Проектирование системы электроснабжения промышленного района

 

поселки		Ракт. (кВт)	∑Ракт. (кВт)	cosφ	S (кВА)	∑S (кВА)	tgφ	Q (кВАр)	∑Q (кВАр)
1	Быт	130	330	0.85	152.94	402,94	0.62	80.57	230,57
	Пр-во	200		0.8	250		0.75	150
2	Быт	120	120	0.85	141,18	141,18	0.62	74,4	74,4
	Пр-во	-		-	-		-	-
3	Быт	80	160	0.84	95.24	190,48	0.65	51.67	103.35
	Пр-во	80		0.84	95.24		0.65	51.67

 

 

 

 

 

 

5. Выбор оптимального  напряжения

 

        5.1 Общие положения.

Выбор оптимального номинального напряжения является очень важной задачей. Величина номинального напряжения электрической сети весьма существенно влияет на ее технико-экономические показатели. При более высоком напряжении повышается пропускная способность линий, имеющих одно и то же сечение проводов, снижаются потери мощности, энергии и напряжения, уменьшается расход материала на провода (за исключением тех случаев, когда сечения проводов выбираются из условий коронирования), упрощаются схемы соединений подстанций, облегчается дальнейшее развитие сети. Все это приводит часто к уменьшению расходов на эксплуатацию сети. В то же время в сетях более высокого напряжения увеличивается стоимость электрооборудования и сооружения линий.

Величину напряжения питающих линий определяют в основном передаваемой мощностью и длиной линии:

,        

где S – полная передаваемая мощность, МВА; L – длина линии, км.

После определения оптимального напряжения выбирается ближайшее большее стандартное номинальное напряжение.

 

5.2 Расчет оптимальных напряжений в высоковольтных линиях от ГПП до поселков.

1) Расчет оптимального напряжения  в ВЛ до первого поселка:

 кВ

С учетом  40%-ой погрешности формулы и полученного оптимального напряжения подбираем ближайшее большее номинальное напряжение  Uном = 35кВ.

2)Расчет оптимального напряжения  в ВЛ до второго поселка:

 кВ

С учетом  40%-ой погрешности формулы и полученного оптимального напряжения подбираем ближайшее большее номинальное напряжение  Uном = 10 кВ.

3)Расчет оптимального напряжения  в ВЛ до третьего поселка:

 кВ

С учетом  40%-ой погрешности формулы и полученного оптимального напряжения подбираем ближайшее большее номинальное напряжение  Uном = 10 кВ.

6. Выбор сечения проводов.

 

                                  6.1 Общие положения

Сечения проводов выбирают по нескольким условиям: 

• по допустимой токовой нагрузке (по нагреву);
• по механической прочности;
• по величине потерь напряжения;
• по экономической плотности тока;
• по условиям тлеющего разряда

 
Выбор сечения проводов по нагреву осуществляется по расчетному току: 
, 
где S – расчётная полная мощность, передаваемая по ВЛ;

Uн – номинальное напряжение ВЛ. 
По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее большее стандартное сечение провода.

Потери электроэнергии при передаче по линии возрастают с увеличением сопротивления линии, которое, в свою очередь, определяется сечением провода: чем больше сечение провода, тем меньше потери. Однако при этом возрастают расходы цветного металла и капитальные затраты на сооружение линии. 
Потребители электрической энергии должны быть обеспечены качественной электрической энергией. Основным показателем качества электрической энергии является подводимое к потребителям напряжение. Т.к. в проводах линии неизбежно происходят потери напряжения, то эти потери нормируются и не должны превышать определенных пределов: ± 5 % – в нормальном; ± 10 % – в аварийном режиме работы сети. 
 
Потери напряжения в линии могут быть определены по формуле: 
, 
где Р и Q – суммарная активная и реактивная мощность соответственно, передаваемые по ВЛ; 
R и X – активное и индуктивное сопротивления линии (r0 и x0 – удельные значения активного и индуктивного сопротивления ВЛ). 
L – длина ВЛ. 
 
Для проверки проводов на механическую прочность проводят специальный механический расчет. Но чтобы не производить механический расчёт, достаточно выполнение условий: площадь сечения алюминиевых проводов должна быть не менее 16 мм2, а медных – не менее 6 мм2

 

6.2 Расчёт и выбор сечения проводов по условию нагрева 
 
Определяем расчётные токи ВЛ от ГПП до поселковых понизительных подстанций: 
 
 
6.2.1 ВЛ ГПП – П/пс № 1: 
 
Iр =   =  = 6.65 А 
 
Из таблицы длительно допустимых токовых нагрузок на неизолированные провода ВЛ (прокладка вне помещений) определяем: должно выполняться условие Iр ≤ Iд; для длительно допустимого тока Iд = А площадь сечения провода марки АС равна s = 16 мм2. Т.е. по условию нагрева выбираем для ВЛ провод АС-16. 
 
 

6.2.2 ВЛ ГПП – П/пс № 2: 
 
Iр =   =  = 8.15 А 
 
Из таблицы длительно допустимых токовых нагрузок на провода ВЛ (прокладка вне помещений) определяем: должно выполняться условие Iр ≤ Iд; для длительно допустимого тока Iд = 105 А площадь сечения провода марки АС равна s = 16 мм2. Т.е. по условию нагрева выбираем для ВЛ провод АС-16. 
 
 
6.2.3 ВЛ ГПП – П/пс № 3: 
 
Iр =   =  = 11 А 
 
Из таблицы длительно допустимых токовых нагрузок на провода ВЛ (прокладка вне помещений) определяем: должно выполняться условие Iр ≤ Iд; для длительно допустимого тока Iд = 105 А площадь сечения провода марки АС равна s = 16 мм2. Т.е. по условию нагрева выбираем для ВЛ провод АС-16.

 

 

 

 

6.3 Выбор сечения проводов  по условию механической прочности 
 
По механической прочности рекомендуется брать для ВЛ выше 1кВ провода диаметром не меньше 35 мм2. Мы выбираем самонесущий изолированный провод СИП-3 на 35 кВ для линии от ГПП до П/пс №1. А для линий от ГПП до П/пс №2 и №3 мы выбираем СИП-3 на 10 кВ. 

Конструкция: 
1. Токопроводящая жила — скручена из круглых проволок из алюминиевого сплава, уплотненная, имеет круглую форму. 
2. Изоляция — впрессована из светостабилизированного сшитого полиэтилена черного цвета. Номинальная толщина изоляции защищенных проводов на номинальное напряжение 10-20 кВ — 2,3 мм, на номинальное напряжение 35 кВ - 3,5 мм.  
 
Применение: 
Провода защищенные марки СИП-3 предназначены для применения в воздушных линиях электропередачи на напряжение 6-20 кВ и 35 кВ.  
 
Несмотря на то, что стоимость СИП больше, чем неизолированных проводов, мы всё-таки выбираем их за ряд технических и экономических преимуществ:

• Возможность монтажа СИП без отключения линии.
• Бесперебойная работа в экстремальных условиях
• Долговечность.
• Минимальные затраты при эксплуатации.
• Антивандальность линии.

 

Характеристики СИП-3:

• Площадь сечения: s = 35 мм2;
• Длительно допустимый ток: Iд = 200 А (для напряжения до 20 кВ), Iд = 220 А (для напряжения 35 кВ);
• Удельное активное сопротивление: r0 = 1,2 Ом/км;
• Удельное реактивное сопротивление: х0 = 0,1 Ом/км.

 

 

6.4 Расчёт и выбор сечения проводов по экономической плотности тока 
 
 
6.4.1 ВЛ ГПП – П/пс № 1: 
Для проводов с ПВХ изоляцией и жилами по ПУЭ экономическая плотность тока (при числе часов использования максимума нагрузки Тmax более 5000 часов в год) составляет jэк = 1,2 А/мм2. Находим значение площади сечения провода по формуле: 
 
s =   =  = 5,54 мм2. 
 
 

6.4.2 ВЛ ГПП – П/пс № 2: 
Для проводов с ПВХ изоляцией и жилами по ПУЭ экономическая плотность тока (при числе часов использования максимума нагрузки Тmax более 5000 часов в год) составляет jэк = 1,2 А/мм2. Находим значение площади сечения провода по формуле: 
 
s =   =  = 6,79 мм2. 
 
 
6.4.3 ВЛ ГПП – П/пс № 3: 
Для проводов с ПВХ изоляцией и жилами по ПУЭ экономическая плотность тока (при числе часов использования максимума нагрузки Тmax более 5000 часов в год) составляет jэк = 1,2 А/мм2. Находим значение площади сечения провода по формуле: 
 
s =   =  = 9,17 мм2.

 

 

 

 

 

6.5. Расчёт и выбор сечения проводов по условию величины падения напряжения 
 
6.5.1 ВЛ ГПП – П/пс № 1: 
 
ΔU =   =  = 0,0079 = 0,79% 
 
Полученные потери напряжения в линии ΔU = 0,79 % ≤ ± 5 % – удовлетворяют требованиям ПУЭ, поэтому провод СИП-3 подходит по условию падения напряжения. 
 
 
6.5.2 ВЛ ГПП – П/пс № 2: 
 
ΔU =   =  = 0,018 = 1,8% 
 
Полученные потери напряжения в линии ΔU = 1,8 % ≤ ± 5 % – удовлетворяют требованиям ПУЭ, поэтому провод СИП-3 подходит по условию падения напряжения. 
 
 
6.5.3 ВЛ ГПП – П/пс № 3: 
 
ΔU =   =  = 0,024 = 2,4% 
 
Полученные потери напряжения в линии ΔU = 2,4 % ≤ ± 5 % – удовлетворяют требованиям ПУЭ, поэтому провод СИП-3 подходит по условию падения напряжения. 
 
 

             6.6 Выбор сечения по условию тлеющего разряда 
Поскольку явление тлеющего разряда учитывают только для линий напряжением 110 кВ и выше, то для ВЛ 10 кВ и 35 кВ условие тлеющего разряда не повлияет на выбор сечения проводов. 
 

Итог: 
Таким образом, исходя из всех пяти условий выбора сечения проводов для всех трёх линий выбираем провода СИП-3 (на 35 кВ и на 10 кВ, сечением 35 мм2), поскольку провода этой марки по результатам расчётов удовлетворяют всем пяти условиям выбора.

   

 

 

 

 

 

7. Расчет и выбор сечения проводов  линий от понизительных подстанций  до потребителей.

Расчет номинальных токов и проверка выбранных проводов по потери напряжения внутри поселков (от трансформаторной подстанции до потребителей) ведется аналогично пункту 6. Расстояния от понижающих трансформаторных подстанций, установленных в поселках, до потребителей указаны в ситуационном плане (пункт 2). Разницу в подборе проводов составляет лишь то, что потеря напряжения от понижающей трансформаторной подстанции до поселков может превышать 5 % , т.к. вопрос о качестве электроэнергии не столь принципиален (ΔUбыт<10%). Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

поселок		S	Р	Q	Uном	L	I расч	rуд	R	xуд	X	ΔU	Провода (мм2)
		(кВА)	(кВт)	(кВАр)	(кВ)	(км)	(А)	(Ом/км)	(Ом)	(Ом/км)	(Ом)	(%)	доп.токи (А)
I	Быт	152,941	130	80,57	0,4	0,15	220,75	0,45	0,07	0,066	0,010	5,980	АС-70/11  (265)
	Пр-во	250	200	150	0,4	0,15	360,84	0,23	0,03	0,059	0,009	5,084	АС-120/19  (385)
II	Быт	94,12	120	74,4	0,4	0,1	135,85	0,54	0,05	0,069	0,007	4,394	АС-50/8  (215)
III	Быт	95,24	80	51,67	0,4	0,2	137,47	0,76	0,15	0,072	0,014	8,108	АС-35/6,2  (175)
	Пр-во	95,24	80	51,67	0,4	0,1	137,47	1,53	0,15	0,072	0,007	7,877	АС-35/6,2  (175)