2.5 Расчет потери напряжения в электрической сети

Падение напряжения возникает при протекании тока по шинопроводам и кабелям.

,

где I – ток, протекающий по проводу, А;

Z – сопротивление участка, Ом.

Определим потери напряжения в линии РУНН – ШМА.

В сопротивление РУНН ходи сопротивление трансформатора.

Провода соединения: r0=0,194 м0м/м, Х0=0,602 мОм/м

Для трансформатора R_т=9,4 мОм; Х_т=27,2 мОм; Z_т=28,7 мОм; Z_т⁽¹⁾=312 мОм

Для шинопровода r0=0.15 мОм/м; х0=0,17 мОм/м; r0н=0.3 мОм/м; х0=0,24 мОм/м.

Iт=221,43 А

Iш=221,43 А

Расстояние от РУНН до шинопровода l=1.5 м. длина шинопровода l_ш=25,5 м

r0ш=lш*r0=25,5*0,15=3,825 мОм

х0ш=lш*х0=0,17*25,5=4,335

zш== 5,78 мОм

Z₁==29.72 мОм

ΔU=29,72*118,55+118,55*5,78=4,2 В

Определим потери напряжения в линии ШМА – ШРА1.

Для шинопровода ШРА1 r0=0.21 мОм/м; х0=0,21 мОм/м; r0н=0.42 мОм/м; х0=0, 42 мОм/м.

Провода соединения: r0=0,184 м0м/м, Х0=0,073 мОм/м

Расстояние от ШМА до ШРА1 l=2 м, lшра1=37,4 м.

Iшра1=123,71 А

Iп=123,71 А

r0шра1=lшра1*r0=37,4*0,21=7,854 мОм

х0шра1=lшра1*х0=37,4*0,21=7,854 мОм

r0п=lп*r0=0,184*2=0,368 мОм

х0п=lп*х0=0,073*2=0,146 мОм

zшра== 11,47 мОм

ΔU=23,37*11,47=0,26 В

Определим потери напряжения в линии ШМА – ШРА2.

Для шинопровода ШРА2 r0=0.21 мОм/м; х0=0,21 мОм/м; r0н=0.42 мОм/м; х0=0, 42 мОм/м.

Провода соединения: r0=0,184 м0м/м, Х0=0,073 мОм/м

Расстояние от ШМА до ШРА1 l=2 м, lшра1=38,5 м.

Iшра2=85,05 А

Iп=85,05 А

r0шра1=lшра1*r0=38,5*0,21=8,085 мОм

х0шра1=lшра1*х0=38,5*0,21=8,085 мОм

r0п=lп*r0=0,184*2=0,368 мОм

х0п=lп*х0=0,073*2=0,146 мОм

zшра== 11,79мОм

ΔU=29,79*11,79=0,35 В

Как видно из приведенных расчетов потери на основных линия составляют незначительную величину и поэтому не способны повлиять на работу установок

2.6 Расчет и выбор средств компенсации реактивной мощности

Для выбора компенсирующего устройства КУ необходимо знать:

• расчетную реактивную мощность КУ;

• тип компенсирующего устройства;

• напряжение КУ.

В пункте 2.3 мы уже производили расчет оптимального местоположения компенсирующих устройств. Компенсация реактивной мощности по опыту эксплуатации проводят до получения значения cosφ=0,92...0,95.

Примем, что cosφ=0,95, тогда tgφ=0,32

Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения Qк.р.=α*Рм*( tgφ- tgφ_К).

где Qк.р. – расчетная мощность КУ, квар;

α – коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается 0,9;

tgφ, tgφ_К – коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Qк.р.=0,9*96,39*(0,71-0,32)=33,83 квар

В соответствии с данным расчетом выбираем компенсирующее устройство КЭ-0,38-40 номинальная мощность 40 квар.

Определим фактическое значение tgφ_Ф по формуле,

tgφ_Ф= tgφ_Ф-Qк.н./(α*Рм)=0,71-40/(0,9*96,39)=0,24

cosφ_Ф=0,97

Кз=Sнн/Sт=221,43/250=0,87

2.7 Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения

Произведем расчет токов КЗ в линии ТР-ШМА-ШРА1—оборудование Всего в этой линии насчитывается 32 точки в которых возникают опасные токи КЗ. Это точка соединения трансформатора с ШМА, точка соединения ШМА – ШРА2, точки присоединения оборудования к ШРА2, а также пробой на корпус оборудования.

Приведем активные удельные сопротивления проводов соединяющих оборудование к ШРА1, соединения ШРА1-ШМА, линии передачи ТП-ШМА, а также сопротивления магистрального шинопровода и радиального шинопровода. Кроме всего прочего в линиях где установлены автоматические выключатели придется учитывать сопротивления автоматов, а также необходимо учитывать сопротивления точек присоединения.

Составим таблицу 3.5 с номинальными значениями сопротивлений, длинами прокладок (кабельные линии)

Таблица 5

Сведем в таблицу 6 сопротивления шинопроводов с учетом расстояний до присоединения.

Таблица 6

Для трансформатора мощностью 250 кВА значения сопротивлений:

Rт=9,4 мОм

Хт=27,2мОм

Zт=28,7 мОм

Zт⁽¹⁾=312 мОм

Сопротивления автоматических выключателей:

для оборудования: Rа=5,5 мОм

Ха=4,5 мОм

Rп=1,3 мОм

для линии ШМА-ШРА1: Rа=1,3 мОм

Ха=1,2 мОм

Rп=0,75 мОм

для ШМА-ТП: Rа=0,4 мОм

Ха=0,5 мОм

Rп=0,6 мОм

Переходные сопротивления: присоединения к ШМА Rст=15 мОм

присоединения к ШРА1 Rст=20 мОм

Рассчитаем сопротивления воздушной линии

Примем X’0=0,4 Ом/км,

r’0=10³/(γ*S)

где γ – удельная проводимость материала, м/(ом*мм²)

для меди γ=50

r’0=10³/(50*50)=0,4 Ом/км

r0=r’0*l=0,4*1=0,4 Ом

х0=X’0*l=0,06*1=0,06 Ом

Итоговые сопротивления воздушной линии:

R=r0*(Uнн/Uвн)²=0,4*(0,4/10)²=0,64 мОм

Х=х0*(Uнн/Uвн)²=0,06*(0,4/10)²=0,096 мОм

Рассчитаем токи КЗ в системе ТП-ШМА-ШРА-6 В приложении 4 приведена схема замещения Найдем Токи КЗ К1, К2, К21

Rэ1=Rc+Rт+Rа+Rап+Rкл+Rс1=0,64+9,4+0,4+0,6+15+2,4=28,44 мОм

Хэ1=Хс+Хт+Ха+=0,096+27,2+0,5+3,12=30,91 мОм

Rэ2=Rш+Rс2+Rа+Rан+Rкл=7,56+20+1,3+0,75+1,46=31,07 мОм

Хэ2=Хш+Ха+Хкл=7,56+1,2+0,18=8,94 мОм

Rэ3=Rа+Rап+Rп=5,5+1,3+20=26,8 мОм

Хэ3=Ха+Хп=4,5+0,5=5 мОм

Rк1=Rэ1=28,44 мОм

Хк1=Хэ1=30,91 мОм

zк1=42 мОм

Rк2=Rэ1 +Rэ2=59,51 мОм

Хк2=Хэ1+Хэ2=39,85 мОм

zк2=71,62 мОм

Rк3=Rэ1 +Rэ2+ Rэ3=86,31 мОм

Хк3=Хэ1+Хэ2+Хэ3=44,85 мОм

zк3=97,26 мОм

Определим коэффициенты Ку и q

Ку1=F(Rк1/Хк1)= F(28,44/30,91)= F(0,92)=1,0

Ку2=F(Rк1/Хк1)= F(59,51/39,85)= F(1,44)=1

Ку3=F(Rк1/Хк1)= F(86,31/44,85)= F(1,9)=1

Рассчитаем q

q=

q1==1

q2==1

q3==1

I_к⁽³⁾=U_к1/(1,73*Z_к1)=0,4*10³/(1,73*42)=5,5 кА

I_к⁽³⁾=U_к1/(1,73*Z_к1)=0,38*10³/(1,73*71,62)=3,1 кА

I_к⁽³⁾=U_к1/(1,73*Z_к1)=0,38*10³/(1,73*97,26)=2,25 кА

Iук1=Ку1*I_к⁽³⁾=1*5,5=5,5 кА

Iук2=Ку2*I_к⁽³⁾=1*3,1=3,1 кА

Iук3=Ку3*I_к⁽³⁾=1*2,25=2,25 кА

iук1=1,41* Ку1* I_к⁽³⁾=7,755 кА

iук2=1,41* Ку2* I_к⁽³⁾=4,37 кА

iук3=1,41* Ку3* I_к⁽³⁾=3,17 кА

I_к⁽²⁾=0,87* I_к⁽³⁾=4,79 кА

I_к⁽²⁾=0,87* I_к⁽³⁾=2,7 кА

I_к⁽²⁾=0,87* I_к⁽³⁾=1,96 кА

Определим токи однофазного КЗ

Zн1=Rс1=15 мОм

Rн2=Rс1+Rпкл1+Rпш+Rс2=15+0,162+4,8+20=39,96 мОм

Хн2=Хпкл+Хпш=0,18+6,24=6,42 мОм

Zн2=40,47 мОм

Rн3=Rн2+Rкл2=39,96+40=79,96 мОм

Хн3=Хн2+Хкл2=6,42+0,6=7,02 мОм

Zн3=80,28 мОм

I_к1⁽¹⁾=U/(Zн1+Zт/3)=220/(15+312/3)=1,8 кА

I_к2⁽¹⁾=1,55кА

I_к3⁽¹⁾=1,2 кА