Курсовая работа
Реконструкция схемы электроснабжения
поселка городского типа Б. Мурта, Больше Муртинского центрального района
Содержание
Введение
. Характеристика объекта проектирования и существующей схемы электроснабжения
.1 Расчёт распределения мощности по участкам сети существующей схемы электроснабжения
.2 Определение потерь напряжения сети 0,38 кВ
.3 Расчет потерь энергии в электрических сетях 0,38 кВ
.4 Определение нагрузки трансформатора
.5 Определение допустимых потерь напряжения
.6 Выводы по существующей схеме электроснабжения
. Реконструкция схемы элекроснабжения центральной части п.г.т. Большая Мурта
.1 Выбор сечения проводов линии
.2 Расчет распределения мощности по участкам после реконструкции
.3 Определение нагрузки трансформатора после реконструкции
.4 Определение потерь напряжения
.5 Расчет потерь энергии
.6 Вывод по реконструкции
. Электрический расчет сетей 10 кВ с учетом реконструкции
.1 Расчёт распределения мощности по участкам сети 10 кВ после реконструкции
.2 Определение потерь напряжения на участках линии 10 кВ
.3 Расчет потерь энергии линии 10 кВ
. Расчёт токов короткого замыкания
.1 Общие сведения
.2 Расчёт трёхфазных токов короткого замыкания
.3 Определение двухфазных токов короткого замыкания
.4 Определение ударных (однофазных) токов короткого замыкания
.5 Определение однофазных токов короткого замыкания
. Выбор электрической аппаратуры
.1 Общие сведения
.2 Расчет токов нормального режима
.3 Выбор электрической аппаратуры напряжением выше 1000В
.4 Выбор электрической аппаратуры напряжением ниже 1000В
. Расчет заземляющих устройств подстанции 10/0,4 кВ
Заключение
Библиография
сечение провод
мощность трансформатор электроснабжение
Введение
К электрическим сетям сельскохозяйственного назначения принято относить сети напряжением 0,4 - 110 кВ, от которых снабжаются электроэнергией преимущественно (более 50 % расчетной нагрузки) сельскохозяйственные потребители (включая производственные нужды, мелиорацию, коммунально-бытовые потребности и культурное обслуживание). Основной особенностью электроснабжения сельскохозяйственных потребителей является необходимость охвата сетями большой территории с малыми плотностями нагрузок (5 - 15 кВт/км2). Это предопределяет значительные затраты на сооружение распределительных сетей 0,4 и 10 кВ, которые составляют 70 % общих затрат на сельское электроснабжение. Основной системой напряжения для электроснабжения сельских потребителей является 110/35/10/0,4 кВ с подсистемами 110/10/0,4 кВ и 110/35/0,4 кВ. Напряжение 6 кВ для электроснабжения сельского хозяйства не рекомендуется; действующие сети этого напряжения переводятся на 10 кВ. Актуальность задачи обеспечения надежного электроснабжения значительно возросла в последние годы в связи с серьезными, не только количественными, но и качественными изменениями сельскохозяйственных потребителей электроэнергии. Развитие сельскохозяйственного производства все в большей мере базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования к надежности электроснабжения сельскохозяйственных объектов, к качеству электрической энергии, к ее экономическому использованию и рациональному расходованию материальных ресурсов при сооружении систем электроснабжения. Данная работа посвящена решению вопросов реконструкции схемы электроснабжения города Заозерный. Необходимость реконструкции связана с невыполнением, требований предъявляемым к качеству электроэнергии, а также ростом нагрузок жилого сектора.
1. Характеристика объекта
проектирования и существующей схемы электроснабжения
Населенный пункт Большая Мурта был основан в 1728 году. Поселок городского типа Б. Мурта является районным центром Больше Муртинского района. Она расположен в 100 км, от краевого центра, города Красноярск. Население составляет около 10000 человек. В процессе развития поселка стали строиться новые предприятия, улицы и образовательные учреждения, а также происходило пополнение существующих улиц новыми домами. В результате увеличения количества потребителей и увеличения протяженности линий возникла проблема перегрузки существующих трансформаторных подстанций, к тому же существующая конфигурации сетей не обеспечивала требуемого качества электроэнергии.
В поселке за последние годы произошло увеличение электропотребления за счёт увеличения электрических нагрузок бытового характера, часть домов перешло на электрообогрев, увеличилась потребляемая мощность вследствие улучшения условий быта населения.
В связи с резким увеличением потребления электроэнергии, существующие сечения проводов не обеспечивают требованию допустимых потерь напряжения, а также надежности электроснабжения. Исходя из выше сказанного, необходимо пересмотреть существующие схемы электроснабжения центральной части п.г.т. Б. Мурта. Для более полной характеристики существующих схем электроснабжения посёлка, необходимо выполнить их электрический расчёт.
Необходимо произвести электрический расчет нагрузки для трансформаторной подстанции ТП 57-3-5 10/0,4 кВ так, как существующая конфигурация линии не обеспечивает требуемого качества электроэнергии. Особенно в последнее время заметно упало качество электроэнергии у потребителей, что подтверждают соответствующие замеры напряжения в конце линий.
1.1 Расчёт распределения мощности по
участкам сети существующей схемы электроснабжения
Расчет производится суммированием нагрузок на вводе или на участках сети
с учетом коэффициента одновременности:
, (1.1)
где
- нагрузки на вводе i-го потребителя или i-го участка
сети;
Ко - коэффициент одновременности определяется из [2];
Если
нагрузки неоднородные или нагрузки однородных потребителей отличаются по
величине более чем в четыре раза, то суммирование их производится не с помощью
коэффициента одновременности, а пользуясь таблицей 4.4 [1] по формуле:
(1.2)
где
- большая из слагаемых нагрузок, кВт;
-
добавка к меньшей слагаемой нагрузке, определяется из [2], кВт.
Поскольку основная доля нагрузки приходится на жилой сектор, расчет ведем основываясь на вечернем максимуме нагрузки.
Нагрузка
одноквартирного жилого дома.
Результаты расчетов сводим в таблицу 1.1
Полная мощность на участках:
(1.3)
где S-полная мощность, кВА;активная мощность, кВт;
cos
- коэффициент мощности в максимум нагрузки, принимаем
по таблице 4.6[1].
Реактивная мощность по участкам:
,(1.4)
где Qi - реактивная мощность i - го участка линии, квар;- полная мощность i - го участка линии, кВА;- активная мощность i - го участка линии, кВт.
Определим расчетные нагрузки по участкам линии, начиная с конца линии:
Пример расчета на участках линии С1 ТП 57-3-5:
Р2-1=0,75·7·2=10,5 кВт S=10,5/0.92=11,413 кВА; Q=4,472 квар;
Р3-2=0,64·7·3=13,44 кВт; S=13,44/0,92=14,608 кВА; Q=5,725 квар;
Р3-4=0,64·7·3=13,44 кВт; S=14,44/0.92=14,608 кВА; Q=5,725 квар;
Р5-3=0,51·7·6=21,42 кВт; S=21,42/0.92=23,282 кВА; Q=9,124 квар;
Р6-5=0,45·7·8=25,2 кВт; S=25,2/0.92=27,391 кВА; Q=10,735 квар;
Р7-6=0,42·7·10=29,4 кВт; S=29,4/0.92=31,956 кВА; Q=12,524 квар;
Р8-7=0,4·7·12=33,6 кВт; S=33,6/0.92=36,521 кВА; Q=14,313 квар;
Р9-8=0,39·7·13=35,49 кВт; S=35,49/0.92=38,576 кВА; Q=15,118 квар;
Р11-9=0,38·7·14=37,24 кВт; S=37,24/0.92=40,478 кВА; Q=15,864 квар;
Р11-10=0,75·7·2=10,5 кВт; S=10,5/0.92=11,413 кВА; Q=4,472 квар;
Р12-11=0,36·7·17=42,84 кВт; S=42,84/0.92=46,565 кВА; Q=18,249 квар;
Р13-12=0,35·7·19=46,55 кВт; S=46,55/0.92=50,597 кВА; Q=19,83 квар;
Р15-14=7 кВт; S=7/0.92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р16-15=0,75·7·2=10,5 кВт; S=10,5/0.92=11,413 кВА; Q=4,472 квар;
Р16-17=7 кВт; S=7/0.92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р18-16=0,6·7·4=16,8 кВт; S=16,8/0.92=18,26 кВА; Q=7,156 квар;
Р20-18=0,56·7·5=19,6 кВт; S=19,6/0.92=21,304 кВА; Q=8,349 квар;
Р20-19=7 кВт; S=7/0.92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р25-20=0,45·7·8=25,2 кВт; S=25,2/0.92=27,391 кВА; Q=10,735квар;
Р22-21=7 кВт; S=7/0.92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р23-22=0,6·7·4=16,8 кВт; S=16,8/0.92=18,26 кВА; Q=7,156 квар;
Р23-44=7 кВт; S=7/0.92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р24-23=0,51·7·6=21,42 кВт; S=21,42/0.92=23,282 кВА; Q=9,124 квар;
Р25-24=0,47·7·7=23,03 кВт; S=23,03/0.92=25,032 кВА; Q=9,81 квар;
Р27-25=0,37·7·15=38,85 кВт; S=38,85/0.92=42,228 кВА; Q=16,55 квар;
Р27-26=0,6·7·4=16,8 кВт; S=16,8/0.92=18,26 кВА; Q=7,156 квар;
Р40-27=0,34·7·22=52,36 кВт; S=52,36/0.92=56,913 кВА; Q=22,305квар;
Р30-28=0,75·7·2=10,5 кВт; S=10,5/0.92=11,413 кВА; Q=4,472 квар;
Р30-29=7 кВт; S=7/0.92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р31-30=0,6·7·4=16,8 кВт; S=16,8/0.92=18,26 кВА; Q=7,156 квар;
Р33-31=0,56·7·5=19,6 кВт; S=19,6/0.92=21,304 кВА; Q=8,349 квар;
Р33-32=7= кВт; S=7/0.92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р34-33=0,45·7·8=25,2 кВт; S=25,2/0.92=27,391 кВА; Q=10,735квар;
Р35-34=0,42·7·10=29,4 кВт; S=29,4/0.92=31,956 кВА; Q=12,524квар;
Р36-35=0,41·7·11=31,57 кВт; S=31,57/0.92=34,315 кВА; Q=13,448квар;
Р40-36=0,4·7·12=33,6 кВт; S=33,6/0.92=36,521 кВА; Q=14,313квар;
Р38-37=0,75·7·2=10,5 кВт; S=10,5/0.92=11,413 кВА; Q=4,472 квар;
Р39-38=0,56·7·5=19,6 кВт; S=19,6/0.92=21,304 кВА; Q=8,349 квар;
Р40-39=0,51·7·6=21,42 кВт; S=21,42/0.92=23,282 кВА; Q=9,124 квар;
Р41-40=0,29·7·40=81,2 кВт; S=81,2/0.92=88,26 кВА; Q=34,591квар;
Р42-41=0,29·7·41=83,23 кВт; S=83,23/0.92=90,467 кВА; Q=35,455квар;
Р43-42=0,28·7·45=88,2 кВт; S=88,2/0.92=95,869 кВА; Q=37,573квар;
Р13-43=0,28·7·46=90,16 кВт; S=90,16/0.92=98 кВА; Q=38,408квар;
РТП-13=0,27·7·65=122,85 кВт; S=122,85/0.92=133,532 кВА Q=52,333квар;
Для остальных линий расчет ведем аналогично. Полученные при расчетах
значения сводим в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 -Результаты расчета полной, активной и реактивной мощностей
на участках линий ТП 57-3-5 существующей схемы электроснабжения.
Расчетный участок
Расчетная мощность,
протекающая по участку, кВт
Коэффициент мощности
участка
Расчетная мощность участка,
кВА
Реактивная мощность
участка, квар
Р
cosφ
S
Q
1
2
3
4
5
Трансформаторная подстанция
ТП 57-3-5
Линия С1
2-1
10,5
0,92
11,413
4,472
3-2
13,44
0,92
14,608
5,725
3-4
13,44
0,92
14,608
5,725
5-3
21,42
0,92
23,282
9,124
6-5
25,2
0,92
27,391
10,735
7-6
29,4
0,92
31,956
12,524
8-7
33,6
0,92
36,521
14,313
9-8
35,49
0,92
38,576
15,118
11-9
37,24
0,92
40,478
15,864
11-10
10,5
0,92
11,413
4,472
12-11
42,84
0,92
46,565
18,249
13-12
46,55
0,92
50,597
19,830
15-14
7
0,92
7,608
2,981
16-15
10,5
0,92
11,413
4,472
16-17
7
0,92
7,608
2,981
18-16
16,8
0,92
18,26
7,156
20-18
19,6
0,92
21,304
8,349
20-19
7
0,92
7,608
2,981
25-20
25,2
0,92
27,391
10,735
1
2
3
4
5
22-21
7
0,92
7,608
2,981
23-22
16,8
0,92
18,26
7,156
23-45
7
0,92
7,608
2,981
24-23
21,42
0,92
23,282
9,124
25-24
23,03
0,92
25,032
9,81
27-25
38,85
0,92
42,228
16,55
27-26
16,8
0,92
18,26
7,156
40-27
52,36
0,92
56,913
22,305
30-28
10,5
0,92
11,413
4,472
30-29
7
0,92
7,608
2,981
31-30
16,8
0,92
18,26
7,156
33-31
19,6
0,92
21,304
8,349
33-32
7
0,92
7,608
2,981
34-33
25,2
0,92
27,391
10,735
35-34
29,4
0,92
31,956
12,524
36-35
31,57
0,92
34,315
13,448
40-36
33,6
0,92
36,521
14,313
38-37
10,5
0,92
11,413
4,472
39-38
19,6
0,92
21,304
8,349
40-39
21,42
0,92
23,282
9,124
41-40
81,2
0,92
88,26
34,591
42-41
83,23
0,92
90,467
34,455
43-42
88,2
0,92
95,869
37,573
13-43
90,16
0,92
98
38,408
ТП-13
122,85
0,92 52,333
Линия№2
1
2
3
4
5
2-1
10,5
0,92
11,413
4,472
5-2
19,6
0,92
21,304
8,349
4-3
7
0,92
7,608
2,981
5-4
10,5
0,92
11,413
4,472
6-5
27,9
0,92
29,445
11,54
7-6
31,57
0,92
34,315
13,448
13-7
35,49
0,92
38,576
15,118
9-8
7
0,92
7,608
2,981
11-9
16,8
0,92
18,26
7,156
11-10
7
0,92
7,608
2,981
12-11
27,09
0,92
29,445
11,54
13-12
29,4
0,92
31,956
12,524
14-13
57,12
0,92
62,086
24,333
15-14
59,5
0,92
64,673
25,346
16-15
64,68
0,92
70,304
27,553
ТП-16
69,44
0,92
75,478
29,581
Линия№3
2-1
7
0,92
7,608
2,981
ТП-2
12,75
0,92
13,858
5,431
1.2 Определение потерь напряжения
сети 0,38 кВ
Потери напряжения в линии:
где P - активная мощности, передаваемые по линии, кВт;- реактивная
мощности, передаваемые по линии, квар;л ,Xл - активное и реактивное
сопротивление линии, Ом;н - номинальное напряжение, В.
Активное и индуктивное сопротивление линии определяются по формулам:
где rо, xо - удельные активное и индуктивное сопротивление 1км длины
линии, в зависимости от сечения проводов и среднего геометрического расстояния
между проводами фаз, Ом/км, определяются из [19];
Пример
расчета потерь напряжения по участкам линии С1
Данная
линия выполнена проводом А-35, у которого r0= 0,83 Ом/км, а x0=0,308
Ом/км.
Аналогично рассчитываются другие линии 0,38 кВ, результаты расчетов
сводим в таблицу 1,2.
По абсолютному значению потерь напряжения, из-за различного уровня
номинальных напряжений, трудно судить о допустимости потерь напряжения. Поэтому
потери напряжения, определенные по формуле (1.5), выражают в процентах от
номинального напряжения.
ΔU%= где
Uн=0,38 - номинальное напряжение сети, В.
Пример расчёта потерь напряжения в линии С1 ТП 57-3-5
Таблица 1.2 - Результаты расчетов потерь напряжения на участках линий ТП
57-3-5 действующей схемы электроснабжения
Участок
1
2
3
Линия С1 выполнена проводом
А-35 (r0=0,83 Ом/км; x0=0,308 Ом/км)
2-1
2,257
13,19
3-2
1,359
3-4
1,189
5-3
2,438
6-5
2,549
7-6
2,974
8-7
3,399
9-8
4,488
11-9
1,695
11-10
1,726
1
2
3
12-11
3,792
17,26
19,73
13-12
4,709
15-14
0,531
16-15
0,663
16-17
0,017
18-16
1,062
20-18
0,991
20-19
0,442
25-20
6,374
22-21
0,478
23-22
2,124
23-45
0,531
24-23
2,709
25-23
0,873
27-25
1,965
27-26
2,124
40-27
2,383
30-28
1,195
30-29
0,885
31-30
1,699
33-31
1,983
33-32
0,212
34-33
2,549
35-34
3,346
36-35
4,392
40-36
7,649
38-37
1,062
39-38
2,974
40-39
2,709
41-40
3,697
1
2
3
42-41
6,315
43-42
14,501
13-43
6,841
ТП-13
21,13
Линия С2 выполнена проводом
А-35 (r0=0,83 Ом/км; x0=0,308 Ом/км)
2-1
2,257
17,037
5-2
1,983
4-3
0,708
5-4
1,062
6-5
2,74
7-6
3,992
13-7
4,488
9-8
0,354
11-9
1,699
11-10
2,301
12-11
2,398
13-12
2,974
14-13
7,224
15-14
7,525
16-15
8,18
ТП-16
26,347
Линия С3 выполнена проводом
А-35 (r0=0,83 Ом/км; x0=0,308 Ом/км)
2-1
1,682
1,33
ТП-2
3,386
1.3 Расчет потерь энергии в
электрических сетях 0,38 кВ
Потери энергии определяются как на стадии проектирования электрических
сетей, так и при их эксплуатации. Существуют различные методы расчета
нагрузочных потерь. Наиболее распространенным является метод максимальных
потерь, согласно которому потери энергии определяются по максимальной нагрузке
и числу использования максимума нагрузок.
Потери энергии в трехфазной линии определяются по формуле
где ΔW - потери энергии в трехфазной линии, кВт ч;мах -максимальный
ток, А;о -удельное сопротивление провода, Ом/км;
t - время
максимальных потерь, то есть время в течении которого электроустановка, работая
с максимальной нагрузкой, имеет такие же
потери,
как и при работе по действительному графику нагрузок.
Значение
времени потерь t можно определить для сельских электрических сетей из
уравнения:
где Тмах - число часов использования максимума нагрузки в год.
Для расчетов можно принять Тмах = 3500 часов.
Определение тока нагрузки каждого потребителя в
нормальном режиме при максимальной нагрузке:
где S - полная мощность каждого из потребителей, кВА;н -
номинальное напряжение, кВ.
Определяем токи на участках Линии №1 по формуле (1.11)
Токи остальных участков линии рассчитываются аналогично, результаты
расчетов снесены в таблицу 1,3.
Пример расчета потерь энергии в линии №1 трансформаторной подстанции ТП
57-3-5 по формуле (1.9).
∆W2-1=3·17,342·0,83·0,085·1831·10-3=
116,525кВт ч,
∆W3-2=3·22,1952·0,83·0,04·1831·10-3=89,842
кВт ч,
∆W3-4=3·22,1952·0,83·0,35·1831·10-3=78,612
кВт ч,
∆W5-3=3·35,3742·0,83·0,045·1831·10-3=256,729
кВт ч,
∆W6-5=3·41,6162·0,83·0,04·1831·10-3=315,852
кВт ч,
∆W7-6=3·48,5522·0,83·0,04·1831·10-3=429,91
кВт ч,
∆W8-7=3·55,4892·0,83·0,04·1831·10-3=561,516
кВт ч,
∆W9-8=3·58,612·0,83·0,05·1831·10-3=783,079
кВт ч,
∆W11-9=3·61,52·0,83·0,018·1831·10-3=310,385
кВт ч,
∆W11-10=3·17,342·0,83·0,065·1831·10-3=89,107
кВт ч,
∆W12-11=3·70,7492·0,83·0,035·1831·10-3=798,712
кВт ч,
∆W13-12=3·76,8752·0,83·0,04·1831·10-3=1077,762
кВт ч,
∆W15-14=3·11,562·0,83·0,03·1831·10-3=18,278
кВт ч,
∆W16-15=3·17,342·0,83·0,025·1831·10-3=34,272
кВт ч,
∆W16-17=3·11,562·0,83·0,001·1831·10-3=0,609
кВт ч,
∆W18-16=3·27,7442·0,83·0,025·1831·10-3=87,736
кВт ч,
∆W20-18=3·32,3682·0,83·0,02·1831·10-3=95,535
кВт ч,
∆W20-19=3·11,562·0,83·0,025·1831·10-3=15,232
кВт ч,
∆W25-20=3·41,6162·0,83·0,1·1831·10-3=789,631
кВт ч,
∆W22-21=3·11,562·0,83·0,027·1831·10-3=16,45
кВт ч,
∆W23-22=3·27,7442·0,83·0,05·1831·10-3=175,473
кВт ч,
∆W23-45=3·11,562·0,83·0,03·1831·10-3=18,278
кВт ч,
∆W24-23=3·35,3742·0,83·0,05·1831·10-3=285,254
кВт ч,
∆W25-24=3·38,0332·0,83·0,015·1831·10-3=98,924
кВт ч,
∆W27-25=3·64,1592·0,83·0,02·1831·10-3=375,349
кВт ч,
∆W27-26=3·27,7442·0,83·0,05·1831·10-3=175,473
кВт ч,
∆W40-27=3·86,472·0,83·0,018·1831·10-3=613,614
кВт ч,
∆W30-28=3·17,342·0,83·0,045·1831·10-3=61,689
кВт ч,
∆W30-29=3·11,562·0,83·0,05·1831·10-3=30,464
кВт ч,
∆W31-30=3·27,7442·0,83·0,04·1831·10-3=140,379
кВт ч,
∆W33-31=3·32,3682·0,83·0,04·1831·10-3=191,071
кВт ч,
∆W33-32=3·11,562·0,83·0,012·1831·10-3=7,311
кВт ч,
∆W34-33=3·41,6162·0,83·0,04·1831·10-3=315,852
кВт ч,
∆W35-34=3·48,5522·0,83·0,045·1831·10-3=483,649
кВт ч,
∆W36-35=3·52,1362·0,83·0,055·1831·10-3=681,609
кВт ч,
∆W40-36=3·55,4892·0,83·0,09·1831·10-3=1263,411
кВт ч,
∆W38-37=3·17,342·0,83·0,04·1831·10-3=54,835
кВт ч,
∆W39-38=3·32,3682·0,83·0,06·1831·10-3=286,607
кВт ч,
∆W40-39=3·35,3742·0,83·0,05·1831·10-3=285,254
кВт ч,
∆W41-40=3·134,0982·0,83·0,018·1831·10-3=1475,734
кВт ч,
∆W42-41=3·134,4512·0,83·0,03·1831·10-3=2584,072
кВт ч,
∆W43-42=3·145,6582·0,83·0,065·1831·10-3=6287,444
кВт ч,
∆W13-43=3·148,8952·0,83·0,03·1831·10-3=3032,303
кВт ч,
∆WТП-13=3·202,8812·0,83·0,068·1831·10-3=12760,94
кВт ч,
Для остальных линий расчет ведем аналогично. Полученные при расчетах
значения сводим в таблицу 1.3.
Потери энергии дневного максимума в линиях трансформаторной подстанции:
∆WТП57-3-5=37650,8+18959,69+270,123=56880,613 кВт ч.
Таблица 1.3 - Результаты расчетов тока потерь и энергии на участках линий
ТП 57-3-5 действующей схемы электроснабжения
Участок
Длинна участка, км
Ток на участке, А
Потери энергии на участке,
кВт ч
L
I
∆W
Линия С1
1
2
3
4
2-1
0,085
17,34
116,525
3-2
0,04
22,195
89,842
3-4
0,035
22,195
78,612
5-3
0,045
35,374
256,729
6-5
0,04
41,616
315,852
7-6
0,04
48,552
429,91
8-7
0,04
55,489
561,516
9-8
0,05
58,61
783,079
1
2
3
4
11-9
0,018
61,5
310,395
11-10
0,065
17,34
89,107
12-11
0,035
70,748
798,712
13-12
0,04
76,875
1077,762
15-14
0,03
11,56
18,278
16-15
0,025
17,34
34,272
16-17
0,001
11,56
0,609
18-16
0,025
27,744
87,736
20-18
0,02
32,368
95,535
20-19
0,025
11,56
15,232
25-20
0,1
41,616
789,631
22-21
0,027
11,56
16,45
23-22
0,05
27,744
175,473
23-45
0,03
11,56
18,278
24-23
0,05
35,374
285,254
25-24
0,015
38,033
98,924
27-25
0,02
64,159
375,349
27-26
0,05
27,744
175,473
40-27
0,018
86,47
613,614
30-28
0,045
17,34
61,689
30-29
0,05
11,56
30,464
31-30
0,04
27,744
140,379
33-31
0,04
32,368
191,071
33-32
0,012
11,56
7,311
34-33
0,04
41,616
315,852
35-34
0,045
48,552
483,649
36-35
0,055
52,136
681,609
1
2
3
4
40-36
0,09
55,489
1263,411
38-37
0,04
17,34
54,835
39-38
0,06
32,368
286,607
40-39
0,05
35,374
285,254
41-40
0,018
134,098
1475,734
42-41
0,03
137,451
2584,072
43-42
0,065
145,658
6287,444
13-43
0,03
148,895
3032,303
ТП-13
0,068
202,881
12760,94
Линия С2
2-1
0,085
17,34
116,525
5-2
0,04
32,368
191,071
4-3
0,04
11,56
24,371
5-4
0,04
17,34
54,835
6-5
0,04
44,738
365,007
7-6
0,05
52,136
619,644
13-7
0,05
58,61
783,079
9-8
0,02
11,56
12,185
11-9
0,04
27,744
140,379
11-10
0,13
11,56
79,206
12-11
0,035
44,738
319,381
13-12
0,04
48,552
429,91
14-13
0,05
94,331
2028,477
15-14
0,05
98,261
2201,038
16-15
0,05
106,816
2600,96
ТП-16
0,15
114,677
8993,615
Линия С3
1
2
3
4
2-1
0,095
11,56
57,881
ТП-2
0,105
21,056
212,242
Таблица 1.4 - Суммарные потери напряжения и потери напряжения в процентах
до самых удаленных потребителей, по линиям
Линии ТП 1601
Сумма потерь напряжения, В
Потери напряжения %
Линия С 1
74,434
19,587
Линия С 2
64,741
17,037
Линия С 3 1,33
1.4 Определение нагрузки
трансформатора
Нагрузки трансформатора определяем по формуле (1.2).
Нагрузка на трансформатор
РТП 57-3-5= РЛ1+ DРЛ2+ DРЛ3
Ртп=122,85+∆69,44+∆12,75=122,85+47,3+7,6=177,75
кВт;
Для выявления положительных или отрицательных сторон рассматриваемой
схемы электроснабжения необходимо определить допустимые потери напряжения на её
участках.
1.5 Определение допустимых потерь
напряжения
Расчет выполняем в табличной форме. Полученные значения заносим в таблицу
1.5.
Таблица 1.5 - Определение допустимых потерь напряжения
Элемент установки
Отклонение напряжения при
нагрузке, %.
100%
25%
Шины напряжением 10 кВ
5
0
Линия напряжением 10 кВ
8
-2
Трансформатор напряжением
10/0,38 кВ Потери Надбавка ПБВ
-4 5 2,5
-1 5 2,5
Линия 0,4 кВ
5.5
0
Потребитель
-5
4,5
1.6 Выводы по существующей схеме
электроснабжения
Выполнив расчеты существующей схемы электроснабжения центральной части
п.г.т. Большая Мурта, было выявлено, что трансформаторная подстанция ТП 57-3-5
не оказывает требуемого качества электроэнергии. Для наиболее удаленных
потребителей потери напряжения по линиям, в процентном отношении от
номинального, составили: для линии С1 - 19,587%; для линии С2 - 17,037%; для
линии С3 - 1,33%.
Изучив
схему электроснабжения села и проведя расчеты мощностей по участкам сети, были
определены значения потерь напряжения на этих участках. Потери напряжения в
сельских электрических сетях не должны превышать 2. Реконструкция схемы элекроснабжения
центральной части п.г.т. Большая Мурта
В реконструкции схемы электроснабжения центральной части п.г.т. Большая
Мурта, необходимо заменить существующий трансформатор на более мощный 250 кВА и
несколько изменить конфигурацию сетей, с использованием более рационального
провода СИП. Выбор проводов СИП обусловлен их явным преимуществом над голыми
проводами:
провода защищены от схлестывания;
на таких проводах практически не образуется гололед;
исключено воровство проводов, так как они не подлежат вторичной
переработке;
существенно уменьшены габариты линии и соответственно требования к
просеке для прокладки и в процессе эксплуатации;
простота монтажных работ и соответственно уменьшения их сроков;
высокая механическая прочность проводов и соответственно невозможность их
обрыва;
пожаробезопасность таких линий, основанна на исключении КЗ при
схлестывании;
сравнительно небольшая стоимость линии (примерно на 35 % дороже
"голых"). При этом происходит значительное сокращение
эксплуатационных расходов (реальное сокращение доходит до 80 %).
2.1 Выбор сечения проводов линии
Так как потери напряжения в линиях являются
сильно большими, выбираем самый большой, из ныне существующих, по сечению
провод СИП 120.
2.2 Расчет распределения мощности по
участкам после реконструкции
Электрические нагрузки сети рассчитываем аналогично по формулам
(1.1),(1.3),(1.4)
Р2-1=0,75·7·2=10,5 кВт S=10,5/0.92=11,413 кВА; Q=4,472 квар;
Р3-2=0,64·7·3=13,44 кВт; S=13,44/0,92=14,608 кВА; Q=5,725
квар;
Р3-4=0,64·7·3=13,44 кВт; S=14,44/0.92=14,608 кВА; Q=5,725
квар;
Р5-3=0,51·7·6=21,42 кВт; S=21,42/0.92=23,282 кВА;
Q=9,124 квар;
Р6-5=0,45·7·8=25,2 кВт; S=25,2/0.92=27,391 кВА; Q=10,735 квар;
Р7-6=0,42·7·10=29,4 кВт; S=29,4/0.92=31,956 кВА; Q=12,524
квар;
Р8-7=0,4·7·12=33,6 кВт; S=33,6/0.92=36,521 кВА; Q=14,313 квар;
Р9-8=0,39·7·13=35,49 кВт; S=35,49/0.92=38,576 кВА; Q=15,118
квар;
Р11-9=0,38·7·14=37,24 кВт; S=37,24/0.92=40,478 кВА; Q=15,864
квар;
Р11-10=0,75·7·2=10,5 кВт; S=10,5/0.92=11,413 кВА; Q=4,472
квар;
Р12-11=0,36·7·17=42,84 кВт; S=42,84/0.92=46,565 кВА; Q=18,249
квар;
Р13-12=0,35·7·19=46,55 кВт; S=46,55/0.92=50,597 кВА; Q=19,83
квар;
Р16-14=0,75·7·2=10,5 кВт S=10,5/0,92= 11,413 кВА; Q=4,472
квар;
Р16-15=7 кВт S=7/0,92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р17-16=0,6·7·4=16,8 кВт S=16,8/0,92=18,26 кВА; Q=7,156 квар;
Р19-17=0,56·7·5=19,6 кВт S=19,6/0,92=21,304 кВА; Q=8,349 квар;
Р19-18=7 кВт S=7/0,92=7,608 кВА; Q=2,981 квар;
Р20-19=0,45·7·8=25,2 кВт S=25,2/0,92=27,391 кВА; Q=10,735
квар;
Р21-20=0,42·7·10=29,4 кВт S=29,4/0,92=31,956 кВА; Q=12,524
квар;
Р22-21=0,41·7·11=31,57 кВт S=31,57/0,92=34,315 кВА; Q=13,448
квар;
Р26-22=0,4·7·12=33,6 кВт S=33,6/0,92=36,521 кВА; Q=14,313
квар;
Р24-23=0,75·7·2=10,5 кВт S=10,5/0,92=11,413 кВА; Q=4,472 квар;
Р25-24=0,56·7·5=19,6 кВт S=19,6/0,92=21,304 кВА; Q=8,349 квар;
Р26-25=0,51·7·6=21,24 кВт S=21,24/0,92=23,282 кВА; Q=9,124
квар;
Р27-26=0,36·7·18=45,36 кВт S=45,36/0,92=49,304 кВА; Q=19,323
квар;
Р28-27=0,35·7·19=46,55 кВт S=46,55/0,92=50,597 кВА; Q=19,83
квар;
Р29-28=0,34·7·23=54,74 кВт S=54,74/0,92=59,5 кВА; Q=23,319
квар;
Р13-29=0,34·7·24=57,12 кВт S=57,12/0,92=62,086 кВА; Q=24,333
квар;
РТП-13=0,29·7·43=87,29 кВт S=87,29/0,92= 94,88 кВА; Q=37,185
квар;
Аналогично рассчитываются другие линии 0,38 кВ, результаты расчетов
сводим в таблицу 2,1
Таблица 2,1-Результаты расчетов полной, активной и реактивной мощностей
на участках линий ТП 57-3-5 после реконструкции.
Расчетный участок
Расчетная мощность,
протекающая по участку, кВт
Коэффициент мощности
участка
Расчетная мощность участка,
кВА
Реактивная мощность
участка, кВАр
Р
cosφ
S
Q
1
2
3
4
5
Трансформаторная
подстанция ТП 57-3-5
Линия С1
2-1
10,5
0,92
11,413
4,472
3-2
13,44
0,92
14,608
5,725
3-4
13,44
0,92
14,608
5,725
5-3
21,42
0,92
23,282
9,124
6-5
25,2
0,92
27,391
10,735
7-6
29,4
0,92
31,956
12,524
8-7
33,6
0,92
36,521
14,313
9-8
35,49
0,92
38,576
15,118
11-9
37,24
0,92
40,478
15,864
11-10
10,5
0,92
11,413
4,472
12-11
42,84
0,92
46,565
18,249
13-12
46,55
0,92
50,597
19,830
16-14
10,5
0,92
11,413
4,472
16-15
7
0,92
7,608
2,981
17-16
16,8
0,92
18,26
7,156
1
2
3
4
5
19-17
19,6
0,92
21,304
8,349
19-18
7
0,92
7,608
2,981
20-19
25,2
0,92
27,391
10,735
21-20
29,4
0,92
31,956
12,524
22-21
31,57
0,92
34,315
13,448
26-22
33,6
0,92
36,521
14,313
24-23
10,5
0,92
11,413
4,479
25-24
19,6
0,92
21,304
8,349
26-25
21,42
0,92
23,282
9,124
27-26
45,36
0,92
49,304
19,323
28-27
46,55
0,92
50,597
19,83
29-28
54,74
0,92
59,5
23,319
13-29
57,12
0,92
62,086
24,333
ТП-13
87,29
0,92
94,88
37,185
ЛинияС2
2-1
10,5
0,92
11,413
4,472
5-2
19,6
0,92
21,304
8,349
4-3
7
0,92
7,608
2,981
5-4
10,5
0,92
11,413
4,472
6-5
27,9
0,92
29,445
11,54
7-6
31,57
0,92
34,315
13,448
13-7
35,49
0,92
38,576
15,118
9-8
7
0,92
7,608
2,981
11-9
16,8
0,92
18,26
7,156
11-10
7
0,92
7,608
2,981
12-11
27,09
0,92
29,445
11,54
1
2
3
4
5
13-12
29,4
0,92
31,956
12,524
14-13
57,12
0,92
62,086
24,333
15-14
59,5
0,92
64,673
25,346
16-15
64,68
0,92
70,304
27,553
ТП-16
69,44
0,92
75,478
29,581
ЛинияС3
2-1
7
0,92
7,608
2,981
4-2
16,8
0,92
18,260
7,156
4-3
7
0,92
7,608
2,981
5-4
21,42 23,282
9,124
8-5
23,52
0,92
25,565
10,019
7-6
16,8
0,92
18,260
7,156
8-7
23,52
0,92
25,565
10,019
10-8
37,24
0,92
40,478
15,864
10-9
7
0,92
7,608
2,981
11-10
42,84
0,92
46,565
18,249
12-11
44,1
0,92
47,934
18,786
12-13
7
0,92
7,608
2,981
14-12
47,6
0,92
51,739
20,277
15-14
49,98
0,92
54,326
21,291
16-15
52,36
0,92
56,913
22,305
17-16
54,74
0,92
59,5
23,319
ТП-17
57,12
0,92
62,086
24,333
2.3 Определение нагрузки
трансформатора после реконструкции
Нагрузки трансформатора определяем по формуле (1.2).
Нагрузка на трансформатор
РТП 57-3-5= РЛ1+ DРЛ2+ DРЛ3
Ртп=87,29+∆69,44+∆57,12=87,29+47,3+38,9=173,49
кВт;
С учетом уличного освещениятп=188,57+83·0,1+2·0,25=197,37 кВт;
Выбираем трансформаторы по таблице 19.2 [3] исходя из максимальной нагрузки.
Таблица 2.2 -Технические данные трансформатора
№ трансформатора
Тип трансформатора
Номинальная мощность, кВА
Номинальное напряжение, кВА
Потери, кВт
Напряжение к.з., %
Ток х.х., %
Группа соединения обмоток
ВН
НН
Х.Х
К.З.
ТП-57-3-5
ТМ-250
250
10
0,4
0,82
4,2
4,5
2,3
У/Ун-0
2.4 Определение потерь напряжения
Потери напряжения на участках линий рассчитываем аналогично по формулам
(1.6),(1.7),(1.8).
Аналогично рассчитываются другие линии 0,38 кВ, результаты расчетов
сводим в таблицу 2,3.
Линии выполнены из проводов СИП 120
Таблица 2,3 - Расчетные потери напряжения
Участок
Линия С1 выполнена проводом
СИП-120 (r0=0,253 Ом/км; x0=0,092 Ом/км)
3-2
0,413
3-4
0,361
5-3
0,741
6-5
0,775
7-6
0,904
8-7
1,033
9-8
1,364
11-9
0,515
11-10
0,524
12-11
1,159
1
2
3
13-12
1,431
4,51
16-14
0,363
16-15
0,269
17-16
0,516
19-17
0,602
19-18
0,64
20-19
0,775
21-20
1,017
22-21
1,335
26-22
2,325
24,23
0,322
25-24
0,904
26-25
0,823
27-26
0,627
28-27
1,073
29-28
2,735
13-29
1,317
ТП-13
4,564
Линия №2
2-1
0,686
5,17
5-2
0,602
4-3
0,215
5-4
0,322
6-5
0,833
7-6
1,213
13-7
1,364
9-8
0,107
11-9
0,516
11-10
0,699
12-11
0,729
1
2
3
13-12
0,904
14-13
2,196
15-14
2,287
16-15
2,486
ТП-16
8,009
Линия №3
2-1
0,145
5,14
4-2
0,645
4-3
0,161
5-4
0,823
8-5
0,271
7-6
0,645
8-7
0,361
10-8
2,863
10-9
0,134
11-10
0,658
12-11
0,847
12-13
0,005
14-12
0,915
15-14
1,152
16-15
2,616
17-16
3,998
ТП-17
4,611
Таблица 2,4 -Суммарные потери напряжения и потери напряжения в процентах
до самых удаленных потребителей, по линиям.
Линии ТП 1601
Сумма потерь напряжения, В
Потери напряжения %
Линия С 1
17,159
4,51
Линия С 2
19,676
5,17
Линия С 3
19,544
5,14
2.5 Расчет потерь энергии
Потерю энергии определяем по формулам (1.9); (1.10). Полученные при
расчетах значения сводим в таблицу 2,5
Потери энергии в % определяют по формуле:
DW (%) = где DWс- потеря
энергии в сети трансформаторной подстанции.
DWс = DWл1+DWл2+DWл3, (2.7)
где DWтп- потеря
энергии в трансформаторе.
Wгод = Pmax тр · Tмах , (2.9)
где Pmax тр - максимальная активная нагрузка на
трансформаторе.
Расчет ветви ТП 57-3-5
DW тп57-3-5 год =
DW тп57-3-5% = Таблица 2,4-Потери энергии
Участок
Длинна участка, км
Ток на участке, А
Потери энергии на участке,
кВт ч
L
I
∆W
1
2
3
4
Линия С1
2-1
0,085
17,34
35,519
3-2
0,04
22,195
27,385
3-4
0,035
22,195
23,962
5-3
0,045
35,374
78,255
6-5
0,04
41,616
96,278
7-6
0,04
48,552
131,045
8-7
0,04
55,489
171,16
9-8
0,05
58,61
238,697
11-9
0,018
61,5
94,614
11-10
0,065
17,34
27,161
1 3
4
12-11
0,035
70,748
243,463
13-12
0,04
76,875
328,522
16-14
0,045
17,34
18,804
16-15
0,05
11,56
9,286
17-16
0,04
27,744
42,79
19-17
0,04
32,368
58,242
19-18
0,012
11,56
2,228
20-19
0,04
41,616
96,278
21-20
0,045
48,552
147,425
22-21
0,055
52,136
207,767
26-22
0,09
55,489
385,112
24-23
0,04
17,34
16,714
25-24
0,06
32,368
87,363
26-25
0,05
35,374
86,951
27-26
0,018
74,91
140,373
28-27
0,03
76,875
246,392
29-28
0,065
90,4
738,225
13-29
0,03
94,331
370,991
ТП-13
0,068
144,155
1963,83
Линия С2
2-1
0,085
17,34
35,519
5-2
0,04
32,368
58,242
4-3
0,04
11,56
7,428
5-4
0,04
17,34
16,714
6-5
0,04
44,738
111,261
7-6
0,05
52,136
188,879
1
2
3
4
13-7
0,05
58,61
238,697
9-8
0,02
11,56
3,714
11-9
0,04
27,744
42,79
11-10
0,13
11,56
24,143
12-11
0,035
44,738
97,353
13-12
0,04
48,552
131,045
14-13
0,05
94,331
618,318
15-14
0,05
98,261
670,918
16-15
0,05
106,816
792,822
ТП-16
0,15
114,677
2741,427
Линия С3
2-1
0,027
11,56
5,014
4-2
0,05
27,744
53,487
4-3
0,03
11,56
5,571
5-4
0,05
35,374
86,951
8-5
0,015
38,842
31,45
7-6
0,05
27,744
53,487
8-7
0,02
38,842
41,934
10-8
0,1
61,5
525,636
10-9
0,025
11,56
4,643
11-10
0,02
70,748
139,121
12-11
0,025
72,829
184,282
12-13
0,001
11,56
0,185
14-12
0,025
78,609
214,694
15-14
0,03
82,539
284,04
16-15
0,065
86,47
675,427
1
2
3
4
17-16
0,095
90,4
1078,945
ТП-17
0,105
94,331
1298,469
2.6 Вывод по реконструкции
Проанализировав расчёты, варианта реконструкции схемы электроснабжения
центральной части п.г.т. Большая Мурта, можно сказать, что использование для
электроснабжения более мощной трансформаторной подстанции, некоторое изменение
конфигурации линий и применение провода СИП отвечает требуемым результатам. При
таком варианте реконструкции потери напряжения в линиях не превышают значений
допустимых потерь напряжения, составленных для данной сети, следовательно, этот
вариант реконструкции может быть предложен к реализации.
3.
Электрический расчет сетей 10 кВ с учетом реконструкции
Производим расчет сетей 10 кВ ставший необходимым в связи с
реконструкцией сетей 0,38 кВ, увеличением мощности трансформаторной подстанции.
Необходимо проверить на потерю напряжения и найти потери мощности в сети 10 кВ.
3.1 Расчёт распределения мощности по
участкам сети 10 кВ после реконструкции
Активную мощность трансформатора находим по формуле:
P
=S* cos где S - полная мощность, кВА; - активная мощность,
кВт;
cos КЗ
- коэффициент загрузки трансформатора, (принимаем КЗ=1).
Активная
мощность трансформаторов линии 10 кВ
Р1=400·0,87= Р2=400·0,87= Р3=1000·0,87= Р4=400·0,75= Р5=400·0,75= Р6=250·0,87= Р7=400·0,87= Р8=250·0,87= Р9=315·0,87= Р10=250·0,8= Р11=400·0,8= Р12=100·0,87= Р13=250·0,87= Р14=250·0,87= Р15=400·0,87= Расчёт распределения мощности по участкам сети 10 кВ проводим пользуясь
таблицей 4.5 по формуле (1.2).
Пример расчёта распределения активной и полной мощности по участкам линии
ТП 35/10.
Р18-20=348 кВт; S18-20=348/0,87=400кВА;
Р18-19=217,5 кВт; S18-19=217,5/0,87=250кВА;
Р17-18=348+∆217,5=518 кВт; S17-18=518/0,87=595,4
кВА;
Р2-17=518+∆217,5=688 кВт; S2-17=688/0,87=790,804
кВА;
Р13-16=217,5 кВт; S13-16=217,5/0,87=250 кВА;
Р13-15=320 кВт; S13-15=320/0,87=367,816 кВА;
Р13-14=274+∆200=429 кВт; S13-14=429/0,87=493,103
кВА;
Р9-13=429+∆320+∆217,5=850 кВт; S9-13=850/0,87=977,011
кВА;
Р11-12=348 кВт; S11-12=348/0,87=400 кВА;
Р10-11=348+∆217,5=518 кВт; S10-11=518/0,87=595,402
кВА;
Р9-10=518+∆217,5=688 кВт; S9-10=688/0,87=790,804
кВА;
Р7-9=850+∆688=1411 кВт; S7-9=1411/0,87=1621,839
кВА;
Р7-8=300+∆300=535 кВт; S7-8=535/0,87=614,94
кВА;
Р5-7=1411+∆535=1837 кВт; S5-7=1837/0,87=2111,49
кВА;
Р5-6=870 кВт; S5-6=870/0,87=1000 кВА;
Р3-5=1837+∆870=2550 кВт; S3-5=2550/0,87=2931,03
кВА;
Р3-4=348 кВт; S3-4=348/0,87=400 кВА;
Р2-3=2550+∆348=2825 кВт; S2-3=2825/0,87=3247,12
кВА;
Р1-2=2825+∆688=3386 кВт; S1-2=3386/0,87=3891,95
кВА;
РТП-1=3386+∆348=3661 кВт; SТП-1=3661/0,87=4208,046
кВА;
Полученные при расчетах значения сводим в таблицу 3.1.
Пример расчёта значений реактивных мощностей на участках линии, расчет
ведем по формуле (1.4).
Q18-20= Полученные при расчетах значения сводим в таблицу 3.1.
3.2 Определение потерь напряжения на
участках линии 10 кВ
Потери напряжения на участках линий находим по формулам (1.5); (1.6);
(1.7). Данная линия выполнена проводом АС-70, у которого r0= 0,42
Ом/км, а x0=0,283 Ом/км.
∆U18=20= ∆U18-19= ∆U17-18= ∆U2-17= ∆U13-16= ∆U13-15= ∆U13-14= ∆U9-13= ∆U11-12= ∆U10-11= ∆U9-10= ∆U7-9= ∆U7-8= ∆U5-7= ∆U5-6= ∆U3-5= ∆U3-4= ∆U2-3= ∆U1-2= ∆UТП-1= Пример расчёта потерь напряжения в линии
ΔUв%= Полученные при расчетах значения сводим в таблицу 3.2.
3.3 Расчет потерь энергии линии 10 кВ
Для расчета потерь напряжения необходимо найти ток нагрузки каждого потребителя в нормальном режиме, они
определяются по формуле (1.11) аналогично.
Потерю энергии определяем по формулам (1.9), (1.10).
Полученные при расчетах значения сводим в таблицу 3.2.
Сумма потерь энергии в линии
ΔWТП35/10=1168,91+480,63+954,17+4328,31+24,031+208,079+280,48+734,069+
123,043+681,55+240,46+2022,8+727,02+10285,81+1153,53+23123,18+246,086+ 20271,04+157255,8+95322,76=319631,8
кВт ч.
Таблица 3.1- Результаты расчета полной, активной и реактивной мощностей
на участках линий 10 кВ
Участок
Расчетная мощность,
протекающая по участку, кВт
Коэффициент мощности
участка
Расчетная мощность участка,
кВА
Реактивная моощнасть
участка, квар
Р
сosφ
S
Q
1
2
3
4
5
18-20
348
0,87
400
197,22
18-19
217,5
0,87
250
123,26
17-18
518
0,87
595,4
293,56
2-17
688
0,87
790,8
389,907
13-16
217,5
0,87
250
123,26
13-15
320
0,87
367,81
181,35
13-14 0,87
493,1
243,12
9-13
850
0,87
977,01
481,71
11-12
348
0,87
400
197,22
10-11
518
0,87
595,4
293,56
9-10
688
0,87
790,8
389,907
7-9
1411
0,87
1621,83
799,65
7-8
535
0,87
614,94
303,19
5-7
1837
0,87
2111,49
1041,07
5-6
870
0,87
1000
499,05
3-5
2550
0,87
2931,03
1445,15
3-4
348
0,87
400
197,22
2-3
2825
0,87
3247,12
1601,001
1-2
3386
0,87
3891,95
1918,93
ТП-1
3661
0,87
4208,04
2074,78
Таблица 3.2 - Результаты расчетов тока, потерь напряжения и энергии на
участках линий 10 кВ
№ участка
Длинна участка, км
Потери напряжения на
участке, В
Ток на участке, А
Потери энергии на участке,
кВт ч
L
∆U
I
∆W
1
2
3
4
5
Трансформаторная
подстанция ТП 35/10
18-20
0,95
19,187
23,094
1168,91
18-19
1
12,623
14,433
480,637
17-18
0,35
10,522
34,375
954,172
2-17
0,9
35,937
45,657
4328,312
13-16
0,05
0,631
14,433
24,031
13-15
0,2
3,714
21,235
208,079
13-14
0,15
3,734
28,469
280,482
9-13
0,1
4,933
56,407
734,069
11-12
0,1
2,019
23,094
123,043
10-11
0,25
7,515
34,375
681,551
9-10
0,05
1,996
45,657
240,461
7-9
0,1
8,189
93,636
2022,801
7-8
0,25
7,762
35,503
727,02
5-7
0,3
31,984
121,907
10285,81
5-6
0,15
7,574
57,735
1153,53
3-5
0,35
51,799
169,223
23123,18
3-4
0,2
4,039
23,094
246,086
2-3
0,25
40,989
187,472
20271,04
1-2
1,35
265,299
224,702
157255,8
ТП-1
0,7
148,734
242,951
95322,76
4. Расчёт токов короткого замыкания
4.1 Общие сведения
Расчет токов короткого замыкания (КЗ) необходим для выбора аппаратуры и
проверки элементов электроустановок (проводов, кабелей и т.д.) на
электродинамическую и термическую устойчивость, проектирования и наладки
релейной защиты, выбора средств и схем грозозащиты, выбора и расчета
токоограничивающих и заземляющих устройств. При определении токов КЗ
используют, как правило, один из двух методов [4]:
Метод практических единиц - в этом случае параметры схемы выражают в
именованных единицах (омах, амперах, вольтах и т.д.);
Метод относительных единиц - в этом случае параметры схемы выражают в
долях или процентах от величины, принятой в качестве основной (базисной).
4.2 Расчёт трёхфазных токов короткого замыкания
Для определения токов КЗ используем метод относительных единиц.
Сначала, необходимо составить схему замещения, в которую все элементы
электроустановок, влияющие на силу токов КЗ, должны войти со своими
сопротивлениями.
Определим сопротивления элементов схемы замещения. Для этого все
параметры схемы приводим к базисной системе величин: Sδ, Uδ, Iδ, Zδ.
Принимаем: Sδ =100 МВА.
) Определим номинальную мощность отключения
где UН = 10,5 кВ;
IН.ОТК = 20 кА - ток номинального отключения автомата.
2) Определим сопротивление энергосистемы
Поскольку значение сопротивления энергосистемы незначительно, то в
дальнейших расчетах им можно пренебречь.
Рисунок 4.1: Расчетная схема
Рисунок
4.2: Схема замешения
Определим сопротивление в линиях электропередачи 10 кВ
где Sδ = 100 МВА;
UСР.Н = 10,5 кВ;
r0 - удельное активное сопротивление проводов, Ом / км;
x0 - удельное индуктивное сопротивление проводов, Ом / км;
l
- длина провода, км (см. рис. 4.1).
Определим полное базисное сопротивление на участке в линии отходящей от
головной подстанции:
4) Определим сопротивления в линиях электропередачи 0,38 кВ.
В этом случае, напряжение среднее номинальное равно 0,4 кВ.
Определение сопротивления в линиях электропередачи трансформаторной
подстанции.
Линия 1:
Линия 2:
Линия3:
5) Базисные сопротивления трансформаторов определяются по формулам:
где ∆РКЗ, UКЗ, SН
- паспортные данные трансформатора.
При расчете тока КЗ, необходимо преобразовать схему замещения так, чтобы
точка КЗ находилась за одним эквивалентным сопротивлением. Преобразование схемы
производится в направлении от источника питания к точке КЗ.
Определим результирующие сопротивления до соответствующих точек КЗ.
Полученные
значения сводим в таблицу 4.1.
Определим токи трёхфазного короткого замыкания
где Sδ = 100 МВА;
UСР.Н - среднее номинальное напряжение в точке КЗ, кВ;
zэкв.k-i - эквивалентное сопротивление для точки к-i;
I (3)k-i -трёхфазный ток КЗ в точке к-i,кА:
Базисные
токи:
Токи трехфазного короткого замыкания
Полученные значения сводим в таблицу 4.1.
4.3 Определение двухфазных токов
короткого замыкания
Электрические сети всех напряжений необходимо проверять на
чувствительность срабатывания защиты при минимальных токах короткого замыкания.
Такими токами в зависимости от режима нейтрали сети могут быть токи двухфазного
короткого замыкания, которые определяются по формуле:
Определение токов двухфазного короткого замыкания:
4.4 Определение ударных (однофазных)
токов короткого замыкания
где
где
Определим сопротивление петли (фазный провод - нулевой провод).
Считаем, что сопротивление воздушной линии 10 кВ равно нулю.
Zп.л.= где
l - длина провода (см. рис. 4.1), км;
r0Ф - удельное активное сопротивление фазного провода, Ом
/ км;
r0Н - удельное активное сопротивление нулевого провода,
Ом / км;
x0П - удельное индуктивное сопротивление фазного провода, Ом /
км;
x0Н - удельное индуктивное сопротивление нулевого провода, Ом
/км.
В данном проекте все линии выполнены проводом СИП у которого нулевой
провод является несущим, его удельное активное сопротивление и удельное
индуктивное сопротивление отличаются от сопротивлений фазного провода [2].
Сопротивление
трансформатора: ТМ - 250 - Ток
однофазного КЗ определяем по приближенной формуле:
где
UФ = 220 В;
zП - сопротивление петли, Ом;
j
- номер линии.
Ток однофазного КЗ в линиях ТП 57-3-5
Точки к.з.
Zрез
I к1
1,64
3,356
2,92
-
4,891
к2
19,453
7,428
6,462
-
13,548
к3
109,102
1,324
1,152
-
1,877
к4
98,274
1,47
1,279
440
2,085
к5
103,935
1,39
1,209
-
1,971
к6
115,942
1,246
1,084
415,09
1,766
к7
108,935
1,326
1,154
440
1,88
к8
98,94
1,46
1,27
-
2,071
5. Выбор электрической аппаратуры
5.1 Общие сведения
Надежная и экономичная работа электрических аппаратов и токоведущих
частей может быть обеспечена лишь при их правильном выборе по условиям работы,
как в нормальном режиме, так и в режиме короткого замыкания (КЗ). Согласно ПУЭ
электрические аппараты необходимо выбирать по каталогам, исходя из условий
нормального режима. Выбранные аппараты следует проверить по режиму максимальных
токов КЗ для точки, где предполагается установка того или иного аппарата. [3]
5.2 Расчет токов нормального режима
Iраб.м.=Sмах/30,5Uн , (5.1)
где Iраб.м -максимальный ток нормального режима, А;мах -максимальная
потребляемая мощность, кВА; н- номинальное напряжение линии, кВ.
Токи нормального режима линий ТП 57-3-5
Iраб.м.т2=250/30,5 · 10,5=13,746 А,раб.м.л1=94,88/30,5
· 0,4=137,109 А,раб.м.л2=75,478/30,5 · 0,4=109,072
А,раб.м.л3=62,086/30,5 · 0,4=89,719 А,
5.3 Выбор электрической аппаратуры напряжением выше 1000В
Со стороны высокого напряжения трансформатора 10 / 0,38 кВ
устанавливаются разъединители.
Разъединители выбираются также как высоковольтные выключатели, но не
проверяются на отключающую способность.
где UУСТ - напряжение сети, кВ;НОМ -
номинальное напряжение разъединителя, кВ.
где IРАБ.МАКС - максимальный рабочий ток, А;
IНОМ - номинальное ток разъединителя (по каталогу), А.
Разъединители проверяют на электродинамическую устойчивость к токам КЗ.
По действующему значению тока
где
IПР.С - действующее значение сквозного тока разъединителя,
кА.
По амплитудному значению тока
где iУ - ударный ток КЗ, кА; iПР.С -
амплитудное значение сквозного тока разъединителя, кА.
Выбор разъединителей сведем в таблицу 5.1. В электрических сетях
высоковольтные предохранители применяются для защиты силовых трансформаторов.
Предохранители выбирают в следующем порядке:
где IОТК.НОМ - номинальный ток отключения
предохранителя, кА;
Iк - периодическая составляющая тока короткого замыкания.
где IВ.НОМ - номинальный ток плавкой вставки
предохранителя, А.
Выбор предохранителей сведем в таблицу 5.1.
Таблица 5.1- Выбор разъединителей и предохранителей
Условия выбора
Расчетные данные
Данные из каталогов
Разъединитель РЛНДА - 10 /
200
Предохранитель
ПКТ101-10-20-31,5УЗ
1
2
3
4
ТП-1
QS1
FU1
5.4 Выбор электрической аппаратуры напряжением ниже 1000В
Автоматические выключатели выбирают по следующим условиям:
где IН.Т.Р - номинальный ток срабатывания теплового
расцепителя, А;
где IЭМ.Р -ток срабатывания электромагнитного
расцепителя, А;
где IМАХ.ОТК - максимальный ток отключения автомата,
кА;
Кч= I(1)к.з./Iт.р.н.³ 3, (5.15)
где Кч -коэффициент чувствительности защиты; Iт.р.н
-номинальный ток теплового расцепителя, А. При Кч< 3 устанавливается дополнительная
защита.
Выбор автоматических выключателей сведем в таблицу 6.2, 6.3.
Таблица 5.2 - Выбор автоматических выключателей линий ТП-57-3-5
Условия выбора
Данные из каталогов [12]
Расчетные данные
Марка автомата
1
2
3
4
5
ТП-1
QF1
380
ВА57Ф35
137,109
137,109
137,109
1460
QF2
380
ВА57Ф35
109,072
109,072
109,072
1390
QF3
380
ВА57Ф35
89,719
89,719
89,719
1470
6. Расчет заземляющих устройств
подстанции 10/0,4 кВ
Рассчитать заземляющее устройство трансформаторной подстанции 10/0,38 кВ
с одним трансформатором 160 кВ·А. Сеть 10 кВ работает с изолированной
нейтралью, к подстанции подходит воздушная линия длиной 10,5 км. На стороне
низкого напряжения нейтраль трансформатора глухозаземлена. От ТП отходят три ВЛ
380/220 В, имеющие повторные заземления: на С1 и С2 по одному повторному
заземлению, на С3 два повторных заземления. Удельное сопротивление грунта,
измеренное в дождливую погоду составляет ρизм = 140 Ом·м.
Ток замыкания на землю на стороне 10 кВ:
Намечаем выполнить заземляющее устройство в виде прямоугольного
четырёхугольника, заложенного в грунт. Контур состоит из вертикальных стержней
длиной 5 м и диаметром 12 мм, соединённых между собой стальной полосой 40 х 4
мм. Глубина заложения стержней контура 0,8 м.
Расчётное сопротивление грунта для стержневых заземлителей:
где Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали:
где К заземляющему устройству присоединена нейтраль обмотки трансформатора,
поэтому сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.
Сопротивление повторного заземления Rпз не должно превышать 30
Ом при ρрасч = 100 Ом∙м и ниже. При ρрасч > 100 Ом∙м ПУЭ разрешает
увеличивать сопротивление повторного заземления до:
Для повторного заземления принимаем один стержень длиной 5 м и диаметром
16 мм, сопротивление которого 47,33 < 62,7 Ом.
Общее сопротивление всех повторных заземлений:
где Расчётное
сопротивление заземления нейтрали трансформатора с учётом повторных заземлений:
Теоретическое число стержней:
Принимаем 6 стержней и располагаем их в грунте на расстоянии 2,5 м друг
от друга по контуру подстанции.
Длина полосы связи:
Сопротивление полосы связи:
где при n = 6, a/l = 2,5/5 = 0,5, ηВ= 0,65 и ηГ = 0,4 (по таблицам 12.4 и 12.5[2]).
Тогда действительное число стержней по формуле:
Принимаем к монтажу 8 стержней и с учетом повторных заземлений:
Заключение
Задачей данной работы являлась реконструкция схемы электроснабжения пос.
Б. Мурта, центрального района. Необходимость реконструкции вызвана тем, что в
связи с ростом электрических нагрузок жилого сектора, существующая конфигурация
сети не обеспечивает требуемого качества и надёжности электроснабжения. В
работе была проведена реконструкция существующей схемы электроснабжения. Она
предусматривает: замену старого трансформатора КТП 57-3-5 мощностью 100 кВА, на
более мощный КТП 57-3-5 мощностью 250 кВА; некоторое изменение конфигурации
сетей электроснабжения села; применение более технологичных проводов СИП. Был
произведен расчет мощности по участкам линий сети, выбран трансформатор 10/0,4
кВ, выбрано сечение проводов линий, рассчитаны потери мощности и напряжения в
сетях поселка, произведен расчёт токов короткого замыкания и выбор защитного
оборудования. Более подробно была рассмотрена методика выбора автоматических
выключателей.
Библиография
1.Правила устройства электроустановок 7е изд.
.Костюченко Л.П., Чебодаев А.В. Проектирование систем
сельского электроснабжения. Учебное пособие. 2-е изд., испр. И доп.
Красноярский государственный аграрный университет. Красноярск, 2005. - 184 с.
.Будзко И.А., Лещинская Т.Б. Электроснабжение сельского
хозяйства. - М.: Аграпромиздат, 2000. - 496 с.
.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. ." Электрическая часть
электростанций и подстанций": Справочные материалы для курсового и
дипломного проектирования”: Учеб. Пособие для вузов. - 4-е изд.., перераб. и
доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.
.Пястолов А.А, Вахрямеев А.Л. Эксплуатация и ремонт
электрооборудования. - М.: Колос, 1993 - 335с.
.Михальчук А.Н. Спутник сельского электрика. - М.:
Росагропроихдат, 1998. - 254с.
.Качанов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование. - М.:,
1990. - 351с.
.Алиев И.И. Электротехнический справочник.-4-е изд.,
испр.-М.: ИП РадиоСофт, 2001. - 384с.
.Кисаримов Р.А. Справочник электрика.-М.: ИП РадиоСофт,
2000.-320с.
.Энергосберегающая технология электроснабжения народного
хозяйства: В 5кн. : Практическое пособие / Под редакцией В.А. Веникова. Кн.1.
Снижение технологического расхода энергии в электрических сетях / Д.А.
Арзамасцев, А.В. Липес. -М.: Высшая школа, 1989 - 127с.
.Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского
хозяйства (РУМ). Сельэнергопроект, 1981-1992.
.Справочная книга электрика / Под ред. В. И. Григорьева.-М.:
Колос.2004
.Прайс-лист ЗАО "МПО ЭЛЕКТРОМОНТАЖ" на 13.03.2007г,
раздел: Провод и кабель [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые, дан. http://www.electro-mpo.ru.
.Егорушкин И. О. Учет теплового спада тока короткого
замыкания при проектировании сельских электрических сетей / И.О.Егорушкин, Л.П.
Костюченко// Аграрная наука на рубеже веков: мат-лы регионал. Науч.-практ.
Конф. Ч.2 А4 (секция 8-16)/ Краснояр. Гос. аграр. 2007. - 372 с.
.Электротехнический справочник: В 4-х т. Т. 3. Производство,
передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ
В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). - 8-е изд., испр. и доп. - М.:
Издательство МЭИ, 2002. - 964 с.
.Автоматические выключатели. Номенклатурный каталог /ОАО
Дивногорский завод низковольтных автоматов ДЗНВА, 1-2005. - 153 с.
.Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности)
при эксплуатации электроустановок. ПОТ РМ-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00,
РИПЭЛ плюс 2001г, 160с.
.Никольский О.К., Цугленок Н.В. и др. Хрестоматия инженера
электрика. - Красноярск :, государственный аграрный университет - 2002
.Правила эксплуатации электроустановок потребителей и
Пра¬вила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. -
4-е изд., перераб. и доп. - Красноярск Главэнергонадзор, 1998 - 656 с.
.Охрана окружающей среды: Учебник для вузов / Автор -
составитель А.С. Степановских. - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2000.-559с.
.Бастрон А.В., Бастрон Т.Н., Христинич Е.В. Методические
указания по дипломному проектированию для студентов специальности 311400
«Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» / Краснояр. гос. аграр.
ун-т. - Красноярск, 2001. - 52 с.
.Матюшев В.В., Бастрон Т.Н., Шатурина Л.П. Положение по
оформлению текстовой и графической части учебных и научных работ (общие
требования) / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2006. - 76 с.
(1.5)
(1.6)
(1.7)
- длина
линии, км.
100% , (1.8)
- суммарные потери напряжения по участкам линии, В;
=21,13+6,841+14,501+6,315+3,697+7,649+4,392+3,346+2,549+1,983+1,699++0,885=74,987
В.
![]()
,(1.9)
-длина
линии, км;
, (1.10)
=1831 ч.
, (1.11)

![]()
5%,
исходя из этого следует, что данная схема электроснабжения трансформаторной
подстанции ТП 57-3-5 центральной части п.г.т. Большая Мурта не эффективна и
требует проведения реконструкции.
![]()
, (2.6)
, (2.8)
кВт ч,
кВт ч,
= 607215 кВт ч,
%.
* КЗ, (3.1)
= 0,8 коэффициент мощности в максимум нагрузки;
348 кВт;
348 кВт;
870 кВт;
300 кВт;
300 кВт;
217,5 кВт;
348 кВт;
217,5 кВт;
274 кВт;
200 кВт;
320 кВт;
87 кВт;
217,5 кВт;
217,5 кВт;
348 кВт;
![]()
=197,22
квар;18-19=![]()
=123,26
квар;17-18=![]()
=293,56
квар;2-17=![]()
=389,907квар;13-16=![]()
=123,26
квар;13-15=![]()
=181,35
квар;13-14=![]()
=243,12
квар;9-13=![]()
=481,71
квар;11-12=![]()
=197,22
квар;10-11=![]()
=293,56
квар;9-10=![]()
=389,907
квар;7-9=![]()
=799,65
квар;7-8=![]()
=303,19
квар;5-7=![]()
=1041,07
квар;5-6=![]()
=499,05
квар;3-5=![]()
=1445,15
квар;3-4=![]()
=197,22
квар;2-3=![]()
=1601,001
квар;1-2=![]()
=1918,93
квар;ТП-1=![]()
=2074,78
квар;
![]()
В;
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
![]()
В;
=12,623+10,522+35,937+265,299+148,734=473,117
В,
=4,73 %.
, (4.1)
МВА.
(4.2)
, (4.3)
, (4.4)
, (4.5)
, (4.6)
,
(4.7)
, (4.8)
(4.9)
(4.10)
-базисный
ток.
, (4.11)
-ударный коэффициент;
, (4.12)
- время затухания экспоненциальной кривой
апериодической слагающей тока к.з:
(4.13)
4.5 Определение
однофазных токов короткого замыкания
(4.14)
,
,
.
Ом.
,
(4.15)
- однофазный ток КЗ в точке k-i , А;
-
сопротивление трансформатора току замыкания на корпус, Ом;
А,
А,
А,
k.з. , кАI
k.з. , кАI
k.з., кАIу.k.з.
, кА
, (
5.2)
,
(5.3)
,
(5.4)
- трехфазное значение тока КЗ в точке k-i ,
кА;
, (5.5)
,
(5.6)
, (5.7)
, (5.8)
,
(5.9)
10 кВ10 кВ10 кВ
19,23 А200А20А
3,356 кА8кА-
4,891 кА20кА-
3,356 кА-20кА
(5.10)
(5.11)
(5.12)
, (5.13)
,
(5.14)
- трехфазный
ток КЗ, кА. При выборе автоматических выключателей необходимо произвести
проверку на чувствительность их срабатывания. [2]
380
250
250
250
25·102
380
250
250
250
25·102
380
250
250
250
25·102
(6.1)
(6.2)
- сезонный коэффициент.
(6.3)
- длина вертикального заземлителя, м,
-
диаметр круглой стали, м,
-
расстояние от поверхности до середины вертикального заземлителя, м.
- число повторных заземлений.
(6.4)
(6.5)
-ширина полосы, м,
-
глубина заложения заземлителя, м.
(6.6)
(6.7)