МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут заочного та дистанційного навчання

Курсова робота

Електропостачання аеропортів

Виконав: ---------------------,

------------------------------

----------- -------------------

м. Київ

2003

1.Вступ

Електрифікація основних виробничих процесів в даний час настільки високого рівня, що навіть короткочасне припинення подачі електроенергії серйозно впливає на вихід готової продукції, істотно знижує продуктивність праці і може привести до великих матеріальних втрат. Не є винятком і аерофлот. У всіх службах аерофлоту основним видом енергії є електрична енергія. Тому відключення електроживлення практично паралізує діяльність цього складного виробничого об'єднання. Порушення електропостачання АТБ, складів ПММ, аеровокзалу та інших виробничих вузлів призведе до припинення підготовки ПС до польотів затримок рейсів і порушенні регулярності польотів. Знеструмлення КДП та інших об'єктів посадки УВС призводить до різкого зменшення продуктивної спроможності аеропортів, може спричинити за собою його закриття, а при несприятливому збігу обставин є причиною льотної події і навіть катастрофи, тому до надійності електропостачання аеропорту пред'являється підвищену вимогу, які необхідно виконувати. Отже, раціонально побудова схеми електропостачання аеропорту має серйозне значення. Метою даного курсового проекту є розробка найбільш вигідною і надійної системи електропостачання та її розрахунок.

2. Вихідні дані

Клас аеропорту 4

Довжина ВПП 1.2км.

Варіанти: - Основний 14

- А 15

- У 16

Номінальна напруга мережі 6 кВ

Номінальна напруга кабелю 10 кВ

Графік навантаження 6

Розміщення споживачів в АП:

Таблиця 1

Потужність S _б, МВА 300

Сверхпереходное опір Х _з''0.35

Живильні лінії виконані проводами марки АС

U _1, кВ 110

l _1, км 40

F _1, мм ² 185

U _2, кВ 35

І _2, км 25

F _2, мм ² 120

Відхилення напруги на шинах живильної підстанції залежно від нагр зкі у відсотках

при I _max +7%

при I _min +2%

Категорія грунту 3

Мінімальний cosφ 0.95

(Задає енергосистема)

Відносна навантаження 0,55

(Приведена в таблиці 2)

Коливання навантаження 3

I _max / I _min

3. Обгрунтування вибору схеми аеропорту.

Обрана високовольтна мережа відповідає всім вимогам надійності (малюнок 1). До джерел 1-ї категорії підводиться два незалежних джерела (для джерел 1-ї категорії особливої ​​групи підводиться харчування від 3-го джерела - дизель генератора). Для аеропорту кабелі завжди прокладають у землі. Для даного проекту вибираємо кабель з алюмінієвими жилами, тому що він дешевший, ніж з мідними жилами. Вибираємо кабель марки АСБ з паперовою просоченою ізоляцією у свинцевій оболонці.

ТП10

ТП8

ТП11

ТП3

ТП2

ТП7

ТП6

ТП1 (УІП)

ТП5

ТП4

ТП13

ТП12

ТП9

Малюнок 1. Схема мережі 6 кВ

Аеропорт живлять дві повітряні лінії 110 і 35 кВ. Вони підходять до живильної підстанції ТП1 (ЦІП).

Як ЦРП прийнята ТП4, так як вона знаходиться в центрі всієї навантаження аеропорту. ЦРП забезпечує високоякісний контроль роботи всієї розподільної мережі аеропорту.

Більшість споживачів харчуються по петлевий схемою, яка забезпечує високу надійність живлення і є гранично простою.

ТП12, ТП13 харчуються по одній лінії, другим джерелом живлення для них є дизель-генератор.

Дизель генератори також необхідно встановлювати на ТП3, ТП4, ТП6, так як вони живлять споживачів особливої ​​групи.

Харчування ГРМ і КРМ відбувається по низьковольтним лініях від ТП3 і ТП6 відповідно. Хоча це і об'єкти особливої ​​групи, в третьому джерелі немає необхідності, оскільки надійність двох низьковольтних ліній дуже висока.

Категорійність об'єктів вибирається виходячи із значущості для нормальної роботи аеропорту.

Електроприймачі, від роботи, яких залежить безпека польотів, відносяться до приймачів особливої ​​групи. У нашому проекті згідно з нормами технологічного проектування та рекомендацій ІКАО, такі електроприймачі відносяться до особливої ​​групи, з наступними допустимими перервами в харчуванні.

ГРМ, КРМ 0 1-15с.

КДП 1с. 1с.

БПРМ 1с. 15с.

Приймачі першої категорії - допустимий перерву харчування 15с. Приймачі другої категорії - допускається перерва на час ручного перемикання.

Питання про харчування їдальні було з'ясовано в техніко-економічному порівнянні. Виявилося, що харчування за низьковольтної лінії від ТП10 вигідніше, ніж будувати свою підстанцію.

Вибір захисних пристроїв для ліній і ТП не виробляємо, так як це не передбачено в завданні до даного курсового проекту.

4. Розрахунок приєднаного навантаження.

Розрахунок приєднаного навантаження кожного об'єкта ведеться наступним чином. Для освітлювальних мереж множимо освітлювальну потужність Р _у на коефіцієнт навантаження К _н і коефіцієнт попиту До _с. Отримуємо активну приєднану потужність освітлювальної мережі даного об'єкта (споживача) Р _пр. Для силових мереж Р _пр отримуємо аналогічно. Реактивну приєднану навантаження отримуємо множенням Р _пр на tgφ, визначається із заданого cosφ. Потім знаходимо сумарне активне і реактивні приєднані потужності.

Розглянемо розрахунок потужності на прикладі об'єкта «Аеровокзал».

Освітлювальна навантаження

Р _пр = К _н · К _з · Р _у; Р _у = 600 кВт, К _с = 0.8, К _н = 0.2

Р _пр = 600.0 .8 · 0.2 = 96 кВт

Силове навантаження

Р _пр = К _н · К _з · Р _у; Q _пр = Р _пр · tgφ

Р _у = 1200 кВт, К _с = 0.65, К _н = 0.2, cosφ = 0,75, tgφ = 0,88

Р _пр = 1200.0, 65.0, 2 = 156 кВт

Q _пр = 156.0, 88 = 137.28 квар

ΣР _пр = 252 кВт

Σ Q _пр = 137 квар

Аналогічно розраховуємо потужності інших споживачів і зводимо їх у таблицю 2.

Таблиця 2

К _з = 0,8 (Додаток 3); Питома розрахункове навантаження 0.9 кВт

Р _пр = К _н · К _з · Р _у = 0,8 · 0,4 · 270 = 86,4 кВт освітлювальна навантаження

Р _пр = К _н · К _з · Р _у силове навантаження

Q _пр = Р _пр · tgφ силове навантаження Q _пр = 86,4 · 0,2 = 17,28 квар

5. Техніко-економічний розрахунок.

Якщо P _l <20 кВт · км, то його раціонально (об'єкт) живити від більш потужної підстанції.

Якщо P _l> 100 кВт · км, то на об'єкті потрібно ставити ТП.

Якщо 20 <P _l <100 кВт · км, то потрібно робити техніко-економічний розрахунок

При розрахунку мереж намагаються такі техніко-економічні рішення, які можна закласти в самому початку технічного проектування і таким чином відразу отримати найбільш економічне рішення.

Складемо порівняння двох варіантів схем електропостачання, щоб дізнатися який з них економічно вигідний, встановити ТП безпосередньо в об'єкта «їдальня» і тягнути високовольтну лінію, або підводити живлення до їдальні від найближчої ТП по низьковольтного кабелю.

Варіант 1: Високовольтна мережу. Електричний розрахунок

0.1

0.32

N

Автобаза

329 + J205

Їдальня

86 + J17

Штаб

73 + J9

Розрахунок перерізів високовольтної мережі ведеться з економічної щільності струму

F _ек = I / J _ек, де J _ек - визначається в залежності від матеріалу і конструкції, використання максимального навантаження Т _max = 3000 год, кабель з паперовою ізоляцією, A _l, J _ек = 1,6 А / мм ²

F _ек = 7,75 / 1,6 = 4,84 мм ²

Найближче стандартне значення F _ст = 10 мм ², I _дд = 60 А

Знаходимо втрати напруги

Це становить 0,25% <Δ U _доп = 6%

Розглянемо ПАР

I _пар = 7,75 · 2 = 15,5 А

Як бачимо I _пар <I _дд.

Отже, кабель перетином 10 мм ² підходить.

Економічний розрахунок.

У разі спорудження ТП на об'єкті «їдальня», згідно з додатком 8 витрати складають 11500 грн. Витрати на спорудження високовольтної кабельної лінії: вартість кабелю 21400 грн. / км (АСБ), вартість будівельних робіт 530 грн. / км.

(21400 +530) · 0,32 · 2 = 1710 грн.

Враховуючи необхідні нормативи щорічних відрахувань наведених у додатку 4 і Е _н = 12% визначаємо за формулою щорічні розрахункові витрати за рахунок капітальних вкладень:

З = Е _н · К + І = (Е _н + Е _а + Е _о) · К + З _е

Е _н = 12% - нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень.

Е _а = 2% - для відрахувань на амортизацію

Е _о = 2% - для відрахувань на обслуговування

_Се - вартість річних втрат електроенергії

З _вл = (0,12 +0,094) · 41,15 + (0,12 +0,043) · 1,71 = 2,74 тис. грн.

Для завершення економічного розрахунку необхідно ще визначити вартість щорічних втрат у кабелях. За високовольтного кабелю в нормальному режимі протікає струм 8 А. Втрати в високовольтному кабелі за 1 рік (τ = 3000ч.) Становить:

А _вл = 3I ² rd τ = 3.64.3, 5.0, 32.3000 = 571 кВт / год

Вартість втрат електроенергії:

З _е = (571 / 0,8) · 1,2 = 8 грн.

Варіант 2: Низьковольтна мережа. Електричний розрахунок.

0.1

0.3

ТП1 0

ТП1 0

N

N

N

0.32

Автобаза

329 + J 205

Їдальня

86 + J 17

Штаб

73 + J 9

Розрахунок перерізів низьковольтної мережі ведеться по мінімуму маси проводів і перевіряється за допустимої втрати напруги.

Знайдемо струм в робочому режимі:

Приймаються Δ U _доп = 4,5% = 17,1 В

Розрахуємо втрату напруги на індуктивному опорі лінії:

Визначаємо допустима втрата напруги на активному опорі лінії:

Δ U _адоп = ΔU _доп - Δ U _х = 17,1-0,85 = 16,25 В

ρA _l = 35 Ом · мм ² / км

Визначаємо перетин

Стандартне найближче значення

F _ст = 150 мм ² I _дд = 305 А

Як бачимо

I _дд > I _р

Перевіримо по втрати напруги:

Це складає 4,2% <Δ U _доп = 4,5%

Розглянемо ПАР:

I _дд> I _пар перетин підходить

Перевіримо по втраті напруги:

Це становить 7,7% <ΔU _доп = 4,5 +5 = 9,5%

Економічний розрахунок.

Як показав електричний розрахунок по низьковольтної стороні, необхідно тягнути один 4-х жильний кабель на 320 м перерізом 150 мм ². При такому варіанті вартість кабелю з прокладкою складе

(5,07 +0,53) · 0,32 = 1,792 тис. грн.

Також при варіанті низьковольтної мережі необхідно поставити на об'єкті розподільний щит, загальною вартістю 1,35 тис. грн. Врахуємо також, що при приєднанні додаткової потужності до найближчої ТП, доведеться збільшувати потужність трансформаторів в цій ТП з 2х160 кВА на 2х250 кВА. Зважаючи на це буде потрібно ще 2000 грн. за зведення потужної ТП.

Таким чином, наведені розрахункові витрати складають:

Знл = 4,4 · 0,214 +1,722 · 0,163 = 1,233 тис. грн.

За низьковольтного кабелю протікає струм 134 А. Втрати в низьковольтному кабелі за один рік становить (τ = 2000 год):

Δ А _нл = 3 · I · R ₀ · l · τ = 3.17956.0, 21.0, 32.2000 = 7240 кВт / год

Вартість втрат електроенергії:

Тепер можна зробити порівняння наведених річних народногосподарських витрат по обом варіантам. Неважко помітити, що в разі спорудження ТП, розрахункові витрати становлять 2,74 тис. грн., У той час як при прокладанні низьковольтного кабелю вони не перевищують 1,233 тис. грн. Низьковольтний варіант економічніше на 1,51 тис. грн. З цього йому не обходимо віддати перевагу.

6. Розрахунок навантажень і вибір потужності силових трансформаторів.

Навантаження ТП визначають за формулою:

Σ Р _i - приєднана активна сумарна потужність всіх ЕП, що харчуються від даної ТП.

Σ Q _i - приєднана сумарна реактивна потужність.

Для споживачів першої категорії рекомендується встановлювати 2 трансформатора на ТП. Одно-трансформаторні підстанції зустрічаються у споживачів другої категорії.

При виборі потужності трансформатора необхідно перевірити його перевантажувальну здатність. Для цього визначають максимальне навантаження за графіком добового навантаження:

S _НГ / S _ТР

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

ТП13

ТМ-25

ТП6

ТМ-100

ТП2

ТМ-25

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

t, Ч

Рисунок 2.

1. Для одно-трансформаторних підстанцій вибирати трансформатор з номінальною потужністю більше S _нг.max / 1,5 і розрахувати двоступінчастий графік навантаження, період нічного навантаження S _нг <S _ном і період перевантаження S _нг> S _ном

Розглянемо приклад розрахунку одно-трансформаторної підстанції для ТП13 (ДПРМ):

S _нг.max = 28 кВА

Вибираємо трансформатор з номінальною потужністю

S _ном.тр> S _нг.max / 1,5 = 28 / 1,5 = 19 кВА <S _тр = 25кВА

Беремо ТМ-25

Д

ля першого періоду слід визначити усереднений коефіцієнт н агрузкі

До ₁ = 0,68.

де t _i - час, для якого справедливо нерівність Sнг i <Sном *

До _{2 '=} 1,1198

де t _i - Час, для якого справедливо нерівність Sнг i> Sном *

0.9 S _{нг max} / S _ном = 1,01 <К _{2 '=} 1,12

До _гр = К _{2 '=} 1,12

t ₂ = h ₂ = Σ h _i = 4

K _з = S _{нг max} / n  S _{ном тр} = 1,12

Середня температура навколишнього середовища зимова для Сімферополя -1,8 º С, враховуючи установку трансформаторів всередині підстанції (тобто в приміщенні), середню температуру (зимову) збільшуємо на 10 º С, і вона буде 8,2 º С.

Беремо θ _охл = 10 º С

До _{2 табл} = 1,4> К _{2 розр} = 1,12

Значить, трансформатор ТМ-25 витримає заплановані систематичні перевантаження.

Аналогічним чином виробляємо розрахунок інших одно-трансформаторних підстанцій. Результати, отримані в ході обчислень заносимо в таблицю 3.

2. Розглянемо приклад для двох трансформаторних підстанцій, для ТП2 (РСБН-У).

S _нг.max = 47 кВА

Для двох трансформаторних підстанцій потужність трансформатора повинна бути S _тр ≥ S _нг.max / 2 = 47 / 2 = 23,5 кВА

Вибираємо трансформатори ТМ-25. Для двох трансформаторних підстанцій, як правило, більш важкими є післяаварійний режим, коли все навантаження припадає на один трансформатор.

Розрахунок ведеться по добовому графіку навантаження (рисунок 2) і розраховується До _1, К _2, t _2.

S _ном = S _тр / S _{нг max} = 25/47 = 0,523

Коефіцієнт навантаження:

До ₁ = 0,851

Коефіцієнт перевантаження:

До _{2 '=} 1,47

Так як розрахункове значення:

До _{2 '=} 0,9  S _{нг max} / S _ном = 0,9  4,7 / 25 = 1,692, то приймаємо: До _гр = 1,692

t 2 = 12,08

До _2табл = 1,4

До _2расч> До _2табл = 1,4 К _з = 47 / (2  25) = 0,94

Трансформатор ТМ-25 не витримає систематичних перевантажень, беремо ТМ-40.

S _ном = 40/47 = 0,851

Коефіцієнт навантаження:

До ₁ = 0,851

Коефіцієнт перевантаження:

До _{2 '=} 1,47

0,9  S _{нг max} / S _ном = 0,9  47/40 = 1,06

До _2расч = 1,18 t ₂ = h ₂ = Σh _i = 4

До _2табл = 1,6 К _з = 47 / (2  40) = 0,59

До _2табл> До _2расч

Трансформатор ТМ-40 витримає систематичні перевантаження.

Аналогічним чином виробляємо розрахунок інших двох трансформаторних підстанцій. Отримані результати заносимо в таблицю 3.

Таблиця 3

7. Вибір живлять трансформаторів.

При виборі живлять трансформаторів необхідно врахувати, що найбільш важким для них є ПАР, коли все навантаження припадає на один трансформатор. Отже, вибір живлять трансформаторів виробляємо за ПАР.

S _нг.max = 3634 кВА

До _отн.нг = 0,55

S _нг = S _нг.max / К _отн.нг = 3634 / 0,55 = 6607 кВА

Орієнтовна потужність:

S _тр ≥ S _нг / 2 · К _з.мах = 6607 / 2.0, 8 = 2643 кВА

Для ЦВП вибираємо трансформатори:

ТМН-6, 3: ВН = 115 кВ; НН = 6,3 кВ; Р _хх = 13 кВт; Р _кз = 50 кВт; I _хх = 1%; U _к = 10,5%;

ТМН-6, 3: ВН = 53 кВ; НН = 6,3 кВ; Р _хх = 9,4 кВт; Р _кз = 46,5 кВт; I _хх = 0,9%; U _к = 7,5%;

8.Расчет втрат напруги та потужності в трансформаторах.

Так як трансформатори мають значне внутрішній опір, то маємо втрати напруги у трансформаторі. Втрати напруги найбільш зручно визначати у відносних величинах.

ΔU _{т *=} R _{т **} P _нг * + Х _т ** Q _нг *

R _т * - активне відносне опір тр-ра: R _т *= P _r / S _ном

Х _т *- відносне індуктивний опір тр-ра

P _нг * і Q _нг *- відносні активна і реактивна навантаження:

P _нг *= P _нг / S _ном.тр Q _нг *= Q _нг / S _ном.тр

Трансформатори є споживачами реактивної потужності:

S _нг *= S _нг.мах / S _ном

Втрати активної потужності:

Δ P = P ₀ + P _k * S _нг * ²

Розглянемо приклад розрахунку для ТП2:

Р _до = 0,88 кВт; Р ₀ = 0,17 кВт; U _к = 4,5%; I _хх = 3%;

S = 47 кВА

Знаходимо R _т = 0,88 / 40 = 0,022

Х _т *= 0,039

P _нг *= 38/40 = 0,95; Q _нг *= 28/40 = 0,7; Δ U _т *= 0,022 · 0,95 +0,39 · 0,7 = 0,0482

Δ U _т = 4,8% = 18 В

Р = 0,17 +0,88 * 0,3481 = 0,48 кВт * 2 = 0,96 кВт

Аналогічно розраховуємо втрати напруги та потужності для інших трансформаторів і заповнюємо таблицю 4.

Таблиця 4

ΔU для двох трансформаторних підстанцій слід розділити на 2.

Висновок: ΔР і ΔQ можна усереднити:

ΔР = 3,78 кВт

ΔQ = 20,4 квар

І надалі не ускладнювати собі роботу зайвими розрахунками.

ΔU в двох трансформаторних підстанціях складає в середньому 2,2%, а у одно-трансформаторних підстанцій ΔU = 4,9%

2,2% <4,9%

Тобто втрати в одно-трансформаторних підстанціях майже в 2,2 рази більше ніж у двох трансформаторних підстанцій. Це відбувається по тому, що двох трансформаторні підстанції працюють в навантаженому режимі.

9. Визначення приєднаної навантаження з урахуванням втрат потужності в трансформаторах.

Приєднана навантаження визначається з урахуванням кількості електричних приймачів живляться від ТП, плюс втрати в трансформаторі.

Приклад розрахунку для ТП2 (РСБН-У): потужність електроприймачів:

S _нгмах = 47 кВА

Втрати: Р = 38 кВт Q = 28 квар

ΔР = 0,96 кВт ΔQ = 3,7 квар

Потужність навантаження:

Σ Р = Р + ΔР = 38 +0,96 = 38,96 кВт

Σ Q = Q + ΔQ = 28 +3,7 = 31,7 квар

Р + jQ = 38.96 + j31, 7, так як на ТП2 2 трансформатора, то все навантаження припадає на 2 лінії. Складемо таблицю 5 з урахуванням втрат.

Таблиця 5

10. Розрахунок потоку потужності по ділянках в робочому режимі.

3

ТП11

4

ТП12

5

ТП13

Л6 0,72

Л7

4

2

Л2 ТП3

Л8; 0,81

Л12

Л13

Л14

ТП1

1

ТП2

0,66

Л5

610 + j425

8

ТП10

27 + j21

24 + j18

30 + j19

248 + j134

0,76

Л1

Л3 0,07

7

ТП10

303 + j32

53 + j41

6; ТП4

Л4

1,68

0,54

Л9

1

ТП5

2

ТП6 тп

3

ТП7

4

ТП8

5

ТП9

6

ТП4

1,01

Л10

Л11

1,01

0,75

0,54

0,19

0,56

126 + j134

120 + j97

587 + j382

543 + j523

326 + j255

30 + j19

S _Л1 = (1279 + j824) кВА S _Л8 = 248 + j134

S _л2 = 1240 + j792 S _Л9 = 1768 + j1390

S _л3 = 278 + j153 S _Л10 = 1642 + j1276

S _Л4 = 248 + j134 S _Л11 = 1522 + j1179

S _Л5 = 909 + j598 S _л12 = 935 + j797

S _Л6 = 51 + j39 S _Л13 = 392 + j274

S _Л7 = 24 + j18 S _л14 = 30 + j19

1, 2 ...- номери точок при розрахунку струмів короткого замикання на ЕОМ.

- Коефіцієнти схеми (КС).

11.Расчет перерізів кабелів високовольтної мережі аеропорту в робочому режимі.

Перетин проводів високовольтної лінії електропередачі, рекомендується вибирати з економічної щільності струму, тобто такій щільності при якій розрахункові витрати виходять мінімальними.

У ПУЕ для визначення економічного перетину проводів лінії рекомендується користуватися формулою: F _ек = I _max / J _ек

I _max - максимальне навантаження при нормальній роботі мережі.

J _ек - економічна щільність струму А / мм ², береться в залежності від матеріалу, конструкції кабелю і Т _н (число годин використання максимально активного навантаження).

Приклад розрахунку перетину кабелю на ділянці 1 (лінія 1).

Сумарна потужність: ΣS = 1279 + j824 = 1521кВА, Код = 0,8

Знайдемо робочий струм:

I _{1 p} = 117 A

Так як кабель алюмінієвий з паперовою ізоляцією (просоченої) приймаємо:

J _ек = 1,6 А / мм ² (Тм = 3000 годин)

Знаходимо перетин: F _ек = I _max / J _ек = 117 / 1,6 = 73мм ²

Стандартне найближче значення F _ст = 70мм ² з I _дд = 190 А. Як бачимо, кабель проходить по струму.

Складаємо таблицю 6 значень інших перерізів мережі для робочого режиму:

Таблиця 6

Перевіримо дану мережу на втрати напруги. В мережі 6 кВ вони повинні бути ΔU = (6-8)%.

Втрати напруги знаходимо за формулою Δ U = (ΣР _лі * R _лі * li + ​​Σ Q _лі * X _лі * l _i) / U

Розрахунок ведеться за найбільш віддаленій точці мережі і з урахуванням Код.

Самою віддаленою точкою лінії є ТП13  U = 342 В

Це становить 5,7% і задовольняє умові Δ U _доп = 6%

12. Розрахунок низьковольтної мережі.

Цей розрахунок ведеться по допустимої втрати напруги і по мінімуму маси проводів. Вимоги ГОСТ 13109-76 можна задовольнити, якщо втрати напруги в окремих елементах мережі не буде перевищувати деяких допустимих значень.

Петльова мережа: (штаб, їдальня).

ТП10 Л1 Штаб Л8 Стіл. Л3 ТП10

86 + j16

0.3

0.1

0.13

73 + j9

Л2 в робочому режимі не бере участь. Приймемо ΔUдоп = 4,5% = 17,1 В. Втрата напруги на індуктивному опорі лінії:

ΔUх1 = (ХоΣQ * l) / U = (0,06 * 9 * 0,3) / 0,38 = 0,43 В

ΔUх2 = (0,06 * 16 * 0,1) / 0,38 = 0,25 В

ΔUх3 = (0,06 * 16 * 0,32) / 0,38 = 0,81 В

Допустимі втрати на активному опорі лінії:

ΔUа доп1 = ΔUдоп-ΔUх = 17,1-0,43 = 16,67 В

ΔUа доп2 = 17,1-0,25 = 16,85 В

ΔUа доп3 = 17,1-0,81 = 16,29 В

F1 = (ρ * Σli * Pi) / (ΔUа доп .* ΔUн) = 121 мм ²; F2 = 47 мм ²; F3 = 155 мм ²

F1ст = 120 мм ²; F2ст = 50 мм ²; F3ст = 150 мм ²

I дд = 270 А> Ip = 111 A

Iдд = 165 А

Iдд = 305 А> Ip = 133 A

Перевіримо по ΔU

ΔU1 = 15 В Це становить 4,1% <ΔUдоп = 4.5%

ΔU3 = 16 В Це складає 4,2% <ΔUдоп = 4.5%

Перевіримо ПАР:

Л1

Л2

0,3

0,1

73 + j9

86 + j16

I1пар = 244 А <Iдд проходить

I2пар = 133 А <Iдд проходить

Перевіримо втрату напруги:

ΔU = 48,7 В

Це становить 10,9%> 4,5% +5% = 9,5%

Збільшуємо Л1: Fст = 150мм ² Iдд = 305 А

Збільшуємо Л2: Fст = 120мм ² Iдд = 270 А

ΔU = 37 В

Це становить 8,9% <9,5%

Обрив Л1

Розрахунок аналогічний попередньому

ΔU = 35,5 В; Це становить 9,3% <9,5% - проходить

ΔU = 12,5 В; Це становить 3,3% <4,5% - проходить

Низьковольтна мережа. (3 мат. Складу.)

Л1

Л2

Л3

0,14

0,1

0,1

31 + j12

31 + j12

31 + j12

Iр1 = 76 А; Iр2 = 50 А; Iр3 = 26 А;

ΔUх = 0,86 В; ΔUа.доп .= 17,1-0,68 = 16,42 В

F 1 = 36 мм ²; Fст = 35мм ²; Iдд = 135 А

F 2 = 18 мм ²; Fст = 16мм ²; Iдд = 90 А

F 3 = 9 мм ²; Fст = 10мм ²; Iдд = 65 А

ΔU = 45 В; 11,8%> 9.5% не підходить.

Підбираємо інші перетину

F1, 2, 3 = 50 мм ²; Iдд = 165 А;

ΔU = 15,9 В; 4,2% <4,5%;

Розглянемо ПАР:

I1пар = 151 А

I2пар = 101 А

I3пар = 50 А

ΔU = 32 В

Це становить 8,4% і задовольняє умова ΔUдоп = 9,5%;

Низьковольтна мережа (ГРМ).

0.3

I

30 + j23

ΔUдоп = 17,1 - 0,54 = 16,56 В9

F = 25 мм ²; Fст = 25мм ²; Iдд = 115 А;

ΔU = 15,2 В; 4% <4,5%;

У ПАР: Iпар = 57 А;

ΔU = 30 В; 8% <9,5%;

13. Розрахунок струмів короткого замикання.

Розрахунок Iк.з на шинах силового трансформатора на низькій стороні.

Використовуючи таблицю, приймаємо середнє геометричне відстань між проводом 0,4 мм, Х0 = 0,4 Ом / м для проводів марки АС лінії еллектро передач. Відносне реактивний опір:

X Л1 *= 0,361

ХЛ2 = 2,226;

Відносне індуктивний опір трансформаторів:

ХТР * 1 = Uк1/100 * Sб / Sном = 0,4 * 40 * 300 / 1,1 * 12 100 = 5

ХТР * 2 = 3,57

Точки короткого замикання:

Iк1 *'''= Е * / (Хс "+ Xл1 * + ХТР * 1) = 0,18

Iкз1 *'''= 5,18 кА

Iк2 *'''= 0,16

Iкз2 *'''= 4,6 кА

14. Перевірка термічної стійкості кабелю від дії струму короткого замикання.

Для розрахунку беремо кабель, у якого перетин має найбільшу різницю з попереднім перетином. Для прикладу візьмемо високовольтний кабель з F = 10мм ², Iдд = 60 А, Iр = 6 А на лінії 6, Ік'''= 0.95 кА

Визначимо початкову температуру кабелю:

Qнач = Δt (Iр / Iдд) ² + tокр. СР

Qнач = Qдд-Qном = 60-15 = 45 ° С

Qдд = 60 ° С; Qном = 15 ° С

Q = 15 ° С

За графіком знаходимо при Q = 15 ° С; Ан = 1500 (А ² * с) / (мм ²)

Знаючи max допустиму температуру нагрівання алюмінію, знаходимо АКЗ.

При нагріванні кабелю при струмі короткого замикання до температури Qкз = 200 ° С величина АКЗ. '= 14000 (А ² * с) / (мм ²)

Тоді ΔА = АКЗ. '-Ан = 12500 (А ² * с) / (мм ²)

Знаючи це значення можна визначити допустиме значення часу короткого замикання, за яке кабель нагріється до qдоп

t = ΔА * F ² / Iкз ² = 1,4 з

За результатами можна зробити висновок, що при встановленні захисту на цій ділянці, при короткому замиканні трифазному захист повинен спрацювати менше ніж за 1,4 с, інакше буде спостерігатися перегрів кабелю, що призведе до руйнування ізоляції і пробою кабелю на цій ділянці.

15.Закон регулювання напруги.

Закон регулювання напруги необхідний для забезпечення якості електроенергії (напруги) в електромережі. Для цього необхідно вибрати дві точки мережі: найбільш «близьку» і найбільш віддалену в електричному відношенні від джерела живлення. Якщо втрати в лінії до даного об'єкта перевищують 2,5%, то їх можна регулювати відгалуженнями трансформатора. Нам заданий діапазон регулювання на шинах живильної підстанції, залежно від коливання навантаження.

Втрати в лініях розраховуємо за формулою ΔUl = (Pлi * Roi + Qлi * Xoi) * li / Uн

ΔU1 = 137 В; 2,3%. ΔU2 = 52 В; 0,9%.

ΔU3 = 18 В; 0,3%. ΔU4 = 45 В; 0,7%.

ΔU5 = 78,2 В; 1,3%. ΔU6 = 19,54 В; 0,3%.

ΔU7 = 51,1 В; 0,9%. ΔU8 = 67 В; 1,1%.

Аналізуючи схему аеропорту, і прорахувавши втрати в елементах мережі приймаємо, що в ролі ближніх точок будуть: Б1 - РСБН-У (ТП2)

Б2 - автобаза (ТП10),

а в ролі далеких: Д1 - ГРМ

Д2 - їдальня

Л1

Л4

Л5 Л3

Б1

Д1 (ГРМ)

Д2 (Їдальня)

Б2

Те

Т1

Т3

Схема для розрахунку закону регулювання

Усі втрати в лініях позначені на малюнку 9. Перетин ліній наведені в таблиці 6. Відхилення напруги на лініях живильної підстанції при Imax +7%, при Imin +2%. Втрати у високовольтній лінії:

до ТП2: ΔUвв max = 2,3%;

до ТП3: ΔUвв max = 3,2%;

до ТП10: ΔUвв max = 5,6%.

Втрати низьковольтної лінії:

Д1: ΔUнв max = 4%;

Д2: ΔUнв max = 4,2%.

Так як співвідношення струмів при максимумі і мінімумі навантаження за завданням при Imax / Imin = 3, то щоб знайти втрати при мінімумі навантаження, максимальні втрати відповідно потрібно зменшити:

до ТП2: ΔUвв min = 0,77%;

до ТП3: ΔUвв min = 1,1%;

до ТП10: ΔUвв min = 1,9%.

Д1: ΔUнв min = 1,3%;

Д2: ΔUнв min = 1,4%.

ΔUт - у таблиці 4 (пункт 8)

ΔUнв - при розрахунку низьковольтної мережі (пункт 13)

Uвих = + 5% + ΔUвв + ΔUti + ΔUнв

U вих max = 5 +2,3 +4,8 = 12,1

1Б

U вих min = 5 +0,77 +1,6 = 7,37

U вих max = 5 +5,6 +4,2 = 14,8

2Б

U вих min = 5 +1,9 +1,4 = 8,3

U вих max =- 5 +3,2 +3,96 +4 = 6,16

1Д

U вих min =- 5 +1,1 +1,32 +1,3 =- 1,28

U вих max =- 5 +5.6 +4,2 +4,2 = 9

2Д

U вих min =- 5 +1,9 +1,4 +1,4 =- 0,3

Розрахуємо втрату напруги в силовому трансформаторі

ΔUт = Рк * РНГ / Sн ² + Uк * Qнг / (100 * Sн)

ΔUтo = 0,015 = 1,5%

Оцінимо необхідність використання трансформатора з РПН, чи можливо регулювати напругу цим трансформатором в отриманій зоні регулювання

Ето = + 5% + ΔUтo-ΔUвх + ΔUвв + ΔUтi + ΔUнв

ΔUвих = ΔUвх-ΔUто + Ето

Ето - відносна зміна напруги на вторинній обмотці трансформатора за рахунок зменшення коефіцієнта трансформації отпайки.

ΔUвх = 7% при Sнгмах; ΔUвх = 2% при Sнгмin

Ето = ΔUтo-ΔUвх + ΔUвих

Ето max = 12,1-7 +1,5 = 6,6

1Б

Ето min = 7,37-2 +0,5 = 5,87

Ето max = 14,8-7 +1,5 = 9,3

2Б

Ето min = 8,3-2 +0,5 = 6,8

Ето max = 6,16-7 +1,5 = 0,66

1Д

Ето min =- 1,28-2 +0,5 =- 2,78

Ето max = 9-7 +1,5 = 3,5

2Д

Ето min =- 0,3-2 +0,5 =- 1,8

Сенс графіків полягає в тому, що якщо відключення напруги на виході живильного трансформатора буде, знаходиться в межах зони, обмеженої прямими, напруга на навантаженні не вийде за межі допуску. В даному випадку використовується, як видно з графіків, трансформатор без РПН. Трансформатор з ПБЗ слід встановити на отпайки "0".

16.Вибор косинусні конденсаторів.

Визначимо повну потужність аеропорту при максимумі і мінімумі навантаження.

Sнг.max = 2249кВА

Sнг.min = 2249 / 3 = 750кВА

Кабельні лінії є одночасно споживачами та генераторами реактивної потужності. Це необхідно враховувати при виборі конденсаторних батарей. Q потр = 3 * I ² * Xo * l; Q ген = U ² * bo * l

Наприклад, для кабелю на лінії 9 (l = 1,21 км; F = 120 мм ²; I = 184 A)

Qпотр = 3 * 184 ² * 0,076 * 1,21 = 9340 ВАР

Qген = 6000 ² * 146 * 0,000001 * 1,21 = 6360 ВАР

Результати аналогічних обчислень для інших кабелів заносимо в таблицю 7.

Т

Висновок: при максимальному навантаженні мережа працює як споживач, а при мінімальній як генератор (навпаки).

Знаходимо надбавку реактивної потужності за рахунок кабельних ліній

ΔQmax = ΣQген-ΣQпотр max = 18247-23313 =- 5,06 кВАр

ΔQmin = ΣQген-ΣQпотр min = 18247-10592 = 7,65 кВАр

Визначаємо реальні реактивні потужності:

Qнагр mах = 1395,06; Qнагр min = 465,02 квар

Визначаємо повні потужності:

Smax = 2252 кВА

Smin = 751 кВА

Знаходимо реальні коефіцієнти потужності:

cosφmax = Σ Pнагр mах / Smax = 0,79

cos φ min = Σ P нагр min / Smin = 0,78

Необхідний енергосистемою коефіцієнт потужності cosφсіст = 0,95

Потужність конденсаторних батарей ми визначаємо за формулою:

Qkmax = Σ Pmах * (tgφд-tgφmp)

φmp - необхідний кут, тобто відповідний 0,95

tgφmp = 0.33

tgφд - дійсний кут, тобто відповідний:

max tg φд = 0,78; min tg φд = 0,8

Qkmax = 796 квар; Qkm шт = 277 квар

Щоб компенсувати цю потужність треба поставити батареї, де вони будуть найбільш ефективні. Це будуть місця де протікають великі реактивні потужності на високовольтній стороні

cosφ після установки КБ: cos φ = 0.947

17. Експлуатація кабельних ліній.

1. Після прокладки кабелю представники організацій електромонтажної, будівельної і замовника, оглянувши трасу, складають акт на приховані роботи і дають дозвіл на засипку траншеї, засипку роблять після всіх муфт і випробування кабелю підвищеною напругою.

2. Всі кабельні ізоляції за інструкцією мають виготовлятися з негорючих матеріалів.

3. Вводи кабелів з ​​траншей в будівлю при відсутності вентильованого підпілля повинні виконуватися вище нульової позначки. При відкритому майданчику кабелі необхідно захищати від прямих сонячних променів.

4. Кабелі з суцільними поривами, задираками і тріщинами шлангів необхідно відремонтувати або замінити.

5. Кожна кабельна лінія повинна мати свій номер або найменування. У кабельних спорудах бирки маркування встановлюють не рідше, ніж через 5 років.

6. Після монтажу кабелів до 1 кВ перевіряють цілісність і фазування кабелю, опір ізоляції і опір заземлення кінцевих зачіпок. Опір ізоляції вимірюється мегомметром на напругу 2,5 кВ, що має бути не менше 0,5 МОм, після однохвилинного випробування і проводиться один раз в 5 років, а кабель з гумовою ізоляцією перевіряється щорічно.

7. Необхідно 2 рази на рік контролювати навантаження кабелю (1 раз обов'язково в період її максимального навантаження).

8. Огляд кабельних трас проводиться не рідше одного разу на 3 місяці, кінцевих муфт і кабельних колодязів 2 рази на рік. Позачергові обходи проводяться в період паводків та стихійних лих.

9. Необхідно стежити за станом пікетів, попереджати розкопки поблизу трас, поява доріг, звалищ сміття над трасами.

10. Один раз на 3 роки кабелі повинні випробовуватися підвищеною напругою випрямленого струму. Випробування проводять для кожної фази окремо, шляхом плавного підйому напруги, починаючи від 0,3, зі швидкістю, що не перевищує 1% в секунду. При досягненні необхідного значення напруги стабілізується протягом 10 хвилин і контролюється струм витоку, який повинен постійно зменшуватися або залишатися постійним. У разі його наростання випробування продовжуються до пробою ізоляції або стабілізації струму витоку. Після плавного відключення кабель повинен бути розряджений через невеликий опір.

11. Земляні роботи поблизу трас повинні виконуватися в присутності представника експлуатуючої організації. Не допускаються розкопки машинами поблизу одного метра, а ударних механізмів на відстані менше 5 метрів від кабелю.

12. Відкриті муфти і відкопані кабелі повинні підвішуватися до перекинутих через траншею брусів, причому муфти повинні закриватися коробками.

13. Перед розкриттям кабелю необхідно впевнитися, що він відключений (прокол кабелю заземленою сталевий голкою).

14. Перекладати кабелі і переносити муфти можна тільки після відключення кабельної лінії. Роботи проводяться в діелектричних рукавичках, поверх яких надягають брезентові рукавиці з групою з електробезпеки не нижче V, а для кабелю до 1 кВ не нижче IV.

Список літератури: