3.Электрический расчет распределительных сетей

3.1.Разработка вариантов схем сети

Втехническом задании на проектирование всегда дается план расположения источников питания и потребителей электроэнергии. В задании на курсовое проектирование план задается схематично, поэтому прежде чем разрабатывать различные варианты схем сети, необходимо вычертить в масштабе план расположения источников питания и нагрузок по длинам, указанным в задании.

Для выбора оптимальной схемы сети следует разработать4–5 вариантов схем. Все разработанные варианты должны в одинаковой степени отвечать необходимым требованиям надежной работы электрической сети в нормальных и аварийных режимах и в то же время по возможности требовать для своего исполне - ния меньше оборудования, аппаратов и материалов. Из разработанных вариантов схем для дальнейшего расчета следует выбрать два наиболее выгодных по длине линий (с меньшей суммарной длиной линий) варианта.

При разработке вариантов схем следует руководствоваться следующими положениями и указаниями, установленными опытом проектирования и эксплуатации электрических сетей.

Обеспечение надежности электроснабжения потребителей производится в соответствии с установленными категориями электроприемников.

Для потребителей первой категории должны применяться схемы, обеспечивающие бесперебойное питание в нормальных и послеаварийных режимах работы системы. В соответствии с правилами перерыв в электроснабжении потребителей первой категории допускается на время автоматического включения резервного питания. Поэтому электроснабжение потребителей первой категории, как правило, осуществляется по двум линиям и от двух независимых источников питания, каждый из которых способен обеспечить полную потребную нагрузку потребителя первой категории. Независимыми источниками, в частности, считаются две секции сборных шин, не связанные между собой и питающиеся от разных генераторов электростанции. В исключительных случаях в качестве второго независимого источника питания могут применяться(для потребителей относительно небольшой мощности) передвижные электростанции и др.

Для потребителей второй категории должны применяться схемы, обеспечивающие бесперебойное питание на полную мощность в нормальных режимах и на часть мощности, указанную в исходных данных, при плановых отключениях элементов сети. Перерыв в электроснабжении потребителей второй категории допускается на время включения резервного питания действиями дежурного персонала. Схемы питания от двух независимых источников в данном случае могут применяться при условии, если их выполнение требует меньших затрат, чем осуществление схем с питанием от одного источника по двум линиям. Резервное питание всегда оправдывается, если подстанция с нагрузкой второй категории

7

расположена таким образом, что ее электроснабжение возможно осуществить заходом одной из проходящих вблизи линий.

Для потребителей третьей категории должны применяться схемы, обеспечивающие питание без резервирования, т. е., как правило, присоединение потребителя к сети производится одной линией. Перерыв в электроснабжении потребителей третьей категории допускается до одних суток. Присоединение потребителей этой категории двумя линиями может осуществляться в том случае, когда вторая линия является резервом для расположенного вблизи от него потребителя второй, а иногда и первой категории.

Если подстанция осуществляет электроснабжение нагрузок различных -ка тегорий, то схема сети, служащая для питания такой подстанции, должна отвечать требованиям надежности, установленным для высшей категории нагрузок. В этом случае питающая сеть обеспечивает аварийное питание на полную мощность нагрузки первой категории, и если это оправдывается экономически, то дополнительно обеспечивает полностью или частично нагрузку второй категории. Нагрузку третьей категории в аварийном режиме можно отключить (но не больше, чем на одни сутки).

3.2. Определение числа и мощности силовых трансформаторов на подстанциях

На понизительных подстанциях, как правило, устанавливаются трехфазные трансформаторы. При выборе числа трансформаторов на подстанции необходимо учитывать наличие резерва по сети, возможность быстрой замены поврежденного трансформатора, категорию потребителей и другие факторы.

На подстанциях 110 кВ и ниже рекомендуется устанавливать не более двух трансформаторов. Повышение мощности подстанции целесообразнее производить заменой работающих трансформаторов единицами большей мощности, а не уста-

новкой	дополнительного	трансформатора. Когда	увеличение	мощности
подстанции	нельзя осуществить	заменой трансформаторов на более		мощные, в

ряде случаев выгоднее сооружать вторую подстанцию, а не проводить полную реконструкцию подстанции с установкой третьего трансформатора, так как стоимость сооружения и эксплуатации однотрансформаторных подстанций всегда меньше, чем модернизация подстанций с 3–4 силовыми трансформаторами.

Мощность каждого трансформатора двухтрансформаторной подстанции определяется послеаварийным режимом работы, когда один из трансформаторов отключается, а второй должен обеспечить электроснабжение в следующих размерах: на полную мощность потребителей первой категории и на часть мощности, указанную в исходных данных, для потребителей второй категории. При этом нужно учитывать допустимую в послеаварийных режимах перегрузку трансформаторов с масляным охлаждением на40 % на время максимума общей суточной нагрузки продолжительностью не более6 часов в течение 5 суток, если есть пе-

редвижной трансформаторный резерв и коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформатора не выше 0,75.

8

Коэффициентом заполнения графика нагрузки называется отношение площади, ограниченной суточным графиком нагрузки, к площади прямоугольника, сторонами которого являются абсциссаt = 24 ч и ординатаImax , равная максимальному току нагрузки за сутки.

Применение однотрансформаторных подстанций для потребителей второй категории допускается при наличии централизованного резерва(в курсовом проекте можно принять, что такой резерв трансформаторов существует).

Расчетная мощность трансформатора для потребителей первой и второй категории вычисляется по формуле

	Sрасч = K1		Sз	,		(3.1)
		1,4
где K1 – коэффициент, учитывающий категорию потребителя (для потребителей
первой категории он равен 1, для потребителей второй категории зна-
чение	коэффициента	дается			в	техническом	задани

проектирование);

Sз – заданная мощность потребителя;

1,4 – коэффициент, учитывающий допустимый перегруз трансформатора на

40 %.

Заданная мощность потребителя определяется из выражения

	Sз =	Pз	,	(3.2)
		cosj

где Pз – заданная активная мощность;

cosj – заданный коэффициент мощности.

Полная мощность S раскладывается на две составляющие: активную мощ-

ность P и реактивную мощность Q
S = P + jQ.			(3.3)
Реактивная мощность определяется по формуле
Q =	S 2 - P 2	,	(3.4)
или
Q = P ×tgj .			(3.5)

Для потребителей третьей категории при установке одного трансформатора его мощность определяется из выражения

Sном ³ Sз .

(3.6)

9

Номинальные

мощности

трансформаторов

выбираются

по

катало

(см. приложение А).

3.3. Предварительное определение сечений проводов воздушных линий

Экономическое сечение проводов определяется из условия минимальных

ежегодных эксплуатационных расходов по каждой линии. Экономическое сечение

проводов Fэк новой линии рассчитывают по максимальному току(мощности)

нагрузки в нормальном режиме работы и по экономической плотности тока, ис-

пользуя выражение

Imax

F

=

(3.7)

эк

jэ

или

Smax

Fэк =

,

(3.8)

3 ×Uн ×

jэ

где

j

– экономическая плотность тока, А/мм2 (см. приложение Б);

э

U н – номинальное напряжение сети.

Полученное сечение провода округляется до ближайшего стандартного

значения (см. приложение Д).

Для радиальных линий с несколькими нагрузками возможны два варианта

выполнения. При большой длине участков сечение на каждом из них определяется

по максимальным токам, протекающим по этим участкам. Если же расстояния

между нагрузками небольшие, то для удобства монтажа сечение проводов при-

нимается

одинаковым

на

всех

участках

линии, в этом случае в

выражения

(3.7) и (3.8) следует подставить значение эквивалентного тока или эквивалентной

мощности, рассчитанные по формуле

n

n

I экв

=

å I k2 ×lk

ålk

(3.9)

k =1

k =1

или

n

n

Sэкв

=

åSk2 ×lk

ålk ,

(3.10)

k =1

k =1

где

n

– количество участков линии с различными нагрузками;

Ik

– ток, протекающий на k-м участке;

Sk

– мощность, протекающая на k-м участке;

lk

– длина k-го участка.

В настоящее время для сооружения воздушных линий напряжением 6–10 кВ

рекомендуется применять сталеалюминиевые или алюминиевые провода. По ус-

ловиям

механической

прочности

принимаются

многопроволочные -

стал

10

алюминиевые провода сечением не менее16 мм2 и алюминиевые провода сечением не менее 25 мм2.

В линиях с двусторонним питанием при определении мощностей, протекающих на головных участках, можно пользоваться длинами вместо сопротивлений (при условии, что сеть на всех участках выполнена однородно, т. е. марка и расположение проводов на всех участках одинаковые). Для сети, показанной на рис. 1, при равенстве напряжений источников питания мощности, протекающие на головных участках, рассчитываются по следующим формулам:

1

n

1

n

PA =

åPk × lk -B ; QA =

åQk × lk -B ;

l AB k =1

l AB k =1

1

n

1

n

PB =

åPk × lk - A; QB =

åQk × lk - A.

l AB k =1

l AB k =1

3

P3 + jQ3

А

1

2

4

PA + jQA

P12 + jQ12

P24 + jQ24

PB + jQB

(3.11)

B

P1 + jQ1

P2 + jQ2

P4 + jQ4

Рис. 1. Распределение мощностей на участках сети

Если нагрузка присоединяется отпайкой(в точке 2), то для расчета распределения потоков мощностей в линии с двусторонним питанием величина этой нагрузки переносится в точку присоединения. На рис. 1 во второй точке учитывается суммарная нагрузка

S2¢ = P2 + P3 + jQ2 + jQ3 .

Нагрузка, присоединенная к источнику питания тупиковой линией , не влияет на распределение потоков мощностей в линии с двусторонним питанием, . е. в выражениях (3.11) не учитывается.

Правильность расчетов мощностей на головных участках проверяется -ра венствами:

n	n
PA + PB = åPk ;	QA + QB = åQk ,
k =1	k =1

11