Электроснабжение аэропортов

Таким образом, приведенные  расчетные затраты составляют:

Знл=4,4·0,214+1,722·0,163=1,233 тыс. грн.

По низковольтному кабелю протекает ток 134 А. Потери в низковольтном  кабеле за один год составляет (τ=2000 ч.):

ΔА_нл=3·I·R₀·l·τ=3·17956·0,21·0,32·2000=7240 кВт/ч

Стоимость потерь электроэнергии:

Теперь можно  произвести сравнение приведенных  годовых народнохозяйственных затрат по обеим вариантам. Нетрудно заметить, что в случае сооружения ТП, расчетные затраты составляют 2,74 тыс. грн., в то время как при прокладке низковольтного кабеля они не превышают 1,233 тыс. грн. Низковольтный вариант экономичнее на 1,51 тыс. грн. По этому ему не обходимо отдать предпочтение.

 

 

6. Расчет нагрузок  и выбор мощности силовых трансформаторов.

 

Нагрузку ТП определяют по формуле:

∑Р_i – присоединенная активная суммарная мощность всех ЭП, питающихся от данной ТП.

∑Q_i – присоединенная суммарная реактивная мощность.

Для потребителей первой категории рекомендуется  устанавливать 2 трансформатора на ТП. Одно-трансформаторные подстанции встречаются у потребителей второй категории.

При выборе мощности трансформатора необходимо проверить  его перегрузочную способность. Для этого определяют максимальную нагрузку по графику суточной нагрузки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.

 

1. Для одно-трансформаторных  подстанций выбирать трансформатор  с номинальной мощностью больше S_нг.max/1,5 и рассчитать двухступенчатый график нагрузки, период ночной нагрузки S_нг ‹ S_ном и период перегрузки S_нг›S_ном

Рассмотрим пример расчета  одно-трансформаторной подстанции для  ТП13 (ДПРМ):

S_нг.max=28 кВА

Выбираем трансформатор  с номинальной мощностью 

S_ном.тр › S_нг.max/1,5=28/1,5=19 кВА ‹ S_тр =25кВА

Берем ТМ-25

Для первого периода следует определить усредненный коэффициент нагрузки

К₁=0,68.

где t_i – время, для которого справедливо неравенство Sнг i < Sном *

К_2’=1,1198

где t_i – время, для которого справедливо неравенство Sнг i > Sном *

0.9S_нгmax/S_ном=1,01< К_2’ =1,12

К_гр= К_2’=1,12

t₂=h₂=∑h_i=4

K_з=S_нгmax/n×S_{ном тр}=1,12

Средняя температура  окружающей среды зимняя для Симферополя  –1,8ºС, учитывая установку трансформаторов  внутри подстанции (то есть в помещении), среднюю температуру (зимнюю) увеличиваем на 10ºС, и она будет 8,2ºС.

Берем θ_охл=10ºС

К_{2 табл}=1,4 › К_{2 расч}=1,12

Значит, трансформатор  ТМ-25 выдержит запланированные систематические перегрузки.

Аналогичным образом  производим расчет остальных одно-трансформаторных подстанций. Результаты, полученные в  ходе вычислений заносим в таблицу 3.

2. Рассмотрим  пример для двух трансформаторных  подстанций, для ТП2 (РСБН-У).

S_нг.max=47 кВА

Для двух трансформаторных подстанций мощность трансформатора должна быть S_тр ≥ S_нг.max/2=47/2=23,5 кВА

Выбираем трансформаторы ТМ-25. Для двух трансформаторных подстанций, как правило, более тяжелыми является послеаварийный режим, когда вся нагрузка приходится на один трансформатор.

Расчет ведется по суточному  графику нагрузки (рисунок 2) и рассчитывается К₁, К₂, t₂.

S_ном= S_тр/ S_{нг max}=25/47=0,523

Коэффициент нагрузки:

К₁=0,851

Коэффициент перегрузки:

К_2’=1,47

Так как расчетное значение:

К_2’=0,9 × S_{нг max}/ S_ном=0,9 × 4,7/25=1,692, то принимаем: К_гр=1,692

t2=12,08

К_2табл=1,4

К_2расч › К_2табл=1,4                                   К_з=47/(2 × 25)=0,94

Трансформатор ТМ-25 не выдержит систематических перегрузок, берем ТМ-40.

S_ном=40/47=0,851

Коэффициент нагрузки:

К₁=0,851

Коэффициент перегрузки:

К_2’=1,47

0,9 × S_{нг max}/ S_ном=0,9 × 47/40=1,06

К_2расч =1,18                                   t₂=h₂=∑h_i=4

К_2табл =1,6                                     К_з=47/(2 × 40)=0,59

К_2табл ›К_2расч

Трансформатор ТМ-40 выдержит систематические перегрузки.

Аналогичным образом  производим расчет остальных двух трансформаторных подстанций. Полученные результаты заносим в таблицу 3.

 

Таблица 3

№,ТП	Объект, питаемый от ТП	Sнг max	Кол-во тр-ов	Тип тр-ра	Кз	К1	t2	К2’	К2табл
1.	ЦИП	3634	2	1
2.	РСБН-У	47	1	ТМ-40	0,59	0,72	4	1,18	1,6
3.	ОПР-Л	64	2	ТМ-63	0,51	0,62	4	1,02	1,6
4.	КДП	68	2	ТМ-63	0,54	0,66	4	1,08	1,6
5.	Водопровод	161	2	ТМ-160	0,5	0,62	4	1,01	1,6
6.	УКВ-пеленг	146	2	ТМ-100	0,73	0,75	11	1,23	1,4
7.	Посад. пав-н	679	2	ТМ-630	0,54	0,66	4	1,08	1,6
8.	Котельная	716	2	ТМ-630	0,57	0,69	4	1,14	1,6
9.	Склад ГСМ	428	2	ТМ-400	0,54	0,66	4	1,08	1,6
10.	Автобаза	550	2	ТМ-400	0,69	0,79	6	1,3	1,5
11.	Ангар	715	2	ТМ-630	0,57	0,69	4	1,14	1,6
12.	БПРМ	32	1	ТМ-25	1,28	0,704	6	1,22	1,29
13.	ДПРМ	28	1	ТМ-25	1,12	0,61	4	1,12	1,41

 

7. Выбор питающих  трансформаторов.

 

При выборе питающих трансформаторов необходимо учесть, что наиболее тяжелым для них является ПАР, когда вся нагрузка приходится на один трансформатор. Следовательно, выбор питающих трансформаторов производим по ПАР.

S_нг.max=3634 кВА

К_отн.нг=0,55

S_нг= S_нг.max/К_отн.нг=3634/0,55=6607 кВА

Ориентировочная мощность:

S_тр≥S_нг/2·К_з.мах=6607/2·0,8=2643 кВА

Для ЦИП выбираем трансформаторы:

ТМН-6,3: ВН=115 кВ; НН=6,3 кВ; Р_хх=13 кВт; Р_кз=50 кВт; I_хх=1%; U_к=10,5%;

ТМН-6,3: ВН=53 кВ; НН=6,3 кВ; Р_хх=9,4 кВт; Р_кз=46,5 кВт; I_хх=0,9%; U_к=7,5%;

 

 

8.Расчет потерь  напряжения и мощности в трансформаторах.

 

Так как трансформаторы имеют значительное внутреннее сопротивление, то имеем потери напряжения в трансформаторе. Потери напряжения наиболее удобно определять в относительных величинах.

ΔU_т*=R_т**P_нг*+Х_т**Q_нг*

R_т* – активное относительное сопротивление тр-ра:        R_т*=P_r/S_ном

Х_т*– относительное индуктивное сопротивление тр-ра

P_нг* и Q_нг*– относительные активная и реактивная нагрузки:

P_нг*= P_нг/S_ном.тр                                         Q_нг*= Q_нг/S_ном.тр

Трансформаторы  являются потребителями реактивной мощности:

S_нг*=S_нг.мах/S_ном

Потери активной мощности:

ΔP=P₀+P_k*S_нг*²

Рассмотрим  пример расчета для ТП2:

Р_к=0,88 кВт; Р₀=0,17 кВт; U_к=4,5%; I_хх=3%;

S=47 кВА

Находим R_т=0,88/40=0,022

Х_т*=0,039

P_нг*=38/40=0,95; Q_нг*=28/40=0,7; ΔU_т*=0,022 · 0,95+0,39 · 0,7=0,0482

ΔU_т=4,8%=18 В

Р=0,17+0,88*0,3481=0,48 кВт*2=0,96 кВт

Аналогично рассчитываем потери напряжения и мощности для остальных трансформаторов  и заполняем таблицу 4.

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

	Кол-во трансформаторов	Тип трансформатора	U, кВт   U, B   U, %
2. 38+j28 3. 52+j36 4. 59+j33 5. 124+j103 6. 117+j87 7. 580+j337 8. 535+j475	2	ТМ-40	0.88   0.17   4.5 3.0   0.59   0.96 3.7   9   2.4 1.28   0.24   4.5 2.8   0.51   1.15 5   7.5   1.9 1.28   0.24   4.5 2.8   0.54   1.22 5.18   7.5   19 2.65   0.52   4.5 2.4   0.5   2.36 11.28   7.5   1.9 1.97   0.33   4.5 2.6   0.73 2.76   10   11 2.8   7.6   1.42 5.5   2.0   7.6 1.42   5.5   2.0 0.54   0.57   7.24 7.78   45.4   47.72 7.2   9.5   2 2.5
	2	ТМ-63
	2	ТМ-63
	2	ТМ-160
	2	ТМ-100
	2	ТМ-630
	2	ТМ-630
9. 357+j226 10. 488+j231 11. 602+j377 12. 26+j18	2	ТМ-400	5.5   5.5   7.6 0.6   0.6   0.92 2.92   1.42   0.13 0.13   4.5   4.5 5.5   4.5   4.5 2.3   2.3   2.0 3.2   3.2   0.54 0.69   0.57   1.28 1.12   5.05   7.08 7.78  1.11   0.88 28.9   35.54   74.72 2.64   2.21   7 8   8.5   20 18   1.84   2.1 2.2   5.23   4.64
	2	ТМ-400
	2	ТМ-630
	1	ТМ-25
13. 23+j16	1	ТМ-25

 

 

ΔU для двух трансформаторных подстанций следует разделить на 2.

Вывод: ΔР и ΔQ можно усреднить:

ΔР=3,78 кВт

ΔQ=20,4 квар

И в дальнейшем не усложнять себе работу лишними  расчетами.

ΔU в двух трансформаторных подстанциях составляет в среднем 2,2%, а у одно-трансформаторных подстанций ΔU=4,9%

2,2%<4,9%

То есть потери в одно-трансформаторных подстанциях  почти в 2,2 раза больше чем у двух трансформаторных подстанций. Это происходит по тому, что двух трансформаторные подстанции работают в нагруженном режиме.

 

 

9. Определение  присоединенной нагрузки с учетом  потерь мощности в трансформаторах.

 

Присоединенная  нагрузка определяется с учетом количества электрических приемников питаемых от ТП, плюс потери в трансформаторе.

Пример расчета  для ТП2 (РСБН-У): мощность электроприемников:

S_нгмах=47 кВА

Потери: Р=38 кВт                     Q=28 квар

              ΔР=0,96 кВт                ΔQ=3,7 квар

Мощность нагрузки:

∑Р=Р+ΔР=38+0,96=38,96кВт 

∑Q=Q+ΔQ=28+3,7=31,7квар

Р+jQ=38.96+j31,7, так  как на ТП2 2 трансформатора, то вся  нагрузка приходится на 2 линии. Составим таблицу 5 с учетом потерь.

Таблица 5

№ ТП	Кол-во тр-ов	Полная нагрузка	Нагрузка на одну линию
2.	2	38,96+j31,7	19,48+j15,85
3.	2	53,15+j41	26,58+j20,5
4.	2	60,22+j38,18	30,11+j19,09
5.	2	126,36+j114,28	63,18+j57,14
6.	2	119,76+j97	59,88+j48,5
7.	2	587,27+j382,4	293,64+j191,2
8.	2	542,78+j522,72	271,39+j261,36
9.	2	362,05+j254,9	181,03+j127,45
10.	2	495,08+j266,54	247,54+j133,27
11.	2	609,78+j424,72	304,89+j212,36
12.	1	27,11+j20,64	27,11+j20,64
13.	1	23,88+j18,21	23,88+j18,21