Расчет системы электроснабжения объекта по исходным данным .

Введение
Целью курсовой работы является реконструкция системы электроснабжения сельского населенного пункта.
К задачам работы относятся:
- расчет электрических нагрузок потребителей;
- уточнение количества и мощности трансформаторных подстанций;
- определение сечения проводов и расчет потерь напряжения.
В рассматриваемом населенном пункте располагаются потребители IΙ и III категорий.

1. Исходные данные
Вариант 91: 9-14-15
В качестве исходных данных заданы:
- отклонение напряжения на шинах ГПП в максимальном режиме δU100 и в минимальном режиме δU25;
- длины участков ВЛ 10 кВ для неуказанных участков принять 0,5 км;
- мощности на шинах ТП в дневные и вечерние максимумы;
- название потребителей и их количество, подключенные к РТП;
- длины участков ВЛ 0,4 кВ;
Нагрузка на линии 0,4 кВ и шинах 0,4 кВ трансформаторов на ТП1 рассчитываются по заданной величине нагрузки на вводе потребителей, указанные в таблице 1 для схемы электроснабжения №1 и в таблице 2 для схемы электроснабжения №2. В исходных данных потребителей таблица 3 приводятся дневные и вечерние максимумы и номинальные мощности крупных электродвигателей для проверки их на успешный запуск после выбора питающей линии 0,4 кВ.

Рисунок 1 – Схема сети напряжением 10 кВ

Рисунок 2 – Схема сети напряжением 0,4 кВ от ТП 1

Рисунок 3 – Схема сети напряжением 0,4 кВ от ТП 3

Таблица 1 – Исходные данные
№ Исходные величины Величина Вариант 9
1 Сборные шины
10 кВ ГПП δU100% 10
δU25% 6
2 Длины участков ВЛ 10 кВ, км L0-1 7
Ll-2 0,7
L2-3 0,9
L2-4 0,9
L4-5 0,7

Таблица 2 – Исходные данные
№ Исходные величины Номера потребителей Вариант 14
1 Дневная активная нагрузка на шинах потребителей Рдi, кВт 1 37
2 2
3 10
4 12/2
5 9
6 51
7 5/3
2 Дневная реактивная нагрузка на шинах потребителей Qдi, квар 1 27
2 2
3 8
4 10/2
5 8
6 44
7 4/3
3 Вечерняя активная нагрузка на шинах потребителей Рвi, кВт 1 37
2 2
3 10
4 12/2
5 9
6 51
7 5/3
4 Вечерняя реактивная нагрузка на шинах потребителей, Qвi, квар 1 27
2 2
3 8
4 10/2
5 8
6 44
7 4/3

Таблица 3 – Исходные данные
№ Расход электроэнергии за смену, кВт*ч Продолжительность смены, ч Коэффициент использования Кисп Эффективное число электроприемников nэф Коэффициент мощности
WCM.Д. WCM.B. tсм.д. tCM.B. cosφд cosφв
15 1080 600 12 12 0,5 300 0,75 0,85

2. Расчет нагрузок
2.1. Расчет нагрузки от отдельных потребителей
Определим расчетную мощность подстанции, выбрав наибольшее из суммарной дневной и вечерней мощностей потребителей.
Анализируя таблицу, приходим к выводу, что суммарная активная дневная мощность потребителей равна вечерней, поэтому для расчета можно брать любую нагрузку. Для определенности зададимся расчетом по дневной.
Таблица 4 – Сводная таблица нагрузок потребителей
Номера потребителей Рдi, кВт Рвi, кВт Qдi, квар Qвi, квар
1 37 37 27 27
2 2 2 2 2
3 10 10 8 8
4 12/2 12/2 10/2 10/2
5 9 9 8 8
6 51 51 44 44
7 5/3 5/3 4/3 4/3


Рисунок 4 – Схема электроснабжения от ТП1 с учетом количества потребителей
К линии Л2 подключены два потребителя №4 мощностью по 12 кВт на вводе. При коэффициенте одновременности Ko = 0,85 расчетная нагрузка составляет:
P_д=к_о∙∑_(i=1)^n▒P_дi =0,85∙(12+12)=20,4 кВт.
Остальные нагрузки линии Л2 соответствуют мощностям потребителей. Арифметическая сумма нагрузок составляет 80,4 кВт. Расчетную нагрузку линии Л2 определим по формуле, предварительно определив добавки от мощности 20,4 кВт (РД = 12,5 кВт) и от мощности 9 кВт ( РД = 5,4 кВт):
Р_(д.л2)=Р_(д.наиб)+∑_(i=1)^(n-1)▒〖ΔP_Дi 〗=51+12,5+5,4=68,9 кВт.
Аналогичным образом рассчитываются другие линии. Результат расчета приведен в таблице 5.
Аналогичным образом рассчитываем нагрузки на линии Л2 и Л3. Суммирование нагрузок линий Л1, Л2 и Л3 производим методом добавок, приняв наибольшую мощность линии Л1 Рд Л2 = 68,9 кВт и прибавив к ней части (добавки) мощностей линий Л1 и Л3:
Р_д=Р_(д.наиб)+∑_(i=1)^(n-1)▒〖ΔP_Дi 〗=68,9+28+3,0=99,9 кВт.
Аналогично рассчитаем реактивную мощность:
Q_д=Q_(д.наиб)+∑_(i=1)^(n-1)▒〖ΔQ_Дi 〗=58,8+20,4+2,4=81,6 квар.
Полную нагрузку на подстанцию рассчитаем по формуле:
S_д=√(P_д^2+Q_д^2 )=√(〖99,9〗^2+〖81,6〗^2 )=128,99 кВА.
Определим коэффициент мощности:
cosφ=Р_д/S_д =99,9/128,99=0,78.

Таблица 5 – Расчет нагрузок от ТП 1
Линии Номер потребителя Кол-во, шт К0 Активная нагрузка, кВт Реактивная нагрузка, квар
На вводе Расчетная На вводе Расчетная
Рд Рд Од Од
Л1 1 1 1 37 37 27 27
2 1 1 2 2 2 2
3 1 1 8 8 8 8
Итого 47 37
Расчетная нагрузка Л1 43 33
Л2 4 2 0,85 12 20,4 10 17
5 1 1 9 9 8 8
6 1 1 51 51 44 44
Итого 80,4 69
Расчетная нагрузка Л2 68,9 58,8
Л3 7 3 0,8 5 12 4 9,6
Итого 12 9,6
Расчетная нагрузка Л3 12 9,6
Итого по Л1, Л2, Л3 132,4 110
Итого с учетом суммирования 99,9 81,6

2.2. Расчет нагрузки крупного предприятия
К двухтрансформаторной подстанции ТП3 подключено крупное предприятие, которое работает в две смены по 12 часов в каждую смену.
Произведем расчет нагрузок методом упорядоченных диаграмм.
Определим среднесменную мощность:
P_см=W_см/t_см =1080/12=90 кВт
По таблице находим коэффициент максимума нагрузки при эффективном числе электроприемников (nэ = 300): Км = 1,04.
Определим номинальную мощность электроприемников:
P_ном=P_см/к_исп =90/0,5=180 кВт
Максимальные или расчетные активные и реактивные мощности группы электроприемников разного режима находятся:
P_max=к_м∙P_см=1,04∙90=93,6 кВт
где Км - коэффициент максимума нагрузки.
Зная cosφ нагрузки, найдем tgφ:
tgφ=√(1-〖cosφ〗^2 )/cosφ=√(1-〖0,75〗^2 )/0,75=0,88
И определим реактивную мощность
Q_max=P_max∙tgφ=93,6∙0,88=82,4 квар
Полная расчетная мощность равна:
S=√(P_^2+Q_^2 )=√(〖93,6〗^2+〖82,4〗^2 )=124,7 кВА.
Результаты расчета занесем в таблицу 6.
Таблица 6 - Результаты расчета нагрузки на вводе крупного потребителя
№ Номер потребителя Pсм, кВт Pном, кВт Qном, кВАр Kм Pmax, кВт Qmax, кВАр Smax, кВА
1 ТП 3 90 180 158,75 1,04 93,6 82,4 124,7

3. Компенсация реактивной мощности
Для уменьшения потерь активной энергии при ее транспортировке до потребителя рекомендуется компенсация реактивной мощности. Предлагается компенсировать реактивную мощность на шинах 0,4 кВ путем установки конденсаторных батарей. Компенсация реактивной мощности способствует снижению нагрузки на трансформаторную подстанцию (а иногда позволяет уменьшить номинальную мощность трансформатора) и питающую ТП линию электропередачи.
В работе необходимо выбрать батареи конденсаторов (БК) для ТП1 и ТП3. По естественному коэффициенту мощности определяется, где и когда необходима компенсация. В данном случае, у ТП1 имеем cos φ = 0,8, у ТП3 - cos φ = 0,75, т.е. меньше 0,95.
Определяется величина реактивной мощности QK, которую необходимо компенсировать до cosp = 0,95 по выражению:
Q_к=Q_ест-0,33∙P
где Qест - естественная (до компенсации) реактивная мощность.
Для ТП 1:
Q_к1=Q_ест-0,33∙P=81,6-0,33∙99,9=48,63 квар
Q_к3=Q_ест-0,33∙P=81,6-0,33∙99,9=48,63 квар
Что же касается подстанции ТП3, то поскольку она двухтрансформаторная, то её нагрузка делится на два трансформатора поровну, каждый из трансформаторов в нормальном режиме работает независимо от другого на свою секцию шин, причем секционный выключатель в нормальном режиме разомкнут. Соответственно, и батарей конденсаторов необходимо иметь две, на каждую секцию отдельно.