Задачи для самостоятельного решения.

1.5.1.Первая подстанция питается двумя параллельными воздушными ли­ниями 6 кВ с проводами А-35 длиной 2 км, вторая подстанция питается одиночной линией 6 кВ, 2 км с проводами А-70. Определить полные сопро­тивления (Ом) первой и второй электропередач.

1.5.2.Электроэнергия от подстанции завода передается в цех по кабелю

АСБ-3х120 на номинальном напряжении 10 кВ. На сколько процентов изменится полное сопротивление Z линии электропередачи, если она будет заменена на воздушную линию с алюминиевыми проводами того же сечения?

Z каб= 0,258 +j 0,081 Ом/км, Z= 0,27 Ом/км

Z вл= 0,27 + j 0,33 Ом/км, Zвл= 0,426 Ом/км

1.5.3. По воздушной линии 10 кВ длиной 8 км с проводами АС-70/11 передается мощность S = 800 +j700 кВА. Определить потери активной и реактивной мощностей в линии ( кВт, кВАр).
1.5.4.Два трехжильных кабеля 6 кВ с медными жилами и бумажной изоляцией проложены в траншее, включены параллельно и должны передавать мощность 4000 кВА. Определить по нагреву сечение жил, если расстояние между кабелями в свету равно 100 мм.

1.5.5.Распределительный пункт 6 кВ имеет расчетную мощность 2700 кВА.

Выбрать по нагреву сечение 3-х жильных медных кабелей с бумажной изоляцией, проложенных в земле,

а) одиночный кабель;

б) два параллельных кабеля, в одной траншее, расстояние в свету = 200 мм.

Сравнить расход проводникового материала в вариантах а) и б).

1.5.6.Электроэнергия передается по воздушной линии 10 кВ длиной 2 км с проводами АС-95, которую планируется заменить на кабель АСБ 3х95.

Определить отношение сопротивлений Zвозд/Zкаб.

1.5.7.Завод получает питание по воздушной ЛЭП 10 кВ длиной 6 км с проводами АС 70. Максимальная потребляемая мощность Р=1300 кВт при Cos= 0,8. Определить КПД электропередачи в максимальном режиме.

1.5.8. Выбрать по нагреву сечение кабеля ААБ 6 кВ, проложенного открыто и питающего одиночный асинхронный электродвигатель, имеющий =0,85, Cos=0,85.Мощность двигателя и температура окружающей среды приведены в таб­лице:

Параметр	Варианты
Рн, кВт
Т0 С

Ответ 1: F=10 мм² ,… Ответ 3: F=25…

 

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

2.1. Методы расчёта нагрузочных потерь электроэнергии.

- Метод средней мощности (за расчетную принимается средняя мощность) –

применяется для действующих электроустановок .

- Метод максимальной мощности (за расчетную принимается максимальная мощность) – применяется при проектировании.

Метод средней мощности

Потери электроэнергии: , где

Т – время работы электроустановки,

- квадрат средне-квадратичной мощности.

- квадрат коэффициента формы графика нагрузки,

- расчетные потери мощности, (в данном случае – это потери, возникающие при прохождении средней мощности S_сp ).

Т – время работы (24 или 24*30, или 8760 часов).

S_СР - в действующих электроустановках определяется по показаниям

элек­тро­счет­чи­ков.

Метод максимальной мощности Р_М

Потери электроэнергии:

Рр = Рм

Рр = Рм

т.к. Pi² / 24 = Pск², то

. Переходя от суток к времени Т и учитывая , что

Рм = Рср / Кз и Рск / Рср = Кф, получаем:

 

W = Рм Т Кф² * Кз², где

Кз = Рср / Рм = Тм / Т – коэффициент заполнения графика нагрузки.

Произведение Т Кф² * Кз² = (тау) называется «время максимальных потерь» – это время в течение которого ЛЭП или трансформатор работая с максимальной неизменной нагрузкой Рм создаст такие же нагрузочные потери электроэнер­гии как и при реальной изменяющейся нагрузке. Следовательно:

W =Рм , где:

– потери при передаче максимальной мощности.

На практике часто Кф и Кз бывают неизвестны поэтому применяют упрощенный метод определения . В справочниках приводятся графики зависимости от годового вре­мени использования максимальной нагрузки Тмакс и от Cos (рис. П.1).

 

Примеры решения задач

2.2.1.Определить годовые потери электроэнергии в воздушной линии6кВ

длиной 3,3 км, с проводами АС95/16 , питающей завод измерительных трансформаторов , среднегодовая нагрузка которого составляет S_ср = 2000 + j1000 кВА, коэффициент формы графика k_Ф=1,1.

Решение.

Удельное сопротивление проводов ЛЭП по табл. П1.2 составляет:

Z₀ = 0,306 + j0,33 Ом/км.

Активное сопротивление одного провода R = r₀l = 0,306 3 = 1,02 Ом.

Среднегодовая полная мощность S= 2000² +1000² = 2236 кВА

Потери электроэнергии в ЛЭП за год:

W = (Sср/U)² R 8760 k²_Ф = 176610³ кВт ч

Количество переданной по ЛЭП электроэнергии за год

W= Pсг Tг = 2000 8760 = 17520 10³ кВт ч

Относительные потери электроэнергии

W* = 176610³ / 17520 10³ = 0,1 или W% = 10%.

Коэффициент полезного действия = 100 – 10 = 90%.

2.2.2. Найти потери мощности и электроэнергии в линии10 кВ, питающей машиностроительный завод. Линия длиной 4 км выполнена двумя кабеля­ми марки ААБ сечением 3х185 мм² . Максимальная нагрузка завода S_max=3000+j800 кВА, T_М =5800 ч/год, коэффициент формы графика k_Ф=1,1.

Решение.Для кабеля ААБ- 3х185 втабл. П1.4 найдем удельные сопро­тивле­ния r₀=0,167 Ом/км, x₀=0,077 Ом/км.

Сопротивление линии, состоящей из двух параллельно работающих кабе­лей, равно: R=r₀l /2 = 0,1674 / 2=0,334 Ом, X=0,0774/2 = 0,154 Ом.

Потери мощности при максимальной нагрузке линии будут

S_M = 32,2 + j 14,8 кВА.

Коэффициент заполнения годового графика нагрузки

k_З =Тм/Т= 5800/8760= 0,66.

Время максимальных потерь = Т k_З² k_Ф² = 8760 0,66² 1,1² = 4617 ч/год.

Потери электроэнергии в ЛЭП

W = Р_М = 32,2 4617 = 148670 кВт ч /год

2.2.3. Определить потери электроэнергии в воздушной ЛЭП 10 кВ с прово­дами А35длиной 5,4 км, по которой по показаниям счетчиков за 30 суток было передано Wa=720 тысяч кВт часов активной и Wp=600 тысяч кВАрчасов реактивной электро­энер­гии. Коэффициент формы графика нагрузки k_Ф =1,05.

Решение.

По табл. П 1.1 для провода А35 r₀=0,85 Ом/км.

Активное сопротивление проводов ЛЭП А-35: R = r₀ l = 0,85 5,4 = 4,6 Ом.

Средняя активная мощность Рср = W / (24 30) = 1000 кВт.

tg = Wp/Wa = 600 /720 =0,83.

Квадрат средней полной мощности S²ср=Р²ср(1+tg²)= 1000²(1+0,69)= =169010³ кВА² (S = 1300 кВА).

Потери электроэнергии в ЛЭП за 30 суток:

W = (Sср/U)² R 24 30 k²_Ф = (169010³ / 10²) 4,6 24 30 1,05² = =6171010³ Вт ч = 61710 кВт ч.

2.2.4. Определить годовые потери электроэнергии в трансформаторе 10/0,4 кВ, Sн=400 кВА, Sм=295 кВА, Cos =0,8, Тмакс = =3500 ч.

Решение. По табл. П.1.8: Uк=5,5%, Рк=5,5 кВт, Рх=1,08 кВт, Iх=2,1%.

По графику рис.2.1 для Тмакс= 3500 и Cos =0,8 время максимальных потерь = 2300 ч.

Годовые потери электроэнергии в трансформаторе:

W=Рк (Sм/Sн)² +РхТг=5,5(295/400)²2300+1,088760=16,310³кВтч.

Количество электроэнергии, переданной через трансформатор за год:

W= SмCos Тмакс = 2950,83500 = 82610³кВтч.

Годовые потери электроэнергии, %:

W* =16,3 / 826 = 0,02 о.е. (2%).