kd150kv.org

Сайт о проблемах электроснабжения

Погода на завтра.

Реклама

Поиск в блоге

Категории в блоге

Заметки блога

Предложения по реконструкции сетей 6 и 10 кВ

Для предварительных расчетов по сетям 6 и 10 кВ будем исходить из условий передачи наибольшей мощности к потребительским трансформаторным подстанциям (ТП) 6 или 10/0,4 кВ при минимально необходимом сечении проводов, но при соблюдении параметров качества электроэнергии.

Согласно ГОСТ 13109-97 — допустимое нормальное отклонение напряжения у потребителя составляет ±5% номинального, максимальное отклонение допускается до ±10%) у электроприемников и уровней напряжения на шинах центра питания.Потери напряжения в электрических сетях 6 — 10 кВ не должны превышать — 10%.

Вначале подсчитаем, каким должен быть фидер (ВЛ — воздушная линия) напряжением 6 кВ. Из заметки «Какой должна быть сеть 0,4 кВ» мы сделали вывод, что мощность трансформатора потребительской ТП должна быть 630 кВА при максимальной активной нагрузке 520 кВт.

Примерно подсчитаем среднегодовое число работы ВЛ и ТП при максимальной нагрузке. В самые холодные зимние месяцы январь и февраль эта нагрузка будет включена с ночной минимум с 23 часов до 7 часов утра и днем с 7 до 8, с 11 до 20, с 22 до 23. Всего в эти месяцы, получается, по 19 часов в сутки или за два месяца 59 х 19 = 1121 час.

В другие прохладные месяцы: половина октября, ноябрь, декабрь – март и половина апреля – всего 4 месяца, примерно в половину меньше. 4 х (1121/2) = 2242 часа. За год время использования максимальной нагрузки Т = 3363 часа. Для такого времени рекомендуемое значение экономической плотности тока А/мм 2 для воздушных линий напряжением до 500 кВ, проложенных на территории Украины составляет Ie = 1,1 для алюминиевых проводов [Л-1].

Определяем I_max.

Потребляемая трансформатором активная мощность состоит из отдаваемой потребителям нагрузки да плюс потери мощности в самом трансформаторе. Для трансформатора ТМ-630 кВА при нагрузке 520 кВт потребляемая мощность составит примерно 529 кВт. Теперь подсчитаем длины ВЛ напряжением 6 и 10 кВ с одним трансформатором в конце линии, это и будет масимально возможная длина ВЛ при условии соблюдения требований в отношении допустимой потери напряжения в конце линии. Ток нагрузки I_max = P/(1.73 x Uл x cosφ ), где Р – мощность, кВт Uл – линейное напряжение, кВ Cosφ – коєффициент мощности, для смешанных нагрузок принимается 0,8 I_max = 529/(1.73 · 6 · 0,8 ) = 63,7 А для ВЛ напряжением 6 кВ I_max = 529/(1.73 · 10 · 0,8 ) = 38,2 А для ВЛ напряжением 10 кВ

Определяем экономическое сечение провода.

Экономическое сечение провода, согласно [Л-2] определяется по формуле F = I_max/I_e, где I_max – ток максимальной нагрузки на провод при нормальной работе сети. Для ВЛ-6 кВ F = 63,7/1,1 = 57,9 мм 2 , ближайшее стандартное значение 70 мм 2 . Для ВЛ-10 кВ F = 38,2/1,1 = 34,7 мм 2 , ближайшее стандартное значение 50 мм 2 .

Определяем потери напряжения.

Потеря линейного напряжения определяется по формуле: ΔU=1,73·I_max· (Rэ·cosφ+Хэ·sinφ), где Rэ и Хэ — активное и индуктивное сопротивление Активное сопротивление, Ом Rэ= r_о·L Индуктивное сопротивление, Ом Хэ=х_о·L где: r_о — удельное активное сопротивление, для провода АС50 – 0,65 ом/км, для провода АС70 – 0,46 ом/км; х_о — удельное индуктивное сопротивление, для провода АС50 – 0,374 ом/км, для провода АС70 – 0,364 ом/км; L — длина провода в км Sinφ = 0,6 при cosφ=0,8 Расширим формулу определения потери напряжения, чтобы в ней присутствовала длина провода ΔU=1,73·I_max· (r_о·L ·cosφ+ х_о·L ·sinφ).

Для определения длин проводов ВЛ-6 и 10 кВ при условии потери напряжения в них 10 % или 600 В для 6 кВ и 1000 В для 10 кВ преобразуем формулу следующим образом: L= ΔU/[1,73·I_max·(r_о·cosφ+ х_о·sinφ)], подставив значения, получим: Для ВЛ-6 кВ, провод АС70 L= 600/[1,73·63,7·(0,46·0,8+ 0,364·0,6) = 9,28 км. Для ВЛ-10 кВ, провод АС50 L= 1000/[1,73·38,2·(0,65·0,8+ 0,374·0,6) = 20,32 км.

Видно, что максимальная длина ВЛ-10 кВ больше, поскольку потери напряжения в ней меньше. Естественно, что при крупных реконструкциях районных электросетей желательно заодно перейти на напряжение 10 кВ вместо 6 кВ, хотя это будет связано с отсутствием электроснабжения потребителей в период реконструкции, поскольку необходимо одновременно менять оборудование на подстанции 35 кВ и потребительских ТП. Как показала практика, воздушные линии напряжением 6 кВ, вполне выдерживают напряжение 10 кВ, поэтому их, в основном, менять не придется.

Теперь, если взять в руки циркуль и начертить на карте окружности с подстанциями 35 кВ в центре, то мы увидим, что края окружностей с радиусом в 20,32 км захватывают всю населенную местность, чего не скажешь при радиусе 9,28 км. Это еще один довод для перехода на напряжение 10 кВ. Можно, конечно, установить в конце линии ТП с трансформатором и меньшей мощности но это в масштабах района очень затратно и может делаться только в исключительных случаях.

Существующие схемы электроснабжения состоят, как правило, не из одной, а из нескольких ТП на одном фидере 6 или 10 кВ. Собственно, когда мы увидели, что напряжение 6 кВ нам не подходит, дальнейшие расчеты будем делать для напряжения 10 кВ.

Вспомним, что в предыдущей заметке «Какой должна быть сеть 0,4 кВ», мы определили длину фидера 0,4 кВ – 260 метров. Дальше дома по этой улице будут запитаны от следующей ТП. Расстояние между этими ТП будет 540 м.

Подробнее это показано на ситуационном плане.

Теперь, подставляя разные сечения провода, прикинем, сколько можно присоединить ТП на одном фидере 10 кВ при соблюдении требований о допустимой потере напряжения. ΔU=1,73·I_max· (r_о·L ·cosφ+ х_о·L ·sinφ), Расчеты сведем в таблицу.

Провод АС50	rо =	0,65	хо=	0,374
Количество ТП с пропускной мощностью 529 кВт, на стороне 10 кВ		1	2	3	4	5	6	7	8	9
Длина ВЛ км.	0,54	1,08	1,62	2,16	2,7	3,24	3,78	4,32	4,86
Максммальный ток А	38,2	76,4	114,6	152,8	191	229,2	267,4	305,6	343,8
Потери напряжения В	26,6	79,7	159,4	265,6	398,5	557,9	743,8	956,3	1195,4
В т. ч. на 1 участке	26,6	53,1	79,7	106,3	132,8	159,4	186,0	212,5	239,1
На 2 участке	26,6	53,1	79,7	106,3	132,8	159,4	186,0	212,5
На 3 участке	26,6	53,1	79,7	106,3	132,8	159,4	186,0
На 4 участке	26,6	53,1	79,7	106,3	132,8	159,4
На 5 участке	26,6	53,1	79,7	106,3	132,8
На 6 участке	26,6	53,1	79,7	106,3
На 7 участке	26,6	53,1	79,7
На 8 участке	26,6	53,1
На 9 участке	26,6
Провод АС70	rо =	0,46	хо=	0,364
Количество ТП с пропускной мощностью 529 кВт, на стороне 10 кВ		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Длина ВЛ км.	0,54	1,08	1,62	2,16	2,7	3,24	3,78	4,32	4,86	5,4
Максммальный ток А	38,2	76,4	114,6	152,8	191	229,2	267,4	305,6	343,8	382
Потери напряжения В	20,9	62,8	125,6	209,3	313,9	439,5	585,9	753,4	941,7	1130,0
В т. ч. на 1 участке	20,9	41,9	62,8	83,7	104,6	125,6	146,5	167,4	188,3	209,3
На 2 участке	20,9	41,9	62,8	83,7	104,6	125,6	146,5	167,4	188,3
На 3 участке	20,9	41,9	62,8	83,7	104,6	125,6	146,5	167,4
На 4 участке	20,9	41,9	62,8	83,7	104,6	125,6	146,5
На 5 участке	20,9	41,9	62,8	83,7	104,6	125,6
На 6 участке	20,9	41,9	62,8	83,7	104,6
На 7 участке	20,9	41,9	62,8	83,7
На 8 участке	20,9	41,9	62,8
На 9 участке	20,9	41,9
На 10 участке	20,9
Провод АС95	rо =	0,33	хо=	0,353
Количество ТП с пропускной мощностью 529 кВт, на стороне 10 кВ		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Длина ВЛ км.	0,54	1,08	1,62	2,16	2,7	3,24	3,78	4,32	4,86	5,4	5,94
Максммальный ток А	38,2	76,4	114,6	152,8	191	229,2	267,4	305,6	343,8	382	420,2
Потери напряжения В	17,0	50,9	101,9	169,8	254,7	356,6	475,4	611,3	764,1	916,9	1069,7
В т. ч. на 1 участке	17,0	34,0	50,9	67,9	84,9	101,9	118,9	135,8	152,8	169,8	186,8
На 2 участке	17,0	34,0	50,9	67,9	84,9	101,9	118,9	135,8	152,8	169,8
На 3 участке	17,0	34,0	50,9	67,9	84,9	101,9	118,9	135,8	152,8
На 4 участке	17,0	34,0	50,9	67,9	84,9	101,9	118,9	135,8
На 5 участке	17,0	34,0	50,9	67,9	84,9	101,9	118,9
На 6 участке	17,0	34,0	50,9	67,9	84,9	101,9
На 7 участке	17,0	34,0	50,9	67,9	84,9
На 8 участке	17,0	34,0	50,9	67,9
На 9 участке	17,0	34,0	50,9
На 10 участке	17,0	34,0
На 11 участке	17,0

Анализируя таблицы, мы видим, что при допустимых потерях напряжения в ВЛ-10 кВ до 1000 В, при проводе АС50 на одном фидере можно присоединить 8 ТП, при проводе АС70 – 9 ТП и при проводе АС95 – 10 ТП, при условии, что расстояния между ТП – 540 метров.

На существующих фидерах количество ТП значительно больше, а мощность каждой отдельной ТП, меньше, в основном от 63 до 250 кВА. Поэтому при реконструкции распредустройств подстанций 35/10 кВ следует значительно увеличить количество ячеек отходящих фидеров 10 кВ. ВЛ-10 придется разделять на более короткие фидера, но с увеличением сечения провода. Конечно в данной заметке невозможно описать конкретную схему и расчет по каждому фидеру а потом свести их в общие данные по сетям 10 кВ, но для общих предположений данная заметка будет полезной.

Список используемой литературы.

Л-1 Правила устройства электроустановок.

Л-2 В.А.Боровиков, В.К.Косарев, Г.А.Ходот. Электрические сети энергетических систем.

Просмотров: 3904

Комментарии к этой заметке (4):

Комментарий добавил(а): Е.Н.
Дата: 2015-02-17

Это все правильно и интересно.

Комментарий добавил(а): fbt
Дата: 2014-10-10

Чего только не увидишь, зайдя в РУ-10 кВ обыкновенной городской ТП.

Комментарий добавил(а): Тарас
Дата: 2017-03-18

Есть еще вариант — установить регуляторы напряжения на 10 или 6 кВ. Пропускная способность увеличивается значительно,т.к. регуляторы поднимают напряжения автоматически в часы максимума нагрузок. Это дешевле, чем менять провод на всей ВЛ

Комментарий добавил(а): Антон
Дата: 2017-06-02

Тарас, вариант который вы предлагаете ну очень сложный в эксплуатации, а также эти регуляторы при пересчете надежности оказывают большое отрицательное влияние на состояния событий всей системы. Я уже давно занимаюсь оформлением решений, которые выплывают из стоящих проблем. Смотреть на стоящие проблемы нужно с позиции: Не умеешь хорошо спрятать, то нужно красиво показать.

Оставить комментарий

Copyright © 2010-2015 Власенко Евгений. Все права защищены.

Что такое фидер в электроэнергетике

Фидер в электроэнергетике — это часть линии электропередачи, по которой электричество передается в распределяющую энергосистему. Одновременно фидер (название происходит от английского feeder — питатель) является элементом, который выравнивает напряжение в различных точках распределительной схемы: такой перепад обусловлен различной мощностью потребителей, подключенных к подстанции.

Принцип действия и классификация

Что такое фидер в электроэнергетике. Его часто путают с распределителем, ведь тот тоже передаёт энергию от генерирующей станции (или подстанции) к точкам потребления электроэнергии. Однако фидер не выполняет промежуточный контроль, поэтому значения силы тока остаются одинаковыми как на отправляющей, так и на принимающей стороне.

В зависимости от условий эксплуатации фидеры подразделяют на следующие группы:

• Промышленные;
• Для применения в сельском хозяйстве;
• Бытовые (осветительные).

В последних случаях линия рассчитывается на напряжение 220 В (для остальных видов — на 220 и 380 В).

Последовательность функционирования фидера определяется его назначением. Фидерная линия является частью электрической распределительной сети. Электрическая схема в здании, которая передает энергию от трансформатора или иного подобного устройства к распределительной панели, представлена на рисунке 1. Различные потребители подключаются к шинам с целью подачи различных нагрузок: силовых и/или осветительных.

Проводники распределительных питающих линий выходят ​​от автоматического выключателя (или устройства повторного включения цепи подстанции) через подземные кабели, называемые выходными. Таким образом, фидер в электрике является частью системы распределения энергии от первичных устройств к вторичным. Как следует из рисунка 1, после передачи энергии по линии она достигает подстанции, где напряжение сети может уменьшиться, в зависимости от мощности и количества потребителей.

Составляющие

Что такое фидер в электрике. Поскольку он является главным проводником, то от него питание подается к основному центру нагрузки и далее на распределитель (обычно трёхфазный, четырёхпроводной). Далее нагрузка поступает в обслуживающую сеть, к которой уже подсоединены непосредственные потребители (смотреть рисунок 2).

Фидеры в электрике проектируются на основе токонесущей способности проводников, а их расчёты производятся по известным значениям падения напряжения и длительности линии (максимально — до 12…15 км).

В состав линии включают не все проводники. Те из них, которые находятся между точкой обслуживания и устройствами, предназначенными для отключения потребителя, являются служебными проводниками. Тут применяются специальные правила обслуживания, поскольку они не имеют заземляющих устройств и других защитных приспособлений (кроме тех, которые предусмотрены на первичной стороне вторичного трансформатора).

Фидер для электрика далеко не всегда представляет собой любое внутреннее разветвление, поскольку разветвлённая цепь включает в себя проводники между конечным устройством максимального тока, защищающим цепь, и розеткой (независимо от того, на какой ток рассчитана арматура).

Схема линии

Она потребуется всякий раз, когда производится частичная перепланировка внутренних и внешних силовых подключений. При этом необходимо знать значения следующих параметров:

1. Общую расчётную нагрузку.
2. Максимальное значение коэффициента спроса.
3. Предельные значения силы тока.
4. Максимальную длину внешних проводников.
5. Характеристику устройств защиты от перегрузки.

Типичная электрическая система может содержать несколько типов фидеров. В соответствии с этим линии рассчитываются на разные виды нагрузок — непрерывные, периодические, комбинированные, внешние. Последние учитываются при проектировании системы энергоснабжения отдельных зданий. В особо сложных случаях фидеры могут быть составными, представляющими более чем одну систему напряжения, либо имеющими в своём составе линии постоянного тока.

Электрическая схема одного из участков представлена на рисунке 3.

Первичные фидерные линии характерны для электростанций. Распределительный узел может быть внутренним или внешним. Хотя правила защиты от перегрузки по току в электрике варьируются в зависимости от поставляемой нагрузки, предел обычно устанавливается по конечной ветке.

Как идентифицировать фидерную линию

При наличии фидеров, питаемых от разных систем напряжения, каждый незаземлённый проводник должен быть установлен по фазе или линии на всей её длине: от точки подключения до точки сращивания. Идентификация не заземлённых проводников системы переменного тока может осуществляться с помощью цветовой маркировки, маркировки ленты или других утвержденных средств. Красный цвет разрешается использовать для не заземлённого проводника положительной полярности, а черный цвет — для проводника отрицательной полярности.

За исключением систем повышенной мощности и изолированных систем электропитания, для идентификации не заземлённых проводников переменного тока используют оранжевый цвет. Он разграничивает верхнюю часть четырёх-проводной системы, соединенной треугольником, где заземлена средняя точка однофазной обмотки, от остальной части сети. Если в тех же помещениях присутствует система высокого напряжения (более 220 В), то для маркировки обычных фидерных проводников следует использовать коричневый, оранжевый и жёлтый цвет (смотреть рисунок 4). Маркировочные ленты или другие средства идентификации фидера используются также для различения участков с разными напряжениями.

Цепи ко всем устройствам, которые требуют электропитания, запускаются от предохранителей или автоматических выключателей. В фидерных цепях используются более толстые кабели, которые проходят от главной входной панели к меньшим распределительным панелям — щитам, являющимися центрами нагрузки. Эти щиты расположены в удаленных частях дома или в хозяйственных постройках, они также используются для перераспределения энергии, например, в гаражах или паркингах.

Как определить нагрузку на фидер

В новых домах прокладываются преимущественно трёхфазные линии, рассчитанные на напряжение 220-240 В переменного тока. При этом все схемы в доме, которые проходят от главной входной панели или от других небольших панелей к различным точкам использования, являются ответвительными цепями, использующими только две основные шины.

Предохранители или прерыватели рассчитывают на токовую нагрузку 15 или 25 А.

15-амперные ответвления идут к потолочным светильникам и настенным розеткам в помещениях, где устанавливаются менее энергоемкие устройства, а 20-амперные цепи подводят к розеткам на кухне или в столовой, где используются более мощные приборы.

Считается, что 15-амперная схема может обрабатывать в общей сложности 1800 Вт, в то время как 20-амперная схема выдерживает до 2400 Вт. Эти пределы установлены для цепей с полной нагрузкой, на практике же мощность ограничивается до 1440 Вт и 1920 Вт соответственно.

Для определения нагрузки на цепь суммируют индивидуальную мощность для всех подключённых потребителей. При расчете нагрузки в каждой ответвленной цепи учитывают устройства с приводом от двигателя, которые потребляют больший ток момент запуска.

Типы фидерных линий

Требования к расчету нагрузок на ответвления, обслуживание и фидер разграничены относительно следующих категорий потребителей:

• Электроприборы;
• Нагрузки общего назначения;
• Индивидуальные;
• Многопроводные.

Нагрузки общего освещения, и на разветвленные цепи небольших приборов рассчитываются одинаково. При стандартном методе расчёта нагрузки, когда имеется четыре или более закреплённых на месте потребителя, допустимо применять коэффициент спроса 75 %. При использовании дополнительного метода коэффициент спроса 100 % применяют только к стационарным потребителям. В паспортную таблицу включают все приборы, которые постоянно подключены или находятся в определенной цепи.

Внешнее устройство фидера, рассчитанного на напряжение 380 В, приведено на рисунке 5, а общий вид фидерного распределительного щита — на рисунке 6.