Расчет мощности и напряжения, требуемых для плавки гололеда переменным и выпрямленным током (длинна воздушной линии электропередачи - 25 км, сечение проводов - 95 кв.мм)

трансформаторы, предпочтение отдается схеме плавки гололеда выпрямленным током.

Задача 2.

От главной понижающей подстанции промышленного предприятия к распределительному пункту (РП) проложена 17 лет назад кабельная линия напряжением U=10 кВ, состоящая из 4 параллельных кабелей, проложенных в земляной траншее, с алюминиевыми жилами сечением 95 мм², с изоляцией из бумаги, пропитанной маслоканифольным составом . В настоящее время расчетная нагрузка РП составляет Sp = 9 МВ^.А.

Оценить допустимость нагрузки кабелей в нормальном режиме и при аварийном отключении одного из кабелей. При недопустимой перегрузке кабелей дать рекомендации по увеличению количества кабелей.

Решение:

Определим расчетный ток КЛ-10 кВ

Ip = Sp/( U*√3)=9000/(10*√3)=519,6 A

По справочным данным определим допустимый длительный ток одиночного кабеля Iдоп

Iдоп=205 А

Введем поправочный коэффициент kn=0,8, учитывающий количество кабелей.

Выполним проверку допустимости нагрузки кабелей в нормальном режиме работы.

n*kn*Iдоп ≥ Ip

4*0,8*205= 656 ≥ Ip=519,6

Условие выполняется.

При аварийном отключении одного из кабелей допускается, для кабелей, находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузка kпер = 1,1. Допустимость перегрузки кабелей в аварийном режиме проверяется по условию

(n-1)*k_n-1*kпер*Iдоп ≥ Ip

3*0,85*1,1*205=575 ≥ 519,6

Вывод:

Допустимость нагрузки кабелей в нормальном режиме и при аварийном отключении одного из кабелей в норме. Увеличение количества кабелей не требуется.

Задача 3.

На существующей подстанции трансформатор работает по суточному графику нагрузки, приведенному на рис. 3.1,а. для заданного графика нагрузки трансформатора требуется:

- рассчитать переходной тепловой режим трансформатора;

- оценить допустимость систематической перегрузки трансформатора;

- рассчитать относительный износ изоляции обмоток за сутки.

К1,о.е. = 0,85

К2,о.е. = 1,45

t, ч = 2

трансформатор – ТМН, условия – год, населенный пункт – Санкт-Петербург, эквивалентная суточная температура воздуха Θa = 8,6 ºC

Исходные данные по трансформатору:

Рис. 3.1. Двухступенчатый суточный график нагрузки

Решение.

Определим в установившемся тепловом режиме с нагрузкой К1 превышение температуры масла над температурой воздуха:

Δ Θоa _К1 = Δ Θоar*[(1+R*K1² )/(1+R)]^x = 55*[(1+5*0,85² )/(1+5)]^0,8 = 44,6 ºC

Температура масла составит:

Θо _К1 =Θa + Δ Θоa _К1 = 8,6 + 44,6 = 53,2 ºC

В этом же интервале превышение температуры обмотки над температурой масла определяется по выражению:

Δ Θhо _К1 = Δ Θhоr*K1^y =23* 0,85^1,6 = 17,7 ºC

Температуры обмотки составит:

Θh _К1 = Θa +Δ Θhо _К1 + Δ Θоa _К1 = 8,6+17,7+44,6=70,9 ºC

Интервал перегрузки. В установившемся тепловом режиме с нагрузкой К2 превышение температуры масла над температурой воздуха определяется по выражению:

Δ Θоa _К2 = Δ Θоar*[(1+R*K2² )/(1+R)]^x = 55*[(1+5*1,45² )/(1+5)]^0,8 = 92,6 ºC

Для значений t=1,2,3…t построим зависимость Δ Θоa(t) на интервале t и определим превышение температуры масла над температурой воздуха к концу этого интервала  Δ Θоat.

Δ Θоa(t) = Δ Θоa _К1 + (Δ Θоa _К2 - Δ Θоa _К1)*(1-exp( 

Δ Θоa(t=1) = 44,6 + (92,6 – 44,6)*(1-exp( = 58,2 ºC

Δ Θоa(t=2) = 44,6 + (92,6 – 44,6)*(1-exp( = 68,0 ºC

Температура масла к концу интервала t составит:

Θоt = Θa+ Δ Θоat = 8,6 + 68,0 = 76,6 ºC

В начальный момент интервала перегрузки превышение температуры обмотки над температурой масла определится по выражению:

Δ Θhо _К2 = Δ Θhоr*K2^y =23* 1,45^1,6 = 41,7 ºC

Дальнейшее изменение температуры обмотки в интервале t определяется изменением температуры масла. Температура обмотки к концу интервала перегрузки составит:

Θht = Θоt +Δ Θhо _К2 = 76,6+41,7=118,3 ºC

Интервал после перегрузки. В этом интервале превышение температуры масла над температурой воздуха будет уменьшаться по экспоненте от значения Δ Θоat до значения Δ Θоa_К1

Δ Θоa(t) = Δ Θоa _К1 + (Δ Θоat - Δ Θоa _К1)*(exp( 

Δ Θоa(t=1) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 61,4 ºC

Δ Θоa(t=2) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 56,6 ºC

Δ Θоa(t=3) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 53,2 ºC

Δ Θоa(t=4) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 50,8 ºC

Δ Θоa(t=5) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 49,0 ºC

Δ Θоa(t=6) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 47,8 ºC

Δ Θоa(t=7) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 46,9 ºC

Δ Θоa(t=8) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 46,2 ºC

Δ Θоa(t=9) = 44,6 + (68,0 – 44,6)*(exp( = 45,8 ºC

Оцениваем допустимость систематической перегрузки трансформатора:

Θht = 118,3 ºC < Θhmax = 140 ºC

Θоt = 76,6 ºC < Θоmax = 105 ºC Рис. 3.2. Переходной тепловой режим в трансформаторе

Вывод: перегрузка допустима.

Определим износ изоляции за сутки

 =0,26 норм.сут.

Рис. 3.3. Разбивка зависимости Θh(t) на интервалы Δt

Вывод: т.о. за одни сутки при нагрузке К и температуре наиболее нагретой точки обмотки Θht = 118,3 ºC витковая изоляция износится так же, как за 0,26 суток при нагрузке, обуславливающей температуру