3.6 Расчет электрических сетей методом экономических интервалов

Марки и площадь сечения проводов по наименьшим приведенным затратам выбираются по таблицам интервалов экономических нагрузок (приложение Б26). Основой выбора является расчетная эквивалентная мощность по участкам сети, которая определяется по дневному или по вечернему максимуму,

S_{э уч д} = к_д  S_{д уч} (3.20)

S_{э уч в} = к_д  S_{в уч} (3.21)

где к_д – коэффициент динамики роста нагрузок.

S_{д уч}, S_{в уч} – соответственно полная мощность дневного и вечернего максимума, кВА.

Провод выбирается по наибольшему значению.

Проверка выбранных проводов на соблюдение ГОСТа на качество электроэнергии (по напряжению) у потребителей населенного пункта осуществляется путем сопоставления фактической потери напряжения в линии ΔU_Л с допустимыми потерями ΔU_ДОП. Если ΔU_Л< ΔU_ДОП то можно считать, что выбранные провода обеспечат отклонения напряжения у потребителей в пределах V=±5 %. Если ΔU_Л> ΔU_ДОП , то необходимо заменить провода на большего сечения.

Потеря напряжения рассчитывается по формулам

(3.22)

, (3.23)

где S_расч – расчетная максимальная мощность участка ВЛ, кВА;

r₀ и х₀ – активное и индуктивное удельные сопротивления, Ом/км; l – длина линии, км; U_H – номинальное напряжение ВЛ, кВ;

3.7 Проверка вл 0,4 кВ по условию пуска электродвигателя

Проверку линии на глубину провала напряжения при пуске электродвигателей производят по наиболее мощному двигателю электрифицируемого производственного объекта.

При запуске крупных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей потери напряжения в сети увеличиваются вследствие протекания пусковых токов, напряжение при этом может снизиться настолько, что двигатель не запустится.

Во всех случаях, когда начальный момент приводного механизма не превышает 1/3 номинального момента электродвигателя, допускают глубину провала напряжения в момент пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя на его зажимах равную от 30 % от U_Н. Этим условиям обычно удовлетворяют все приводы с ременной передачей, а из числа приводов с непосредственным соединением электродвигателя с механизмом – приводы центробежных насосов, вентиляторов и им подобные [5].

При пуске электродвигателя напряжение на зажимах любого из остальных работающих двигателей не должно снижаться больше, чем на 20 % номинального напряжения сети.

Если электродвигатель питается от трансформатора и присоединен к нему по воздушной линии, то провал напряжения при пуске приближенно равен

(3.24)

где Z_Т – полное сопротивление трансформатора при коротком замыкании, Ом;

Z_л – полное сопротивление линии от ТП до электродвигателя, Ом;

Z_ЭД – полное сопротивление электродвигателя в пусковом режиме, Ом.

Полное сопротивление линии

(3.25)

где К_n – кратность пускового тока электродвигателя, равная 2…7,5 отн. ед.;

I_n – номинальный ток электродвигателя, А;

(3.26)

3.8 Падение и потеря напряжения и его регулирование в сельских электрических сетях

Для выбранных проводов из справочной литературы берутся погонные сопротивления на 1 км: активное r₀ и индуктивное х₀; для определения х₀ необходимо принять среднее геометрическое расстояние между проводами (для ВЛ 10 кВ чаще всего принимают Д_cp≈1500 мм).

Рассчитываются потери напряжения на участках в процентах:

(3.27)

, (3.28)

где P_д,Q_д и P_в,Q_в – соответственно мощности, протекающие по участку в дневное и вечернее время, Вт и ВАр;

l – длина участка, км;

U_ном – номинальное напряжение сети, В;

r₀ и x₀ – погонное сопротивление 1 км провода, Ом/км.

Для оценки качества напряжения у потребителей составляется таблица отклонений напряжения, из которой определяется допустимая потеря напряжения в линиях 0,4 кВ. Согласно ГОСТ 13109-97 отклонения напряжения у с.-х. потребителей не должны превышать ±5% в нормальном (рабочем) режиме.

С помощью таблицы отклонений напряжения осуществляют выбор оптимальных надбавок на трансформаторах ТП 10(35)/0,4 кВ и рассчитывают допустимые потери напряжения в линиях 10(35) и 0,4 кВ.

При этом рассматривают граничные условия, справедливо считая, что если в них возможно обеспечить требуемые уровни напряжения у потребителей, то и для потребителей остальных ТП линий это удастся сделать.

Таблица составляется для ближайшего (к шинам) центра питания и удаленного ТП 10(35)/0,4 кВ, причем рассматриваются уровни напряжений как у ближайшего, так и удаленного потребителей этих ТП в двух режимах: минимальной и максимальной нагрузки. В с.-х. районах минимальная электрическая нагрузка по статистическим данным составляет 25 % от максимальной.

В левую колонку таблицы заносят все элементы спроектированной схемы электроснабжения от источника энергии (шин центра питания района) до потребителей. Пример таблицы отклонения напряжения для схемы рис. 3.4 дан в табл. 3.1. В таблицах отклонения напряжений приводятся потери, отклонения и надбавки напряжения в процентах к номинальному напряжению для всех элементов схемы.

Таблица 3.1 – Таблица отклонения напряжения

Элемент схемы	Уделенная ПС при нагрузке				Ближайшая ПС при нагрузке
	100%		25%		100%		25%
	Потребитель		Потребитель		Потребитель		Потребитель
	удал.	ближ.	удал.	ближ.	удал.	ближ.	удал.	ближ.
Шины 10 кВ	+5	+5	0	0	+5	+5	0	0
ВЛ 10 кВ	-7	-7	-1,75	-1,75	0	0	0	0
ТП 10/0,4 кВ
Надбавка	+7,5	+7,5	+7,5	+7,5	0	0	0	0
Потери	-4	-4	-1	-1	-4	-4	-1	-1
ВЛ 0,38 кВ	-6,5	0	-1,6	0	-6	0	-1,5	0
Потребитель	-5 (b)	-3,5 (a)	+3,15 (b)	+4,75 (a)	-5 (d)	+1 (c)	-2,5 (d)	-1 (c)

Рис. 3.4 – Схема электроснабжения района

На первом этапе расчета в табл. 3.1 заносятся известные показатели:

- уровни напряжения на шинах 10 кВ, равные в нашем случае +5 % в максимум нагрузки и 0 % – в минимум;

• допустимые отклонения напряжений удаленных потребителей b и d в режиме максимума нагрузки, равные 5%;

• потери напряжения в трансформаторах ТП, равные 4 % при 100 % нагрузке и 1 % при 25% нагрузке;

• потери напряжения в ВЛ 10 кВ для ближайшего ТП № 2, равные нулю;

• потери напряжения в ВЛ 0,38 кВ для ближайших потребителей а и с в режиме минимума нагрузки, равные нулю.

Далее выбирают надбавки на трансформаторах ТП № 1 и № 2 и в режиме максимальной нагрузки рассчитывают допустимые потери в ВЛ 10 и 0,38 кВ. Надбавки стараются выбрать побольше для того, чтобы допустимые потери в линиях были достаточны по величине. Выбранные надбавки проверяют в режиме минимальных нагрузок по отклонениям напряжения у ближайших потребителей а и с.