U₁₃= 10 [kV]

14. ∆P= =

∆Q= =

∆U==

δU= =

P₁₄= P₁₃+∆P=

Q₁₄= Q₁₃+∆Q=

U₁₄= =

U₁₅= U₁₄

δP= G_TeCU₁₅²

δQ₁₅= B_TeCU₁₅²

δP₁₅= P₁₄

U₁₆= U₁₅ =U₁₄

P₁₆= P₁₄+δP₁₃

Q₁₆= Q₁₄+δQ₁₅

P₁₇= P₁₆

Q₁₇ = Q₁₆

k_n

U₁₇= U₁₆ k_n=

U₁₇ - trebuie sa se incadreze in banda (108 - 123)kV

In caz de iesire din banda impunem U_17impus= 108 kV

K= =

k_n Þ p[%] = (K k_n-1)*100

n= p[%]/v[%]

v[%] - valoarea corespunzatoare plotului din catalog

p = n^** v[%]

k = (p[%] 100+1)*k_n Þ U₁₇= k^**U₁₆

18. P₁₈= - 54 [MW]

Q₁₈= - 40 [MVA]

U₁₈= 10 [kV]

19. ∆P= =

∆Q= =

∆U==

δU= =

P₁₉= P₁₈+∆P=

Q₁₉= Q₁₈+∆Q=

U₁₉= =

20. U₂₀= U₁₉

δP= G_TeCU₂₀²

δQ₂₀= B_TeCU₂₀²

δP₂₀= P₁₉

21. U₂₁= U₂₀ =U₁₉

P₂₁= P₁₉+δP₁₈

Q₂₁= Q₁₉+δQ₂₀

P₂₂= P₂₁

Q₂₂ = Q₂₁

k_n

U₂₂= U₂₁ k_n=

U₂₂ - trebuie sa se incadreze in banda (108 - 123)kV

In caz de iesire din banda impunem U_22impus= 108 kV

K= =

k_n Þ p[%] = (K k_n-1)*100

n= p[%]/v[%]

v[%] - valoarea corespunzatoare plotului din catalog

p = n^** v[%]

k^*= (p[%] 100+1)*k_n Þ U₂₂= k^**U₂₁

23. P₂₃= P₂₁+ P₂₂

Q₂₃= Q₂₁+ Q₂₂

U₂₃= U₂₂=U₂₁

Conditie: U₂₃ U₁₇

δU₂₄= U₂₃*B_LEA110²

P₂₅= P₂₃

U₂₅= U₂₃

Q₂₅= Q₂₃ - δQ₂₄

∆P= =

∆Q= =

∆U==

δU= =

P₂₆= P₂₅+∆P=

Q₂₆= Q₂₅+∆Q=

U₂₆= =

27. δQ₂₇= U₂₆*B_LEA110²

P₂₈= P₂₆

U₂₈= U₂₆

Q₂₈= Q₂₆ - δQ₂₇

SCHEMA CU COMPONENTELE ECHIVALENTE SI

PUNCTELE DE CALCUL

CALCULUL SCHEMEIIN PUNCTE :