Расчет кабельной линии трехфазного тока напряжением 9 кВ

     Расчет  кабельной линии  трехфазного тока напряжением 9 кВ приложенные  в земле, которая  питает 2 нагрузки. Выбрать  площадь сечения  кабелей, если известно Т_мах1 = Т_мах2 = 5890,  t_зем = 10 ⁰С, потери напряжения не должны превышать 5%. Оценить потери мощности, КПД и потери энергии линии.

     U_н = 9кВ;

     Р_в = 1000 кВт;

     Cos φ_в = 0,8

     Р_с = 400 кВт

     Cos φ_c  = 0,9

1. Определяем реактивные мощности нагрузок В и С, Q_в – реактивная нагрузка.

     Q_в = Р_в * tg φ_в = 1000 * = 750 кВар

     Q_с = Р_с * tg φ_с = 400 * =193 кВар

2. Определяем токи нагрузок, I_В.

     I_В = = = = 80,1 (А)

     Кабельная линия напряжением 9 кВ:

     I_с = = = = 28,5 (А)

     Исходя  из полученных данных, по  табличным  значениям выбираем кабель марки ААБ  – для прокладки  в земле.

3. Определяем нагрузку на кабель на участке АВ

     I_AB = = = = 108,2 (A)

4. Выбираем кабель по допустимой нагрузке, исходя из режима, когда на участке АВ один кабель отключен и вся нагрузка будет покрываться одним кабелем.

     Из  приложения 10 учебника на стр.287 выбираем кабель сечением 3х35 мм². Его нагрузка при прокладке в земле составляет 115 А. По формуле I_доп ≥ I_{н мах};

115 > 108,2 А, нагрузка прокладке  в земле составляет 115 А, т.е  I_доп = 115 А.

     Расчетная температура земли  составляет +10⁰ С, а нагрузка на кабели при t_зем = +15⁰С.  Из приложения 12 выбираем поправочный коэффициент на температуру земли. Кт – 1,04

      = I_доп * Кт = 115А * 1,04 = 119,6 А

     119,6 А ≥ 108,2

     Расчет  на параллельную укладку 2х  кабелей на ведем, так как при  двух включенных кабелях  нагрузка каждого  кабеля составит: 0,5 * 108,2 А = 54,1

     Исходя  из полученных данных по максимальной нагрузке проходит кабель              ААБ – 3х35 напряжением 9 кВ.

5. Выбор сечений проводников по экономической плотности тока.

     В соответствии ПУЭ распределительная сеть выбирается по экономической плотности тока при Т_max = 5890 ч. Поэтому по таблице №6 учебника Р.Р. Мамошина «Электроснабжение электрифицированных железных дорог» для кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией при Т_max ≥ 5890 часов определяем экономическую плотность тока j.

     j = 1,2 А/мм²

     Согласно  этому, участок АВ должен иметь 2 кабеля.

     S_эк =   = = 45,1 мм²

6. Выбираем кабель ААБ 3х50 мм², большим оказалось значение по экономической плотности тока. Окончательно выбираем для участка АВ два кабеля 9 кВ ААБ 3х50.
7. Расчет участка ВС.

I_с = 28,5 (А)

По  длительно допускаемой  нагрузке выбираем кабель ААБ 3х16 мм². Согласно табличных данных I_доп = 75 (А); учитывая, что 75А >28,5А уточнений по температуре не проводим.

8. По экономической плотности тока находим S_эк =  = = 23,75 мм², согласно расчету экономической плотности тока выбираем кабель ААБ 3х25 мм². Это сечение будет окончательным для участка ВС так как оно больше наибольшей нагрузки.
9. Определяем максимальную потерю U.  Для этого определяем r и x. Из приложения 7:  r_O1AB = 0,620 Ом/км;

               х_О1АВ = 0,009 Ом/км;

               r_ВС = 1,24 Ом/км;

              х_ВС = 0,099 Ом/км.

После определения активного  и индуктивного сопротивления  определяем:

R_AB = 0,620*5 = 3,12 Ом;

Х_АВ = 0,009*5 = 0,45 Ом;

R_ВС = 1,24*3 = 3,72 Ом;

Х_ВС = 0,099*3 = 0,3 Ом.

Пренебрегая емкостной проводимостью, находим потерю напряжения по формуле: ∆U = R_AB*I_AB*cos φ_AB + X_AB*I_AB*sin φ_AB + R_BC*I_BC*cos φ_BC + X_BC*I_BC*sin φ_BC = =3,12*108,2*0,8 + 0,45*108,2 *0,8 + 3,72*28,5*0,9 + 0,3*28,5*0,9 = 412,1 (В).

Определяем  линейные потери напряжения:

∆U_а = *∆U = *412,1 = 713,8 (В)

Определяем  в процентах потери линейного напряжения по отношению к  номинальному:

∆U_л = * 100 =   * 100 = 7,9 %

Определяем  потери мощности:

∆Р = ) = 9^-3 ( + ) = 150,5 кВт

∆Q = *x + *x = *0,45 + *0,45 = 13,04 кВар.

Определяем  полную мощность от источника А:

S_∑ = Р_{В +} Р_с + Р + j (Q_B + Q_C + Q_∑);

S_∑ = 1000 + 400 + 150,5 + j(750 + 193 + 13,04) = 1550,5 + j956,04

Определяем  КПД сети:

η = (1 - )* 100% = (1 - )*100% =89,9%

Определяем  потери энергии

ζ_нб = (0,124 + Т_мах * 10^-4)² *8760 = (0,124 + 5890*10^-4)² * 8760 = 4453,3

Определяем  потери энергии в  линии трехфазного  тока

∆А_r = 3*r ζ_нб = ∆Р_нб ζ_нб;

∆А_r = 150,5*4453,3 = 670221,7 кВт*ч/год