МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для проведения практических занятий
по курсу: “Электрические системы и сети” для студентов специальности 6.0906
Часть 3
ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Мариуполь, 2008
УДК 621.311.1 (075.8)
Методические указания по решению задач по курсу “Электрические системы и сети” для студентов электротехнических специальностей. Сост. Гаврилов Ф.А., Троицкая Л.К.- Мариуполь: ПГТУ, 2008.
В соответствии с учебным планом специальности 6.090603 – Электроснабжение промышленных предприятий на практические занятие по курсу “Электрические системы и сети” отводится в пятом семестре 18 часов, в шестом – 17 часов.
Серия методических указаний охватывает все темы практических занятий по расчёту режимов работы и элементов проектирования электрических сетей. Настоящие Методические указания, часть 3, посвящены элементам проектирования электрических сетей.
Авторы: Ф.А.Гаврилов
Л.К.Троицкая
Ответственный за выпуск
зам. зав. кафедрой ЭПП, д.т.н., проф. Ю.Л.Саенко
Рецензент
к.т.н., доцент В.В. Нестерович
Утверждено на заседании кафедры ЭПП 18 января 2008 г., протокол № 5.
Одобрено методической комиссией энергетического факультета
“___”______________2008 г. Председатель О.Ю.Нестеров
1.Расчёт потерь энергии в элементах электрический сетей
Алгоритм расчёта
Потери энергии рассчитываются как на стадии проектирования электрических сетей, так и на стадии эксплуатации уже существующих. В первом случае исходными данными являются параметры схемы замещения сети и величины максимальных(расчётных нагрузок в узлах). На стадии эксплуатации информация о нагрузках в узловых точках может быть получена из графиков нагрузки или суточных ведомостей, подготовленных соответствующим образом.
В самом общем случае потери энергии в элементе сети могут быть рассчитаны по формуле:
где R – сопротивление элемента сети, Ом;
I, S – закон изменения тока или мощности, I=I(t), S=S(t), протекающих по элементу схемы,
кА; МВА;
U – напряжение в узловой точке, к которой подключен элемент, кВ.
При наличии графика нагрузки, полученного по результатам измерений, можно от интегрирования перейти к суммированию, т.к. он, как правило, представляется в виде ломаной кривой либо упорядоченной диаграммы тока или мощности. Тогда потери энергии определяются:
где n – количество интервалов, на которые разбит график нагрузки;
Si, Pi, Qi – соответственно полная, активная и реактивная мощности, которые на i – том интервале являются неизменными.
На стадии проектирования расчёт потерь энергии выполняется при оценки приведённых затрат для сравнения вариантов.
Для расчётов потерь энергии вводится понятие времени использования максимальной нагрузки Тм и времени максимальных потерь .
Время использования максимальной нагрузки для отдельных видов промышленности или групп цехов приводятся в справочниках, например /1,2,6/. Время потерь определяется в зависимости от времени использования максимальной нагрузки или по кривым =f(T), приводимых в справочниках, например /2/, по известному коэффициенту мощности (cos) или рассчитывается эмпирически по формуле:
где Тм – время использования максимальной нагрузки, час;
8760 – годовой баланс времени, час.
Используя понятия времени максимальных потерь потери энергии в элементе сети можно определить по формуле:
При этом отпадает необходимость иметь реальный график нагрузки.
По рассмотренной методике могут быть рассчитаны потери энергии в линиях, реакторах, обмотках трансформаторов, т.е. в продольных элементах схемы замещения сети, потери энергии в которых зависят от тока или мощности, протекающих по ним.
В трансформаторах потери энергии складываются из потерь в обмотках и потерь в стали сердечника, поэтому полные потери энергии в трансформаторе определяются как суммы этих потерь:
где Sм – максимальная мощность нагрузки трансформатора, МВА;
R – сопротивление обмотки трансформатора, Ом;
Pк – потери к.з. трансформатора, кВт;
Pхх – потери х.х. трансформатора, кВт;
SТН – номинальная мощность трансформатора, МВА;
t – время включённого состояния трансформатора в году, час; в расчётах принимается равным годовому балансу времени – 8760 час.
Следует помнить, что Tм и определяются из годового графика нагрузки. При расчёте потерь энергии за более короткий промежуток времени необходимо пользоваться или формулой(1.1) или (1.2).
При работе нескольких трансформаторов одинаковой мощности на общую нагрузку потери энергии определяются по формуле:
где n – число трансформаторов,
SТН – номинальная мощность одного трансформатора, МВА;
Sм – максимальная мощность нагрузки всех подстанций, МВА.
Пример 1.1.
Определить потери мощности при наибольшей нагрузке, потери энергии за год при cos=0,7 в ЛЭП напряжением 35 кВ протяженностью 15 км, выполненной проводами АС-95. Напряжение в конце линии равно 34 кВ, график активной нагрузки по продолжительности приведён на рис. 1.1.
Рис.1.1.
Решение
По табл. 7 прил. 1 /3/ находим расчётные данные на 100 км линии с проводами АСК-95: r=34,4 Ом; х=41,1 Ом.
Сопротивление линии протяженностью 15 км:
Максимальные потери мощности в линии:
Потери энергии с использованием графика нагрузки (см. рис. 1.1).
Энергия, передаваемая потребителю за год:
Потери энергии за год составляют:
Пример 1.2.
Нагрузка S2=34 МВА при cos=0,9 подключена к концу одноцепной ЛЭП напряжением 150 кВ длиной 80 км, выполненной проводом АСК-185. Напряжение в конце линии равно 148 кВ. Определить максимальные потери мощности и энергии в линии за год, если число часов использования максимума нагрузки Tмах=5500 ч.
Решение
По табл. 7 прил. 1 /3/ находим расчётные данные на 100 км линии в проводами АСК-185: r=15,6 Ом; x=42,4 Ом; q=6,8 Мвар.
Сопротивление линии длиной 80 км:
Реактивная мощность, генерируемая линией:
Мощность, передаваемая по линии с учётом половины реактивной мощности, генерируемой линией и включённой в конце:
Потери мощности в линии при U2=148 кВ:
Используя рис. 1.1, по времени использования максимальной нагрузки Тнб=5500 час и cos=0,9 находим =4200 час.
Потери энергии в линии за год:
Энергия, передаваемая по линии за год:
Потеря энергии от передаваемой за год составляет:
