Электроснабжение сельского населенного пункта

6. Определение числа и мощности трансформаторов на подстанции

 

Для потребителей II и III категории  в зависимости от величины расчетной  нагрузки могут применяться трансформаторные подстанции с одним или двумя  трансформаторами. С учетом перспективы  развития (согласно заданию) выбирается коэффициент роста нагрузок трансформаторной подстанции (приложение I таблицы 8 [1]).

Расчетная нагрузка с  учетом перспективы развития определяется по формуле

 

 (6.1)

 

где  к_р - коэффициент роста нагрузок.

Мощность трансформатора выбирается по таблицам 22 приложения 1 [1] «Интервалы роста нагрузок для выбора трансформаторов», исходя из условия,

 

 

Где S_эн – нижний экономический интервал;

S_эв – верхний экономический интервал.

Выбранный трансформатор  проверяется по коэффициенту систематических перегрузок согласно приложения 1 таблицы 26 [1].

Выбранный трансформатор  проверяется по коэффициенту систематических перегрузок

 

 

Технические данные выбранного трансформатора заносятся в таблицу 6.1

 

Таблица 6.1 - Технические данные трансформатора

Тип	Номинальная мощность, кВА	Сочетание напряжений, кВ		Потери, кВт		Напряжение к.з. %	Ток х.х., %	Схема соединений
		В.Н.	Н.Н.	х.х	к.з.
ТМ-400	400	35	0,4	1,35	5,5	6,5	2,1	Y/Yн

7. Выбор типа подстанции

 

Для электроснабжения сельских потребителей на напряжении 0,38/0,22 кВ непосредственно возле центров потребления электроэнергии сооружают трансформаторные пункты или комплектные трансформаторные подстанции на 35, 6-10/0,38-0,22 кВ. Обычно мощности трансформаторных пунктов не очень значительны, и иногда их размещают на деревянных мачтовых конструкциях. Комплектные трансформаторные подстанции устанавливают на специальных железобетонных опорах. Трансформаторные пункты при использовании дерева монтируют на АП-образных опорах. Они имеют невысокую стоимость, и их сооружают в короткий срок, причем для их сооружения используют местные строительные материалы.

Комплектные подстанции полностью изготавливают на заводах, а на месте установки их только монтируют на соответствующих железобетонных опорах или фундаментах. Эксплуатация таких трансформаторных пунктов и комплектных подстанций очень проста, что обусловило их широкое применение в практике вообще и, особенно в сельской энергетике. Их применяют также на окраинах городов, а иногда и в качестве цеховых пунктов электроснабжения на заводах и фабриках. На этих подстанциях имеется вся необходимая аппаратура для присоединения к линии 35, 6-10 кВ (разъединитель, вентильные разрядники, предохранители), силовой трансформатор мощностью от 25 до 630 кВА и распределительное устройство сети 0,38/0,22 кВ, смонтированное в герметизированном металлическом ящике. На конструкции подстанции крепят необходимое число изоляторов для отходящих воздушных линий 0,38/0,22 кВ. К установке принимается комплектная трансформаторная подстанция киоскового типа с силовым трансформатором мощностью 400 кВА.

8. Определение  места расположения распределительной  подстанции. Конфигурация сети высокого  напряжения и определение величины  высокого напряжения

 

Распределительные, как  и потребительские трансформаторные подстанции следует располагать в месте, которое максимально приближено к центру электрических нагрузок. Координаты центра электрических нагрузок определяются аналогично сети 0,38 кВ.

 

Таблица 8.1 - Координаты потребителей сети высокого напряжения

х	1,5	8	6,5	8	8,5	8,5
у	5	7	6	5	5	3

 

Если рекомендуемое  в задание место расположения трансформаторной подстанции имеет  координаты, которые удалены от центра электрических нагрузок, то тогда трансформаторную подстанцию необходимо перенести в вершину квадрата, которая располагается ближе всего к центру электрических нагрузок.

 

Х=(474+1825,29+1746,86+1039,22+3833,22+3426,39)/330,81=6,87 км

Y=(1580,02+1597,13+1612,49+649,51+2254,83+1209,31)/330,81=4,95 км

 

Районная трансформаторная подстанция устанавливается в точке  С. Конфигурация сети высокого напряжения приведена на рисунке 8.1

 

Рисунок 8.1 - Конфигурация сети высокого напряжения.

 

Оптимальное напряжение определяется по формуле

 

где L_эк – эквивалентная длина линии, км;

Р₁ – расчётная мощность на головном участке, кВт.

Эквивалентная длина участка определяется по формуле

 

 

Где L_i – длина i-го участка линии, км;

Р_i – мощность i-го участка линии, кВт.

Эквивалентная длина  составит

 

L_эк=5,385+0,000771×(638,68+452,519+383,27+1253,338+185,699+801,759)= =8,249 км

 кВ.

9. Определение нагрузок в сети высокого напряжения

 

Нагрузки определяются для каждого участка сети. Если расчётные нагрузки отличаются по величине не более чем в четыре раза, то их суммирование ведётся методом коэффициента одновремённости по формулам

 

 

где  к_о – коэффициент одновремённости;

в противном случае суммирование нагрузок ведется методом надбавок по формулам

,

,

 

Где Р_max; Q_max – наибольшие из суммируемых нагрузок, кВт, квар;

DР_i; DQ_i – надбавки от i-х нагрузок, кВт, квар.

Расчёт ведётся для  участка РТП-ТП1, результаты остальных расчётов показаны в таблицу 9.1

 

P_д=400,88+90+178+170+194+299=1331,88 кВт,

Q_д=255,8+39,5+20,4+127+155+3,8=601,5 квар,

 кВА

P_в=362,3+90+178+110+178+44=962,3 кВт,

Q_в=249,5+39,5+15,1+74,5+139+17,2=534,8 квар,

 кВА

 

Таблица 9.1 - Результаты суммирования нагрузок в сети высокого напряжения

Номер участка	Рд, кВт	Qд, квар	Sд, кВА	Рв, кВт	Qв, квар	Sв, кВА
РТП-ТП4	1331,88	601,5	1461,405	962,3	534,8	1100,923
ТП4-ТП2	593,8	346	687,251	510,2	266,1	575,424
ТП2-ТП3	415,8	325,6	528,114	332,2	251	416,362
ТП3-ТП1	245,8	198,6	316,005	222,2	176,5	283,769
ТП4-ТП5	699,88	459,8	837,405	653,3	443,5	789,615
ТП5-ТП6	400,88	42,3	403,105	58,26	25,1	63,436

 

 

10. Расчёт сечения проводов  сети высокого напряжения

 

Расчёт сечения проводов сети высокого напряжения производится по экономической плотности тока

 

 ,

 

Где I_р – расчётный ток участка сети, А;

j_эк – экономическая плотность тока, А/мм²

Продолжительность использования  максимума нагрузки Т_м приводится в табл.10 П.1[1].

Максимальный ток участка  линии высокого напряжения определяется по формуле

 

,

 

Где S_p – полная расчетная мощность, кВА;

U_ном – номинальное напряжение, кВ.

Расчёт сечения проводов ведётся для всех участков сети ТП1-ТП6, расчет сечения проводов на остальных  участках ведется аналогично, и результаты расчётов сводятся в таблицу10.1

 

Таблица 10.1 - Расчёт сечения  проводов в сети высокого напряжения

Участок сети	Sр, кВА	Рр, кВт	Iр, А	Тм, час	jэк., А/мм2	Fэк, мм2	Марка провода
РТП-ТП4	1461,4	1331,88	24,106	3400	1,1	21,915	AC-25
ТП4-ТП2	687,25	593,8	11,336	3400	1,1	10,306	AC-16
ТП2-ТП3	528,11	415,8	8,711	3400	1,1	7,919	AC-16
ТП3-ТП1	316	245,8	5,212	3200	1,1	4,738	AC-16
ТП4-ТП5	837,4	699,88	13,813	3400	1,1	12,557	AC-16
ТП5-ТП6	403,1	400,88	6,649	3400	1,1	6,045	AC-16

 

 

11. Определение потерь напряжения в высоковольтной сети и трансформаторе

 

Потери напряжения на участках линии высокого напряжения в вольтах определяются по формуле

 

 

где Р – активная мощность участка, кВт;

Q – реактивная мощность участка, квар;

r_о – удельное активное сопротивление провода, Ом/км (табл.18 П1 [1]);

х_о – удельное реактивное сопротивление провода, Ом/км (табл.19 П.1[1]);

L – длина участка, км.

Потеря напряжения на участке сети на участке сети высокого напряжения в процентах от номинального, определяется по формуле

 

 

Расчёт ведётся для  всех участков ТП1-ТП6 и сводятся в  таблицу 11.1

 

Таблица 11.1-Потери напряжения в сети высокого напряжения

Участок сети	Марка провода	Р, кВт	rо, Ом/км	Q, квар	хо, Ом/км	L, км	DU, В	DU,%
РТП-ТП4	AC-25	1331,88	1,139	601,5	0,45	5,385	51,114	0,146
ТП4-ТП2	AC-16	593,8	1,8	346	0,45	2	34,986	0,099
ТП2-ТП3	AC-16	415,8	1,8	325,6	0,45	1,802	25,57	0,073
ТП3-ТП1	AC-16	245,8	1,8	198,6	0,45	5,099	15,194	0,043
ТП4-ТП5	AC-16	699,88	1,8	459,8	0,45	0,5	41,905	0,119
ТП5-ТП6	AC-16	400,88	1,8	42,3	0,45	2	21,16	0,06