ФАЖТ МТ
ИркутскийГосударственный Университет Путей Сообщения
Кафедра:«ЭЖТ»КУРСОВОЙ ПРОЕКТпо дисциплине: «Электрические сети и энергосистемыжелезных дорог»На тему: «Проектирование электрическихсетей железных дорог»
Выполнил: ст.гр. ЭНС-04-3
Анисимова Е.В.
Проверил:преподаватель
Голуб И.И.
Иркутск 2008
Задание на курсовое проектирование
1. Определить расчетные электрическиенагрузки в местной сети.
1.1. Определитьрасчётные нагрузки металлорежущих станков методом упорядоченных диаграмм.
1.2. Определитьрасчётную нагрузку освещения мастерской.
1.3. Определитьрасчётную нагрузку компрессороной.
1.4. Определитьрасчетную нагрузку насосной.
1.5. Определитьрасчетную нагрузку многоэтажных домов.
1.6. Определитьрасчётную нагрузку школы.
1.7. Определитьрасчётную нагрузку детского сада.
1.8. Определитьрасчётную нагрузку магазина.
1.9. Определитьрасчётную нагрузку коттеджей.
1.10. Определить расчетную нагрузкупарикмахерской.
1.11. Определить суммарную нагрузку всехобъектов местной сети.
2. Сформировать схему и выбратьпараметры распределительной сети 0.38 кВ.
2.1. Выбрать кабели,питающие нагрузки
2.1.1. Выбрать кабель, питающий школу,д/сад, магазин.
2.1.2. Выбрать кабель, питающий коттеджи.
2.1.3. Выбрать кабель, питающий дом №1 и дом№2.
2.1.4. Выбрать кабель, питающий коттеджи,школу, д/сад, магазин, парикмахерскую.
3. Выбрать плавкие предохранители длязащиты электроустановок в сети 0.38 кВ.
4. Выбрать мощность трансформаторов
5. Определить потери мощности и энергиив местной сети.
6. Рассчитать кольцевую сеть
7. Рассчитать разомкнутую электрическуюсеть с трансформаторами.
ИсходныеданныеВариант №28
1. Схема электрическойсети напряжением 110/10/0,4 кВ;
2.
/>
Рис. 1.
2. Нагрузкипотребителей, получающих питание от шин 0,4 кВ
1.Механические мастерские
Мощность токарно –винтового станка (PТ-В) 19 кВт;
Мощность токарно –расточного станка (РТ-Р) 12,5 кВт;
Мощность поперечно — строгального станка (РП-С) 11 кВт;
Мощность универсально — строгального станка (РУ-С) 8.5 кВт;
Мощность горизонтально — фрезерного станка (РГ-Ф) 4,5 кВт;
Мощность вертикально — фрезерного станка (РВ-Ф) 11,5 кВт;
Площадь помещениямастерской (F) 201 м2;
Компрессорная: Руст /Кс/cosj 128/ 0.8 / 0.8
Насосная: Руст /Кс /cosj 22/ 0.8 / 0,82.Коммунально-бытовая нагрузкаДом 1 cosj / Этаж / лифт /кв. 0.98 / 12 / 1 / 64
Дом 2 cosj / Этаж / лифт / кВ 0.98 / 11 / 2/ 44
Школа Nуч / Руд / cosj 720/ 0.14 / 0.9
Садик Мест / Руд / cosj 120/ 0.4 / 0.9
Магазин F / Руд / cosj 78/ 0.11 / 0.9
Коттеджи Nдом / кв / cosj 14/ 3 / 0.9
Парикмахерская Nкр / Руд/ cosj 21/1.3 / 0.97
3. Нагрузка в сети 10 кВ
РА / cosj 1000/ 0.86
РВ / cosj 850/ 0.83
РС / cosj 29000/ 0.8
Значения всех мощностейприведены в кВт, а расстояния в м.
Руст – установленная мощность,кВт;
F – площадь помещения,м2;
kи – коэффициентиспользования;
kс – коэффициент спроса;
кв – число квартир;
Nуч – число учеников;
Nд – число домов;
Pуд – удельная активнаямощность;
Nкр – число кресел.
4. Расстояния по схеме(рис.1.)
l1 = 60 м, l2 = 70 м, l3 = 60 м, l4 = 70 м, l5 = 30 м, l6 = 60 м, l7 = 20 м, l8 = 25 м, l9 =60 м, l10 = 40 м, l11 =32 м. l12 =3 м, l13 =4 м. l14 =5 м, l15 =6 м
Содержание
Задание накурсовое проектирование
Исходные данные
1. Определение расчетных электрическихнагрузок в местной сети
1.1. Определениерасчётнх нагрузок металлорежущих станков методом упорядоченных диаграмм
1.2. Определениерасчётной нагрузки освещения мастерской
1.3. Определениерасчётной нагрузки компрессороной
1.4. Определениерасчетной нагрузки насосной
1.5. Определениерасчетной нагрузки многоэтажных домов
1.6. Определениерасчётной нагрузки школы
1.7. Определениерасчётной нагрузки детского сада
1.8. Определениерасчётной нагрузки магазина.
1.9. Определениерасчётной нагрузки коттеджей
1.10. Определение расчетной нагрузкипарикмахерской
1.11. Определение суммарной нагрузки всехобъектов местной сети.
2. Формирование схемы и выбор параметровраспределительной сети 0.38 кВ
2.1. Выбор кабелей,питающих нагрузки...
2.1.1. Выбор кабеля, питающего школу,детский сад, магазин
2.1.2. Выбор кабеля, питающего коттеджи
2.1.3. Выбор кабеля, питающего дом №1 и дом№2
2.1.4. Выбор кабеля, питающего коттеджи,школу, д/сад, магазин, парикмахерскую
3. Выбор плавких предохранителей длязащиты электроустановок в сети 0.38 кВ
4. Выбор мощности трансформаторов
5. Определение потерь мощности и энергиив местной сети
6. Расчёт кольцевой сети
7. Расчет разомкнутой электрической сетис трансформаторами
Список использованной литературы
1. Определениерасчётных электрических нагрузок
1.1. Определениерасчётной нагрузки станков мастерской методом упорядоченных диаграмм
В этом методе Рр длягруппы электроприёмников определится по средней нагрузке Pср и коэффициентумаксимума kм:
/>, кВт (1.1.)
kм зависит откоэффициента использования активной мощности kи одного электроприёмника илигруппы электроприёмников и эффективного числа электроприёмников nэф, равного
/> (1.2.)
где n – число различныхпо номинальной мощности и режимам работы электроприемников.
Значение kм определим поформуле:
/> (1.3.)
Расчётную реактивнуюнагрузку определим по формуле:
/> (1.4.)
/> (1.5.)
/>=/>/>5 – эффективное числоэлектроприёмников
/>
/> т.к. />
/> кВАр
1.2.Определение расчётной нагрузки освещения мастерской
Расчётную нагрузкуосвещения мастерской определим по формуле:
Pр.осв = kc×Руд.ламп× F, кВт (1.6.)
F = 201 м2, Руд = 0.012 /> , kс = 0.8.
Согласновыражению (1.6.) получим:
Рр2 = Руд × F × kс = 0.012 × 201 × 0.8 = 1.9 кВт;
1.3. Определениенагрузки компрессорной
Руд = 128 кВт; kс = 0.8; cosj = 0.8; tgj = 0.75;
Рр3 = Руд × kс = 128 × 0.8 = 102,4 кВт;
Qp3 = Рр3 × tgj = 102,4 × 0.75 = 76,8 кВАр;
1.4.Определение нагрузки насосной
Руд = 22 кВт; kс = 0.8;cosj = 0.8; tgj = 0.75;
Рр4 = Руд × kс =22 × 0.8 = 17,6 кВт;
Qp4 = Рр4 × tgj = 17,6 × 0.75 = 13.2кВАр;Суммарнаянагрузка мастерской
Р1рå = (Рр1 + Рр2 + Рр3 + Рр4) × Кнм = 148 × 0,9 = 133.2 кВт;
Q1рå = ( Qр1 + Qр3 + Qр4)·Кнм = 106*0,9 =95,4 кВАр.
Кнм=0,9- коэф.несовпадения максимумов графиков нагрузок
1.5.Определение нагрузки многоэтажных домов
Рр = Ру кв × nкв + 0.9 × Рс, кВт (1.7.)
Рс= nлиф × Pу лиф × kс,
Qp = Рр × tgj, кВАр (1.8.)
Используя выражения(1.7.) и (1.8.) получим:
Дом 1: 12 этажей; 1лифта; 64 квартир; kс =1; cosj = 0.98; tgj=0.2.
Рр5 = 1.2 × 64 + 0.9 × 1 × 4,5 × 1 = 80,85 кВт;
Qp5 = Рр5 × tgj = 80,85 × 0.2 = 16,17 кВАр.
Дом 2: 11 этажей; 2 лифт;44 квартир; kс =0,95; cosj =0.98; tgj =0.2.
Рр6 = 1.4 × 44 + 0.9 × 0,95 ×5,5 × 2 = 71,005 кВт;
Qp6 = Рр6 × tgj = 71.005 × 0.2 = 14.201 кВАр.
Р2рå = Рудmax·Nкв+0,9·Nлиф·кс =1,4·108 +0,9·3·1 = 153,9 кВт;
Q2рå = Р2рå · tgj = 153,9·0,2 = 30,78 кВт;
1.6.Определение нагрузки школы
Ру = 0.14 кВт/чел; Nчел =688 чел; cosj = 0.9; tgj = 0.48.
Рр = Ру × Nчел, кВт (1.9.)
Согласно выражению (1.9.)получим:
Рр7 = Ру × Nчел = 0.14 ×720 = 100,8 кВт;
Qp7 = Рр7 × tgj = 100,8 × 0.484 = 48,79 кВАр.
1.7. Определениенагрузки детского сада
Ру = 0.4 кВт/место; Nмест= 120 мест; cosj =0.9; tgj = 0.484.
Рр = Ру × Nмест, кВт (1.10.)
Используявыражение (1.10) получим:
Рр8 = Ру × Nмест = 0.4 × 120 = 48 кВт;
Qp8 = Рр8 × tgj = 48 × 0.484 = 23,23 кВАр.
1.8. Определениенагрузки магазина
Ру = 0.11 кВт/м2; F= 78м2; cosj = 0.9; tgj = 0.48.
Рр = Ру × F, кВт (1.11.)
Согласно выражению (1.11)получим:
Рр9 = Ру × F = 0.11 × 78 = 8.58 кВт;
Qp9 = Рр9 × tgj = 8.58 × 0.48 = 4.15 кВАр.
1.9.Определение нагрузки коттеджей
Ру = 5 кВт/кот; 14 домапо 3 квартире; cosj =0.9; tgj = 0.484.
Рр = Ру × Nкот, кВт (1.12)
Рр10 = Ру × Nкот = 5 × 14 = 70 кВт;
Qp10 = Рр10 × tgj =70 × 0.484 = 33,88 кВАр.
1.10.Определение нагрузки парикмахерской
Ру = 1.3 кВт/кресло; Nкресел= 2; cosj = 0.97; tgj = 0.25.
Рр = Ру × Nкресел, кВт (1.13.)
Используя выражение(1.13) получим:
Рр11 = Ру × Nкресел = 1.3 × 2 = 2.6 кВт;
Qp11 = Рр11 × tgj = 2.6 × 0.25 = 0.65 кВАр.
1.11.Определение суммарной нагрузки всех объектов
Р3рå = Ррм + 0.8 × Ршк + 0.7 × Рд/с + 0.5 × Ррк + 0.8 × Ррп = 8,58 + 0.8 × 100,8 + 0.7 × 48 +
+ 0.5 × 70 + 0.8 × 2,6 = 159,9 кВт;
Q3рå = Qрм + 0.8 × Qшк + 0.7 × Qд/с + 0.5 × Qрк + 0.8 × Qрп = 14,15 + 0.8 × 48,79 + 0.7 × 23,23 +
0.5 × 33,88 + 0.8 × 0.65 = 76,903 кВАр.
Ррå =( Р1рå + Р2рå + Р3рå )·0,95= (133.2 + 153,9 + 159,9)·0,95= 424,65 кВт.
Qрå = (Q1рå + Q2рå + Q3рå ) ·0,95= (95,4 + 30,78 +76,903)·0,95 = 192,929 кВАр.
2. Формирование схемы и выборпараметров распределительной сети 0.38 кВ
2.1. Выборсечения проводов (кабелей) разомкнутой местной сети по допустимой потере напряжения
В основе метода выбора сечения провода(кабеля) в разомкнутой сети по допустимой потере напряжения, которая обычнополагается равной DUдоп = ±0.05Uном, лежит слабая зависимость удельногореактивного сопротивления провода от его сечения; Uном – номинальное напряжениесети.
Потеря напряжения в разомкнутой сети с nнагрузками определяется по формуле:
/>, (2.1.)
где /> - потеря напряжения от протеканияактивной (реактивной) мощности в активном (индуктивном) сопротивлении,определяется либо по мощностям нагрузок Pi (Qi), находящихся на расстоянии liот источника питания, либо по значениям перетоков Pi (Qi) мощности на участкахлинии i, длиной li между нагрузками или источником питания и ближайшей к немунагрузке.
Алгоритм метода состоит из следующихшагов:
1. Задаёмся удельным индуктивнымсопротивлением провода X0 = 0.33 ¸ 0.4 Ом/км (кабеля – Х0 = 0.06 Ом/км).
2. Определяем потерю напряжения DUх.
3. Определяем, какая часть отдопустимой потери напряжения приходится на DUR потерю напряжения от протекания активной мощности в активномсопротивлении как
DURдоп = DUдоп- DUX (2.2)
4. Определяем расчётное сечение повыражению:
/>, (2.3.)
где g — удельная проводимость материала, из которого изготовлен проводник(для алюминия эта величина равна 53 м/мм2 × Ом, для меди – 32 м/мм2 × Ом).
5. Выбираем табличное значениесечения провода
sтабл ³ s (2.4.)
и определяем для него R0 и индуктивноеX0 удельные сопротивления провода, а также допустимый по нагреву ток Iдоп.
6. Определяем максимальную потерюнапряжения в выбранном проводе (на участке от источника питания до наиболее удалённойот него нагрузки) по выражению (2.1.) и проверяем выполнение условия:
DU£ DUдоп (2.5.)
7. Определяем расчётный ток проводапо выражению:
/>, (2.6.)
где S – полная мощность на участке,ближайшем к источнику питания, Pi (Qi) – активные (реактивные) нагрузки,подключенные к проводу, и проверяем выполнение условия:
I £ Iдоп (2.7.)
8. Если потеря напряжения и (или)ток превысят допустимые значения, то надо выбрать провод большего сечения ивновь проверить нарушенное ограничение, в противном случае процедура выборасечения может считаться завершенной.
Расчёт:
2.1.1. Выборкабеля, питающего школу, д/сад и магазин
/>
/>
2) Х0=0,06 Ом/км
/>
3) />
4) />
5) /> /> r0=0,443 Ом/км х0=0,061Ом/км
6) /> /> 15,63В/>19В-условие выполняется
2.1.2. Выбор кабеля, питающего коттеджи
/> />
1) Рк=70кВт Qк=33,88кВАр
2) Х0=0,06 Ом/км
/>
3) />
4) />
5) /> /> r0=1,94 Ом/км х0=0,067Ом/км
6) /> />
15,533В/>19В-условие выполняется
2.1.3. Выбор кабеля, питающего дом №1 и дом №2
/>
/>
2) Х0=0,06 Ом/км
/>
3) />
4) />
5) /> /> r0=0,443 Ом/км х0=0,061Ом/км
6) /> /> 13,601В/>19В-условие выполняется
2.1.4. Выбор кабеля, питающего школу, д/сад, магазин,каттеджи и парикмахерскую
/>
/>
2) Х0=0,06 Ом/км
/>
3) />
4) />
5) /> /> r0=0,326 Ом/км х0=0,06Ом/км
6) /> /> 16,88В/>19В-условие выполняется
3. Выбор плавких предохранителей длязащиты электрических установок в сети 0.38 кВ
При выборе параметровпредохранителей необходимо обеспечить выполнение следующих условий:
Uном.пр. ³ Uном (3.1.)
где Uном.пр., Uном –номинальные напряжения предохранителя и сети, В;
Iном.пр. ³ Iр (3.2.)
где Iном.пр., Iр –номинальный ток предохранителя и расчётный ток, протекающий через защищаемыйэлемент сети, А;
Iпл.вст ³ Iр (3.3.)
где Iпл.вст –номинальный ток плавкой вставки, А.
Еще одно условие выборапредохранителей – обеспечение селективности защиты сети, позволяющее отключатьтолько повреждённые участки, оставляя остальные участки в работе. Вразветвленной сети для обеспечения селективности ближайшие к источнику питанияучастки сети должны иметь вставки предохранителей на одну или две ступенибольше, чем вставки более удаленных предохранителей.
Для предохранителя П1: (станки)
/>
Для предохранителя П2:(освещение)
/>А.
Выбираем плавкуювставку с Iпл.вст = 6 А. ³ Iр = 2.75 А
Для предохранителя П3: (насосная)
/>
Выбираем плавкуювставку с Iпл.вст = 35 А. ³ Iр = 31,88 А.
Для предохранителя П4:(компрессорная)
/> А.
Выбираем плавкуювставку с Iпл.вст = 200 А. ³ Iр = 185,51 А.
Для предохранителя П7:(коттеджи)
/> А.
Выбираем плавкуювставку с Iпл.вст = 125 А. ³ Iр = 112,7 А.
Для предохранителя П8:(парикмахерская)
/> А.
Выбираем плавкуювставку с Iпл.вст = 6 А. ³ Iр = 3.86 А.
Для предохранителя П9:(дом)
/>
Выбираем плавкуювставку с Iпл.вст = 300 А. Iпл.вст = 300 А. ³ Iр = 224,44 А
Для предохранителя П5:(коттеджи+школа+д/с+маг.+парик.)
/>
Iпл.вст = 300 А.Iпл.вст = 300 А. ³ Iр = 257,15 А
Для предохранителя П6:(коттеджи+ парик.)
/>
Iпл.вст = 125 А.Iпл.вст = 125 А. ³ Iр = 116,5 А
4. Выбор мощности трансформаторов
При наличиипотребителей 1-й и 2-й категорий и отсутствии централизованного резерватрансформаторов главной понижающей подстанции выполняетсядвух-трансформаторными. При этом мощность каждого трансформатора определяетсякак:
Sном.тр ³ Sр / 2 × 0.7 (4.1.)
что соответствует приаварийном режиме выходе из строя одного из трансформаторов 40% перегрузкеоставшегося в работе трансформатора в режиме максимальной нагрузки.
4.1. Выбор мощности трансформаторовдвухтрансформаторной подстанции 10/0.38 кВ
/>кВА.
Согласно выражению(4.1.) получим:
Sном.тр ³ 466,422 / 2 × 0.7 = 333,159 кВА.
Выбираем трехфазныедвухобмоточные трансформаторы 10/0.4 мощностью
Sном.тр = 400 кВА.
Таблица 1.
Параметры трехфазногодвухобмоточного трансформатора 10/0.4 кВНоминальная мощность Sном (кВА) uk,%
DPk
(кВт)
DPхх
(кВт)
DQхх
(кВАр)
rt
(Ом)
xt
(Ом) 400 4.5 5.5-5.9 0.92-1.08 12.0 3.7 10.6
4.7. Выбор мощности трансформаторовдвухтрансформаторной подстанции 110/10 кВ
Sр2 = /> (4.2.)
PА = 1000 кВт; cosj = 0.86; tgj = 0.593;
QА = PА × tgj = 1000 × 0.593 = 590 кВАр;
PВ = 850 кВт; cosj = 0.83; tgj = 0.67;
QВ = PВ × tgj = 850 × 0.67 = 571 кВАр;
PС = 29000 кВт; cosj = 0.8; tgj = 0.75;
QС = PС × tgj = 29000 × 0.75 = 21750 кВАр;
/> = 424,65 + 1000 + 850 + 29000 = 31274,65кВт.
/> = 192,929 + 590 + 571 + 21750 = 23103,93кВАр.
Согласно выражению(4.2.) получим:
Sр2 = />= 38883,1кВА.
Согласно выражению(4.1.) получим:
Sном.тр ³ 38883,1/ 2 × 0.7 = 27773,64 кВА.
Выбираем трехфазныедвухобмоточные трансформаторы 110/10 кВ мощностью: Sном.тр = 32000 кВА.
Таблица 2.
Параметры трехфазногодвухобмоточного трансформатора 110/10 кВНоминальная мощность Sном (кВА) uk,%
DPk
(кВт)
DPхх
(кВт)
DQхх
(кВАр)
rt
(Ом)
xt
(Ом) 32000 10.5 145 35 240 1,87 43,5
5. Определение потерьактивной мощности и энергии в местной сети
Потери мощностискладываются из потерь мощности в линиях и в трансформаторах. Потери активноймощности в линии в кВт могут быть определены по следующим выражениям:
/>, (5.1.)
где I,P,Q,S – ток,активная, реактивная и полная мощности, протекающие в линии, Uном, Rл –номинальное напряжение и активное сопротивление линии.
При определениисуммарных потерь активной мощности в сети производится суммирование потерьмощности в отдельных ветвях:
/>, (5.2.)
где индекс k равенчислу ветвей в схеме сети.
Потери активноймощности в трансформаторе можно определить по формуле:
/>, (5.3.)
где DPст – потери мощности в стали,приближенно равные потерям холостого хода трансформатора;
DPм — потери в меди трансформатора,которые могут приниматься равными потерям короткого замыкания;
Sр, Sном — расчетнаянагрузка и номинальная мощность трансформатора.
При двух параллельныхтрансформаторах выражение (5.3.) запишется как:
/>, (5.4.)
Для определения годовыхпотерь энергии в линиях суммарные потери мощности в линиях должны быть умноженына время потерь t:
DАSл = DРSл × t, (5.5.)
которое зависит отвремени использования максимальной нагрузки Ти и может быть определено поформуле:
t = (0.124 + Ти / 10000)2 × 8760. (5.6.)
Годовые потери энергиив параллельных трансформаторах определяются как
/>, (5.7.)
Суммарные потериэнергии складываются из потерь энергии в линиях и трансформаторах:
DАS = DАSл + DАSt (5.8.)
Зная стоимость 1 кВт×ч электроэнергии с, можно оценитьстоимость потерь электроэнергии в течение года:
C =DАS × c, руб (5.9.)
/>
/>*0,443*160=13,543кВт
/>*1,94*45=3,3кВт
/>*0,443*100=6,640кВт
/>*0,326*190=25,219кВт
/>
/>
В 2-х параллельныхтрансформаторах:
/>
Годовые потери энергии влиниях
DАSл = DРSл × t
/>
Годовые потери энергии втрансформаторах
/>
Суммарные потери энергии
/>
Стоимость потерь
/>
6. Расчет замкнутой электрической сети
6.1. Определение перетоков мощности и токов научастках замкнутой электрической сети
На первом этапе расчётазамкнутая электрическая сеть разрезается по источнику питания и заменяетсясетью с двухсторонним питанием.
Активная и реактивнаямощности, передаваемые от первого источника питания И1 при неучёте потерьмощности в сети, определяются как
/>, (6.1.)
где Pi и Qi – активнаяи реактивная мощности i-й расчётной нагрузки;
li -И2 – расстояние отi-й нагрузки до второго источника питания;
lИ1 -И2 – расстояниемежду источниками питания;
n – число нагрузок.
Определяются перетокимощности на участках сети с двухсторонним питанием с использованием первогозакона Кирхгофа:
pИ1-а + j × qИ1-а = pИ1 + j × qИ1
pа-б + j × qа-б = pИ1-а + j × qИ1-а – Pа – j × Qa
pб-в + j × qб-в = pа-б + j × qа-б – Pб – j × Qб (6.2.)
pв-И2 + j × qв-И2 = pб-в + j × qб-в – Pв – j × Qв = pИ2 + j × qИ2
Если в процессе расчётазначение активного или реактивного перетока становится отрицательным, этоозначает, что найдена точка токораздела соответственно активной или реактивноймощности, в которой нагрузка получает питание с двух сторон.
По значениям активногои реактивного перетоков определяются полные мощности перетоков как
/>, (6.3.)
а по ним значения токовна участках сети
/>, (6.4.)
6.2. Определение сечения провода кольцевой сети поэкономической плотности тока
Сечение проводов sэк (экономическое сечение провода)по экономической плотности тока jэк, которая является нормированным обобщенным показателем, приближенносоответствующим минимуму приведённых затрат на сооружение и эксплуатацию линиинаходится как:
/>, (6.5.)
где Iр – расчетный ток линии,определенный по формуле (6.4.);
значение jэк (А/мм2) зависит от временииспользования максимальных нагрузок, типа линии и района её прокладки, вкурсовом проекте принимается jэк=1,1 (А/мм2).
Если сечение провода навсех участках сети нужно выбрать одинаковым, то в (6.5.) в качестве Iр должен использоваться эквивалентныйток Iэкв, при котором потери мощностибудут такими же, как и при расчётных токах на участках кольцевой сети, определенныхпо (6.4.).
Эквивалентный токопределяется как
/>, (6.6.)
где индекс i соответствует номеру участкакольцевой сети;
Iрi и li– значение тока на i-м участке идлина i-го участка;
lИ1-И2 – расстояние междуисточниками питания.
Выбираем ближайшее к sэк табличное значение сеченияпровода как:
sтабл /> sэкв (6.7.)
и определяем для негоактивное R0 и индуктивное X0 удельные сопротивления провода, атакже допустимый ток по нагреву Iдоп.
Проверяем выполнениеусловия:
Imax £ Iдоп (6.8.)
где Imax – соответствует максимальному изтоков источников питания. Если условие (6.8.) не выполняется, то необходимовыбрать провод большего сечения.
Расчёт:
/>
1.
РА//>
РВ//>
/>
Узел 2 – являетсяточкой токораздела
/>
/>
/>
/>
/>
2. Определение сечения провода кольцевойсети по экономической плотности тока
/>
/>
sтабл />sэв
50мм2/>47,8мм2
Параметры воздушной линии АС-50 R0=0.65Ом/км X0=0.392 Ом/км
Imax £ Iдоп
91,328А £ 215А
Осуществляется проверкапровода по допустимой потере напряжения, которая определяется в соответствии с(2.1.). Следует учесть при этом, что потери напряжения от протекания активноймощности (реактивной) мощности в активном (реактивном) сопротивлении научастках от источника питания до точки токораздела активной (реактивной)мощности будут одинаковыми.
При совпадении точектокораздела активной и реактивной мощностей потерю напряжения на участке отлюбого источника питания до этой точки необходимо сравнить с допустимой потерейнапряжения
DU £ DUдоп (6.9.)
При несовпадении точектокораздела необходимо определить потерю напряжения до точек токораздела какактивной, так и реактивной мощности, выбрать максимальную и проверить выполнениеусловия (6.9.)
Проверить провод подопустимой потере напряжения в аварийном режиме. Наиболее тяжелым являетсяаварийное отключение того связанного с источником питания провода, по которомупередается большая мощность.
Потеря напряжения вразомкнутой сети с несколькими нагрузками, которая образуется в результатеотключения провода у источника питания, определяется по выражению (2.1.), какрассмотрено в разделе 2.1.
Выбор сечения проводапо экономической плотности тока выполним с помощью IS1 – программы.
Выбранное нами сечениене удовлетворяет условию, выбираем новую марку провода ссечением 120 мм2. АС-120: r=0.27Ом/км,х=0,365 Ом/км, Iдоп =375 А
суммарная длина линии
dl 18.000000
мощность источника питания
pi 1352.700000qi 820.039800
перетоки мощности на участках линии
pp,qp 11352.700000 820.039800 2 352.700100
230.039800 3 -497.299900 -340.960200 4
-921.950000 -533.889200
2точка токораздела активных мощностей
2точка токораздела реактивных мощностей
токи на участках линии
car 1 91.3283902 24.311560 3
34.811920 4 61.509600
эквивалентный ток
care 52.579050
экономическое сечение провода 52.579050
потеря напряжения в нормальном режиме научастках линии
ul 1 199.3631002 107.516100 3
129.360700 4 177.518400
максимальная потеря напряжения внормальном режиме до точек активного и реактивного токораздела
ua306.879200
ur 306.879200
сечение провода r0= 2.700000E-01x0= 3.650000E-01
аварийный режим
потеря U приаварийном отключении провода в конце 798.832900
потеря U приаварийном отключении провода в начале 1196.178000
7. Расчёт разомкнутой электрической сети странсформаторами
Цель расчёта заключается в определениина основе информации о значении напряжения, а также значениях активной иреактивной мощностей в нагрузочном узле 2 схемы сети, показанной на рис.3(а),напряжений в узлах 1, а, б и перетоков мощности на отдельных участках сети. Вспомогательнымиявляются задачи, связанные с определением параметров элементов схемы замещенияэлектрической сети, показанной на рис.3(б). Номинальное напряжение нагрузочногои генераторного узлов полагается равными 10 кВ, а номинальное напряжение линии220(110) кВ./> />
Рис.3. Схема двухцепной линии странсформаторами по концам а) и её ехема замещения б).
Повышающий и понижающий трансформаторыТ1 и Т2 на схеме замещения представлены активным и индуктивным сопротивлениями,а поперечная проводимость трансформатора заменена постоянной нагрузкой(потерями активной и реактивной мощностей в стали трансформатора DPст+j× DQст,приближенно равными потерям холостого хода DPх+ +j× DQх):
Sст = DPст +j× DQст= DPх+j× DQх (7.1.)
7.1. Выборсечения проводов двухцепной линии по экономической плотности тока
Для определения расчетного токадвухцепной линии:
/>, (7.2.)
необходимо оценить протекающую по линиимощность, которая может быть определена как сумма нагрузки Pн+j× Qн и потеримощности DPt2 +j× DQt2 втрансформаторе Т2:
Pл +j× Qл = Pн+j× Qн+ DPt2+j× DQt2. (7.3.)
Числитель выражения (7.2.) соответствуетпротекающей в линии полной мощности;
двойка в знаменателе делит эту мощностьмежду параллельными ветвями;
Uл.ном – номинальное напряжение линии, равное220(110) кВ.
Мощность трансформаторов Т1 и Т2 можетбыть выбрана одинаковой по мощности нагрузки двухцепной линии странсформаторами и условию (4.1.). Для выбранных трансформаторов определяются,Приложение 7 [1]:
· табличные значения активного rtи индуктивного xt сопротивлений трансформаторов, приведенные кстороне высокого напряжения трансформатора;
· значения активных и реактивныхпотерь холостого хода DPх +j× DQх, которымполагаются равными потери в стали трансформатора DPст +j× DQст;
· активные потери короткогозамыкания трансформатора DPк, которым полагаются равными потери активноймощности в меди трансформатора DPм;
· напряжение короткого замыканиятрансформатора uк в процентах, использующееся при вычисленииреактивных потерь короткого замыкания:
/> (7.4.)
которым полагаются равными потериреактивной мощности в меди трансформатора.
Потери мощности двух параллельныхтрансформаторов можно определить по формуле:
/>. (7.5.)
Экономическое сечение проводов линииопределяется при заданном значении экономической плотности тока в соответствиис (6.5.). Сечение проверяется по нагреву, условие (3.1.), и допустимой потеренапряжения в нормальном, и связанном с выпадением одной из параллельных линийаварийном режимах.
7.2.Определение параметров режима двухцепной линии электропередачи с трансформаторами
Расчёт режима начинаем с нагрузочногоузла. Поскольку номинальные напряжения U1ном = U2номотличаются от номинального напряжения линии Uл.ном,приводим напряжение U2 к номинальному напряжению линии как:
/>, (7.6.)
где kt2 –коэффициент трансформации трансформатора Т2, равный отношению номинальногонапряжения линии к номинальному напряжению нагрузки;
/> - вторичное напряжениетрансформатора, приведённое к стороне высокого напряжения.
Приведённое напряжение в узле ботличается от приведённого напряжения в узле 2 на величину потерь напряжения втрансформаторе Т2, определяемых по значениям активной и реактивной нагрузки вузле 2, эквивалентным значениям сопротивлений параллельных трансформаторов /> и приведенномунапряжению />:
/>. (7.7.)
Мощность, генерируемая половиной емкостина землю двухцепной линии в точке б, определяется как:
/>, (7.8.)
где b0 –удельная проводимость на землю линии умножается на длину линии lи на 2, так как линии параллельны, делится на 2, так как рассматриваетсяпроводимость только половинной емкости в соответствии с П-образной схемойзамещения линии.
Переток мощности в конце линии Pб-а+ j× Qб-а отличается от мощности нагрузки на величинупотерь мощности в трансформаторе и мощность, генерируемую линией (7.8.)
/> (7.9.)
В (7.9.) потери мощности в медитрансформатора определены иначе, чем в (7.5.), следует также обратить вниманиена то, что реактивная мощность в конце линии больше реактивной мощности вначале трансформатора Qб-2 > Qб-а на мощность, генрируемуюлинией в точке б. Определяем переток мощности в начале линии, отличающийся отперетока в конце линии на величину потерь мощности в линии:
/> (7.10.)
где rл/2, хл/2 –активное и индуктивное сопротивления параллельных линий.
Аналогично (7.7.) определяетсяприведённое напряжение в точке а, отличающееся от приведённого напряжения вточке б на величину потерь напряжения в линии:
/>. (7.11.)
Найдём мощность, генерируемую линией вточке а:
/>, (7.12.)
Определяется мощность, поступающая изисточника питания и отличающаяся от мощности в начале линии на величину потерьмощности в трансформаторе Т1, и мощность, генерируемую линией в узле а:
/> (7.13.)
где rt1/2, хt1/2– эквивалентные активное и индуктивное сопротивления параллельных трансформаторов.
Определяем приведенное:
/>, (7.14)
и действительное напряжения в узле 1:
/>. (7.15.)
ИСХОДНЫЕДАННЫЕ
Активнаямощность PNn 35.043000
Реактивнаямощность QNn 24.392000
Длиналинии dl 29.000000
dl 29.000000
Индуктивноесопротивление трансформатора xt 43.500000
Активныепотери мощности в стали dpst 3.500000E-02
Реактивныепотери мощности в стали dqst 2.400000E-01
Потерикороткого замыкания dpk 1.450000E-01
Напряжениекороткого замыкания uk 10.500000
Номинальнаямощность трансформатора str 32.000000
РЕЗУЛЬТАТЫРАСЧЁТА
номинальные напряжения тр-ра :121/10.5кВ
jэкономическое:1А/мм2
доп потеря напряжения:7700B
полная мощность нагрузки 42.696390
акт.переток в линии 35.242070 реакт.переток в линии 27.862830
потери акт мощн в ст.т-ра 1.990685E-01
потери реакт мощн в ст. т-ра 3.470829
потери реакт. мощн в меди тр-ра = 3.360000
полная мощность в конце линии 44.925950
ток в линии 107.181800
расчетное сечение линии 107.181800
потеря напряжения 2632.408000
выбрать провод r0= 3.300000E-01x0= 3.710000E-01b0=2.870000E-06
выбрать провод r0= 3.300000E-01 x0= 3.710000E-01b0=2.870000E-06
приведенное напряжение в конце тр-ра 121.000000
потеря акт, реакт.мощн.в тр-ре. 1.164188E-012.708138
акт, реакт. мощности в начале тр-ра2. 35.22942027.580140
напряжение в конце линии 125.655300
мощность, генерируемая в конце линии 1.314139
акт., реакт мощности в конце линии 35.22942026.266000
напряжение в начале линии 128.121300
акт., реакт мощности в начале линии 35.81462026.923910
мощность, генерируемая в начале линии 1.366227
акт, реакт. мощности в конце тр-ра1. 35.81462025.557680
приведенное напряжение генератора 132.721400
напряжение генератора 11.517150
акт., реакт мощности генератора 35.99489028.602730
CDO-6.0 / (27.02.04)
Дата:2008:05:26
Времярасчета: 21:39:42
Длязадания коэффициентов трансформации используется полярная система координат
*ЧСЕТЬ* Основные данные
----------Bремя:21:39:44.75
Считаныданные: BEAST ( )
*ПЧСЕТЬ* Просмотр основных данных
----------Bремя:21:39:52.49
*СРЖМ* Расчет установившегося режима
----------Bремя:21:40:00.07
(B):В узле 1 задан источник реак.мощности без пределов регулирования
Oбобщенныеданные по схеме BEAST
-----------------------------------
узлов-16 ветвей- 13
генераторов-1 трансформаторов- 6
изних синхр. компенсаторов- 0 из них с регулированием- 4
узловс нагрузкой- 11 тр-ов с поперечным рег.- 0
узловсо с.х.н.- 0 ветвей с фикс. P- 0
узловс шунтами- 0 параллельных ветвей- 6
изних управляемых- 0 перетоков сальдо- 0
узловс пределами- 0 ветвей с пределами- 4
контр.параметров по узлам- 0 контр. параметров по ветвям- 12
узловс стк- 0 отключенных ветвей- 0
Температура:20 град.
Частотасистемы 1 = 50.00 гц
Суммарнаянагрузка по Р: 34392. кВт по Q: 25393. кВАр
Суммарнаягенерация по Р: 35043. кВт по Q: 25577. кВАр
Номерабалансирующих узлов по:
P:1
Q:1
ИтерацияPнб max( узел) Qнб max ( узел) шаг якобиан ннэ
0 Q-U 59870.840( 2) 93880.640( 3) .100E+01 .543*E 137107
1 P-D 31201.040( 4) 11193.800( 3) .119E+01 .543*E 137107
2 PQ 11860.380( 4) 15211.350( 3) .578E+00 .543*E 137107
3 PQ 2985.551( 4) 3693.785( 3) .774E+00 .851*E 138 106
4 PQ 74.539( 10) 28.244( 4) .101E+01 .729*E 139 106
5 PQ 1.209( 10) .928( 4) .104E+01 .116*E 138 105
(И):Pасчет закончен. Mакс.небаланс = .95703E-01
*ПЧРЖМ* Просмотр результатов расчета
— Bремя:21:40:02.60
Информацияоб узлах схема: BEAST
Уз е л напряжение угол Pн Qн Pг Qг Pш Qш Pнб Qнб
Им я Номер кВ град кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр
111.000 — — — 36309.3 33406.1 — — — -
122.076-2.245 — — — — — — — -
3116.593 -2.646 — — — — — — — -
410.256 -5.183 32000.0 24000.0 — — — — — -
510.126 -5.463 850.0 530.0 — — — — — -
610.011 -5.710 850.0 638.0 — — — — — -
710.103 -5.595 — — — — — — — -
8.399 -6.208 326.2 106.1 — — — — — -
9.391 -6.162 — — — — — — — -
10.365 -4.660 93.8 45.4 — — — — — -
11.362 -4.414 42.0 20.3 — — — — — -
12.360 -4.290 9.6 4.6 — — — — — -
13.391 -6.172 70.0 17.6 — — — — — -
14.391 -6.174 3.9 1.0 — — — — — -
15.392 -6.188 95.0 19.3 — — — — — -
16.389 -6.181 51.1 10.4 — — — — — -
— — — — — -------
34391.625392.8 36309.3 33406.1 .0 .0
*СРЖМ* Расчет установившегося режима
— Bремя:21:40:38.19
(И):Pасчет закончен. Mакс.небаланс = .95703E-01
*ПЧРЖМ* Просмотр результатов расчета
— Bремя:21:40:40.61
Информацияоб узлах схема: BEAST
Уз е л напряжение угол Pн Qн Pг Qг Pш Qш Pнб Qнб
Им я Номер кВ град кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр
111.000 — — — 36309.3 33406.1 — — — -
2122.076 -2.245 — — — — — — — -
3116.593 -2.646 — — — — — — — -
410.256 -5.183 32000.0 24000.0 — — — — — -
510.126 -5.463 850.0 530.0 — — — — — -
610.011 -5.710 850.0 638.0 — — — — — -
710.103 -5.595 — — — — — — — -
8.399 -6.208 326.2 106.1 — — — — — -
9.391 -6.162 — — — — — — — -
10.365 -4.660 93.8 45.4 — — — — — -
11.362 -4.414 42.0 20.3 — — — — — -
12.360 -4.290 9.6 4.6 — — — — — -
13.391 -6.172 70.0 17.6 — — — — — -
14.391 -6.174 3.9 1.0 — — — — — -
15.392 -6.188 95.0 19.3 — — — — — -
16.389 -6.181 51.1 10.4 — — — — — -
— — — — — -------
34391.625392.8 36309.3 33406.1 .0 .0
Информацияоб узлах схема: BEAST
Уз е л напряжение угол Pн Qн Pг Qг Pш Qш Pнб Qнб
Им я Номер кВ град кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр кВт кВАр
111.000 — — — 36309.3 33406.1 — — — -
2122.076 -2.245 — — — — — — — -
3116.593 -2.646 — — — — — — — -
410.256 -5.183 32000.0 24000.0 — — — — — -
510.126 -5.463 850.0 530.0 — — — — — -
610.011 -5.710 850.0 638.0 — — — — — -
710.103 -5.595 — — — — — — — -
8.399 -6.208 326.2 106.1 — — — — — -
9.391 -6.162 — — — — — — — -
10.365 -4.660 93.8 45.4 — — — — — -
11.362 -4.414 42.0 20.3 — — — — — -
12.360 -4.290 9.6 4.6 — — — — — -
13.391 -6.172 70.0 17.6 — — — — — -
14.391 -6.174 3.9 1.0 — — — — — -
15.392 -6.188 95.0 19.3 — — — — — -
16.389 -6.181 51.1 10.4 — — — — — -
— — — — — -------
34391.625392.8 36309.3 33406.1 .0 .0
Информацияо ветвях схема: BEAST
ВетвьPij Qij Pji Qji дP корона дQ Iл Kзагр Qг
IJ кВт кВАр кВт кВАр кВт кВт кВАр А кВАр
2-3 36082.6 30145.6 -34663.0 -28549.4 1419.65 — 1596.17 222.6 — -
4-5 1324.0 847.5 -1311.3 -830.4 12.69 — 17.15 88.6 — -
4-7 1126.9 602.4 -1114.3 -585.4 12.57 — 17.00 72.0 — -
5-6 461.3 300.4 -457.3 -295.0 3.99 — 5.39 31.4 — -
6-7 -392.7 -343.0 395.6 347.0 2.93 — 3.96 30.1 — -
8-9 237.3 91.6 -232.4 -90.0 4.87 — 1.66 368.1 — -
8-15 149.3 30.3 -146.5 -29.7 2.85 — .52 220.5 — -
9-10 158.4 71.3 -146.1 -70.5 12.27 — .87 256.6 — -
9-13 74.0 18.7 -73.9 -18.6 .13 — .05 112.8 — -
10-11 52.3 25.0 -51.6 -25.0 .67 — .05 91.7 — -
11-12 9.6 4.6 -9.6 -4.6 .06 — .00 17.1 — -
13-14 3.9 1.0 -3.9 -1.0 .00 — — 6.0 — -
15-16 51.5 10.4 -51.1 -10.4 .35 — .06 77.5 — -
— — — --------
1473.03.00 1642.89 .0
Информацияо трансформаторах схема — BEAST
Имяоб'екта Имя тр-ра узел Uтек Kмод Карг P Q I Kзагр dP dQ Psh Qsh
кВкВт кВАр А о.е. кВт кВАр кВт кВАр
2122.076 11.524 — -18041.3 -15072.7 111.3 .55 54.78 1314.76 58.59 315.5
111.000 18154.7 16703.0
-------------------------------------------------------------------------------------------
2122.076 11.524 — -18041.3 -15072.7 111.3 .55 54.78 1314.76 58.59 315.5
111.000 18154.7 16703.0
-------------------------------------------------------------------------------------------
3116.593 10.952 — 17331.5 14274.7 111.3 .55 52.58 1261.94 53.45 287.8
410.256 -17225.4 -12724.9
-------------------------------------------------------------------------------------------
3116.593 10.952 — 17331.5 14274.7 111.3 .55 52.58 1261.94 53.45 287.8
410.256 -17225.4 -12724.9
-------------------------------------------------------------------------------------------
710.103 25.000 — 359.3 119.2 21.7 — 2.95 5.20
8.399 -356.4 -114.0
-------------------------------------------------------------------------------------------
710.103 25.000 — 359.3 119.2 21.7 — 2.95 5.20
8.399 -356.4 -114.0
--------------------------------------------------------------------------------------------
Ит о г о: 220.63 5163.79 224. 1206.
Tаблицараспределения потерь в схеме: BEAST
Cуммарныемощности: активн. реактивн.
Hа г р у з к а 34391.6 25392.8
Ге н е р а ц и я 36309.3 33406.1
ГенерацияЛЭП .0
По т е р и в:
Шу н т а х .0 .0
изних в БСК .0
СК.0
ЛЭ П 1473.0 1642.9
накорону по g .0
Накорону по хар-ке .0
Трансформаторах220.6 5163.8
вшунтах 224.1 1206.7
Суммарныепотери 1917.7 8013.3
Потерив линиях электропередач
Uном U ср. активные % реактивные % генер. в ЛЭП % корона %
4.4 21.20 1.1 3.22 .0 .00 .0 .00 .0
10.510.3 32.18 1.7 43.50 .5 .00 .0 .00 .0
110.0119.3 1419.65 74.0 1596.17 19.9 .00 .0 .00 .0
— — — — — -----
Итого:1473.0 76.8 1642.9 20.5 .0 .0
Потерив трансформаторах
Uном DP обмотки % DQ обмотки % DP шунта % DQ шунта %
10.55.90 .3 10.39 .1 .00 .0 .00 .0
110.0214.73 11.2 5153.40 64.3 224.09 11.7 1206.66 15.1
— — — — — — — -----
Итого:220.6 11.5 5163.8 64.4 224.1 11.7 1206.7 15.1
Oбобщенныеданные по схеме BEAST
-----------------------------------
узлов-16 ветвей- 13
генераторов-1 трансформаторов- 6
изних синхр. компенсаторов- 0 из них с регулированием- 4
узловс нагрузкой- 11 тр-ов с поперечным рег.- 0
узловсо с.х.н.- 0 ветвей с фикс. P- 0
узловс шунтами- 0 параллельных ветвей- 6
изних управляемых- 0 перетоков сальдо- 0
узловс пределами- 0 ветвей с пределами- 4
контр.параметров по узлам- 0 контр. параметров по ветвям- 12
узловс стк- 0 отключенных ветвей- 0
Температура:20 град.
Частотасистемы 1 = 50.00 гц
Суммарнаянагрузка по Р: 34392. кВт по Q: 25393. кВАр
Суммарнаягенерация по Р: 35043. кВт по Q: 25577. кВАр
Номерабалансирующих узлов по:
P:1
Q:1
_