Расчет электрических нагрузок

 

3.1 Определение электрических нагрузок

 

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По величине электрических нагрузок выбирают электрооборудование системы электроснабжения (силовые трансформаторы, коммуникационную аппаратуру, провода, кабели, аппаратуру измерений и защиты и др.). Определяют потери мощности, электроэнергии, напряжения. Поэтому от правильной оценки нагрузок электрических сетей зависит надежность и бесперебойность работы системы электроснабжения. Выполняем расчеты нагрузок по линиям трансформаторной подстанции, начиная с конца каждой линии. К линии подключены разнородные потребители, мощность которых отличается по величине, поэтому проводим суммирование нагрузок по формуле :

 

                     Р = Рб  + ∆ Р                              ( 3.1 )

где Р – расчетная активная нагрузка , кВт;

Рб – большая из слагаемых нагрузок, кВт

∆Р – добавка от меньшей слагаемой нагрузок , кВт [ 19 ] .

Проведем расчет электрических нагрузок линии 10 кВ фидера 2 – 05, схема которого приведена на рисунке 3.1

 

                                                                    1554

                                                                           160                                                                           1632

                                                                                                                                       160

                                                                     17                24е9                               21

                                                                6 А-35 16    63                                                                ААШВ 3*70     0,14

                      1555                              0,48

                               100                                                                                         5                                                          А-35      А-50      1200

                                             15                                                                             1176                                     400

                                                                                                                                  160                                                                                              23                                                                                      0,07 12 0,35 22

                                                        АС-50 3,5

                                                                                                                                                                      24       

                  1201      14    АС-35              1641      25    А-50                                             А-50     1631

                    100              0,85                   4           100                            0,1               11                       0,08    630

 

                                                     АС-50 1

 

                                    А-95                                А-95      7     А-95                                А-95                                А-95

                                                                                                                                23

                       0        0,46                 3         2,62 А-35                   0,5     0,7                   9         0,8 10    0,7 0,09

                                                                                                                                                                                       ААШВ

                                                                                                       8           А-50                                                                                         0,3             3*120                                                                                      

                                                                            А-35                                             20                                        

                                                        1548 18                                                     0,25  1649 1175                                          13

                                                         63                             19                                                     1177                          400  630+560

                                                                                                            160

 

 

                                                Рисунок 3.1 - Схема фидера 2-05

      

Р10-13 = 504 + D 448 = 504 + 356 =60 кВт

Р11-12 = 320 + D 128 + D128 = 320 + 96,5 + 96,5 = 513 кВт

Р10-11 = 513 + D 504 + D 80 = 976 кВт

Р9-10 = 976 + D860 = 976 + 704 = 1680 кВт

Р7-9 = 1680 + ∆ 320 = 1931 кВт

Р7-8 = 128 + ∆ 50,4 = 164,8 кВт

Р3-7 =1931 + ∆ 164,8 = 2058 кВт

Р5-6 = 128 + ∆ 50,4 = 164,8 кВт

Р4-5 = 164,8 + ∆ 80 = 224,3 кВ

Р3-4 = 224,3 + ∆ 80 = 283,8 кВт

Р1-3 = 2058 + ∆ 283,8 = 2281 кВт

Расчет активных нагрузок для остальных линий производится аналогично.

Результаты расчетов вносятся в таблицу 3.1.

Для расчета электрических сетей необходимо знать значения полных мощностей по участкам

                     S = P / cos φ кВт                      ( 3.2 )

 

где значение cos φ принят как для трансформаторных подстанций со смешанной нагрузкой равным 0,8 [ 10 ] ;

S – полная мощность на участке сети, кВ ·А;

Р – активная мощность на данном участке сети ,кВт.

S10-13 = 860 / 0,8 = 1075 кВ ·А

S11-12 = 513 / 0,8 = 641,25 кВ ·А

S10-11 = 976 / 0,8 = 1220 кВ ·А

S9-10 = 1680 / 0,8 = 2100 кВ ·А

S7-9 = 1931 / 0,8 = 2413,75 кВ·А

S7-8 = 164,8 / 0,8 = 206 кВ ·А

S3-7 = 2058 / 0,8 = 2572,5 кВ ·А

S5-6 = 164,8 / 0,8 = 206 кВ ·А

S4-5 = 224,3 / 0,8 = 280,375 кВ ·А

S3-4 = 283,8 / 0,8 = 354,75 кВ ·А

S1-3  = 2281 / 0,8 = 2851,25 кВ ·А

Расчет полных мощностей для остальных линий производится аналогично.

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.1.

Зная значения активной и полной мощностей определим реактивную мощность по формуле :

                     _______

          Q = √ S²   - P²                                                                     ( 3.3 )

где S – берем из формулы ( 3.2 ) ;

  P – берем из формулы ( 3.1 ) .

            ____________

Q_10-13 = √ 1075² - 860² = 645 квар

           ____________

Q_11-12 = √ 641,25² - 513² = 384,75 квар 

            ____________

Q_10-11  = √ 1220² - 976² = 732 квар

            ______________

 Q_9-10 = √ 2100² - 1680² = 1280 квар        

         _______________

Q_7-9 = √2413,75² - 1931² = 1448,25 квар

        ____________

Q_7-8 = √ 206² - 164,8²  = 123,6 квар

        _______________

Q_3-7 = √ 2572,5² - 2058² = 1543,5 квар

          ____________

Q_5-6 = √206² - 164,8² = 123,6 квар

         ________________

Q_4-5 = √ 280,375² - 224,3² = 168,2 квар

         _______________

Q_3-4 = √ 354,75² - 283,2² = 213,6 квар

         _______________  

Q_1-3 = √ 2851,25² - 2281² = 1710,75 квар

           

Расчет реактивных мощностей для остальных линий производится аналогично. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1.

Ток , протекающий по линиям , А определяется по формуле :

 

                         I = S / (√3∙U_н )                   (3.4)

 

где Uн – номинальное напряжение данной линии, кВ ;

   S – полная мощность линии или ее участка, кВ ·А ( 3. 2 ) .

I10-13  =1075 / (√3·10) = 62 А

I11-12 = 641,25 / (√3·10) = 37 А
I10-11 = 1220 / (√3·10) = 70,4 А

I9-10 = 2100 / (√3· 10) = 121,2 А

I7-9 = 2413 / (√3·10) = 139,5 А

I7-8 = 206 / (√3·10) = 11,8 А
I3-7 = 2572,5 / (√3·10) = 148,5 А
I5-6 = 206 / (√3·10) = 11,8 А
I4-5 = 280,375 / (√3·10) = 16,1 А
I3-4 = 354,75 / (√3·10) = 20,4 А
I1-3 = 2851,25 / (√3·10) = 164,6 А

   Расчет токов по участкам других линий производится аналогично. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1.

Аналогично проведены расчеты остальных фидеров, результаты расчетов приведены в таблицах 3.2 – 3.10.

 

      Таблица 3.1- Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 05

№ участка	Р , кВт	Q , квар	S , кВ·А	I , А
10 - 13 11 - 12 10 - 11     9 - 10 7 - 9 7 - 8 3 - 7 5 - 6 4 - 5 3 - 4 1 - 3	860 513 976 1680 1931 164,8 2058 164,8 224,3 283,8 2281	645 384,75 732 1280 1448,25 123,6 1543,5 123,6 168,2 213,6 1710,75	1075 641,25 1220 2100 2413,75 206 2572,5 206 280,375 354,75 2851,25	62 37 70,4 121,2 139,5 11,8 148,5 11,8 16,1 20,4 164

   

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
1	2	3	4	5
51-53 51-52 49-51 49-50 46-49 44-46 44-45 42-44 38-42 38-39 30-38 35-36 33-35 31-33 30-31 22-30 27-29 27-28 25-27 25-26 23-25 22-23 20-22 18-20 16-18 16-17 14-16 12-14 11-12 64-66 62-64 58-62 58-59 54-58 55-57 54-55 11-54 9-11 7-9 5-7	571 571 1028 907 1774 2276 907 3022 3218 714 3539 355 452 511,5 762,5 4159 907 355 1186 297 1419 1619 5519 5674 5870 225 6044 6240 6395 417 514 611 139,5 717 225 494 1111 7313 7564 7719	426 426 771 678 1329 1707 678 2265 2412 534 2652 264 335 381 570 3117 678 264 888 222 1062 1212 4137 4254 4401 168 4533 4680 4794 312 385 458 105 537 168 370 833 5484 5673 5787	713 713 1285 1133 2217 2845 1133 3777 4022 892 4423 443 565 638 952 5198 1133 443 1482 371 1773 2023 6898 7092 7337 281 7555 7800 7993 521 642 763 173 896 281 617 1388 9141 9455 9648	41 41 74 65 128 164 65 218 232 51 255 25 32 36 54 300 65 25 85 21 102 116 398 409 423 16 436 450 461 30 37 44 10 51 16 35 80 527 545 557

                     Таблица 3.2 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 08

 

Продолжение таблицы 3.2

1	2	3	4	5
3-5 1-3 1-2 0-1	7915 8166 355 8445	5934 6123 264 6333	9893 10207 443 10556	571 589 25      609

 

 

           Таблица 3.3 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 09

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
34-36 34-35 32-34 32-33 30-32 30-31 28-30 28-29 5-28 25-27 25-26 23-25 21-23 19-21 5-19 14-16 12-14 12-13 10-12 6-10 7-9 6-7 5-6 3-5 3-4 1-3 0-1	475 571 949 417 1278 475 1656 417 1988 225 128 322 477 574 825 187 247 520 712 867 571 771 1493 3922 1450 5148 5399	354 426 711 312 957 354 1242 312 1491 168 96 240 357 429 618 138 183 390 534 648 426 576 1119 2940 1086 3861 4047	593 713 1186 521 1597 593 2070 521 2485 281 160 402 596 717 1031 233 308 650 890 1083 713 963 1866 4902 1812 6435 6748	34 41 68 30 92 34 119 30 143 16 9 23 34 41 59 13 17 37 51 62 41 55 107 283 104 371 389

 

               Таблица 3.4 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 12

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
30-31 28-30 27-28 35-36 35-37 33-35 27-33 19-27 20-24 20-21 19-20 17-19 17-18 15-17 15-16 11-15 11-12 9-11 5-9 5-6 3-5 1-3 0-1	907 1310 1369 355 571 850 1253 2420 379 379 678 2971 355 3250 907 3997 355 4276 4527 63,4 4573 4633 4692	678 981 1026 264 426 636 939 1815 284 284 509 2226 264 2436 678 2997 264 3207 3393 45 3428 3474 3518	1133 1637 1711 443 713 1062 1566 3025 474 474 848 3713 443 4062 1133 4996 443 5345 5658 78 5716 5791 5865	65 94 98 25 41 61 90 174 27 27 48 214 25 234 65 288 25 308 326 4,5 330 334 338

 

 

              Таблица 3.5 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 13

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
6-7 5-6 5-8 4-5 3-4 2-3 1-2 0-1	755 1006 907 1752 1849 1908 2159 2314	564 753 678 1314 1386 1431 1617 1736	943 1257 1133 2190 2311 2385 2698 2893	54 72 65 126 133 137 155 167

 

                

                             

Таблица 3.6 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 16

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
47-49 47-48 39-47 43-45 43-44 40-43 40-42 39-40 31-39 36-37 34-36 32-34 31-32 29-31 29-30 27-29 23-27 23-24 21-23 7-21 12-13 12-14 20-12 8-10 8-9 7-8 18-20 18-19 16-18 7-16 5-7 3-5 1-3 0-1	1203 755 1833 355 571 947 907 1944 3475 755 852 1103 1258 4531 516 4944 5041 475 5419 5670 311,5 139,5 572 823 907 1577 225 571 745 996 7823 8074 8171 8422	904 564 1374 266 428 708 680 1458 2604 564 639 825 942 3396 387 3708 3780 354 4062 4251 233 101 428 615 680 1182 168 428 558 747 5865 6054 6126 6315	1505 943 2291 443 713 1183 1133 2430 4343 943 1065 1378 1572 5663 645 6180 6301 593 6773 7087 389 173 715 1028 1133 1971 281 713 931 1245 9778 10092 10213 10527	86 54 132 25 41 68 68 140 250 54 61 79 90 326 37 356 363 34 391 409 22 9 41 59 65 113 16 41 53 71 564 582 589 607

 

 

 

 

   

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
1	2	3	4	5
91-93 90-91 88-90 88-89 84-88 85-87 84-85 82-84 80-82 80-81 78-80 68-78 73-75 73-74 71-73 71-72 69-71 68-69 66-68 52-66 61-62 59-61 57-59 55-57 53-55 52-53 50-52 48-50 46-48 46-47 44-46 42-44 36-42 37-39 36-37 34-36 32-34 15-32 21-22	139,5 426 621 907 1407 907 944 2186 2437 259,5 2641 2796 417 297 649 475 1027 1278 3870 4025 379,5 439 594 691 788 943 4803 5054 5209 571 5666 5725,5 5880,5 355 392 6188,5 6285 6688 571	102 318 465 678 1053 678 708 1638 1827 192 1980 2098 312 222 486 354 768 957 2901 3018 282 327 444 516 591 705 3600 3789 3906 426 4248 4293 4410 264 294 4641 4713 5016 426	173 532 776 1133 1758 1133 1180 2732 3046 323 3301 3496 521 371 811 593 1283 1597 4837 5031 473 548 742 863 985 1178 6003 6317 6511 713 7082 7156 7350 443 490 7735 7856 8360 713	9 30 44 65 101 65 68 157 175 18 190 201 30 21 46 34 74 92 279 290 27 31 42 49 56 68 346 364 375 41 408 390 424 25 28 446 453 482 41

Таблица 3.7 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 17

 

Продолжение таблицы 3.7

 

1	2	3	4	5
21-23    18-21 18-20 17-18 15-17 29-31 27-29 25-27 15-25 6-15 7-10 6-7 6-12 3-6 1-3 0-1	225     804 571 1415 1666 516 767 826 1077 8983 379 574 355 9722 10070 10255	168     603 426 1059 1248 387 573 618 1346 6735 282 429 264 7290 7551 7628	281    1005 713 1768 2082 645 958 1032 1346 11228 473 717 443 12152 12578 12781	16      58 41 102 120 37 55 59 77 648 27 41 25 701 726 737

 

            Таблица 3.8 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 18

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
65-63 61-63 59-61 36-59 54-56 52-54 44-52 47-48 45-47 44-45 37-44 39-41 37-39 36-37 29-36 29-30 29-33 27-29 25-27 23-25 21-23 19-20 19-21 17-19 15-17 11-15 12-13 11-12 9-11 7-9 3-7 3-4 1-3 0-1	284 306 343 380 117 176 213 225 494 591 756 225 494 1305 1604 259 187 1953 2108 2263 2300 907 2359 3105 3202 3262 755 792 3905 3964 4119 417 4449 4604	213 228 255 289 87 132 159 168 370 441 567 168 370 978 1203 192 138 1464 1581 1695 1725 680 1767 2328 2400 2445 564 594 2928 2973 3087 312 3336 3453	355 382 428 475 146 220 266 281 617 738 945 281 617 1631 2005 323 233 2441 2635 2828 2875 1133 2948 3881 4002 4077 943 990 4881 4955 5148 521 5561 5755	20 22 24 27 8 12 15 16 35 42 54 16 35 94 115 18 13 140 152 163 165 65 170 224 231 235 54 57 281 286 297 30 321 332

 

Таблица 3.9 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 19

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
6-7 5-6 4-5 3-4 2-3 1-2 0-1	187 284 439 690 787 847 1002	138 213 327 516 588 633 750	233 355 548 862 983 1058 1252	13 20 31 49 56 61 72

 

Таблица 3.10 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 24

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
49-53 49-50 47-49 23-47 37-39 35-37 33-35 31-33 29-31 28-29 42-44 40-42 28-40 26-28 24-26 23-24 21-23 19-21 17-19 13-17 13-14 5-13 8-10 6-8 5-6 1-5 1-2 0-1	755 187 900 997 353 450 605 642 701 761 117 215 275 977 1228 1383 2210 2613 2710 2769 187 2914 526 777 836 3597 659 4130	564 138 675 747 264 336 453 480 525 570 87 159 204 732 921 1035 1656 1959 2031 2076 187 2184 393 582 627 2697 492 3096	943 233 1125 1246 441 562 756 802 876 951 146 268 343 1221 1535 1728 2762 3266 3387 3461 233 3642 657 971 1045 4496 823 5162	54 13 64 71 25 32 43 46 50 54 8 15 19 70 88 99 159 188 195 199 13 210 37 56 60 259 47 298

                

         Таблица 3.11 - Расчетные нагрузки линии 10 кВ фидера 2 – 25

 

№ участка	Р, кВт	Q, квар	S, кВ∙А	I, А
17-18 17-19 15-17 15-16 11-15 12-13 12-14 11-12 5-11 8-10 8-9 6-8 6-7 5-6 3-5 3-4 1-3 1-2 0-1	128 256 352 50 389 881 252 1077 1384 225 128 322 200 477 1764 320 2015 80 2074	96 192 263 37 291 660 189 807 1038 168 96 214 150 357 1323 240 1509 60 1556	160 320 440 63 486 1101 315 1346 1730 281 160 402 250 596 2205 400 2518 100 2593	9,23 18,47 25 3,6 28 63,5 18 77,7 99 16 9,23 23 14 34 127 23 145 5,7 149

 

3.2 Суммарная нагрузка линий на шинах 10 кВ

 

В таблице 3.12 указаны нагрузки головных участков каждого фидера и определена суммарная нагрузка на вводе каждого трансформатора. Суммарная нагрузка на шинах определялась по коэффициенту одновременности для сетей

10 кВ [ 10 ] .

 

       

 

Таблица 3.12 - Расчетные данные по линиям ПС «Тагарская»

Расчетные   значения	1 Т						2 Т
	ФИДЕРЫ						ФИДЕРЫ
	2 -05	2 - 08	2 - 09	2 - 12	2- 13		2 - 16		2 - 17		2 - 18		2 - 19		2 24		2- 25
Р линии , кВт	2281	8445	5399	4692	2314	8422		10255		4604		1002		4130		2074
S линии , кВ·А	2851	10556	6748	5865	2893	10527		12781		5755		1252		5162		2593
I линии , А	164	609	389	338	167	607		737		332		72,3		298		119
Полная мощность на шинах 10 кВ, кВ·А	23130						30456
Ток на шинах 10 кВ, А	1335						1758

 

Из расчетов видно , что нагрузка на шинах 10 кВ трансформатора 1Т

составляет 23130 кВ·А ,мощность на шинах 10 кВ трансформатора 2Т

составляет 30456 кВ·А. На подстанции установлено два трансформатора

мощностью по 16 000 кВ·А. Коэффициенты загрузки в нормальном режиме составляют: К_з = 23130 / 16000 = 1,44

                 К_з = 30456 / 16000 = 1,9

т.е. без учета перспективы развития г.Минусинска существующую схему участка сети РЭС – 1 Минусинских электрических сетей необходимо реконструировать.

Для реконструкции участка сети нами предлагается:

1 Из – за большой протяженности и загруженности сетей 10 кВ (см.таблицы 3.1 – 3.12) необходимо строительство дополнительной подстанции 110 / 10 кВ;

2 Необходима реконструкция подстанции 110 / 10 кВ «Тагарская»