1.2. Расчет электрических сетей

1.2.1. Расчет допустимых потерь напряжения

Допустимые отклонения напряжения у потребителей в соответствии с ГОСТ 13109-97 составляют 5 %. Надбавка напряжения на шинах районной ТП 35/10 кВ в часы максимума нагрузки составляет -1 %.

Минимальная нагрузка для сельских потребителей принимается Р_min=0,25∙Р_max. В часы минимума напряжение на шинах районной ТП составляет ∆U_{ТП 35/10}=0%. Добавку трансформатора КТП принимаем +5%. Потери напряжения в трансформаторе при максимальной нагрузке -1%; при минимальной +20%. Результаты сводим в таблицу 1.7.

Таблица 1.7. Отклонения напряжения в элементах сети

Элементы сети	Отклонение напряжения, % при нагрузке
	Рmax	Pmin=0,25∙Рmax
Шины 10 кВ (∆UТП 35/10) Линия 10 кВ (∆U10)	-1% -2%	2 -0,5%
Трансформатор 10/0,4 кВ Добавка (∆Uдоб) Потери (∆UТ)	+5% -4%	+5% -1%
Линия 0,38 кВ (∆U0,38)	-3%	-0,75%
Потребитель (∆Uпотр.)	-5%	+4,75%

Отклонение напряжения у потребителя определяется формулой

∆U_потр. = ∆U_{ТП 35/10} + ∆U_доб + ∆U_Т – ∆U₁₀ – ∆U_0,38,

где ∆U_{ТП 35/10} – отклонение напряжения на шинах ТП 35/10;

∆U_доб, ∆U_Т, ∆U₁₀, ∆U_0,38 – добавка и потери в трансформаторе 10/0,4, отклонение напряжения в линии соответственно 10 кВ и 0,38 кВ.

Допустимая потеря напряжения в линиях 10 и 0,38 кВ при максимальной нагрузке составит

U _{доп 10} +U_{доп 0,38}=-1-(-2)+5-4-3=-5 %.

Допустимая потеря напряжения распределяется между воздушной линией 10 кВ и 0,38 кВ приблизительно поровну. Учитывая, что протяженность линии 10 кВ невелика, принимаем: для ВЛ 10 кВ – U_доп 10 =-2 %; для ВЛ 0,38 кВ – U_доп 0,38=-3 %.

Проверим уровень напряжения у потребителей при минимальной нагрузке 25 % от Р_max. При этом учтем, что потери напряжения в линиях и трансформаторе уменьшаются в 4 раза:

U_потр.= 2-0,5+5-1-0,75= +4,75 %,

что в пределах нормы.

1.2.2. Выбор сечения проводов вл 0,38 кВ

Сечение проводов линий электропередачи оказывает влияние на все основные характеристики системы электроснабжения: затраты на сооружение и эксплуатацию, уровень потерь мощности и энергии, надежность электроснабжения и качество электроэнергии.

Основными критериями при выборе сечения проводов являются:

• технико-экономические показатели;

• механическая прочность проводов ВЛ;

• допустимый нагрев проводов;

• допустимая потеря напряжения.

Согласно ПУЭ [8] для воздушных линий с алюминиевыми проводами экономическая плотность тока будет _э=11,2 А/мм²; для кабельных линий с алюминиевыми жилами –_э=1,41,8 А/мм². Модификацией метода экономической плотности тока является метод экономических интервалов, учитывающий дискретность шкалы сечения проводов. Как показывает практика, для линий до 1 кВ другие критерии, определяющие минимально допустимые сечения, являются более существенными.

По условиям механической прочности воздушных линий 0,38 кВ при пролетах L=4060 м сечение провода должно быть не менее 25 мм². С учетом нагрузок на опоры используется провод марки А. Сечение выше 70 мм² также не рекомендуется по условиям прочности арматуры и удобства монтажа. Для ВЛ 10 кВ пользуют сталеалюминевый провод марки АС сечением 25 мм² и выше.

Допустимые токовые нагрузки по нагреву для неизолированных проводов ВЛ приведены в приложении, там же приведены погонные параметры линий 0,38 и 10 кВ, а также допустимые токовые нагрузки по нагреву для рекомендуемых стандартных сечений ВЛ.

Максимальные нагрузки головных участков ВЛ 0,38 кВ не превосходят S= 64,28 кВА, что соответствует току

,

где U_Н – номинальное напряжение сети.

А.

Поэтому с точки зрения допустимого нагрева любое из рекомендуемых сечений является допустимым.

Основным критерием при выборе сечения сельских распределительных сетей 0,38 кВ и 10 кВ является уровень напряжения у потребителей. При этом выполнение других критериев осуществляется проверкой.

Потеря напряжения в линии 0,38 кВ, состоящей из нескольких участков, определяется по формуле

,

где P_i, Q_i – активная и реактивная мощность участка;

U_Н – рабочее напряжение ВЛ;

R_i, X_i – активное и индуктивное сопротивление участка;

n – число участков.

Поскольку в целях удобства монтажа все участки одной ВЛ 0,38 кВ выполняются проводами одного сечения

R_i =r_o·l_i; X_i=x_o·l_i.

Тогда формула (2.2.3) может быть представлена в виде

,

или

,

где – суммарный момент активной мощности магистрали (кВткм);

– суммарный момент реактивной мощности (кВаркм).

Как установлено ранее, допустимой потерей напряжения U_{доп 0,38}= 5 % воздушной линии 0,38 кВ является:

;

В.

При выборе сечения проводов учитываем, что максимальная потеря напряжения будет в часы максимума нагрузок вдоль наиболее загруженной магистрали.

Выберем сечение проводов ВЛ 0,38 кВ.

Расчетная схема ВЛ-1 приведена на рисунке 1.6.

Рис. 1.6. Расчетная схема ВЛ-1

Максимальный момент активной нагрузки

М_а =(18,52·100+18,66·315) ·10^-3=7,73 кВт×км.

Максимальный момент реактивной нагрузки

М_р=(2,44·100+16,45·315) ·10^-3=5,43 кВар×км.

Определим потерю напряжения в магистрали при допустимых сечениях провода в соответствии с выражением (1.2.5).

Для ВЛ-1 и провода СИП-1:

В.

При сечении провода 95 мм² и выше потеря напряжения ВЛ в пределах допустимого. Выбираем для ВЛ-1 провод СИП–1 3×95+1×70.

Расчетная магистраль для ВЛ-2 показана на рисунке 2.7.

Рис. 1.7. Расчетная магистраль ВЛ-2

Максимальный момент активной нагрузки

М_а=(80·60) ·10^-3 =4,8 кВт×км.

Максимальный момент реактивной нагрузки

М_р=(82·60) ·10^-3 = 4,92 кВар×км.

Потеря напряжения в магистрали для ВЛ-2 и провода СИП–1 3×50+1×50

В.

Потеря напряжения является допустимой. Выбираем провод СИП–1 3×50+1×50.

Расчетная магистраль для ВЛ-3 показана на рисунке 1.8.

Рис. 1.8. Расчетная магистраль ВЛ-3

Максимальный момент активной нагрузки

М_а=(21·80+10·200) ·10^-3 = 3,68 кВт×км.

Максимальный момент реактивной нагрузки

М_р=(18,724·800+7,5·200) ·10^-3 = 3 кВар×км.

Потеря напряжения в магистрали для ВЛ-3 и провода СИП–1 3×16+1×25

В.

Потеря напряжения является допустимой. Выбираем провод СИП–1 3×35+1×50.

В таблице 1.8 приведены моменты активной и реактивной нагрузки магистралей с учетом нагрузки дневного и вечернего максимумов, потеря напряжения и рекомендуемое сечение провода для каждой из рассчитанных воздушных линий.

Таблица 1.8. Сечения самонесущих проводов воздушных линий ТП1

№ ВЛ	Сечение провода (дневной max)
	Ма, кВт·км	Мр, кВар·км	ΔU, В	Марка провода
1	7,73	5,43	9,43	СИП–1 3×95+1×70
2	4,8	4,92	11,4	СИП–1 3×50+1×50
3	3,68	3	11,38	СИП–1 3×35+1×50
№ ВЛ	Сечение провода (вечерний max)
	Ма, кВт·км	Мр, кВар·км	ΔU, В	Сечение
1	6,852	4,208	11,1	СИП–1 3×70+1×95
2	4,8	4,23	11,25	СИП–1 3×50+1×50
3	0,88	0,457	5,8	СИП–1 3×16+1×25