III Проверка кабельной линии с учетом неравномерности нагрева

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Кафедра микропроцессорных средств автоматизации

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электроэнергетическое оборудование»

для студентов очной формы обучения

Пермь, 2016

 

Общие методические указания

Настоящие указания содержат задание на курсовой проект, который охватывает комплекс вопросов программы курса «Электроэнергетическое оборудование».

Курсовой проект состоит из двух частей. Первая часть включает в себя вопросы расчета электрических нагрузок (выбора проводов и кабелей, силовых трансформаторов). Вторая посвящена расчету потерь напряжения и разработке предложения для достижения регламентируемых нормативной документацией уровней отклонения напряжения у потребителя.

Целью курсового проекта является – помочь студенту овладеть приемами использования полученных теоретических знаний при решении конкретных задач инженерной практики.

Оформление и содержание курсового проекта должно отвечать требованиям действующих ГОСТов, норм, Правил устройства электротехнических установок, современной системе обозначения единиц (СИ). Работы оформляются на стандартных листах формата А4, заполненных с одной стороны через полтора интервала. Шрифт Times New Roman 14 пт междустрочный интервал 1,5. Выравнивание текста по ширине. Абзацный отступ 1,25 см. Заголовки выделяются полужирным. Латинские символы – курсивом. Для записи формул должен быть использован редактор формул (рекомендуется MathType).

В курсовой проект включаются:

- титульный лист;

- аннотация;

- содержание;

- введение;

- основное содержание работы (пояснительная записка);

- заключение;

- список использованной литературы;

- приложения;

- графическая часть.

Работа должна быть написана грамотно, четко, инженерным языком. Расчеты и данные к ним должны сопровождаться краткими пояснениями и ссылками на литературу. Ссылки на литературу производят в квадратных скобках, например [3], [7, §2.1], [6, кн. П, с. 215].

Формулам в тексте придается номер в круглых скобках, выровненных по правому полю страницы. Ссылки в тексте на порядковый номер формулы также даются в круглых скобках, например: «… ток плавкой вставки, вычисленной по формуле (28), …».

При расчетах формулы сначала производятся в буквенном выражении, а затем в цифровом, после чего сразу пишется ответ. Многократно повторяющиеся расчеты приводятся один раз, а результаты сводятся в таблицы. Небольшие таблицы располагают за абзацем, где была сделана ссылка на таблицу. Таблицы, занимающие больше половины страницы, выносятся на следующий отдельный лист. Ссылки в тексте на таблицы дают в сокращенном виде: табл. 1, табл. 5.2. В самой таблице, в верхнем левом углу указывают номер и название таблицы: Таблица 1 – ………….., Таблица 5.2 – …………... Сокращение слов в таблицах не допускается. Текст в головках таблиц и боковине необходимо писать горизонтально. Таблицы должны быть обязательно разлинованы по вертикали.

Список литературы приводится в конце работы и оформляется строго в установленной форме.

Курсовой проект предъявляется до зачетной недели.

Расчетные данные

На рисунке 1 приведена расчетная схема электрической сети, включающая главную понизительную подстанцию (ГПП), распределительную трансформаторную подстанцию (РТП) и трансформаторную подстанцию (ТП). Согласно варианту по таблице 1 выбирается детализированный в виде получасовых максимумов график активной нагрузки для ТП (P₃+jQ₃) в различных режимах работы, а также коэффициенты мощности.

В таблице 2 представлены данные по потреблению РТП (P₂+jQ₂) и дополнительным нагрузкам ГПП (P₁+jQ₁) в виде среднеквадратичных нагрузок за смену и уровни напряжения на источнике питания в различных режимах работы относительно номинального.

В таблице 3 представлены значения номинальных напряжений различных частей сети, а также длины ВЛ и КЛ. Тема курсового проекта указывается как «Выбор электроэнергетического оборудования и регулирование напряжения в распределительной сети U₁/U₂/U₃ кВ» (Уровни напряжения следует указать согласно варианту).

Рисунок 1 – Расчетная схема

 

Таблица 1 – Детализированный график нагрузки за смену на шинах ТП

Вариант	Режим	Получасовые максимумы нагрузки P3, кВт																cosφ3
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1, 2, 3, 4, 5	Лето min	79	72	69	66	60	54	49	53	52	53	52	47	50	53	53	48	0,79
	Лето max	105	105	109	99	90	96	102	102	109	104	102	96	90	89	86	92	0,79
	Зима min	80	74	67	63	57	62	61	61	65	59	59	56	58	58	59	60	0,78
	Зима max	109	110	100	102	97	88	96	104	103	94	102	96	97	93	102	102	0,66
6, 7, 8, 9, 10	Лето min	161	173	187	184	168	184	194	178	181	174	162	178	169	164	176	175	0,71
	Лето max	196	178	171	176	165	178	182	189	188	185	187	169	183	171	185	182	0,75
	Зима min	164	152	143	144	149	145	149	159	167	151	147	157	170	156	168	182	0,72
	Зима max	201	216	209	200	212	211	208	218	222	224	222	231	229	210	195	202	0,82
11, 12, 13, 14, 15	Лето min	35	38	38	39	40	38	36	33	36	34	37	37	41	40	37	38	0,63
	Лето max	50	48	47	49	51	48	47	50	47	43	47	49	45	45	45	46	0,84
	Зима min	43	46	47	51	48	49	44	47	50	45	43	45	41	44	44	44	0,81
	Зима max	56	50	55	50	47	50	52	56	51	53	49	51	54	49	46	44	0,79
16, 17, 18, 19, 20	Лето min	131	124	112	110	104	95	88	92	89	89	85	80	87	91	86	87	0,79
	Лето max	158	168	170	177	180	172	167	165	168	165	149	162	151	144	134	128	0,64
	Зима min	146	135	125	123	126	115	104	109	115	124	133	133	138	133	139	146	0,61
	Зима max	188	191	182	166	174	165	156	151	158	171	154	154	160	158	151	146	0,73
21, 22, 23, 24, 25	Лето min	36	37	41	42	38	40	44	46	47	44	41	42	43	41	44	41	0,72
	Лето max	41	41	45	48	51	49	54	50	54	59	63	59	59	63	59	56	0,65
	Зима min	37	33	34	31	28	29	28	28	25	28	30	28	27	29	32	33	0,78
	Зима max	43	46	44	45	46	46	41	37	40	40	40	39	37	35	34	34	0,74

 

Таблица 2 – Уровни напряжения и нагрузки

Вариант	Режим	Напряжение на источнике о.е.	Среднеквадратичные мощности
			P1, кВт	Q1, квар	P2, кВт	Q2, квар
1	Лето min	1,03	2424	2926	582	619
	Лето max	1,04	2970	3510	648	674
	Зима min	1,01	2683	3206	723	732
	Зима max	1,00	3290	3841	807	793
2	Лето min	1,03	2628	3147	621	651
	Лето max	1,01	3223	3772	692	708
	Зима min	1,01	2909	3446	772	768
	Зима max	1,04	3572	4126	862	832
3	Лето min	1,05	2834	3366	660	683
	Лето max	1,01	3478	4031	736	742
	Зима min	1,06	3138	3685	822	804
	Зима max	1,06	3857	4407	919	869

 

Продолжение таблицы 2

Вариант	Режим	Напряжение на источнике о.е.	Среднеквадратичные мощности
			P1, кВт	Q1, квар	P2, кВт	Q2, квар
4	Лето min	0,99	3041	3584	700	714
	Лето max	1,06	3736	4288	781	775
	Зима min	0,96	3369	3921	872	838
	Зима max	0,98	4145	4686	976	905
5	Лето min	1,00	3250	3800	740	745
	Лето max	0,99	3996	4542	826	807
	Зима min	0,99	3603	4156	924	872
	Зима max	1,00	4436	4961	1034	940
6	Лето min	0,95	3461	4014	781	775
	Лето max	1,05	4259	4794	872	838
	Зима min	1,05	3838	4389	976	905
	Зима max	1,04	4730	5233	1093	974
7	Лето min	0,96	3674	4227	822	804
	Лето max	1,00	4525	5044	919	869
	Зима min	0,97	4075	4619	1029	937
	Зима max	0,98	5028	5503	1153	1007
8	Лето min	0,96	3888	4438	864	833
	Лето max	0,99	4793	5291	966	899
	Зима min	1,03	4315	4848	1082	968
	Зима max	1,01	5328	5769	1213	1039
9	Лето min	1,00	4104	4647	906	861
	Лето max	0,99	5064	5535	1014	929
	Зима min	0,96	4557	5074	1136	998
	Зима max	0,95	5632	6031	1275	1069
10	Лето min	0,97	4323	4854	949	888
	Лето max	1,03	5338	5777	1062	957
	Зима min	1,00	4801	5298	1191	1027
	Зима max	0,96	5939	6291	1338	1098
11	Лето min	0,99	4542	5060	992	915
	Лето max	1,05	5614	6015	1112	985
	Зима min	1,04	5048	5520	1247	1055
	Зима max	1,00	6250	6547	1401	1125
12	Лето min	1,00	4764	5264	1036	942
	Лето max	1,06	5893	6252	1161	1012
	Зима min	1,05	5296	5740	1303	1082
	Зима max	0,98	6563	6799	1465	1151
13	Лето min	0,96	4988	5467	1080	967
	Лето max	1,01	6174	6485	1211	1038
	Зима min	0,96	5547	5958	1361	1108
	Зима max	1,00	6880	7048	1530	1176
14	Лето min	1,07	5213	5667	1125	992
	Лето max	1,07	6458	6715	1262	1063
	Зима min	1,04	5799	6173	1418	1132
	Зима max	0,99	7200	7294	1597	1199
15	Лето min	1,07	5440	5866	1170	1016
	Лето max	1,06	6745	6943	1314	1087
	Зима min	1,02	6054	6386	1477	1156
	Зима max	1,03	7523	7536	1663	1220

Продолжение таблицы 2

Вариант	Режим	Напряжение на источнике о.е.	Среднеквадратичные мощности
			P1, кВт	Q1, квар	P2, кВт	Q2, квар
16	Лето min	1,00	5669	6062	1216	1040
	Лето max	0,97	7034	7168	1366	1110
	Зима min	1,06	6312	6597	1536	1178
	Зима max	0,98	7849	7774	1731	1240
17	Лето min	0,95	5900	6257	1262	1063
	Лето max	1,03	7326	7390	1418	1132
	Зима min	1,02	6571	6805	1597	1199
	Зима max	1,01	8178	8009	1800	1258
18	Лето min	1,00	6132	6450	1309	1085
	Лето max	1,00	7621	7609	1472	1154
	Зима min	1,07	6832	7012	1657	1218
	Зима max	1,05	8511	8240	1870	1275
19	Лето min	1,05	6366	6641	1356	1106
	Лето max	1,04	7918	7824	1526	1174
	Зима min	0,97	7096	7215	1719	1237
	Зима max	1,06	8847	8467	1940	1289
20	Лето min	0,97	6603	6831	1404	1126
	Лето max	1,04	8218	8037	1580	1193
	Зима min	1,04	7362	7416	1781	1253
	Зима max	0,96	9186	8690	2011	1301

 

Таблица 3 – Параметры распределительной сети

Вариант	Номинальное напряжение, кВ			Длина, км
	U1	U2	U3	ВЛ	СИП	КЛ
1	20	6	0,4	2,3	2,3	1,9
2	20	10	0,4	4,6	3,5	5,3
3	35	6	0,4	2,9	2,1	2,4
4	35	10	0,4	8,2	3,0	3,6
5	110	6	0,4	8,3	2,3	2,1
6	110	10	0,4	25,6	3,7	4,8
7	20	6	0,4	2,9	2,3	1,9
8	20	10	0,4	2,3	3,6	5,0
9	35	6	0,4	2,7	2,2	3,4
10	35	10	0,4	2,9	3,8	3,3
11	110	6	0,4	19,9	2,1	3,3
12	110	10	0,4	8,9	3,9	3,6
13	20	6	0,4	4,0	1,9	2,5
14	20	10	0,4	1,2	3,2	3,6
15	35	6	0,4	8,2	1,8	3,0
16	35	10	0,4	7,9	3,8	4,7
17	110	6	0,4	12,0	2,0	2,7
18	110	10	0,4	23,0	3,2	4,4
19	35	6	0,4	7,2	2,3	3,1
20	35	10	0,4	7,0	3,3	5,4

 

 

Вариант	Номинальное напряжение, кВ			Длина, км
	U1	U2	U3	ВЛ	СИП	КЛ
1, 6, 11, 16, 21	20	6	0,4	10	1	2
2, 7, 12, 17, 22	35	6	0,4	15	2	0,5
3, 8, 13, 18, 23	35	10	0,4	25	2,5	1
4, 9, 14, 19, 24	110	6	0,4	30	1	1,5
5, 10, 15, 20, 25	110	10	0,4	35	2	3

 

Задание:

1) По заданной схеме произвести расчет нагрузок трансформаторов и питающих линий по среднеквадратичной нагрузке в режиме летнего и зимнего максимума;

2) Произвести выбор оборудования кабельной и воздушной линий, трансформаторов и коммутационной аппаратуры.

3) Проверить возможность снижения сечения кабельной линии с учетом неравномерности нагрева жилы током нагрузки в режиме летних и зимних максимальных нагрузок (следует принять температуру наружного воздуха летом +35°C, зимой – -5°C);

4) Рассчитать потери напряжения и построить эпюру отклонения напряжения в сети в четырех режимах работы: летний минимум, летний максимум, зимний минимум, зимний максимум.

5) Уточнить выбор питающих трансформаторов с учетом требуемых диапазонов регулирования напряжения.

6) Выбрать закон регулирования напряжения для заданных параметров сети в различных режимах работы;

7) Построить результирующую эпюру напряжения с учетом регулирования для каждого из режимов работы;

8) Сделать выводы по проделанной работе.

Методические рекомендации

I Расчет нагрузок

С целью выбора оборудования трансформаторных подстанций и проводников ВЛ и КЛ необходимо выполнить расчет нагрузок. При наличии графика нагрузок для выбора оборудования требуется определить среднеквадратичные нагрузки:

1) Активная мощность:

 ,                                                                            (1)

или при равенстве интервалов усреднения

,                                                                                  (2)

где n – количество интервалов усреднения нагрузок на графике, P_i – мощность i-го интервала, t_i – время i-го интервала.

2) Реактивная мощность:

,                                                                       (3)

где cosφ – коэффициент мощности для данного графика.

3) Полная мощность:

.                                                                  (4)

4) Ток нагрузки:

,                                                                                    (5)

где U_н – номинальное напряжение участка сети.

Для вышестоящих участков сети параллельные нагрузки суммируются. Расчеты проводятся аналогично.

 

II Выбор оборудования

Согласно рассчитанным величинам токовых нагрузок требуется произвести выбор оборудования:

1) Проводники

Для выбора сечения и проверки проводов по нагреву токами нагрузки пользуется справочным таблицам предельных допустимых токов, составленными для различных марок проводов и кабелей и условий прокладки в ПУЭ.

Нормальной температурой окружающей среды при прокладке проводов и кабелей на воздухе принимаем +25°С, при прокладке кабелей в землеи воде +15°С. При значениях температур, отличающихся от указанных, допустимые нагрузки умножаются на поправочный коэффициент.

Сечение провода или жилы кабеля выбирается с соблюдением условия:

                                                                                                                                                   (6)

или

,                                                                                                               (7)

где  – допустимый длительный ток;  – поправочный коэффициент (или произведение коэффициентов, еслиих несколько).

При выборе сечений проводов и кабелей следует учитывать, что допустимая по нагреву плотность тока с увеличением диаметра проводника из-за ухудшения условий охлаждения падает. Поэтому при больших сечениях целесообразно вместо одного кабеля выбирать несколько кабелей более низкого сечения.

Некоторые марки кабельных линий предназначены для соответствующих уровней напряжений, что обуславливает снижение допустимого тока согласно ПУЭ. Поэтому необходимо проводить проверку по номинальному напряжению:

                                                                                                                                                       (8)

2) Силовые трансформаторы

Выбор силовых трансформаторов производится с учетом их допустимой недогрузки:

 ,

где K_з – коэффициент загрузки, принимается равным 0,85 для однотрансформаторных подстанций; N – количество трансформаторов.

Номинальное напряжение высокой и низкой стороны напряжения должны быть также проверены по формуле (8).

3) Коммутационные аппараты

Высоковольтные выключатели (ВВ) служат для коммутации элементов системы электроснабжения в различных режимах работы, однако сигнал на отключение поступает извне. Поэтому с точки зрения проверки оборудования по термическому действию токов нагрузки достаточно выбрать ВВ по номинальным параметрам:

                                                                                                             (9)

Автоматические выключатели (АВ) характеризуются номинальным напряжением и номинальным током, аих расцепители – номинальным током и током срабатывания (уставки).

Выбор автоматов производится с учетом следующих требований:

Номинальный ток АВ, А:

                                                                                                                   (10)

Номинальный ток расцепителя любого вида, А:

                                                                                                                   (11)

 

III Проверка кабельной линии с учетом неравномерности нагрева

После выбора оборудования требуется проверить кабельную линию, питающую ТП на возможность снижения сечения с учетом неравномерности теплового воздействия нагрузки. Для этого следует определить по [1] постоянную времени нагрева проводника T_а и допустимые температуры нагрева проводников t_доп с выбранным типом изоляции, а по ПУЭ [2] определяется допустимый ток для проводника сечением ниже на одну ступень(например, для сечения 95 мм² на ступень ниже выбирается сечение 70 мм²).

По графику нагрузки определяется ток получасового максимума i-го участка:

.                                                                          (12)

Определяется величина установившегося превышения температуры проводника на участке:

,                                                                (13)

t_ОСн – нормируемая температура окружающей среды, для которой выбран допустимый ток.

В начальный момент времени температура проводника принимается равной температуре окружающей среды ( ) и определяется превышение в конце i-го участка:

.                                                           (14)

Превышение в конце участка становится начальным для следующего и расчет продолжается для всех участков.

.                                                                                         (15)

После окончания первой итерации расчета необходимо уточнить расчет приняв за начальное значение превышения конечное его значение на первой итерации:

.                                                                                    (16)

Далее по графику определяется максимальное значение превышения и соответствующая ему температура кабеля с учетом температуры окружающей среды в зависимости от режима работы:

                                                                                (17)

На завершающем шаге строится график нагрева и делается заключение о возможности снижения сечения в данном режиме работы. То же самое повторяется как для летнего максимума, так и для зимнего максимума.

 

---

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 219; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!