Целью работы является приобретение студентами практических навыков расчета распределительных сетей 6-35 кВ и выбора их основных параметров.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

Электрический расчет кольцевой схемы электрической сети 10 кВ

Выбрать число и мощности трансформаторов подстанций железнодорожного узла и рассчитать вариант кольцевой схемы электрической сети 10 кВ.

Исходные данные

Вариант 420

1. Продолжительность использования максимума активной нагрузки

ч– 5100ч.

Отклонения напряжения на шинах питающей подстанции

Max=5

Min=0

2. Стоимость электрической энергии на шинах питающей подстанции β, коп/кВт⋅ч – 1,6 (в ценах 2017 года – 160 коп/кВт⋅ч).

3. Мощность (активная) нагрузки на шинах высшего напряжения подстанции, кВт:

− А = 320 кВт,

− Б = 700 кВт,

− В = 1600 кВт.

4. Длина линии напряжением 110 кВ

-110 км

5. Средний коэффициент мощности на шинах 10 кВ ГПП

0.88

6. Средний коэффициент мощности подстанции:

− А – cos ϕBAB = 0,90;

− Б – cos ϕBБB = 0,85;

− В – cos ϕBAB = 0,92.

5. Длины участков: км:

− К – lBкB = 2 км;

− Л – lBлB = 3 км;

− М – lBмB = 2,5 км.

1 Определение мощности подстанций и выбор трансформаторов

1. Число трансформаторов подстанции определяется категорией потребителей, присоединенных к шинам подстанции. При наличии потребителей первой категории, трансформаторов должно быть не менее двух. Поэтому на подстанциях В принимаем к установке два трансформатора , а на подстанциях А и Б устанавливаем по одному трансформатору.

2. Мощность трансформаторов определяется по расчетной нагрузке,кВ*А

(1)

Для подстанции А:

Для подстанции B:

Для подстанции C:

Для подстанции с одним трансформатором условие выбора следующее:

(2)

Исходя из условия (2) из ряда номинальных мощностей выбираем:

Подстанция А:630 кВА

Подстанция В:1000КВА

Номинальная мощность подстанции с двумя трансформаторами определяется исходя из двух режимов: нормального установившегося режима максимальных нагрузок ( работают оба трансформатора) и послеаварийного режима ( работает один трансформатор)

По условиям первого режима:

(3)

Где

- расчетная нагрузка трансформатора кВА

- коэффициент загрузки трансформатора при котором КПД наибольший (-0.70)

Выбираем ближайшее меньшее значение из номинального ряда

Выбранная мощность проверяется по условию работы трансформатора в послеаварийном режиме. В послеаварийном режиме трансформатор может работать с перегрузкой в 140% от номинальной мощности в течение шести суток , но не более пяти часов каждых суток. При этом допускается отключение потребителей третьей категории.

(4)

Мощность в ПАВ режиме при отключении потребителей третьей категории находим по формуле:

(5)

1400 1321

Условия (4-5) выполняются

1.3 Тип трансформатора подстанции определяется классом напряжения сети, потребителей, номинальной мощностью трансформатора режим нейтрали сети. Для подстанций сети 10 кВ выбираем трехфазные двухобмоточные трансформаторы с естественным масляным охлаждением типа ТМ

---

Паспортные данные трансформаторов занесены в таблицу 1

Таблица 1

Паспортные данные выбранных трансформаторов

Параметр трансформатора	Подстанция
	А	В	С
Тип	ТМ-630	ТМ-1000	ТМ-1000
Номинальная мощность кВА	630	1000	1000
Номинальное напряжение обмотки высокого напряжения кВ	6 10 20	6,10 20	6,10 20
Номинальное напряжение обмотки низкого напряжения кВ	0,4/0,23	0,4/0,23	0,4/0,23
Напряжение короткого замыкания между обмоткой ВН и НН	5,5	6,0	6,0
Потери мощности короткого замыкания кВт	11.9	20.3	20.3
Потери мощности холостого хода кВт	20.2	25	25
Ток холостого хода	1,7	1,3	1,3
Схема и группа соединения обмоток	Y/Yн-0;	Y/Yн-0; 1	Y/Yн-0;

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЛЬЦЕВОЙ СЕТИ

НАПРЯЖЕНИЕМ 10 КВ

2.1. Составляем расчетную схему кольцевой схемы электрической сети 10

кВ, см. рис. 1

Рисунок 1 Схема кольцевой электрической сети 10 кВ

2.2 На основании расчетной схемы составляем схему замещения, рис 2.

Рисунок 2 Схема замещения кольцевой сети 10 кВ

2.3 Выбираем сечение проводов ЛЭП 10 кВ.

2.3.1 По условию экономической целесообразности (экономической плот-

ности тока).

Определяем распределение мощностей по участкам, полагая сечение одина-

ковым по всей линии, для этого переходим к схеме двухстороннего питания (разрываем по ГПП), см. рис. 3

Рисунок 3 Схема двухстороннего питания

Находим расчетную реактивную мощность потребителей на подстанциях,

кВАр:

; кВАр; (6)

;

;

;

;

;

;

Находим активные мощности на головных участках ЛЭП – k и Н, кВт:

; (7)

Где

; км

L= 2+3 + 2.5 + 7.5= 15 км

; кВт (8)

Аналогично по формулам (7) и (8) определяем реактивные мощности го-

ловных участков, только вместо активных мощностей подставляем реактивные

мощности потребителей, кВАр:

QBКB = 1913 кВАр;

QBНB = 1370 кВАр.

S К = PК + jQК = 1544+ j1913кВА;

S Н = PН + jQН = 1076 + j1370 кВА;

Определяем мощности на остальных участках:

S L = S К − S A = (1544− 320) + j(1931 – 403.2) = 1224+ j528 кВА

SМ = S L − S B = (1224− 700) + j(1528− 796) = 524+ j732 кВА

Составляем баланс мощностей в сети:

; (9)

Баланс сходится.

Определяем токи, протекающие по участкам ЛЭП, А:

; (10)

где Uном =10 кВ – номинальное напряжение сети.

Так как сечение одинаково по всей длине , то находим эквивалентные токи для двух частей схемы, которые получают питание от одного источника питания.

Определяем эквивалентный ток в А левого участка до точки токораздела,

см. рис. 3

; (11)

Iэкв2 = IН = 100.6 А

Определяем экономическое сечение проводов,

; (12)

где jBэкB – экономическая плотность тока, А/ммP

Поскольку в качестве проводов ЛЭП выбираем сталеалюминиевые провода

типа АС, в соответствии с материалом проводника, и продолжительностью использования наибольшей нагрузки, принимаем jBэB=1 А/мм ( по таблице)

2.3.2 Проверяем выбранное сечение по механической прочности

Fпр > Fмин.мех

---

где FBмин.мех B= 25 ммP минимальное сечение по механической прочности, согласно ПУЭ

2.3.3 Проверяем выбранное сечение по условию нагревания максимальным

рабочим током.

Определяем максимальный рабочий ток – это ток в ПАВ режиме отключение головного участка, по которому протекает наибольшая мощность,( в нашем

случае – участок K) см рис 4

Рисунок 4 Послеаварийный режим расчетная схема

Iмакс.раб < Iдоп (15)

Допустимый длительный ток IBдоп B для провода АС-95 равен 330 А . Видно, что условие нагрева длительным максимальным рабочим током выполняется

2.3.4 Проверяем выбранное сечение по допустимой потере напряжения в

нормальном и послеаварийном режимах работы сети.

; (16)

; (17)

Где

, -максимальная потеря напряжения соответственно в нормальном и послеаварийном режимах, В;

- допустимая потеря напряжения в тех же самых режимах.

Максимальная потеря напряжения в нормальном режиме определяется в со-ответствии с рис.3, до точки раздела мощностей, В:

; (18)

Где

где rB0B – удельное активное сопротивление фазы ЛЭП, Ом/км; xB0B – удельное индуктивное сопротивление фазы ЛЭП, Ом/км.

; Ом\км (19)

; Ом\км (20)

где γBаB – удельная; проводимость алюминия, γBаB =32* См/м;

RBпрB – радиус провода АС-95/16, RBпрB =6.75 мм;

DBсгB – среднегеометрическое расстояние между проводами, = 2.0 м

; Ом\км

; Ом\км

Или 5.94%

Условие (16) выполняется

Максимальная потеря напряжения в ПАВ режиме определяется в соответствии с рис.4, В:

; (21)

где i – номер или условное обозначение участка по схеме, см. рис.4.

Или 7.85% что значит что условие (17) выполняется

Исходя из вышестоящих расчетов выбираем провод АС-95\16

Находим напряжение на шинах подстанции В в режимах максимальной и

минимальной нагрузки. Напряжение источника питания для режима наибольших нагрузок равно, кВ

,

где mBнбB – отклонение напряжения на шинах источника питания при режиме наибольших нагрузок, mBнбB=+1,0%.

Напряжение на шинах подстанции С в режимах максимальной нагрузки равно

где – потеря напряжения в режиме минимальных нагрузок:

Отклонение напряжения на шинах подстанции В определяется по формуле.

2.4 Расчет потерь активной мощности в проектируемой ЛЭП

Активные потери мощности равны, кВт

(22)

3.Электрический расчет магистральной двойной сквозной сети напряжением 10 кВ

3.1. Составляем расчетную схему магистральной двойной сквозной схемы

электрической сети 10 кВ, см. рис. 5

Рисунок 5 Расчетная схема магистральной двойной сквозной сети 10 кВ

3.2 На основании расчетной схемы составляем схему замещения, рис 6.

Рисунок 6. Схема замещения магистральной двойной сквозной сети 10 кВ

3.3 Выбираем сечение проводов ЛЭП 10 кВ.

3.3.1 По условию экономической целесообразности (экономической плотности тока).

Определяем распределение мощностей по участкам, полагая сечение одина-

ковым по всей линии, см. рис. 6

3.3.2 Определяем токи, протекающие по участкам ЛЭП, А:

Определяем эквивалентный ток в А

---

Определяем экономическое сечение

Выбираем стандартное сечение по таблице1 , приложение 1 : А-95\16

3.3.4. Проверяем выбранное сечение по условию нагревания максимальным

рабочим током и механической прочности.

Провод АС-95\16 по условию нагревания максимальным рабочим током и

механической прочности проходит:

3.3.5. Выполняем проверку по допустимой потере напряжения в нормаль-

ном и ПАВ режимах (отключение одной магистрали на головном участке К).

Нормальный режим

Или 5,55%

Допустимая потеря напряжения 8%: 5,55%<8%/

Послеаварийных режим

Или 9.3%

Допустимая потеря напряжения 12%: 8,06<12%.

Делаем вывод, что провод АС-95/16 удовлетворяет всем трем заданным

критериям и может быть использован в проектируемой ЛЭП.

3.4 Расчет потерь активной мощности в проектируемой ЛЭП

Напряжение на шинах подстанции С в режимах минимальной нагрузки равно

UС.мин = Uип −

UС.макс =10100 − 555 = 9545 В

где

– потеря напряжения в режиме минимальных нагрузок:

Активные потери мощности равны, кВт

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пособие к курсового и дипломному проектирования для электроэнерге-

тических специальностей вузов.: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 383 с.

2. Караев Р.И., Волобринский С.Д. Ковалев И.Н. Электрические сети и

энергосистемы. М.: Транспорт, 1988, 325 с.

3. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. − 7-е изд., перераб. и доп. − М.: Энергосервис, 2000. − 648 с.

---

Смотрите также файлы

• Промышленная электроника.docx

• Эл тех материаловедение.doc

• Электрические машины.doc

• Электромагнитная совместимость и средства защиты.docx

• Электромагнитны переходные процессы.pdf