Электроснабжение завода

1.5 Расчет  сетей 0,4 кВ

Определение допустимых потерь напряжения и оптимальных надбавок трансформатора.

Исходными данными для расчета электрических сетей являются допустимые нормы отклонения напряжения. Для сельскохозяйственных потребителей при нагрузке 100% оно не должно выходить за пределы –5%, а при нагрузке 25% за пределы +5% от номинального.

Допустимые потери напряжения в линиях 10кВ и 0,38кВ определяются путем составления таблиц отклонения напряжения. Как правило, при составлении таблиц рассматривают ближайшую и удаленную трансформаторные подстанции в режиме максимальной (100%) и минимально (25%) нагрузки. В нашем случае следует определить потери напряжения и надбавку для проектируемой ТП /4/.

Отклонение напряжения определяется из следующей формулы:

                                       (8) 
                                                  (9) 
где  dU100, dU25 – отклонение напряжения при 100% и 25% нагрузке, %;

DU100, DU25 – потеря напряжения при 100% и 25% нагрузке, %;

Н100, Н25 - надбавки при 100% и 25% нагрузке, %.

Для нашего случая имеем, отклонение напряжения у потребителя:

                             (10) 
где  dUп – отклонение напряжения у потребителя, %;

dUнб – отклонение напряжения на шинах питающей подстанции, %;

DUтр – падение напряжения в трансформаторе, %;

DU10 – падение напряжения в линии 10кВ, %;

DU0.38 – падение напряжения в линии 0.38кВ (складывается из  
                            наружных и внутренних), %;

Из формулы (10) выражаем:

Подставляя числовые значения, получаем:

Принимаем:

 

Определяем снижение напряжения у потребителя при 25% нагрузке:

Так как dUп < 5%, делаем вывод, что допустимые потери напряжения и оптимальные надбавки трансформатора определили верно.

Все расчеты сводим в таблицу 3

Таблица 3 Определение допустимых потерь напряжения и оптимальных надбавок трансформатора.

N п/п	Элементы схемы	Нагрузка
		100%	25%
1	Отклонение на шинах 10 кВ	+6	-2
2	Потеря напряжения 10 кВ	-4,5	-1,13
3	Трансформатор 10/0,38 кВ: потери напряжения надбавка	-4 +2,5	-1 +2,5
4	Потеря напряжения 0,4 кВ	-5	0
5	Потребитель	-5.0	-1,63

 

Определяем количество линий и трассы их прохождения, чтобы рационально распределить  мощность по линиям и придать схеме большую гибкость при оперативных переключениях принимаем три линии. Составление схем сетей 0,38 кВ.

На расчетной схеме указываем:

• Источник питания (ТП);
• Линий (Л1, Л2, Л3);
• Номера узлов;
• Расстояние между узлами, км;
• Дневную и вечернюю расчетную мощность потребителя.

Рисунок 4 Схема воздушной линии сети 0,38 кВ

Рисунок 5 Схема кабельной линии сети 0,38 кВ

1 – птичник на 36000 кур; 2, 5 – птичник  на 4160 кур; 3 – яйцесклад; 4 – зерносклад; 6 – контора; 7 – магазин.

Электрический расчет сети 0,38кВ производится с целью выбора сечения и марки проводов и кабелей линии, а также проверки качества напряжения у потребителя. При расчете пользуемся методом расчета электрических сетей по экономическим интервалам нагрузок

Произведем расчет кабельной линии от трансформаторной подстанции до птичника на 4160 кур. Площадь поперечного сечения токоведущих жил определяем по допустимому нагреву.

Расчетный ток линии составляет:

                                            , (11) 
где Рр – расчетная мощность на вводе объекта, кВт;

Uн – номинальное напряжение, кВ.

А

По таблице 12.1 /5/ принимаем сечение кабеля F=4,0 мм2 с Iдоп=38 А при прокладке в земле.

38А > 30,4А

Принимаем к прокладке в земле кабель марки АВВГ 5х4, проверяем выбранный кабель на допустимые потери напряжения.

Потери напряжения в линии определяем по формуле:

                                                     , (12) 
где l – длинна линии, м;

с – коэффициент зависящий от системы напряжения и материала  
                проводника /9/.

Проверяем условие:

                                                     , (13) 
где Uдоп – допустимая потеря напряжения в сети 0,38 кВ таблица (3) 
условие не выполняется, следовательно, выбираем кабель с сечением жил на порядок выше, и проводим повторную проверку.

 

Условие выполняется. Расчет для других линий аналогичен. Данные сводим в таблицу (6)

Произведем расчет воздушных линий. Разбиваем линии на участки и определяем расчетные мощности на участках путем суммирования расчетных мощностей, проходящих через данный участок, кВт:

                                 Pр = Pнаиб. + SDР, (14) 
где  Рр – расчетное значение максимальной мощности, кВт;

Рнаиб. – наибольшее значение мощности, кВт;

SDР – сумма надбавок /4/, кВт.

Пользуясь расчетной схемой высоковольтной сети определяем максимальные нагрузки.

Участок сети	Расчет максимальной дневной нагрузки
	Линия 1
0-1	Р0-1 = Р1 =120 кВт,
	Линия 2
0-2	Р0-2 = Р2 + DР3 + DР4 =20+6+3 =29 кВт,
2-3	Р2-3 = Р2 =  20 кВт,
2-4	Р2-4  = Р3 + DР4 = 10 + 3 = 13 кВт,
4-5	Р4-5 = Р4  = 5 кВт,
	Линия 3
0-6	Р0-6 = Р5 + DР6 + DР7= 20+9,2+0,6 =29,8 кВт
6-7	Р6-7 = Р5 =  20 кВт,
6-8	Р6-8 = Р6 + DР7 =15+0,6 =15,6 кВт,
8-9	Р8-9 = Р7 =2 кВт

 

Определение средневзвешенного коэффициента мощности. Далее рассчитываем средневзвешенный коэффициент мощности по следующей формуле:

                                                 (15) 
где Pi – расчетная мощность i – го потребителя, кВт;

cosji - коэффициент мощности i – го потребителя.

Пользуясь расчетной схемой, определяем средневзвешенный коэффициент мощности:

Для линии Л2 (Фидер 2):

Участок сети 0-2:  ,

Участок сети 2-3: сosj2-3 = 0,75 (т.к. один потребитель),

Участок сети 2-4:  (т.к. потребители имеют одинаковый сosj),

Участок сети 4-5: сosj4-5 = 0,7(т.к. один потребитель),  

Аналогичным образом рассчитываем линии. Результаты расчетов сводим в таблицу (4).

Определение полных мощностей на участках сети. Далее, определяем полную расчетную мощность на всех участках сети, кВА по следующей формуле:

 (16) 
где  Рр – расчетная мощность на участке, кВт;

cosj - коэффициент мощности.

Участок сети 0-1 для  линия Л-1 :

Аналогичным образом определяем полную мощность на других участках сети. Полученные значения сводим в таблицу (4).

Определение эквивалентной мощности. Затем определяем эквивалентную нагрузку по следующей формуле:

(17) 
где Sр – расчетная мощность на участке, кВА;

Kд – коэффициент, учитывающий динамику роста нагрузок. Принимаем для вновь сооруженных сетей Kд = 0,7 /4/.

Получаем:

Для линии 1 (Фидер 1) участок сети 0-1:

Аналогичным образом определяем эквивалентную мощность на других участках сети. Полученные значения сводим в таблицу 4.

Таблица 4 Результаты расчетов полной и эквивалентной мощностей для дневного максимума.

Участок сети	P, кВт	сosj	S, кВА	Sэ, кВА
Линия 1
0-1	120	0,75	160	112
Линия 2
0-2	29	0,73	21,2	14,8
2-3	20	0,75	26,6	18,62
2-4	13	0,7	18,5	13,02
4-5	5	0,7	7,1	4,97
Линия 3
0-6	29,8	0,79	37,3	26,1
6-7	20	0,75	26,7	18,7
6-8	15,6	0,85	18,4	12,9
8-9	2	0,85	2,4	1,68

Толщина слоя гололеда b = 5 мм (Расчет ведется применительно к Гродненской области). Для выбора сечения проводов используем приложение 33 /4/. Подбираем: Для линии 1 (Фидер 1) участок сети 0-1:

Интервал экономических нагрузок: свыше 26,4 кВА. Выбираем провод А50. Аналогичным образом предварительно подбираем сечения проводов для других участков. Результаты сводим в таблицу 5.

Таблица 5 Предварительное определение сечения проводов на участках линии

Участок линии	Интервал экономических нагрузок, кВА	Марка провода
Линия 1
0-1	свыше 26,4	5А50+А50
Линия 2
0-2	5,5 … 26	5А25+А25
2-3	5,5 … 26	5А25+А25
2-4	5,5 … 26	5А25+А25
4-5	5,5 … 26	5А25+А25
Линия 3
0-6	5,5 … 26	5А25+А25
6-7	5,5 … 26	5А25+А25
6-8	5,5 … 26	5А25+А25
8-9	5,5 … 26	5А25+А25

 

Определение потерь напряжения на участках линии.

Потеря напряжения на участке сети определяется по следующей формуле:

(18) 
где  Sp – расчетная мощность участка сети, кВА;

l – длина участка, км;

Uн – номинальное напряжение на участке, кВ;

r0, x0 – соответственно, удельные активное и индуктивное  
                      сопротивления провода, Ом/км, принимаются по таблице  
                      приложений 3 и 15 для среднегеометрического расстояния  
                       между проводами 600мм;

Потеря напряжения на участке сети в процентах определяется по следующей формуле: