Расчёт электрических нагрузок в сетях

2. Расчёт электрических нагрузок в сетях

2.1 Расчёт электрических нагрузок в сетях напряжением 380/220 В

Электрические нагрузки в сетях напряжением 380/220 В складываются из нагрузок жилых домов, общественных и коммунальных учреждений производственных потребителей, а также нагрузки наружного освещения.

Подсчёт нагрузок по участкам линий проводят после выбора количества трансформаторных подстанций (ТП), места их установки и нанесения трассы линии на план объекта. Затем отходящие от ТП линии разбивают на участки длиной не более 100 м. Все однородные потребители, присоединённые к данному участку линии, объединяют в группы и определяют их суммарную нагрузку отдельно по дневному Р_д и отдельно по вечернему Р_в максимумам. При смешанной нагрузке создаются отдельные группы из потребителей жилых домов, производственных, общественных, коммунальных предприятий.

Для расчета электрических нагрузок вычерчиваем план населенного пункта в масштабе, располагаем на плане производственные нагрузки, группируем все коммунально-бытовые потребители, присваиваем номера группам.

Нагрузку на вводе в жилой дом определим по номограмме ([1], рис. 3.1.) исходя из существующего годового потребления электроэнергии (согласно заданию 850 кВт·ч) на седьмой расчётный год. При годовом потреблении 1050 кВт·ч/дом расчётная нагрузка на вводе составляет Р_р.i.=2,3кВт·ч/дом.

Для определения суммарной расчётной активной нагрузки всего населённого пункта делим все потребители по соизмеримой мощности на группы и определим расчётную нагрузку каждой группы по формулам:

, (2.1)

, (2.2)

где Р_д, Р_в – соответственно расчетная дневная и вечерняя нагрузка потребителей и их групп, кВт;

n – количество потребителей в группе, шт.;

Pр – расчетная нагрузка на вводе к потребителю, кВт;

k_д, k_в – соответственно коэффициент участия нагрузки в дневном и вечернем максимуме, для коммунальных потребителей (дома без электроплит) kд = 0,3, kв = 1 ([1], стр. 39);

kо – коэффициент одновременности, принимается в зависимости от количества потребителей в группе и нагрузки на вводе (для жилых домов) (таблица 5.1 [1]).

Первая группа: жилые дома (107 домов):

Р_д.1. = 0.258·2.3·107·0.3 = 19.1 кВт,

Р_в.1. = 0.258·2.3·107·1 = 63.5 кВт.

Вторая группа: административное здание, плотницкая, магазин,пожарное депо

 кВт, (2.3)

 кВт. (2.4)

Коэффициент одновремённости k₀ = 0.775

Третья группа:дом культуры, хлебопекарня, баня, фельдшерско-акушерский пункт

Р_д.3. = 0.775· (5+5+3+4) =13,18 кВт,

Р_в.3. = 0.775· (3+4+2+0) =6,98 кВт.

Коэффициент одновремённости k₀ = 0.775

Расчётная нагрузка уличного освещения определяется по формуле:

 Вт =11.8 кВт (2.5)

где Р_уд.ул. = 5.5 Вт/м – удельная нагрузка на один погонный метр улицы, для поселковых улиц с асфальтобетонными и переходными типами покрытий с шириной проезжей части 5…7 м;

ℓ_ул. – общая длина улиц м;

Суммируя расчётные нагрузки всех трёх групп

Данное действие производится согласно формуле:

 кВт, (2.6)

 кВт. (2.7)

где Р_Б – большая из нагрузок, кВт;

∆Р_Д.i, ∆Р_В.i – соответственно надбавка соответствующая меньшей дневной и вечерней нагрузке, кВт.

Расчётная мощность ТП определяется по вечернему максимуму нагрузки, т.к. он больший. С учётом уличного освещения расчётная мощность ТП определяется по формуле:

Р_ТП = Р_ТП.В. + Р_Р.УЛ. = 77+ 11.8 = 88,8 кВт. (2.8)

Определяем средневзвешенный коэффициент мощности по формуле:

, (2.9)

где cosφ_i – коэффициент мощности i-го потребителя;

Р_i – мощность i-го потребителя, кВт.

Таблица 2.1 коэффициенты мощности производственных потребителей.

№	Потребитель	Pд, кВт	Qд, кВт	Pв, кВт	Qв, кВт	cosjД	cosjв
1	Плотницкая	10	8	1	0	0,78	1
2	Хлебопекарня производительностью 3т/сутки	5	4	5	4	0,78	0,78
3	Пожарное депо на 1…2 автомашины	4	3	4	2	0,8	0,89
4	Административное здание на 15-25 рабочих мест	15	10	8	0	0,83	1
5	Дом культуры со зрительным на 150-200 мест	5	3	14	8	0,86	0,87
6	Фельдшерско-окушерский пункт	4	0	4	0	1	1
7	Магазин со смешанным ассортиментом 6-10 мест	4	0	4	2	1	0,89
8	Баня на 5 мест	3	2	3	2	0,83	0,83

Полная расчётная нагрузка на шинах ТП дневного максимума определяется по следующей формуле:

 кВ·А. (2.10)

Полная расчётная нагрузка на шинах ТП вечернего максимума определяется по следующей формуле:

 кВ·А.

Для определения числа ТП первоначально необходимо определить допустимые потери напряжения. Исходными данными для расчета электрических сетей являются допустимые нормы отклонения напряжения. Для сельскохозяйственных потребителей при нагрузке 100% оно не должно выходить за пределы +5%, а при нагрузке 25% за пределы 0% от номинального.

Допустимые потери напряжения в линиях 10кВ и 0,38кВ определяются путем составления таблиц отклонения напряжения. Как правило, при составлении таблиц рассматривают ближайшую и удаленную трансформаторные подстанции в режиме максимальной (100%) и минимально (25%) нагрузки. В нашем случае следует определить потери напряжения и надбавку для проектируемой ТП.

Определяем допустимые потери напряжения и надбавку трансформатора результаты сводим в таблицу 2.2.

Таблица №2.2. Определение допустимых потерь напряжения и оптимальных надбавок трансформатора

N п/п	Элементы схемы	Нагрузка
		100%	25%
1	Шины питающей подстанции	+7	-2
2	ВЛ – 10кВ	-8	0,5
3	Трансформатор 10/0,38 кВ: надбавка потери напряжения	+7,5 -4.0	+7,5 -1.0
4	Линия 0,38 кВ потери во внутренних сетях потери во внешних сетях	-1,5 -6	0 0
5	Отклонение напряжения у потребителя	-5.0	5

Число ТП для населённого пункта определим по формуле:

шт, (2.11)

Принимаем N_ТП=2

где F = 0.37 км² – площадь населённого пункта;

∆U_%=6% – допустимая потеря напряжения, которая определена согласно табл. 2.2 (потери во внешних сетях).

Т.к. число ТП равно двум, то делим населённый пункт на две примерно равные зоны и дальнейший расчёт производим для каждой зоны отдельно. В каждой зоне сгруппируем однородные потребители в группы и присвоим им

номера 1, 2, 3 и т.д. На плане населённого пункта наметим трассы ВЛ 380/220В и разобьём их на участки не более 100 м.

На плане населённого пункта нанесём оси координат и определим координаты нагрузок групп жилых домов и отдельных потребителей для каждой из зон отдельно.

Определим нагрузки групп жилых домов отдельно для дневного и вечернего максимумов.

Расчётная нагрузка группы из 4 жилых домов:

• дневная

 кВт;

• вечерняя

 кВт.

Расчётная нагрузка группы из 5 жилых домов:

• дневная

 кВт;

• вечерняя

 кВт.

Расчётная нагрузка группы из 6 жилых домов:

• дневная

 кВт;

• вечерняя

 кВт.

Расчётная нагрузка группы из 7 жилых домов:

• дневная

 кВт;

• вечерняя

 кВт.

Полученные значения координат нагрузок, дневные и вечерние расчётные нагрузки, а также значения коэффициентов мощности (см. табл. 2.1) сведём в таблицу 2.3.

Таблица №2.3. Результат расчёта нагрузок отдельных потребителей и групп однородных потребителей и их координат

Номер потре-бителей и групп	Наименование потребителей		Расчётная мощность, кВт				Координаты нагрузок				Коэффициент мощности
			Рд		Рв		х		у		cosφд		cosφв
1-я зона
1	7 домов		2,27		7,57		358		205		0.9		0,93
3	4 дома		1,6		5,38		290		142		0.9		0,93
4	6 домов		2,1		6,9		210		185		0.9		0,93
5	4 дома		1,6		5,38		143		202		0.9		0,93
6	Баня на 5 мест		3		3		92		215		0.83		0.83
7	5 домов		1,83		6.1		410		125		0.9		0,93
8	Фельдшерско-окушерский пункт		4		4		460		125		1		1
9	5 домов		1,83		6.1		501		128		0.9		0,93
10	6 домов		2,1		6,9		560		132		0.9		0,93
11	4 дома		1,6		5,38		345		62		0.9		0,93
12	Дом культуры со зрительным на 150-200 мест		5		14		295		52		0.86		0,87
13	Хлебопекарня производительностью 3т/сутки		5		5		286		54		0,78		0,78
14	5 домов		1,83		6.1		220		62		0.9		0,93
15	6 домов		2,1		6,9		142		96		0.9		0,93
16	5 домов		1,83		6.1		52		102		0.9		0,93
Итого
2-я зона
17		7 домов		2,27		7,57		350		382		0.9		0,93
18		6 домов		2,1		6,9		350		450		0.9		0,93
19		4 дома		1,6		5,38		350		542		0.9		0,93
21		4 дома		1,6		5,38		302		294		0.9		0,93
22		Магазин со смешанным ассортиментом 6-10 мест		4		4		273		295		1		0,89
23		7 домов		2,27		7,57		200		297		0.9		0,93
24		5 домов		1,83		6.1		120		298		0.9		0,93
25		Пожарное депо на 1…2 автомашины		4		4		412		300		0,8		0,89
26		6 домов		2,1		6,9		490		302		0.9		0,93
27		Административное здание на 15-25 рабочих мест		15		8		556		303		0.83		1
28		Плотницкая		10		1		590		304		0,78		1
29		5 домов		1,83		6.1		596		314		0.9		0,93
30		6 домов		2,1		6,9		600		392		0.9		0,93
Итого

Определим центр нагрузок для каждой зоны по формуле:

 (2.12)

 

Аналогичным образом производим расчёт центра нагрузки для второй зоны и получаем, что Х₂ = 393м и Y₂ = 348м