Визначається еквівалентна потужність на кожній ділянці лінії

4.  Визначається еквівалентна потужність на кожній ділянці лінії

.(3.2)

5.  За таблицями [1-7] за , матеріалом опор та за районом по ожеледі вибирається «основний» переріз проводів на ділянках лінії.

6.  Вибраний «основний» переріз перевіряють на допустиму втрату напруги при умові, що по проводу передається розрахункова повна потужність. Фактична втрата напруги в проводі:

, або (3.3)

, (3.4)

де питома втрата напруги в одиниці довжини проводу даного перерізу при протіканні по ньому одиниці потужності [1,3,7] (Додаток Е).

7. Якщо втрата напруги перевищує задане допустиме значення , то слід на деяких ділянках лінії, починаючи з головної, збільшити переріз, вибравши «додатковий» переріз проводів. Число марок проводів в мережі не повинно перевищувати чотирьох. Розрахунок закінчується перевіркою мережі на допустимі втрати напруги при вибраному перерізі проводів.

2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1.  Що таке економічний інтервал?

2.  Що таке еквівалентна потужність?

3.  Що таке коефіцієнт динаміки зростання навантаження?

4.  Як визначається еквівалентна потужність?

5.  За яким параметром визначається «основний» переріз проводів в лініях напругою 0,38 …10 кВ?

6.  За яким параметром перевіряється вибраний переріз проводу?

7.  Як підібрати «додатковий» переріз проводів?

8.  Як визначається втрата напруги на ділянці лінії?

3. ЛІТЕРАТУРА

 

1.  РУМ-10 1972.

2.  РУМ-7 1972.

3.  Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. – 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне вид-во, 1983.– 343с. (ст. 108-111, 126-128).

4.  Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст. 75-79, 487).

5.  Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. –М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 262-267).

6.  Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. - М.: Колос, 1982. -319с. (ст.25-32, 306, 307).

7.  Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 63, 64, 77-85).

 

Задача 3.1

Район за ожеледдю – І,  Навантаження споживачів (Р_д/Р_в, кВт), коефіцієнти потужності (/) та довжини ділянок лінії (, м) (із заняття 1, Задача 1.1) наведені на схемі лінії (Рис. 3.1).

Розрахувати переріз проводів повітряної лінії 0,38 кВ за економічними інтервалами (за мінімумом зведених затрат).

Рисунок 3.1 – Розрахункова схема повітряної лінії 0,38 кВ.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

1.  Із заняття 1 (Таблиця 1.1) беремо повні розрахункові навантаження окремих ділянок повітряної лінії (,).

2.  Розрахунковий максимум навантаження визначаємо в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Визначення розрахункового максимуму навантаження

Примітка	, кВА∙м	, кВА∙м	, м	, кВА	, кВА	Ділянка
Розрахунковим є денне навантаження лінії (5480 > 4957)	310	95	50	6,2	1,9	6-5
	672	1309	70	9,6	18,7	5-3
	248	74	40	6,2	1,9	4-3
	268	398	20	13,4	19,9	3-2
	974	1149	30	32,4	38,3	2-1
	2485	2455	50	49,7	49,1	1-0
	4957	5480				Разом:

За розрахункове приймаємо повне денне навантаження лінії.

3.  Коефіцієнт динаміки зростання навантаження  

4.  Еквівалентна потужність на ділянці лінії (ділянка 6-5):

5.  Вибираємо «основний» переріз проводів на ділянках лінії.

Для ділянки 6-5 вибираємо алюмінієвий провід марки А 4×16.

6.  Фактична втрата напруги в проводі на ділянках повітряної лінії (ділянка 6-5):

7.  Втрата напруги від ТП до споживача.

До найбільш віддаленого споживача в т. 6 (будинки):

Умова виконується. До встановлення приймаємо провід із вибраним перерізом.

Вибір перерізу проводів для інших ділянок лінії виконуємо
аналогічно в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 – Вибір проводів повітряної лінії 0,38 кВ

Ділянка	, кВА		, кВА	, км	, мм2	Втрата напруги			, мм2
						Питома (), % / кВА км	На ділянці, %	від ТП, %
6-5	1,9	0,7	1,3	0,05	4×16	1,32	0,13	3,39	4×16
5-3	18,7	0,7	13,1	0,07	4×25	0,88	1,15	3,26	4×25
4-3	1,9	0,7	1,3	0,04	4×16	1,32	0,10	2,21	4×16
3-2	19,9	0,7	13,9	0,02	4×25	0,88	0,35	2,11	4×25
2-1	38,3	0,7	26,8	0,03	4×50	0,49	0,56	1,76	4×50
1-0	49,1	0,7	34,4	0,05	4×50	0,49	1,2	1,2	4×50

 

Задача 3.2 (самостійно)

Навантаження (Р_д/Р_в, кВт), коефіцієнти потужності (/) та довжини ділянок (l, м) повітряної лінії 0,38 кВ наведені на схемі (Рис. 3.2). Район за ожеледдю та допустима втрата напруги в лінії вказані в таблиці 3.3. Розрахувати переріз проводів повітряної лінії 0,38 кВ за економічними інтервалами (за мінімумом зведених затрат) для заданого варіанта лінії (таблиця 3.3).

 

 

Рисунок 3.2 – Розрахункова схема лінії 0,38 кВ.

Таблиця 3.3 – Варіанти повітряних лінії 0,38 кВ

Варіант	Навантаження						Район за ожеледдю
1	1	3	4	5	6	5	І
2	2	3	5	7	9	6	ІІ
3	1	2	4	5	8	7	ІІІ
4	2	3	4	6	9	5	ІV
5	1	2	6	7	8	6	І
6	4	5	6	7	9	7	ІІ
7	2	5	7	8	9	5	ІІІ
8	1	4	5	8	9	6	ІV
9	1	3	5	6	9	7	І
10	2	4	5	6	7	6	ІІ

 

ЗАНЯТТЯ 4

Тема: ПЕРЕВІРКА ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ НА КОЛИВАННЯ НАПРУГИ ПІД ЧАС ПУСКУ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ

Мета заняття: Навчити студентів виконувати перевірку електричної мережі з напругою 0,38 кВ на коливання напруги під час пуску потужних електродвигунів.

 

І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

Пусковий струм короткозамкнених електродвигунів у 4...7,5 разів більший від їх номінального струму. Тому втрата напруги в мережі при пуску електродвигуна в кілька разів більша від втрати напруги при його нормальній роботі, що приводить до різкого зниження напруги на клемах електродвигунів [1-4].

Пуски електродвигунів здійснюють не часто, а тривалість пуску здебільшого не перевищує 10 с. Тому відхилення напруги при пуску електродвигунів допускають значно більші, ніж при нормальній роботі. Проте пусковий момент повинен бути достатнім для розгону електродвигуна до номінальних обертів.

Для електродвигунів з легкими умовами пуску (якщо початковий момент приводного механізму менший за  або дорівнює йому) допускається зменшення напруги на затискачах у момент пуску не
нижче 30 % від номінальної. На затискачах інших електродвигунів напруга не повинна знижуватись більш як на 20 % номінальної.

Коливання напруги в мережі перевіряють здебільшого при пуску короткозамкнених електродвигунів, приєднаних до джерела електроенергії (трансформатора) через повітряну лінію [1-4].

Для того, щоб коливання напруги в мережі 0,38 кВ під час пуску асинхронного електродвигуна знаходилося у заданих межах, необхідно щоб виконувалася умова:

 (4.1)

де  – допустиме коливання (втрата) напруги, %;

 – фактичне коливання (втрата) напруги, %.

Наближене значення фактичного коливання (втрати) напруги в процентах при пуску двигуна визначають за формулою:

 (4.2)

де Z_м – повний опір електричної мережі, Ом;

Z_ед – повний опір короткого замикання асинхронного двигуна, Ом.

Причому

, (4.3)

де U_н – номінальна напруга мережі, В;

k_i – кратність пускового струму електродвигуна [5];

I_нд. – номінальний струм електродвигуна (каталожні дані [5]), А.

При живленні від трансформатора повний опір мережі визначається:

, (4.4)

де Z_л – повний опір лінії від трансформатора до двигуна, Ом;

Z_т – повний опір короткого замикання трансформатора, Ом.

Повний опір лінії від трансформатора до двигуна:

, (4.5)

де r_oi, x_oi – питомі опори проводів i–тої ділянки лінії [1-4], Ом/км;

l_i – довжина i-ї ділянки лінії, км.

Повний опір короткого замикання трансформатора:

 , (4.6)

де U_к% – напруга короткого замикання трансформатора [2, 3], %;

U_н – номінальна напруга трансформатора з низької сторони, кВ;

S_{н тр} – номінальна потужність трансформатора , кВА.

2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1.  Чому втрата напруги в мережі при пуску електродвигуна
більша від втрати напруги при його нормальній роботі?

2.  Які існують умови пуску електродвигунів?

3.  В яких межах допускається зниження напруги на затискача електродвигунів?

4.  Як визначається фактична втрата напруги під час пуску електродвигуна?

5.  Які заходи застосовують для зменшення коливання напруги під час пуску електродвигунів?

 

3. ЛІТЕРАТУРА

 

1.  Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. – 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне вид-во, 1983.– 343с. (ст. 108-111, 121, 122).

2.  Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст. 144-146, 458-460, 469,470-473).

3.  Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. –М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 269-272, 158-160).

4.  Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос, 1982. –319с. (ст.60-65, 315).

5.  Довідник сільського електрика / За ред. В.С. Олійника. – 3-є вид., перероб. і доп. – К.: Урожай, 1989. – 264 с. (ст. 62-100).

 

Задача 4.1

 

Асинхронний двигун із короткозамкненим ротором АИР 132М4 потужністю 11 кВт і напругою 0,38 кВ встановлений в приміщенні майстерні (Рис. 4.1). Майстерня одержує живлення від трансформатора потужністю 25 кВА повітряною лінією довжиною 0,35 км, яку виконано проводом АС-25. Допустиме коливання напруги в мережі  Перевірити мережу на можливість пуску асинхронного електродвигуна.

Рисунок 4.1 – Розрахункова схема мережі.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

1. Задаємося умовою:

2. Повний опір короткого замикання асинхронного двигуна:

3. Повний опір лінії 0,38 кВ від трансформатора до двигуна:

4. Повний опір короткого замикання трансформатора:

5. Повний опір мережі:

6. Фактичне коливання (втрата) напруги в процентах при пуску асинхронного електродвигуна:

7. Перевірка. Задана умова  не виконується. Для одержання допустимого коливання напруги під час пуску двигуна необхідно замінити провід повітряної лінії. Беремо провід
марки АС-35.

Тоді:

Умова виконується.

 

Задача 4.2 (самостійно)

Асинхронний двигун із короткозамкненим ротором серії АИР потужністю Р_{н ед} , кВт і напругою 0,38 кВ встановлений у виробничому приміщенні (Рис. 4.2). Електродвигун одержує живлення від трансформатора потужністю S_{н т} , кВА повітряною лінією довжиною l, км з проводу АС перерізом F, мм². Відстань між проводами D_ср, мм. Перевірити мережу на можливість пуску асинхронного двигуна. Дані по варіантам для розрахунку мережі наведені в таблиці 4.1.

Рисунок 4.2 – Розрахункова схема мережі.

Таблиця 4.1 – Вихідні дані для розрахунку мережі

Варіант	, кВА	, кВт	, А		, м	, мм2	, мм	, %
1	25	11	21,1	7,5	100	25	400	20
2	40	15	28,5	7	200	35	600	20
3	63	22	41,5	7	150	35	400	30
4	100	11	22	7,5	300	25	600	20
5	160	22	42,5	7	100	50	400	30
6	25	11	22,9	6,5	200	25	600	30
7	40	15	30,1	6,5	150	25	400	20
8	63	18,5	37	6,5	50	35	600	20
9	100	22	44,7	6,5	250	35	400	30
10	160	30	59,6	6,5	200	50	600	30

 

ЗАНЯТТЯ 5

ТЕМА: РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХ НАПРУГОЮ БІЛЬШЕ 1000 В

МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів розраховувати струми короткого замикання в електричних мережах напругою більше 1000 В методами практичних та відносних одиниць.

 

І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) виконують для вибору струмоведучих частин та електричних апаратів, для перевірки їх на термічну та динамічну стійкість, для проектування та настроювання релейного захисту та вибору засобів обмеження струмів.

При визначенні струмів КЗ, як правило, використовують один із двох методів:

–  метод практичних одиниць – параметри схеми виражають в іменованих одиницях (омах, амперах, вольтах та ін.);

–  метод відносних одиниць – параметри схеми виражають в долях, або процентах від величини прийнятої в якості основної (базисної).

Метод практичних одиниць застосовують при розрахунку струмів КЗ відносно простих електричних схем із невеликою кількістю ступенів трансформації.

Методом відносних одиниць зручніше користуватися при розрахунку струмів КЗ в складних електричних мережах із декількома ступенями трансформації.

Розрахунок струмів КЗ проводиться в наступній послідовності:

-  вибирається метод розрахунку та розрахункові умови;

-  для розрахункової схеми складається еквівалентна схема
заміщення;

-  визначається опір схеми заміщення в практичних або іменованих одиницях;

-  еквівалентна схема заміщення зводиться до простішого виду;

-  визначається значення струмів КЗ в розрахункових точках.

 В електроустановках напругою до 1000 В розрахунок струмів КЗ проводиться за повним опором. В електроустановках з напругою вище 1000 В активний опір враховується тільки у випадках, коли виконується умова:

, (5.1)

де  – відповідно активний та реактивний результуючий опір усіх елементів мережі, Ом.

За базисну напругу приймають, як правило, напругу того ступеню, де знаходиться точка КЗ. Базисна напруга визначається як:

. (5.2)

 Базисна потужність приймається рівною довільному значенню, або, для зручності розрахунку, кратною 10 МВА (10, 100 та ін.).

Опір елементів електричної мережі в практичних одиницях зведений до базисної напруги визначають за наступними формулами:

– переведення відносних величин в іменовані:

; (5.3)

– для лінії: , , (5.4)

де ,  – питомі, відповідно, активний та індуктивний опори лінії, Ом/км;

l – довжина лінії, км;

 – середня номінальна напруга ступеня з якого виконується перерахунок, кВ;

– для трансформатора: , (5.5)

де  – напруга короткого замикання трансформатора, %;

 – номінальна потужність трансформатора, МВА;

– для генератора: , (5.6)

де – індуктивний опір генератора у відносних одиницях;

 – номінальна потужність генератора, МВА.

Опір елементів електричної мережі у відносних одиницях:

– переведення іменованих величин у відносні одиниці:

, (5.7)

де  – базисна потужність, МВА.

– для лінії: ; (5.8)

– для трансформатора: ; (5.9)

– для генератора: . (5.10)

Результуючий опір мережі до точки КЗ:

. (5.11)

Базисні величини пов’язані між собою наступним виразом:

. (5.12)

При живленні споживачів від системи безмежної потужності, струм КЗ визначається за наступним виразами:

 – в практичних одиницях:

, . (5.13)

 – у відносних одиницях:

 . (5.14)

Якщо опір системи невідомий, але його необхідно врахувати в розрахунках, то його можна визначити наступним чином:

 (5.15)

де  – потужність КЗ на шинах системи, МВА.

Ударний струм КЗ визначається з виразу:

, (5.16)

де  – ударний коефіцієнт.

При КЗ на шинах 35 та 10 кВ підстанцій із напругою вищого ступеня понад 110 кВ – = 1,8; при КЗ на шинах 35 та 10 кВ підстанцій з вищим ступенем напруги 35 кВ – = 1,5; при КЗ у розподільчих мережах напругою 10 кВ, на шинах споживчих підстанцій і в низьковольтних мережах 0,38/0,22 кВ – = 1 [1,2].

Діюче значення повного струму КЗ за перший період визначається за виразом:

 (5.17)

Потужність КЗ визначається за наступним виразами:

 – в практичних одиницях:

, (5.18)

 – у відносних одиницях:

. (5.19)

2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1.  З якою ціллю виконують розрахунок струмів КЗ?

2.  Методика розрахунку струмів КЗ в практичних одиницях.

3.  Як приводяться різні опори до однієї ступені напруги.

4.  Методика розрахунку струмів КЗ в відносних одиницях.

5.  Як приводяться різні опри до базисних умов.

6.  Яка система може вважатись безмежної потужності?

7.  Як враховується опір системи?

8.  За якими виразами визначається струм КЗ при різних методах розрахунку?

9.  Що враховує ударний коефіцієнт?

 

3. ЛІТЕРАТУРА

 

1.  Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 204-224).

2.  Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 172-194).

3.  Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 176-186).

4.  Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст.127-132).

5.  Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 137-157).

 

Задача 5.1

 

Визначити струм та потужність трьохфазного КЗ в точках К1, К2 для приведеної на схемі мережі (рис. 5.1). Активним опором елементів знехтувати. Вихідні дані приведені на схемі. Задачу розв’язати методом практичних та відносних одиниць.

Рисунок 5.1 – Розрахункова схема електричної мережі.

РОЗВ’ЯЗАННЯ: