1.4 Вибір кількості та потужності трансформаторів підстанцій

Вихідні дані для вибору кількості й потужності трансформаторів підстанцій привести в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 - Вихідні дані

Найменування	Величина
Розрахункова потужність земснаряду Рр, кВт	1477,2
Повна розрахункова потужність земснаряду Sp, кВА
Розрахунковий коефіцієнт потужності cosφp	0,8
Номінальна напруга ВН U1H, кВ	6
Номінальна напруга НН U2H, кВ	35
Розрахунковий струм електропостачання Ip, А	176,2
Час використання максимального навантаження Тмах, год. (згідно завдання)	4305

Розрахунок вести за умови роботи підстанції без компенсуючих пристроїв. При розрахунку мереж електропостачання не враховуються втрати потужності в проводах, кабелях і трансформаторах, оскільки вони є складовою частиною загального об’єму споживачів електричної енергії.

Втрати електроенергії у мережах електропередач зумовлені присутністю активного, індуктивного та ємкісного опору мереж.

При проходженні електричного струму по проводах виділяється тепло. Нагрівання провідника вище допустимих значень неприпустиме.

Вантажна здатність проводів визначається значенням гранично допустимого струму з поправкою на спосіб прокладки (повітря, вода, земля). Це враховується коригуючими коефіцієнтами:

• коригуючий коефіцієнт на температуру зовнішнього середовища та спосіб прокладки -kt

• коригуючий коефіцієнт, що враховує кількість проводів, що прокладаються поряд -kn

Передача електроенергії пов’язана з втратою потужності і нагріванням проводів струмом. В проводах має місце втрата напруги в зв’язку з чим, напруга на затискачах електроприймача відрізняється від напруги джерела живлення.

Перетин проводів і кабелів повинен відповідати мінімальній собівартості передачі електроенергії, тобто мінімальним капітальним затратам і витратам в експлуатації.

Вибір перетину ліній ПЛ і КЛ

Визначаємо перетин ПЛ вести за величиною припустимих втрат напруги. Перевіряємо перетин ПЛ за величиною припустимих втрат напруги визначається з умови:

∆U _р

де ∆U_р - втрата напруги в лінії електропостачання, В;

[∆U] – гранично припустимі втрати напруги, В.

(1.17)

Для мереж з напругою 6÷35 кВ припустимі втрати напруги становлять ∆U] = 6÷8% від втрати напруги в лінії.

Визначаємо реактивний опір повітряної лінії Х_ПЛ ,км:

Х_ПЛ= Х₀ · L_ПЛ, (1.18)

Х_ПЛ=0,4 1,4=0,56 км

де L_ПЛ – довжина повітряної лінії електропостачання, км;

Х₀ – реактивний питомий опір для 1 км лінії; для повітряної лінії Х₀=0,4 Ом/км.

Визначаємо активний опір повітряної лінії RПЛ , Ом:

(1.19)

Визначаємо перетин проводів ПЛ S_ПЛ, мм²:

(1.20)

де _LПЛ – довжина повітряної лінії електропостачання, км;

_RПЛ - активний опір повітряної лінії, Ом;

γ – питома провідність опір матеріалів жили кабелю ПЛ, для алюмінію приймаємо γ=32 Ом·м/мм².

Вибираємо найближче стандартне значення проводів ПЛ, за умовою:

35 22,6 (1.21)

Відповідно до вимог ПУЕ за умовами механічної міцності в установках з напругою вище 1000 В мінімальний перетин алюмінієвих проводів повинен бути не менший за 35мм² .Технічні дані провода ПЛ звести до таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 - Технічні дані провода ПЛ

Марка проводу	Перетин, мм2		Припустима температура нагрівання, ˚С	Активний питомий опір R0, Ом/км
	жили	проводу
А-35	34,4	35	25	0,92

Визначення перетину кабельної лінії (КЛ)

Визначаємо перетин КЛ розраховуємо за величиною економічної щільність струму.

Умови експлуатації визначаються згідно завданню.

Визначаємо розрахунковий струм електропостачання з урахуванням

коригуючих коефіцієнтів I p , А:

(1.22)

де Ip – розрахунковий струм електропостачання без компенсації реактивної потужності, А; kt – коригуючий коефіцієнт на температуру навколишнього середовища й спосіб прокладання. kn – коригуючий коефіцієнт, що враховує кількість проводів, що лежать поруч при прокладанні кабельної лінії. Визначити економічний перетин жил кабелю S_кл ,мм²:

(1.23)

де j_Е – економічна щільність струму;

Економічну щільність струму вибираємо за типом попередньо обраного проведення (кабелю) і часу максимального навантаження земснаряда.

За номінальною напругою в лінії й розрахованому економічному перетину жили кабелю вибираємо трижильний кабель і визначити номінальний струм навантаження, марку кабелю.

В установках гідромеханізації використовуються гнучкі кабелі наступних марок: КРПТ, ШРПС,КШВГ.

Технічні дані кабелю зводимо в таблицю 1.5.

Таблиця 1.5 – Технічні дані кабелю

Марка кабелю	Допустимий струм навантаження, Iдоп., А	Перетин, мм2		Допустима температура нагрівання, ˚С	Активний питомий опір R0, Ом/км
		жили	кабелю
М-120	Зовні-485 В середині-395	117	120	15	0,158

Дати висновок про правильність вибраного кабелю за умовою:

Iдоп Iр

120>94,96

Нерівність виконується. Кабель підлягає експлуатації.

Визначення втрати електроенергії в лініях електропостачання

Визначаємо активні втрати потужності в лінії, Р_ПЛ ,кВт:

(1.24)

де –розрахунковий струм електропостачання без компенсації реактивної потужності, А;

R_ПЛ – активний опір лінії, Ом.

Визначаємо реактивні індуктивні втрати потужності у ПЛ ∆Q_L, кВАр:

(1.25)

Визначаємо ємнісні втрати потужності у ПЛ ∆Q_C, кВАр:

(1.26)

де - ємнісний струм, А:

(1.27)

Визначаємо загальні реактивні втрати потужності у ПЛ ∆Q_ПЛ, кВАр:

(1.28)

Визначаємо загальні втрати потужності у ПЛ ∆S_ПЛ, кВАр:

(1.29)

Визначаємо активні втрати потужності в кабельної лінії Р_КЛ ,кВт:

(1.30)

(1.31)

де γ– питома провідність матеріалів жили кабелю КЛ, для міді = 53 Ом мм

Визначаємо реактивні індуктивні втрати потужності у КЛ ∆Q_L, кВАр:

(1.32)

де –індуктивний опір кабелю

(1.33)

де Х0 – реактивний питомий опір для 1 км лінії – для кабельної лінії Х0=0,08 Ом/км.

Визначаємо ємнісні втрати потужності у КЛ , кВАр:

(1.34)

Визначаємо загальні реактивні втрати потужності у КЛ ∆Q_кл, кВАр:

(1.35)

Визначаємо загальні втрати потужності у КЛ ∆Sкл, кВАр:

(1.36)

Визначаємо повні втрати потужності у ПЛ та КЛ ∆S, кВАр:

(1.37)

Визначення втрати потужності трансформатора

Визначаємо активні й реактивні втрати потужності трансформатора.

Активні втрати в трансформаторі становлять 2% від повної потужності земснаряда після компенсації реактивної потужності трансформатора P_тр ,Вт: (1.38)

Реактивні втрати в трансформаторі становлять 10% від повної потужності земснаряда після компенсації реактивної потужності трансформатора Q_тр., кВАр:

(1.39)

Визначаємо повну розрахункову потужність трансформатора підстанції з урахуванням втрат потужності в ПЛ та КЛ та в трансформаторі S_{1 ,} кВА

(1.40)

Вибираємо трансформатор підстанції за номінальною напругою живильної мережі й розрахунковою потужністю з умови :

Sтр ≥ S1 =3200≥1904,36

Технічну характеристику обраного трансформатора занести у таблицю 1.6:

Таблиця 1.6-Технічні характеристики трансформатора трансформаторної підстанції

Тип трансформатор а	Номінальна потужність, мВА	Напруга ВН, кВ	Напруга НН, кВ	Напруга короткого замикання, %
ТМН	5,6	35	10,5	7,5