Подсчёт электрических нагрузок

Расположение ТП 10/0,4 кВ, сложных опор на линиях, их типы, а также количество промежуточных опор, марки и сечения проводов на каждом участке указаны на плане ВЛИ 0,38 кВ.

Крепление проводов на магистральных участках линий осуществляется  только за нулевой несущий провод. На промежуточных опорах — с помощью поддерживающих зажимов, а на анкерных — с помощью натяжных зажимов.

Для крепления зажимов применяются крюки (угольники). При этом изоляция нулевой жилы от крюка (угольника) не требуется.

Для устройства ответвлений к вводам в здания применяются специальные натяжные зажимы, подсоединяемые к тем же крюкам (угольникам) на опорах.

Расстояние от самонесущих изолированных проводов ВЛИ до отметки поверхности проезжей части улиц при высшей температуре воздуха или расчетной толщине стенки гололеда и температуре воздуха -50С должно быть не менее 6,0 м. Расстояние до поверхности земли при этих условиях должно быть не менее 4,5 м.

При пересечении непроезжей части улиц ответвлениями от магистрали ВЛИ к вводам расстояние от самонесущих изолированных проводов при наибольшей стреле провеса до земли, тротуаров и пешеходных дорожек допускается уменьшить до 3,5 м. Расстояние до поверхности земли от изолированных проводов ввода должно быть не менее 2,75 м.

Расстояние от проводов ВЛИ до деревьев и кустов не нормируется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ЛИНИЙ 0,4 кВ

 

4.1 Определение  допустимых потерь напряжения

 

 

Расчет сети по отклонениям напряжения ведут для двух случаев: для нагрузок 100 и 25% максимума. Очевидно, в первом случае потеря напряжения в сети наибольшая и напряжение у удаленных потребителей самое низкое. Следовательно, линию рассчитывают так, чтобы отклонение напряжения  были больше –5%, то есть V100³-5%Uн.

Наоборот, при нагрузке 25% максимума потеря напряжения в сети приблизительно в 4 раза меньше, поэтому напряжение, особенно, у близко расположенных к источнику питания потребителей, может значительно превысить номинальное. В этом случае принимают меры, чтобы отклонения напряжения при нагрузке 25% не были больше +5%, то есть V25£+5%Uн.

Шины питающих подстанций. Для определения отклонения напряжения на шинах подстанции при максимальной нагрузке используем указанный уровень напряжения питающей линии U=10,5 кВ.

Трансформаторы. При прохождении тока через обмотки трансформатора потерю напряжения в них определяют по формуле:

 

                       

,%                  (4.1)

 

где Sрасч – расчетная нагрузка трансформатора, кВА;

    Sн – номинальная мощность трансформатора, кВА;

  а - активная составляющая напряжения короткого замыкания, %.

 

                              

а = ∙100, %                         (4.2)

 

где DРм – потери в меди, кВт.

 

                                                          (4.3)

 

 где - потери в меди по паспорту, кВт;

   р - реактивная составляющая напряжения к.з., %.

 

                              

                              (4.4)

 

где k - напряжение к.з. по паспорту, %.

В трансформаторах происходит не только потеря напряжения, но и повышение – надбавка напряжения. С учетом особенностей конструкции трансформатора надбавка составляет +7,5%.

Допустимую потерю напряжения в воздушной сети определяют из таблиц отклонений напряжения, составленных для данной схемы сети.

Уровень напряжения в точке присоединения питающей линии составляет 10,5 кВ, тогда отклонение напряжения при Smax составляет 5 %.       

           

 

Рисунок 5 – Схема элементов сети.

 

 Таблица 4 - Таблица отклонений напряжения

 

 

Элемент электроустановки	Отклонения напряжения (%) при нагрузке
	ТП
	100%	25%
Сборные шины 10 кВ	+5	0
Линия 10 кВ	-6,33	-1,58
Трансформатор:
надбавка	+7,5	+7,5
потеря	-5,17	-1,29
Линия 0,38кВ	-6	-
Потребитель	-5	+4,63

 

Определим потери короткого замыкания в трансформаторе при фактической нагрузке

Активная составляющая напряжения к.з.

.

Реактивная составляющая напряжения к.з.

.

Потеря напряжения в трансформаторе

.

Найденное значение заносим в таблицу со знаком «минус». Допустимая потеря напряжения в сетях напряжением 0,38 и 10 кВ при полной нагрузке составит

DU100 = +5+7,5-5,17-(-5)=12,33 %

Полученное значение распределяют примерно поровну между линиями (но на линию 10кВ разрешено отпускать до 60%) и заносят в таблицу со знаком минус.

В период минимальной загрузки в наихудших условиях находится ближайший к шинам подстанции потребитель. Вследствие того, что потребитель может быть присоединен непосредственно к шинам подстанции, потерю напряжения до него принимают равной нулю, в таблице прочерк.

Отклонения напряжения у ближайшего потребителя при минимальной нагрузке

V25 = 0-1,58+7,5-1,29=4,63%, что соответствует требованиям.

 

 

4.2 Выбор проводов 

 

 

Провода электрических сетей по допускаемым потерям напряжения выбирают в следующем порядке:

а) составляют таблицу отклонений напряжения, из которой определяют допускаемую потерю напряжения DUдоп  для проектируемой линии;

б) определяют моменты всех участков линии и сумму моментов всех участков линии

 

                           Mn=Sn∙ln, кВА∙км                         (4.5)

 

где Sn – полная мощность на расчетном участке, кВА;

    ln – длина расчетного участка, км. 

 

                            SМ=М1+М2+М3+…+Мn                       (4.6)

 

в) для расчетного участка определяют удельную потерю напряжения DUуд по выражению

 

                          

, %/кВА∙км                      (4.7)         

 

Значение DU½доп и SМ| для расчетного участка находят по выражениям:

 

                              DU½доп=DUдоп-D UфS                         (4.8)

 

                               SМ| =SМ-SМнач,                            (4.9)

 

где DUфS - суммарная фактическая потеря напряжения от начала

            линии до расчетного участка, %/кВА∙км;

    SМнач – сумма моментов всех участков от начала линии до

            расчетного, кВА∙км;

г) по значениям DUуд и cosj по таблицам принимают марку и площадь сечения провода и для выбранного провода по той же таблице определяют удельную фактическую потерю напряжения.

    д) определяют  фактическую потерю напряжения  на расчетном участке

 

                            DUф=DUуд.ф.∙Мn, %                         (4.10)

 

где Мn – момент расчетного участка, кВА·км.

Все расчетные данные по выбору проводов сводим в таблицу 2.

 

Выбор проводов для ВЛИ №1.

 

Допустимая потеря напряжения в наружной сети с учетом того, что потери во внутренних сетях в производственном секторе равны 1,5 %, составит:

DU|доп=6-1,5=4,5%.

Расчет ведем по дневной нагрузке, так как она преобладает на всех участках.

Определим моменты участков и суммарный момент

МТП – 1=50∙0,09=4,5 кВА∙км;

М1 – 2=33,33∙0,09=3 кВА∙км;

SМ=4,5+3=7,5 кВА∙км.

Участок ТП – 1: DUуд = 4,5/7,5=0,6%/кВА∙км;

cosjд=0,75;

Принимаем провод СИП-2 3х35+1х25+1х35; DUуд.ф.=0,597%/кВА∙км;

Фактические потери напряжения на расчетном участке

DUф=0,597∙4,5=2,69%.

Участок 1-2    DUIдоп=4,5-2,69=1,81%;

SМI = 3 кВА∙км;

DUуд=1,81/3=0,603%/кВА∙км;

cosjд=0,75;

Принимаем провод СИП-2 3х35+1х25+1х35; DUуд.ф.=0,597%/кВА∙км;

DUф=0,597∙3=1,79%.

Выбор проводов для ВЛИ №2.

 

Расчет ведем по дневной нагрузке, так как она преобладает на всех участках. Определим моменты участков и суммарный момент

МТП – 1=64,1∙0,12=7,69 кВА∙км;

SМ=7,69 кВА∙км.

Участок ТП – 1: DUуд = 4,5/7,69=0,585%/кВА∙км;

cosjд=0,78;

Принимаем провод СИП-2 3х50+1х25+1х50; DUуд.ф.=0,459%/кВА∙км;

DUф=0,459∙7,69=3,53%.

 

Выбор проводов ВЛИ №3.

 

Расчет ведем по вечерней нагрузке. Определим моменты участков и суммарный момент

МТП – 1=37,96∙0,03=1,14 кВА∙км;

М1 – 2=34,63∙0,06=2,08 кВА∙км;

М2– 3=14,61∙0,06=0,88 кВА∙км;

SМ=1,14+2,08+0,88=4,09 кВА∙км.

Участок ТП – 1: DUуд = 4,5/4,09=1,1%/кВА∙км;

cosjв=0,93;

Принимаем провод СИП-2 3х25+1х25+1х25; DUуд.ф.=0,84%/кВА∙км;

DUф=0,84∙1,14=0,96%.

Участок 1-2    DUIдоп=4,5-0,96=3,54%;

SМI = 2,08+0,88=2,96 кВА∙км;

DUуд=3,54/2,96=1,19%/кВА∙км;

cosjв=0,95;

Принимаем провод СИП-2 3х25+1х25+1х25; DUуд.ф.=0,843%/кВА∙км;

DUф=0,843∙2,08=1,75%.

Участок 2-3    DUIдоп=3,54-1,75=1,79%;

SМI = 0,88 кВА∙км;

DUуд=1,79/0,88=2,034%/кВА∙км;

cosjв=0,89;

Принимаем провод СИП-2 3х25+1х25+1х25; DUуд.ф.=0,833%/кВА∙км;

DUф=0,833∙0,88=0,73%.

Так как дневная нагрузка на одном участке больше, чем вечерняя, то произведем проверку потери напряжения в дневной максимум.

Участок ТП-1 Для провода СИП-2 3х25+1х25+1х25; при cosjд=0,85

DUуд.ф.=0,815 %/кВА∙км

DUф =DUуд.ф.∙Мд=0,815∙32,82∙0,03=0,8 %

Участок 1-2 Для провода СИП-2 3х25+1х25+1х25; при cosjд=0,9

DUуд.ф.=0,833 %/кВА∙км

DUф =DUуд.ф.∙Мд=0,833∙21,11∙0,06=1,06 %.

Участок 2-3 Для провода СИП-2 3х25+1х25+1х25; при cosjд=0,8

DUуд.ф.=0,792 %/кВА∙км

DUф =DUуд.ф.∙Мд=0,792∙16,25∙0,06=0,77 %.

 

Найденные значения потерь напряжения DUф для каждого участка заносим в соответствующую колонку таблицы 2. Потери напряжения от начала линии для каждого участка представляют собой сумму потерь данного участка и предшествующих от начала линии.

Из таблицы видно, что потери напряжения от начала линии до наиболее отдаленных точек составляют в дневной максимум 4,48; 3,53; 3,44%,  что не превышает DUдоп=4,5%. Провода выбраны правильно. Результаты расчетов заносим в соответствующие колонки таблицы 2.

Для расчета потерь напряжения в фонарном проводе для любого участка необходимо мощность уличного освещения этого участка, в кВт, умножить на его длину lул, в км, и на удельную потерю напряжения DUуд, в %/кВА·км,  для фонарного провода

 

                     DUул=DUуд ∙Рул∙lул, %                        (4.11)

 

DUтп-1=2,407∙2,4∙0,09=0,51 %.

 

Результаты расчета остальных участков заносим в соответствующие колонки таблицы 2.

 

 

4.3 Проверка линии на колебание напряжения при пуске электродвигателей

 

 

 

При пуске асинхронных электродвигателей пусковые токи  многократно превышают значения номинальных. Поэтому в сети возникают большие потери напряжения, в результате снижается напряжение и на зажимах двигателей. В связи с этим после расчета сети по допустимым потерям напряжения необходимо ее проверить кратковременные колебания напряжения при пуске двигателей. Снижение  напряжения в момент пуска электродвигателя определяется по формуле

 

                         

                           (4.12)

где Zт – полное сопротивление трансформатора, Ом;

    Zс –сопротивление сети, Ом;

    Zд – полное сопротивление двигателя, Ом.

Сопротивление сети определяем по формуле

 

                           

                            (4.13)

 

где Zл – полное сопротивление линии, Ом.

Зная марку провода, рассчитывают активное  сопротивление линии. Поскольку линия выполнена изолированными проводами, то индуктивное сопротивление принимают равным нулю, тогда

 

                                Zл = Rл                             (4.14)