Электроснабжение населенного пункта

Потери энергии по всей линии подсчитываются суммированием потерь энергии на всех участках ВЛ 10 кВ.

4. Построение таблицы  отклонений напряжения

Таблица отклонений напряжения в курсовом проекте необходима для определения  допустимой потери напряжения в линиях 0,38 кВ и выбора оптимальной надбавки напряжения у трансформаторов подстанций.

Таблица составляется для подстанций ближайшего к шинам 10 кВ населенного  пункта (ТПБ), удаленного (ТПУ) и расчетного (ТПР) населенных пунктов (таблица 4.1).

Таблица 4.1

Элемент сети			Обозначение потери и  отклонения напряжения, %	ТПБ		ТПР		ТПУ
				Нагрузка, %
				100	25	100	25	100	25
Шины 10 кВ			δUШ10	+5	-1	+5	-1	+5	-1
ВЛ 10 кВ			UВЛ10D	-0,7	-0,175	-2	-0,5	-3,8	-0,95
Тр-р 10/0,38 кВ		Потери	UТD	-4	-1	-4	-1	-4	-1
		Надбавка	δUТ	+2,5	+2,5	+5	+5	+7,5	+7,5
Шины 0,4 кВ			δUШ0,4	+2,8	+0,33	+4	+2,5	+4,7	+4,55
ВЛ 0,38 кВ	Всего		UВЛ0,38D	-7,8	-1,95	-9	-2,25	-9,7	-2,43
	Наружная		ВЛ0,38¢UD	-5,8	-1,45	-7	-1,75	-7,7	-1,93
	Внутренняя		ВЛ0,38¢¢UD	-2	-0.5	-2	-0,5	-2	-0.5
Удаленный потребитель			δUУД.П	-5	-1,62	-5	+0,25	-5	+2,12
ГОСТ 13109-97			δUном	5	5	5	5	5	5

 

5. Электрический расчет  воздушной линии напряжением  0, 38 кВ

В учебных целях выбор сечений  проводов в линиях W1, W2 и W3 производится различными методами. Выбранные провода  проверяются на механическую прочность  и по нагреву.

К линии W1, W2 и W3 подключены производственные потребители электроэнергии.

Расчет  сечений проводов линии W1 методом  экономических интервалов производится следующим образом:

Определяется  расчетная полная мощность на каждом участке линии:

S0-1=P0-1/ 0-1= 24/ 0, 74= 32, 4 (кВА)jcos

S1-2=P1-2/ 1-2= 18/ 0, 77= 23, 4 (кВА)jcos

3=jS2-3=P2-3/ cos 5/ 0, 85= 5, 88 (кВА)

где Р0-1, Р1-2, P2-3 расчетная активная нагрузка на участках линии, которая для коммунально–бытовых  потребителей определяется попарным суммированием  нагрузки в конце участка и  нагрузки предыдущего участка с помощью табличных добавок.

P2-3= P3= 5 (кВт)

Р1-2= Р2+ Рдоб Р2-3)>2-3 (при Р2

Р1-2= 15+ 3= 18 (кВт)

Р0-1= Р1-2+ Рдоб  Р1)>1 (при Р1-2

Р0-1= 18+ 6= 24 (кВт)

Значение  коэффициента мощности нагрузки участка  линии определяется как средневзвешенное.

3)/ (S2+ S2-3) =j2+ S2-3 cosj1-2= (S2 cosjCos

= (20* 0, 75+ 5, 88* 0, 85)/ (20+ 5, 88) =

= (15+ 5)/ 25, 88= 0, 77

2)/ (S1+ S1-2) =j1+ S1-2 cosj0-1= (S1 cosjCos

= (14, 3* 0, 7+ 23, 4* 0, 75)/ (14, 3+ 23, 4) =

= (10+ 18)/ 37, 7= 0, 74

Рассчитывается  эквивалентная нагрузка на каждом участке  линии по формуле:

, (5.1)

где Sр – расчетная мощность участка, кВА;

kд  – коэффициент, учитывающий динамику  роста нагрузок; в курсовом проекте рекомендуется принимать равным 0,7.

По таблице приложения 32 [2] предварительно определяют сечение проводов на каждом участке линии W1. При этом выбранные  провода должны удовлетворять требованиям  механической прочности, в соответствии с которыми алюминиевые провода должны иметь сечение не менее 50 мм2. Определяется потеря напряжения в линии W1 при выбранных сечениях проводов.

Если потеря напряжения в линии W1 не превышает допустимую потерю напряжения, определенную в п.4.10, то расчет на этом заканчивается.

Выбранные провода должны удовлетворять условию  нагрева:

, (5.2)

где Iр макс – максимальный ток нагрузки для выбранного сечения, А;

Iдоп  – допустимый длительный ток  для выбранного сечения, А;  берется из таблицы приложения 4 [2].

Расчет  проводов линии W2 по допустимой потере напряжения при постоянном сечении  проводов в линии выполняется  в следующей последовательности: Определяется расчетная активная нагрузка на участках линии W2.

S0-4=P0-4/ 0-4= 39, 7/ 0, 85= 46, 7 (кВА)jcos

S4-5=P4-5/ 4-5= 30, 5/ 0, 82= 37, 2 (кВА)jcos

S5-6=P5-6/ 5-6= 17, 4/ 0, 92= 18, 9 (кВА)jcos

S6-7=P6-7/ 7= 4/ 0, 92= 4, 35 (кВА)jcos

P6-7= P7= 4 (кВт)

Р5-6= Р6+ Рдоб 6-7

Р5-6= 15+ 2, 4= 17, 4 (кВт)

Р4-5= Р5+ Рдоб 5-6

Р4-5= 20+ 10, 5= 30, 5 (кВт)

Р0-4= Р4-5+ Рдоб 4

Р0-4= 30, 5+ 9, 2= 39, 7 (кВт)

7)/ (S6+ S6-7) =j2+ S6-7 cosj5-6= (S6 cosjCos

= (15+ 4)/ (16, 3 +4, 35)= 0, 92

6)/ (S5+ S5-6) =j5+ S5-6 cosj4-5= (S5 cosjCos

= (20+ 17, 4)/ (26, 7+ 18, 9)= 0, 82

5)/ (S4+ S4-5) =j4+ S4-5 cosj0-4= (S4 cosjCos

= (15+ 30, 5)/ (16, 3+37, 2)= 0, 85

Определяется  расчетная индуктивная нагрузка на участках линии по формуле, аналогичной (3.1). Задаемся удельным индуктивным  сопротивлением проводов линии Х0= 0, 4 Ом/км. Рассчитываем составляющую потери напряжения в реактивных сопротивлениях линии по формуле:

, (5.3)

UДОПDЗная допустимую потерю напряжения  (п.4.10) находим составляющую потери напряжения в активных сопротивлениях линии:

. (5.4)

 %

 

Определяем постоянное сечение  проводов линии W2:

, (5.5)

= 32 м/Ом*мм2gгде  – удельная проводимость алюминия.

Полученное  по (5.5) расчетное значение сечения  проводов округляем до стандартного. Выбранный провод проверяется по механической прочности и по нагреву.

Fст = 50 мм2 (по условию механической прочности)

Проверяем действительную потерю напряжения в  линии W2 при выбранном стандартном  сечении проводов.

Расчет  проводов линии W3 на минимум проводникового материала проводится в следующей  последовательности:

Определяется  расчетная полная мощность на каждом участке.

8=jS0-8=P0-8/ cos 30/ 0, 7= 42, 9 (кВА)

Для линия W3 определяем момент по формуле:

, (5.6)

 

и сумму моментов:

 (5.7)

Распределяем допустимую потерю напряжения ΔUДОП (п.4.10) по участкам линии пропорционально  моментам этих участков:

 (5.8)

 

Таблица 5.1

Линия	Участок	Провод	г0, Ом/ км	х0, Ом/ км	Iр. макс, А	Iдоп, А	Uф,D %	UΣф,D %
W1	0–1	А50	0, 576	0, 369	49, 23	210	0, 9	1, 4
	1–2	А50	0, 576	0, 369	35, 55	210	0, 2
	2–3	А50	0, 576	0, 369	8, 93	210	0, 3
W2	0–4	А50	0, 576	0, 369	70, 95	210	1, 33	1,76
	4–5	А50	0, 576	0, 369	56, 52	210	0, 26
	5–6	А50	0, 576	0, 369	28, 72	210	0, 13
	6–7	А50	0, 576	0, 369	6, 61	210	0, 04
W3	0–8	А50	0, 576	0, 369	65, 18	210	2, 41	2, 41

 

6. Конструктивное выполнение  линий напряжением 0,38 кВ, 10 кВ  и подстанции 10/0,38 кВ

Для линий 0,38 и 10 кВ выбираем:

Опоры – железобетонные опоры 0.38 кВ и 10 кВ;

Изоляторы – ШФ-10, НС-18.

Линейную  арматуру

ТП1 и ТП2 однотрансформаторные комплектные  трансформаторные подстанции со схемой соединения обмоток трансформаторов  звезда- звезда с нулем КТП-10/0.38-160 и КТП-10/0.38-160. РУ 0,38 кВ – с автоматическими воздушными выключателями.

Основные технические  характеристики трансформатора ТМ-160:

Номинальная мощность 160 кВА,

ВН=10кВ, НН=0.4кВ,

Группа  соединения обмоток – 0,

РххА=510 Вт, РххБ=565 Вт, Ркз=2650 Вт,

Uк%=4.5, Iхх%=2.4, переключатель напряжений  – ПБВ. 

7. Расчет токов короткого замыкания

Рисунок 7.1- Схема расчета токов КЗ

 

Количество точек КЗ на стороне  высокого и низкого напряжений одинаково, однако число сопротивлений на стороне 10 кВ больше, чем на стороне 0,38 кВ, поэтому принимаем Uб=10,5 кВ.

Рисунок 7.2-Схема замещения

Определяем сопротивления схемы замещения, приведенные к базисному напряжению.

Сопротивление системы:

, (7.1)

Xс=(10.5)²/210=0,53 Ом.

Сопротивления участков линии 10 кВ:

 (7.2)

 

Таблица 7.1

Участок	R,Ом	X,Ом
5-6	1,68	1,57
2-5	0,84	0,78
3-2	1,26	1,18
3-4	1,68	1,57
1-3	0,84	0,78
0-1	0,42	0,39

Сопротивление трансформатора:

, (7.3)

rт= (2.65/160)*(10500²/160000) =11,4 Ом,

, (7.4)

Zт= (4.5/100)*(10500²/160000) =31 Ом,

, (7.5)

 Ом.

Сопротивления участков ВЛ 0,38 кВ:

 (7.6)

rw1 = 84,5 Ом, rw3 = 198 Ом,

Xw1 = 55,8 Ом, Xw3 = 130,6 Ом.

rw2 = 124 Ом,

Xw2 = 81,8 Ом,

До точки К1: Z1= Xc ; (7.7)

Z1=0,53Ом

До  точки К2: Z2=√ (r04)²+(Xc+X04)²; (7.8)

Z2=√  (0,42)²+(0,53+0,39)²=1 Ом,

До  точки К3: Z3=√ (r04+r42+r23+r31+ r16)²+(Xc+X04+X42+X23+X31+ X16)²; (7.9)

Z3=√  (0,42+0,84+1,26+0,84+1,68)²+(0,53+0,39+0,78+1,18+0,78+1,57)²=

7,3 Ом,

До  точки К4: Z4=√ (r04+r42+r25)²+(Xc+X04+X42+X25)²; (7.10)

Z4=√  (0,42+0,84+1,68)²+(0,53+0,39+0,78+1,57)²=4,4 Ом,

До  точки К9: Z9=√ (r04+r42)²+( Xc+X04+X42)²;

Z9=√  (0,42+0,84)²+(0,53+0,39+0,78)²=2,1 Ом,

До  точки К5: Z5=√ (r04+r42+rт)²+( Xc+X04+X42+Xт)²; (7.11)

Z5=√  (0,42+0,84+11,4)²+(0,53+0,39+0,78 +19,6)²=24,8 Ом,

До  точек К6, К7 и К8 результирующие сопротивления  определяются аналогично.

До  точки К6: Z6=√ (r04+r42 +rw1+rT)²+( Xc+X04+X42 +XT+Xw1)²;

Z6=√(0,42+0,84+11,4+84,54)²+( 0,53+0,39+0,78+19,6+55,77)²=124,1Ом;

До  точки К7: Z7=√ (r04+r42+ rw2+rT)²+( Xc+X04+X42 +XT+Xw2)²;

Z7=√(0,42+0,84+11,4+124)²+( 0,53+0,39+0,78+19,6 +81,83)²=171,2 Ом;

До  точки К8: Z8=√ (r04+r42+ rw3+rT)²+( Xc+X04+X42+ XT+Xw3)²;

Z8=√  (0,42+0,84+11,4+198)²+( 0,53+0,39+0,78+19,6+130,6)²=259,7 Ом.

Рассчитываем  токи трехфазного КЗ. Для точек 1, 2, 3, 4 выполняется условие Uср.ном = Uб, поэтому ток КЗ определяется по формуле:

, (7.12)

Iк1=10.5/1.74*0,53=11,5кА;

 

Uб,¹Для точки 5 Uср.ном поэтому ток 3-х фазного КЗ равен

. (7.13)

Iк5= (10.5/1.74*24,8)*(10.5/0.4) =6,4 кА

Для точек 6, 7, 8 и 9 ток 3-х фазного  КЗ определяется аналогично:

Определяем токи двухфазного КЗ для точек 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8:

 (7.14)

Iк1=0.87*11,5=9,9 кА;

Ударный ток для каждой из точек КЗ определяется по формуле:

, (7.15)

где kУ – ударный коэффициент, для i – той точки КЗ рекомендуется  определять по формуле:

, (7.16)

Та  – постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с;

ri и xi – результирующие активное  и индуктивное сопротивления  до точки КЗ.

 (7.17)

 

Мощность трехфазного КЗ для  каждой из точек КЗ определяется по формуле:

, (7.18)

Sк1=1.74*10.5*11,5=210 MВА;

где Uср.н – среднее номинальное  напряжение той ступени, на которой находится точка КЗ (10,5 или 0,4 кВ).

Определяем  минимальную величину тока КЗ для  проверки защиты на чувствительность. Это будут токи однофазного КЗ в конце линий 0,38 кВ (точки К7, К8 и К6), которые рекомендуется рассчитывать по упрощенной формуле:

, (7.19)

где Uф=0,22 кВ – номинальное фазное напряжение сети 0,38 кВ;

Iк6=0.22/ (0,7/3+0,277) =0,431 кА;

zT – полное сопротивление трансформатора  току замыкания на корпус, приведенное к напряжению 0,4 кВ, Ом;

zT=0.70

zп  – полное сопротивление петли  «фазный – нулевой провод линии», Ом; определяется по формуле:

, (7.20)

 

где  – длина линии, км;

r0ф и r0н – удельное активное  сопротивление фазного и нулевого ;]1,2[проводов линии, Ом/км; рекомендуется определять по приложению 1

х0п – удельное индуктивное сопротивление петли «фазный – нулевой провод линии», Ом; для проводов из цветных металлов рекомендуется брать х0п=0,6 Ом/км.

Результаты расчета токов КЗ сводим в таблицу 7.2.

Таблица 7.2

Точка КЗ	Uср.ном кВ	Сопротивление, Ом			КУ	Токи КЗ, кА				Sк(3) МВА
		Sr	Sx	Sz		Iк(3)	Iк(2)	iУ	Iк(1)
К1	10,5	0,0	0,5	0,5	2,00	11,5	9,9	32,3	-	210
К2	10,5	0,4	0,9	1,0	1,24	6,0	5,2	10,5	-	108,8
К3	10,5	5,0	5,2	7,3	1,05	0,8	0,7	1,2	-	15,2
К4	10,5	2,9	3,3	4,4	1,06	1,4	1,2	2,1	-	25,1
К9	10.5	1,3	1,7	2,1	1,10	2,9	2,5	4,4	-	52,0
К5	0,4	12,7	21,3	24,8	1,16	6,4	5,6	10,5	-	4,4
К6	0,4	97,2	77,1	124,1	1,02	1,3	1,1	1,8	0,431	0,9
К7	0,4	136,7	103,1	171,2	1,02	0,9	0,8	1,3	0,344	0,6
К8	0,4	210,6	151,9	259,7	1,01	0,6	0,5	0,9	0,250	0,4