Электрификация крупных потребителей (стр. 1 из 5)

ВВЕДЕНИЕ

К каждой электрической сети предъявляется ряд требований: надежность электроснабжения, хорошее качество доставляемой электроэнергии, экономичность работы, безопасность для людей, пользующихся электроэнергии. Поэтому производят ряд технических расчетов сети, а именно:

1. По потерям электроэнергии. Прохождение тока по линиям сети связано с потерями электроэнергии. При малых сечениях проводов потери мощности и энергии в сети будут недопустимо большими. При излишне больших сечениях проводов материал их будет использован недостаточно эффективно. Расчетами по потерям энергии определяются сечения проводов, соответствующие экономическим требованиям.

2. На нагревание. При температурах проводов и кабелей сверх допускаемых для них происходят ускоренный износ изоляции, повреждение контактных соединений, потеря механической прочности проводов воздушных линий. Значительно увеличивается аварийность сети. Расходы на содержание резко возрастают расчетами на нагревание устанавливаются сечения кабелей и проводов, при которых температура их жил находится в допустимых пределах.

3. На механическую прочность. Эти расчеты производятся только для воздушных линий. Выясняются условия работы проводов и опор, производится их расчет на механические нагрузки, обусловленные давлением ветра, обледенением проводов. Производится выбор конструкций опор, обеспечивающих надежную и экономичную работу линий.

Рисунок1. Эскиз I варианта построения сети энергоснабжения.

Рисунок 2. Эскиз II варианта построения сети энергоснабжения.

1. ВЫБОР СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

При электрификации крупных потребителей на напряжениях от 6 кВ и выше питание большого числа трансформаторных подстанций (ТП), удаленных от центра питания РЭС (рисунок 1) можно осуществить по двум схемам:

1. Трансформаторные подстанции потребителей 1, 3, 2, 5 получают энергию по двум независимым линиям каждая (т.к. присутствуют потребители первой категории), отходящим непосредственно от источника питания. Потребитель в точке 4 получает питание по одной линии, отходящей с шин трансформаторной подстанции потребителя 3.

2. Подстанции потребителей получают электроэнергию через распределительный пункт, к которому от источника питания проложена питательная сеть. В свою очередь от распределительного пункта к трансформаторным подстанциям отходят линии распределительной сети высокого напряжения.

Целесообразность сооружения распределительных пунктов обуславливается следующими соображениями.

Без распределительных пунктов от мощного центра питания должно отходить большое число линий распределительной сети высокого напряжения, что связано со значительными затратами на устройство ячеек отходящих линий и прокладку большого числа длинных линий. В сети с распределительными пунктами число выводов с центра питания сокращается; сокращается и общая протяженность сети. Распределительный пункт благодаря реактивированию питательных линий выполняется простой конструкции и на нем устанавливаются легкие и относительно дешевые аппараты. При определенных условиях стоимость сети с распределительным пунктами получается меньшей, чем без них.

Многолетняя практика и исследования показали, что при необходимости обеспечить непрерывность электроснабжения по распределительной сети высокого напряжения во многих случаях сооружение специальных распределительных пунктов оказывается нерациональным по экономическим причинам и по причине отсутствия проводников с соответствующими характеристиками. Необходимые разветвления линий распределительной сети выполняются в трансформаторных подстанциях.

Для выбора варианта построения сети электроснабжения произведем расчет линии для питания распределительного пункта, который будет расположен в центре электрических нагрузок:

Определим координаты центра энергетических нагрузок по формулам (1.1) и (1.2), используемым для определения центра тяжести плоских фигур сложной формы:

В итоге мы получили координаты центра энергетической нагрузки и нанесли его на эскиз (рисунок 1). По эскизу, выполненному в масштабе видно, что при применении варианта схемы электроснабжения резко возрастает протяженность подводящих линий потребителей. Поэтому, для дальнейшей разработки принимаем схему электроснабжения, приведенную на рисунке 2.

Для электроснабжения потребителей в точках 1,3,2,5 примем следующую схему радиальной резервированной сети, изображенную на рисунке 3:

Рисунок 3. Радиальная резервированная сеть.

Сеть состоит из двух параллельных линий Л1 и Л2, идущих к трансформаторной подстанции потребителя I категории, каждая из которых рассчитана на передачу всей потребляемой мощности. При выходе из работы одной линии напряжение на шинах ТП не должно быть ниже предела, допускаемого в аварийных режимах работы установки. По концам каждой линии монтируются выключатели (для Л1 это QF1 и QF3, соответственно для Л2 это выключатели QF2 и QF4), отключающие линии при повреждениях. Надежность работы сети обеспечивается присоединением отходящих линий к разным секциям шин ТП и секционированием шин подстанции, в данной схеме секционирование осуществляется выключателем QF6, который является нормально разомкнутым, он срабатывает при исчезновении напряжения на секции, питаемой по другой линии.

Вывод: в данном разделе курсового проекта произведен выбор схемы электроснабжения, непосредственно выбрана и описана принципиальная схема снабжения потребителей первой категории.

2.1 РАСЧЕТ ПРОВОДОВ ПО ПОТЕРЯМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В проводах возникает падение напряжения, пропорциональное току и сопротивлению линии. Напряжение на зажимах потребителя U меньше напряжения на зажимах источника U1. Разность

∆U = U1 – U называют потерей напряжения.

Потерю напряжения обычно выражают в процентах от номинального значения напряжения потребителя:

(∆U/U)▪100 .

При заданном напряжении источника от потери напряжения зависит напряжение на зажимах потребителя, поэтому значение потери напряжения строго регламентируется. В линиях, по которым осуществляется питание силовой (электродвигатели, гальванические ванны и т.д.) нагрузки, допускается потеря напряжения, не превышающая 6% от номинального напряжения потребителя. В зависимости от конкретных условий могут быть установлены и другие предельные значения потери напряжения.

Несоблюдение норм потери напряжения приводит к нарушению работы потребителей, уменьшению пусковых и вращающих моментов двигателей, изменению светового потока осветительных установок и резкому снижению срока службы ламп освещения.

Падение напряжения (в процентах) можно определить по формуле (4.стр 375):

(2.1),

где L – длина проводника, м;

S – площадь сечения проводника, мм2;

d - удельная электропроводность, м/(Ом·мм2), для алюминия –

32 м/(Ом·мм2) (4.стр 374)

Найдем значение тока для отрезка цепи электроснабжения (РЭС–1):

I1 = (P1+P3+P4)/(U1·cosf) = (60+40+20)×106/(220×103×0.87) =

= 626.95 » 627 (A) (2.2),

где P1 – мощность потребителей в точке 1, мВт;

P3 – мощность потребителей в точке 3, мВт;

P4 – мощность потребителей в точке 4, мВт;

U1 – напряжение на зажимах источника, кВ;

cosf - коэффициент мощности нагрузки.

В соответствии с полученным значением тока принимаем в качестве провода воздушной линии (ВЛ) алюминиевый провод марки А - 240 (допустимый ток 690 А) (3. стр 120).

Найдем значение тока для отрезка цепи электроснабжения (1–3):

I3=(P3+P4)/(U1·cosf)=(40+20)×106/(220×103×0.87)=313.47 (A) (2.3).

В соответствии с полученным значением тока принимаем в качестве провода ВЛ алюминиевый провод марки А – 95 (допустимый ток 320 А) (3. стр 120).

Найдем значение тока для отрезка цепи электроснабжения (3 - 4):

I4=(P4)/(U1·cosf)=(20)×106/(220×103×0.87)=104.5 (A) (2.4).

В соответствии с полученным значением тока принимаем в качестве провода ВЛ алюминиевый провод марки А–25 (допустимый ток 135 А) (3. стр 120).

Найдем значение тока для отрезка цепи электроснабжения (РЭС–2):

I2=(P2+P5)/(U1·cosf)=(100+80)×106/(220×103×0.87)=940 (A) (2.5),

где P2 – мощность потребителей в точке 2, мВт;

P5 – мощность потребителей в точке 5, мВт.

В соответствии с полученным значением тока принимаем в качестве провода ВЛ алюминиевый провод марки А – 500 (допустимый ток 980 А) (3. стр 121).

Определим значение тока для отрезка цепи электроснабжения (2-5):

I5=(P5)/(U1·cosf)=80×106/(220×103×0.87)=417.9»418 (A) (2.6).

В соответствии с полученным значением тока принимаем в качестве провода ВЛ алюминиевый провод марки А- 150 (допустимый ток 440 А) (3. стр 121).

Определим падение напряжения на всех участках цепи электроснабжения (в процентах).

Найдем падение напряжения на участке (РЭС-1) по формуле 2.1:

(2.7).

Рассчитаем падение напряжения на участке (1-3) по формуле 2.1:

(2.8).

Определим падение напряжения на участке (3 – 4) по формуле 2.1:

(2.9).

Найдем падение напряжения на участке (РЭС-2) по формуле 2.1:

(2.10).