Определим потери мощности и электроэнергии в цеховом трансформаторе и в одной из линий, питающих силовые распределительные пункты
Потери в линии Л2:
Потери активной мощности и электроэнергии за год:
; 
(29)
Потери реактивной мощности и электроэнергии за год:
; 
(30)
где 
;
, ( 
)
Средний ток
тогда
Активное сопротивление линии Л2:
(31)
Реактивное сопротивление линии Л2:
(32)
По (29) вычисляем потери активной мощности (учитывая (31)):
По (30) вычисляем потери реактивной мощности (учитывая (32)):
Потери в цеховом трансформаторе:
Потери активной мощности и электроэнергии за год:
(33)
(34)
где 
- время потерь
Потери реактивной мощности и электроэнергии за год:
(35)
(36)
Определяем потери реактивной мощности и электроэнергии:
6. Выполнение мероприятий по максимально возможной компенсации реактивной мощности (РМ). За источник РМ принять батареи статических конденсаторов. С учётом компенсации РМ уточнить параметры выбранного электрооборудования по п. 3 и 4, а также расчёты по п. 5.
Размещение конденсаторов в сетях напряжением до 1000 В и выше должно удовлетворять условию наибольшего снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок. При этом возможна компенсация:
1) индивидуальная – с размещением конденсаторов непосредственно у токоприёмника. В этом случае от реактивных токов разгружается вся сеть системы электроснабжения (сети внешнего и внутреннего электроснабжения и распределительные сети до токоприёмников). Однако недостатком такого размещения является неполное использование большой установленной мощности конденсаторов, размещённых у токоприёмников;
2) групповая – с размещением конденсаторов у силовых шкафов и шинопроводов в цехах. В этом случае распределительная сеть до токоприёмников не разгружается от реактивных токов, но значительно увеличивается время использования батареи конденсаторов по сравнению с индивидуальной компенсацией;
3) централизованная – с подключением батареи на шины 0,38, 6-10 кВ подстанции; при этом:
a) от реактивных токов разгружаются трансформаторы подстанций, но не питающая и распределительная сеть низшего напряжения;
б) от реактивных токов разгружаются только сети энергосистемы, а трансформаторы подстанций не разгружаются.
Исходя из этого принимаем решение подключать компенсирующие устройства к силовым пунктам (СП 1, СП 2, СП3).
Рис. 2. Радиальная расчётная схема с конденсаторными батареями
СП 1: Qp =206,25 кВар
Введём конденсаторную батарею, состоящую из 3-х конденсаторов для повышения коэффициента мощности типа КЭК2-0,4-67-3УЗ(Qку,н=67кВар)
Qку = 3*67=201кВар
Qр’ = Qр – Qку=206,25-201=5,25 кВар
Рр = 275 кВт
СП 2: Qp =272,45 кВар
Введём конденсаторную батарею, состоящую из 4-х конденсаторов для повышения коэффициента мощности типа КЭК2-0,4-67-3УЗ(Qку,н=67кВар)
Qку = 4*67=268 кВар
Qр’ = Qр – Qку=272,45-268=4,45 кВар
Рр = 247,68 кВт
СП 3: Qp =74,6 кВар
Введём конденсаторную батарею, состоящую из одного конденсатора для повышения коэффициента мощности типа КЭК2-0,4-67-3УЗ(Qку,н=67кВар)
Qку = 1*67=67 кВар
Qр’ = Qр – Qку=74,6-67=7,6 кВар
Рр = 107,8 кВт
ТП: Qр’ = 4,45+ 7,6+ 46,45= 58,5 кВар
Рр = 247,68+107,8+47,94=403,42 кВт
Тогда получаем:
| Л1 | Л2 | Л3 | ТП | |
| 275,05 | 247,72 | 108,07 | 407,64 |
| 357,55 | 155,99 | 588,38 |
Мощность и расчётный ток для остальных линий остаются неизменными.
1) Так как уменьшился расчётный ток, то для этих линий можно выбрать другое сечение кабеля:
| Линия | № двигателя |  ,А
| 
| 
|  ,А
|  ,А
| Материал проводника |  ,мм2
| Количество линий |
| Л1 | СП1 | 0,92 | 431,5 | 235*2 | М | ||||
| Л2 | СП2 | 357,55 | 1,15 | - | 310,9 | А | |||
| Л3 | СП3 | 155,99 | - | 155,99 | М | ||||
| ЛТП | ТП | 588,38 | 0,87 | 676,3 | 260*3 | А |
2) Потери до наиболее удалённого двигателя считаем такими же что и в п4, т.к. оборудование на СП(4) не устанавливалось.
3) Определим потери мощности и электроэнергии в цеховом трансформаторе и в одной из линий, питающих силовые распределительные пункты, с учётом новой мощности и расчётного тока.
Потери в линии Л2:
Потери активной мощности и электроэнергии за год:
; (29)
Потери реактивной мощности и электроэнергии за год:
; (30)
где ;
, ( )
Средний ток
тогда
Активное сопротивление линии Л2:
(31)
Реактивное сопротивление линии Л2:
(32)
По (29) вычисляем потери активной мощности (учитывая (31)):
По (30) вычисляем потери реактивной мощности (учитывая (32)):
Потери в цеховом трансформаторе:
Потери активной мощности и электроэнергии за год:
(33)
(34)
где - время потерь
Потери реактивной мощности и электроэнергии за год:
(35)
(36)
Определяем потери реактивной мощности и электроэнергии:
7. Выводы по расчётам и выбору оборудования.
Входе проделанной выше расчетной работы был проведен расчет электрических нагрузок в радиальной цеховой электрической цепи, от которой питаются асинхронные двигатели, используемые для привода таких механизмов коксохимического производства как дробилки, питатели, углепогрузчики, транспортеры. В результате были получены расчетные нагрузки всех питающих линий и цеховой трансформаторной подстанции. На основе этих параметров был выбран соответствующий по параметрам трансформатор.
На основе рассчитанных токов в линиях, были выбраны соответствующие типы проводов и кабелей питающих линий. В ходе их выбора учитывались типы проводящих жил, типы изоляции и оболочек, поправочные коэффициенты на температуру среды, а также способы прокладки линий. При окончательном расчете силовых линий было принято решение об увеличении числа параллельных ветвей в линии ТП. Это связано с тем, что в первоначальное число кабелей в этой линии не удовлетворяло по падению напряжения в ней требованиям ГОСТ-13109-97. Расчет падений напряжения после увеличения числа ветвей показал, что отклонение 
от номинального напряжения, равного 0,4кВ, максимально близко соответствует требуемому.
Помимо этого были поведены мероприятия по компенсации реактивной мощности в сети. Это было проделано путем установки батарей статических конденсаторов на шины силовых распределительных пунктов СП. После установки компенсирующих устройств был произведен перерасчет всех основных параметров сети, таких как: полные и реактивные мощности и токи в линиях и питающем трансформаторе. Соответственно были пересмотрены и типы питающих кабелей и проводов. На некоторых линиях удалось снизить сечение проводников, благодаря уменьшению расчетного тока, и тем самым уменьшить расход металла.
Часть II
Рис. 3. Расчётная схема.
Исходные данные
Номинальные напряжения ступеней трансформации и мощность К.З на шинах подстанции энергосистемы
| U1, кВ | |
| U2, кВ | |
| Iк, кА | 7,2 |
Тип линии (ВЛ - воздушная, КЛ - кабельная), длина, км
| Линия | Л1, Л2 | Л3 |
| Тип | КЛ | КЛ |
| Длина, км | 0,6 | 0,34 |
Нагрузка на стороне 6 - 10 кВ ГПП и на стороне 0,4 кВ ТП
| Подстанция, нагрузка | ||
| ГПП | Р, МВт | 4,2 |
| Q, Мвар | 3,5 | |
| ТП | Р, МВт | 
|
| Q, Мвар | 
|
Режим включения питавших линии и выключателей ГПП
(“ + “ – включен, “ – “ - выключен)
| Линия, выключатель | |
| Л1 | + |
| Л2 | + |
| В1 | + |
| В2 | + |
| В3 | + |
| В4 | + |
Задание
1. Определить тип и мощность трансформаторов ГПП, согласно указанной на схеме подключённой нагрузке (P, Q) и мощности трансформатора цеховой ТП, определённой в п. 1 курсового проекта.
2. Рассчитать для точек К1 и К2 значения токов трёхфазного К.З (ударного и установившегося значения), а также соответствующие мощности К.З для режимов включения питающих линий и выключателей ГПП, указанных в табл. 4.
3. Выбрать и проверить по условиям протекания токов К.З на стороне 6-10 кВ ГПП следующие аппараты и токоведущие устройства:
а) выключатель в цепи нереактированной линии Л3, отходящей от ГПП к цеховой подстанции;
б) шинный разъединитель в цепи указанной отходящей линии;
в) трансформатор тока для питания цепей измерения и цепей релейной защиты линии Л3;
г) допустимое наименьшее сечение нереактированной линии по термической устойчивости при К.З;
д) реактор на линии Л3 из условия ограничения токов К.З для выбора менее мощного коммутационного оборудования и уменьшения сечения линии (условия определить самостоятельно).
4. Определить уставки максимальной токовой защиты для линии (Л3) питающей ТП.
5. Выбрать плавкий предохранитель или автоматический выключатель устанавливаемый после трансформатора № 3 ТП.
6. Сделать выводы по расчётам, а также выбору оборудования.
Основное содержание работы
Рассчитаем нагрузку трансформаторов:
