- •Определения
- •Производство электроэнергии
- •Системы тока и номинальные параметры электроустановок
- •Шкала действующих значений межфазных напряжений приёмников электроэнергии и линий электропередачи
- •Шкала номинальных токов
- •Системы электроснабжения.
- •Система постоянного тока напряжением 3 кВ.
- •Постоянного тока
- •Система переменного тока напряжением 25 кВ
- •Однофазного переменного тока 25 кВ
- •Система однофазного переменного тока 2 X 25 кВ
- •От тп переменного тока системы 2 х 25 кВ
- •Тяговые подстанции. Схемы электроснабжения тяговых подстанций, их достоинства и недостатки.
- •Или участка дороги переменного тока с пятью промежуточными подстанциями между смежными опорами, получающими питание от энергосистемы
- •Линии или участка дороги переменного тока от одноцепной линии с пятью промежуточными подстанциями между смежными опорными
- •Электрические сети.
- •Схемы электрических сетей
- •Изоляторы
- •Кабельные линии
- •Размещение кабелей в земляной траншее.
- •Прокладка кабелей в полуподземном наружном канале.
- •Мероприятия по охране окружающей среды
- •Расчёты электрических сетей
- •4. Определение потерь и отклонений напряжений.
- •Линии продольного электроснабжения на участках, электрифицированных и на постоянном и переменном токе.
- •Показатели, характеризующие приёмники электрической энергии
- •Определение расчётных нагрузок.
- •Порядок расчёта нагрузок по методу коэффициента максимума
- •Схемное и конструктивное выполнение и секционирование линий. Присоединение к ним потребителей.
- •Радиальные схемы
- •Радиальная схема электрической сети
- •Радиальные схемы
- •Магистральные схемы
- •Магистральные схемы
- •Смешанные схемы
- •Электроснабжение железнодорожных узлов и линейных станций.
- •Выбор мест расположения гпп, црп, тп
- •Распределительные сети напряжением ниже 1000 в, главная понизительная подстанция, центральная распределительная подстанция, трансформаторная подстанция, их схемы.
- •2.2. Пункты питания
- •2.3. Воздушные линии
- •2.4. Габариты линий
- •2.5. Опоры и приставки
- •2.6. Изоляция, арматура, провода и кабели
- •2.7. Линейное оборудование
- •2.8. Заземления
- •Особенности схем питания вл сцб
- •Назначение устройств сцб и основные требования, предъявляемые к электроснабжению устройств автоблокировки.
- •Системы электропитания устройств сцб. Электрические схемы подключения фидера сцб к шинам тяговой подстанции.
- •Конструктивное выполнение линий и узлов питания сигнальных
- •Точек. Защита питающих линий автоблокировки и трансформаторов.
- •Особенности резервирования устройств автоблокировки. Сравнение устройств электроснабжения автоблокировки и нетяговых потребителей. Режимы работы и автоматика.
4. Определение потерь и отклонений напряжений.
Повышенное напряжение на зажимах асинхронного двигателя приводит к перегреву обмотки статора и ускоряет износ изоляции. При понижении уровня напряжения уменьшается вращающий момент двигателя, падает частота вращения, нарушается режим работы электропривода, увеличивается потребляемый ток и перегревается изоляция.
20
Отклонением напряжения называется алгебраическая разность между фактическим напряжением сети и номинальным напряжением электроприёмника, отнесённая к номинальному напряжению:
±V = · 100 [%]
В нормальном режиме работы отклонение напряжения на зажимах электродвигателей и аппаратов пуска и управления должно быть не более ± 5 %, в отдельных случаях + 10 %.
Для установок рабочего освещения производственных помещений, общественных зданий и наружного прожекторного освещения допускается отклонение напряжения от – 2,5 % до + 5 %. В послеаварийном режиме допустимо дополнительное снижение напряжения на 5 %.
Потерей напряжения называется алгебраическая разность между напряжением у источника питания и напряжением в месте подключения потребителя к сети:
ΔU = U1 – U2,
или в процентах к номинальному напряжению:
ΔU% = · 100
Падением напряжения называется геометрическая разность векторов напряжений переменного тока в начале и конце рассматриваемого участка сети:
Ū1 – Ū2 = Ī ·Z = Ī · (R + j · Х)
Воздушные и кабельные линии электропередачи обладают продольными активным R и индуктивным X сопротивлениями и естественной ёмкостью по отношению к земле. Активное и индуктивное сопротивления определяются соответственно:
R = r0 · l ; X = x0 · l,
где l – длина линии, км.
Сумма падений напряжений в линии на фазу:
ΔU = rАВ · IАВ · cos φАВ + хАВ · IАВ · sin φАВ + rВС · IВС · cos φВС + хВС · IВС · sin φВС
Линейная потеря напряжения:
ΔUл =
В процентах по отношению к номинальному напряжению
ΔUл = 100 %
5. Потери мощности и энергии в электрических сетях необходимо определять для оценки экономичности сетей, для уточнения нагрузок линий электропередач.
Потери активной мощности Р в любом трёхфазном элементе сети с сопротивлением r и током I:
ΔР = 3 · I2 · r
21
Потери реактивной мощности:
ΔQ = 3 · I2 · х
6. Потери энергии пропорциональны квадрату тока, сопротивлению цепи и времени. Обычно расчётным временем считается год (8760 ч.).В течении года ток во времени меняется и поэтому расчёт потерь энергии ведут по наибольшему току I mах, а изменение тока во времени в течении года учитывается временем наибольших потерь τmах Годовые потери энергии в линии трёхфазного тока:
ΔAr = 3 · I 2mах · r · τmах = ΔРmах · τmах,
Значение τmах можно определить по формуле, полученной на основании статических исследований:
τmах = (0,124 + Тmах · 10- 4)28760,
где Тmах – продолжительность использования максимума нагрузки.
Задача
|
Кабельная линия трёхфазного тока напряжением 10 кВ, проложенная в земле, питает две нагрузки. Выбрать площадь сечения кабелей, если известно Тmax1= =Т max2 = 6000 ч; t земли = +10оС. Потери напряжения не должны превышать 6%. Оценить потери мощности, к.п.д. и потери энергии линии.
|
Решение.
Определяем реактивные мощности нагрузок:
QB = PB · tg φB = 1000 = 750 квар;
QC = PC · tg φC = 400 = 193 квар.
Определяем токи нагрузок:
IB = = = = 72,5 А;
IС = = = = 25,6 А.
22
Выбираем кабель ААБ для прокладки в земле. Нагрузка на кабели на участке АВ схемы
IАВ = = = = =97,5 А.
Выбираем кабель по длительно допустимой нагрузке. Исходим при этом из режима, когда на участке АВ один кабель отключён (авария или ремонт) и вся нагрузка покрывается одним кабелем. Выбирается трёхжильный кабель 10 кВ сечением 3х35 мм2. Его нагрузка при прокладке в земле Iдоп = 115 А. Условие Iдоп ≥ >Imax выполняется (115 А > 97,5 А). Расчётная температура земли +10оС, а нагрузка на кабели при t земли равна +15 оС. Поправочный коэффициент на температуру земли kт = 1,04. Тогда
I'доп = 115 · 1,04 = 119,5 А > 97,5 А.
Расчёт на параллельную укладку двух кабелей не ведётся, так как при включённых двух кабелях нагрузка каждого будет составлять 0,5 · 97,5 = 48,75 А.
Итак, по максимальной нагрузке проходит кабель ААБ 3х3,5 мм2, напряжением 10 кВ.
Проводим выбор кабеля по экономичной плотности тока (в соответствие с ПУЭ распределительная сеть выбирается по экономичной плотности тока при Тmax = =5000 ч). Для кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией при Тmax> >500 ч имеем jэк = 1,2 А/мм2. Исходя из экономичной плотности тока участок АВ должен иметь два кабеля.
Определяем экономичную площадь сечения кабеля:
Sэк АВ = 48,75/1,2 = 40,6 мм2.
Выбираем кабель ААБ 3х50 мм2. Большим оказалось сечение по экономичной плотности тока. Выбираем окончательно для участка АВ два кабеля 10 кВ ААБ 3х50 мм2.
На участке ВС: Iн = 25,6 А. По длительно допускаемой нагрузке выбираем кабель ААБ 3х16 мм2 (Iдоп = 75 А). Учитывая, что 75 А>>25,6 А, уточнений по температуре земли не проводим.
По экономичной плотности тока найдём
Sэк ВС = 25,6/1,2 = 21,4 мм2.
Выбираем кабель ААБ 3х25 мм2. Это сечение и будет окончательным для участка ВС, так как оно больше, чем по условию наибольшей нагрузки.
Определяем максимальную потерю напряжения. Для этого определяем сначала r и x участков.
r0 AB = 0,620 Ом/км x0 АВ = 0,09 Ом/км
r0 BC = 1,240 Ом/км x0 ВC = 0,099 Ом/км
Результирующие активное и индуктивное сопротивления
xАВ = 0,09·5 = 0,45 Ом; rAB = 0,620·5 = 3,10 Ом;
xВC = 0,099·3 = 0,297 Ом; rBC = 1,240·3 = 3,72 Ом.
Пренебрегая ёмкостной проводимостью кабелей, находим потерю напряжения на фазу:
ΔU = rAB · IAB · cos φAB + xAB · IAB · sin φAB + rBC · IBC · cos φBC + + xBC · IBC · sin φBC = 3,10 · 97,5 · 0,8 + 0,45 · 97,5 · 0,6 + 3,72 · 25,6 · 0,9 + 0,297 · 25,6 · 0,436 = 242 + 26,4 + + 86 + 3,3 = 357,0 В.
Линейная потеря напряжения ΔUл = = = 618 В.
В процентах по отношению к номинальному напряжению
ΔUл = 100 = 100 = 6,18% ≈ 6%.
Следует отметить, что потеря напряжения определялась при одном отключённом кабеле на участке АВ и в пренебрежении ёмкостной проводимостью кабельной сети.
Потери мощности:
ΔPΣ = 10-3 = 95,8 кВт
ΔQΣ = 10-3 = 13,4 кВар.
Полная мощность, поступающая в сеть от источника А:
ŚΣ = PB + PC + ΔPΣ + j(QB + QC + ΔQΣ) =
= 1000 + 400 + 95?8 + j(750 + 193 + 13,4) = 1495,8 + j956,4
К.п.д. сети:
η = · 100 = · 100 = 93,60 %.
Определяем потери энергии:
τнб = (0,124 + 6000·10-4)2 · 8760 = 4600
Годовые потери энергии:
ΔА = 95,8 · 4600 = 440680 кВт·ч/год.
Характеристика нетяговых потребителей и схем их питания.