Tytuł projektu :

Urządzenia i sieci elektroenergetyczne

Część sieciowa

Projekt nr 16

Wykonali: Buchcic Piotr, Faff Konrad , Czajka Dariusz

Kierunek: Elektrotechnika

Moduł: Maszyny elektryczne

1 . Wymagany zakres prac podczas obliczeń części sieciowej projektu :

a ) Wyznaczyć parametry schematu zastępczego sieci .

b ) Dobrać przekroje przewodów do zakładów przemysłowych P1 , P2 , P3 oraz P4 ( dla wariantu 1 oraz 2 ) .

c ) Dobrać baterię kondensatorów dla zakładów przemysłowych P1 , P2 , P3 oraz P4 tak aby dyrektywny współczynnik mocy wyniósł 0,96 i ( dla wariantu 1 oraz 2 ) .

d ) Wyznaczenie spadków napięcia w sieci ( dla wariantu 1 oraz 2 ) .

e ) Obliczyć całkowite straty mocy i energii układu ( dla wariantu 1 oraz 2 ) oraz wybranie , który wariant będzie generował mniejsze straty energii w sieci .

2 . Dane projektowe :

Schematy jedno kreskowe rozmieszczenia poszczególnych zakładów przemysłowych wraz z ich połączeniami z głównym punktem zasilającym przedstawiono poniżej :

- Wariant 1 :

- Wariant 2 :

Parametry systemu elektroenergetycznego :

Napięcie w punkcie A0 U_n = 21KV

Moc zwarciowa na szynach A0 w GPZ S_k^″ = 217, 48 MVA

Czas od wystąpienia do wyłączenia zwarcia t_k = 1s

Dane sieci przedstawione w tabeli nr 1 :

Tabela nr 1 Dane sieci
gałąź
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-P3
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11
A0-P3

Oznaczenia :

P- kable o układzie płaskim – stykające się ze sobą ( ułożone w ziemi )

T - kable o układzie trójkątnym – stykające się ze sobą ( ułożone w ziemi )

P_70 – kable o układzie płaskim – odstęp między kablami równy 7cm ( ułożone w ziemi )

3. Wyliczenie mocy szczytowych zakładu P3 w celu dobrania odpowiedniego przekroju przewodu , baterii kondensatorów oraz transformatorów dla tego zakładu :

Do obliczenia poszczególnych przekrojów potrzebne jest całkowite obciążenie zakładu P3 .

Całkowite zapotrzebowanie na moc zakładu P3 należy wyliczyć poprzez obliczenie mocy szczytowych poszczególnych pól zakładu oraz podzielić zakład na sekcję i dobrać odpowiednie transformatory .

Moc szczytową czynną charakterystycznej grupy odbiorników określono na podstawie wzoru

gdzie:

k_z – współczynnik zapotrzebowania mocy rozpatrywanej grupy odbiorników

nP_i – moc znamionowa poszczególnych odbiorników rozpatrywanej grupy

Gdy uwzględnimy tangens kąta przesunięcia fazowego można określić moc szczytową bierną charakterystycznej grupy odbiorników:

Obliczone moce szczytowe poszczególnych pól zakładu P3 zostały przedstawione w tabelach nr 2-8 :

Tabela nr 2 Hala obróbki mechanicznej
Lp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Suma

Tabela nr 3 Hala maszyn
Lp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Suma

Tabela nr 4 Oddział remontowy
Lp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Suma

Tabela nr 5 Oddział transportu
Lp
1
2
3
4
5
6
7
Suma

Tabela nr 6 Kotłownia
Lp
1
2
3
4
5
Suma

Tabela nr 7 Pompownia
Lp
1
2
3
4
5
Suma

Tabela nr 8 Budynek administracyjny
Lp
1
2
3
4
5
Suma

4. Podział zakładu P3 na sekcje :

Podział poszczególnych budynków na sekcje , tabele 8 -9 :

Tabela nr 9 Sekcja 1
Obiekt
Hala obróbki mechanicznej
Oddział remontowy
Oddział transportu

Tabela nr 10 Sekcja 2
Obiekt
Hala maszyn
Kotłownia
Pompownia
Budynek administracyjny

Ze względu na to że moce poszczególnych sekcji są większe niż 1MV należy uwzględnić współczynnik jednoczesności . Współczynnik jednoczesności nakładania się największych obciążeń k_jc w funkcji mocy szczytowej czynnej odczytano z wykresu .

Współczynnik jednoczesności nakładania się największych obciążeń dla mocy czynnej:

k_jc=0,89

Współczynnik jednoczesności nakładania się największych obciążeń dla mocy biernej:

k_jb=0,67+0,33k_jc=0,9367

Moce obliczeniowe dla zakładu z uwzględnieniem współczynnika jednoczesności nakładania się największych obciążeń, oblicza się z następujących zależności:

𝑃𝑠gj = 𝑘𝑗𝑐 ∙ 𝑃sg

𝑄𝑠gj= 𝑘𝑗𝑏 ∙ 𝑄sg

Podział obiektów na sekcje w uwzględnieniem współczynnika jednoczesności przedstawiają tabele nr 11-12 :

Tabela nr 11 Sekcja 1
Obiekt
Hala obróbki mechanicznej
Oddział remontowy
Oddział transportu

Tabela nr 12 Sekcja 2
Obiekt
Hala maszyn
Kotłownia
Pompownia
Budynek administracyjny

Zestawienie mocy szczytowych sekcji przedstawiamy w tabeli nr 13:

Tabela nr 13 Zestawienie mocy szczytowych
Sekcja 1
Ps [KW]
Qs [KVar]
tgφ
Pn [KW]

5.Dobór baterii kondensatorów :

Minimalną moc bierną baterii kondensatorów (Q_k) określono na podstawie zależności:

Q_k = P_S • (tgφ₁−tgφ₂)[kVAr]

gdzie:

tgφ₁ - jest naturalnym tangensem kąta (wynikającym z wartości wyznaczonych mocy czynnych i biernych obydwu sekcji),

tgφ₂- jest dyrektywnym tangensem kąta (pożądanym po kompensacji).

$$\text{tg}\varphi_{1} = \frac{Q_{S}}{P_{s}}$$

gdzie:

tgϕ₁ – naturalny tangens kąta fazowego ϕ,

Q_s – szczytowe obciążenie mocą bierną danej sekcji [kVAr],

P_s – szczytowe obciążenie danej sekcji mocą czynną [kW],

Założony pożądany dyrektywny tangens kąta po kompensacji wynosi :

tgφ₂=0,29

Przykładowe obliczenie baterii kondensatorów sekcji nr 1 :

Q_k = P_S • (tgφ₁−tgφ₂)= 992,31*10³ * (1,02−0,29) = 724, 39kVar

Dobrane baterie kondensatorów dla poszczególnych sekcji przedstawiono w tabeli nr 14 :

Tabela nr 14 Dobrane baterie kondensatorów
Sekcja 1
Ps [kW]
tgφ1
tgφ2 dyrektywny
Qk [kVar]

Dobrane baterie do kompensacji mocy biernej firmy Legrand ALPIMATIC przedstawiono w tabeli nr 15 :

Tabela nr 15 Dobrane baterie kondensatorów
Numer Sekcji
Sekcja 1
Sekcja 2

6. Dobór transformatorów :

W założeniach projektowych liczba transformatorów wynosi 2 . Każdy z transformatorów ma obsługiwać oddzielną . Rezerwa mocy w naszym przypadku wynosi 30% a więc k_r=1,3. Aby obliczyć minimalną moc stacji transformatora zasilającej obiekty skorzystamy ze wzoru :

$$S_{\text{st}} \geq k_{r} \bullet \frac{P_{S}}{\text{cosφ\ }}\left\lbrack \text{kVA} \right\rbrack$$

gdzie:

S_ST – minimalna moc transformatora zasilającego daną sekcję,

P_S – obliczeniowa moc szczytowa na szynach dolnego napięcia

cosϕ – współczynnik mocy na szynach dolnego napięcia, z uwzględnieniem kompensacji mocy biernej,

k_r – współczynnik rezerwy mocy stacji

Przykład obliczenia minimalnej mocy transformatora dla danej sekcji :

Qs=1008,19kVar – moc bierna sekcji nr 1 przed kompensacją

Q_b= kVar – dobrana moc baterii kondensatorów dla sekcji nr 1

Q_c = Q_s − Q_b = 1008, 19 − 750 = 258, 19kVar- moc szczytowa bierna po kompensacji dla sekcji nr 1

$tg\varphi = \frac{Q_{c}}{\text{Ps}} = \frac{258,19}{992,31} = 0,26$ - tangens kąta po kompensacji dla sekcji nr 1

cosφ = cos(arctg0, 37)=0,967 – współczynnik mocy po kompensacji

$S_{\text{st}} \geq k_{r} \bullet \frac{P_{S}}{\cos\varphi\ } = 1,3*\frac{992,31}{0,967} = 1334,02KVA$ - minimalna moc pozorna transformatora dla sekcji nr 1

Zestawienie minimalnych mocy transformatorów dla poszczególnych sekcji przedstawiono w tabeli nr 16 :

Tabela nr 16 Dobór transformatorów
SEKCJA I
PS [kW]
992,31
SST [kVA]
1334,02

Ze względów ekonomicznych dobrane transformatory będą miały identyczne moce oraz parametry znamionowe dla obu sekcji zasilających . Poniżej przedstawiam parametry dobranych transformatorów firmy FT Zychlin zamieszczone w tabeli nr 17 :

Tabela nr 17 Parametry dobranych transformatorów do zakładu P3
Moc znamionowa [KVA]
1600

Zostały dobrane transformatory o znamionowym poziomie mocy P= 1600KVA .

Przez to rezerwa mocy wzrosła do 50% zwiększając bezpieczeństwo eksploatacji transformatorów .

Dla obliczenia poszczególnych przekrojów systemu elektroenergetycznego dla punktu P3 oraz dla uproszczenia obliczeń zakładamy cos φ_i =0,96 .Wyliczona moc pozorna wynosi 2682,77 KVA .

7. Dobór przekroju przewodów do zakładów przemysłowych P1 , P2, P3 oraz P4 dla wariantów 1 i 2:

Ze Względu na znaczną różnicę między napięciem w punkcie A0 a wartością napięcia założoną dla części urządzeniowej która wynosi Un=15KV po stronie średniego napięcia całość części sieciowej przeliczana będzie na napięcie U=15KV.

Przykład obliczenia przekroju przewodu A2-P1

Z warunku nr 1 :

I_rmax ≤ I_dop

I_rmax - prąd roboczy odbiornika dla grupy odbiorników

I_dop -obciążalność długotrwała przewodu (dobierana z tabeli ) [A]

$I_{\text{rmax}} = \frac{P_{n}}{\sqrt{3*{\mathbf{\text{co}}\mathbf{\text{sϕ}}}_{n}*\text{Un}}}$ =$\frac{\text{Sn}}{(\sqrt{3}*\text{Un})}$ [A]

P_n -moc czynna znamionowa odbioru [W]

S_n -moc pozorna znamionowa odbioru [VA]

Z warunku nr 2 :

$j_{zw\ \leq}j_{zw1s}*\sqrt{\frac{1}{\text{Tzw}}}$ [A/mm²]

j_zw -gęstość prądu zwarciowego

j_zw1s - gęstość prądu zwarciowego 1 sekundowego ( wyznaczana z charakterystyki z katalogu )

Tzw - czas trwania zwarcia do jego wyłączenia

j_{zw = Ith/S}

S- minimalny przekrój przewodu

I_th -zastępczy prąd zwarcia

$I_{\text{th}} = \ I_{k}^{''}*\sqrt{(m + n)}$ [A]

m , n – współczynniki wyznaczone z charakterystyk w zależności od współczynnika κ:

$$\kappa = 1,02 + 0,98e^{- \frac{3R}{X}}$$

Znając wartość współczynnika κ oraz czas trwania zwarcia z poniższej charakterystyki można odczytać przybliżoną wartość parametru m z charakterystyki nr 1:

Charakterystyka nr 1 służąca do wyznaczenia współczynnika m :

Gdy założymy że zwarcie będzie odległe od generatora, można przyjąć Ik = Ik’’ i z poniższej charakterystyki nr 2 odczytać wartość parametru n.

Charakterystyka nr 2 :

Jak widać, dla sytuacji, gdzie stosunek Ik’’/Ik = 1 wartość parametru n wynosi 1.

I_k^″ -składowa ustalona prądu zwarciowego ( przyjmujemy że zwarcie jest trójfazowe ) a więc :

$I_{k}^{''} = I_{k3}^{''} = \frac{U_{N}}{\sqrt{3} \bullet \sqrt{R^{2} + X^{2}}}$ [A]

Z₁ −   składowa zgodna impedancji pętli zwarciowej w mejscu zwarcia liczona od punktu zasilającego do mejsca zwarcia

c- współczynnik zależny od poziomu napięcia Un

Obliczenie składowej zgodnej impedancji :

${Z_{1 =}Z}_{z} = \sqrt{{R_{z}}^{2} + {X_{z}}^{2}}$ [Ω]

Impedancję systemu elektroenergetycznego wyznacza się ze wzoru :

$$Z_{\text{SEE}} = \frac{c \bullet U_{N}^{2}}{S_{k}"}$$

Gdzie za wartość stałej c przyjęto 1,1.

Reaktancję sieci zasilającej wyznaczamy z zależności :

X_SEE = 0, 995 Z_SEE

Rezystancję zaś jako :

RSEE = 0, 1 XSEE	(

R_z = R_{A0 − A1} + R_{A1 − A2} + R_SEE [Ω]

R_{A0 − A1} = R_{0(A0 − A1 )} * l_{A0 − A1} [Ω]

R_{A1 − A2} = R_{0 (A1 − A2)} * l_{A1 − A2} [Ω]

R_o –rezystancja jednostkowa przewodu ( z danych katalogowych ) [Ω/km]

l - długość przewodu na określonym odcinku [ km ]

X_z = X_{A0 − A1} + X_{A1 − A2} + X_SEE [ Ω]

X_{A0 − A1} = X_{0(A0 − A1)} * l_{A0 − A1} [Ω]

X_{0(A0 − A1)}= ω$\left( 4,6*lg(\frac{b_{sr}}{\left( 0,76*r \right)}) \right)*10^{- 4}$ [Ω/km]

r- promień przewodu o przekroju kołowym

ω – pulsacja sieci zasilającej [rad/s]

$r = \sqrt{(S}/\pi)$ [m]

b_sr  - średni odstęp między przewodami dla linii 3 fazowych jednotorowych

$b_{sr\ } = \sqrt[3]{}(b_{12}*b_{23}*b_{31})$ [m]

b₁₂ , b₂₃ , b₃₁ - wzajemne odległości pomiędzy przewodami fazy 1 , 2 , 3

Ze względów na potrzebę powyższych współczynników dobraliśmy konstrukcje wsporcze w celu wyliczenia odpowiednich wielkości . Dobieramy konstrukcję na napięcie U= 15KV , linię jednotorową o płaskim układzie zawieszenia przewodów .

Dobrany osprzęt gotowy do obsadzenia na żerdzi przedstawiamy poniżej na rysunku poniżej :

Podstawienie wartości do wzorów i wyliczenie przykładowego przekroju A2-P1 z warunku nr 1 :

$I_{\text{rmax}} = \frac{P_{n}}{\sqrt{3*\mathbf{\text{cosϕ}}_{n}*\text{Un}}}$ =$\frac{\text{Sn}}{(\sqrt{3}*\text{Un})} =$ *$\frac{1075*10^{3}}{21*10^{3}*\sqrt{}3}$ =29,55 A

I_dop = 165A

S≥ 35mm²

Podstawienie wartości do wzorów i wyliczenie przykładowego przekroju A2-P1 z warunku nr 2 :

$b_{sr\ } = \sqrt[3]{}(b_{12}*b_{23}*b_{31})$ =$\sqrt[3]{}(1,85*1,85*3,7)$ = 2,33 m

$r_{A0 - A1} = \sqrt{(S_{A0 - A1}}/\sqrt{}\pi$ =$\sqrt{}(\frac{{70*10}^{- 6}}{\pi})$= 4,72 mm

r_{A1 − A2} = 6,18 mm

X_{0(A0 − A1)}= ω$\left( 4,6*lg(\frac{b_{sr}}{\left( 0,76*r_{A0 = A1} \right)}) \right)*10^{- 4}$=$314*\left( 4,6*lg(\frac{2,33}{\left( 0,76*4,72*10^{- 3} \right)}) \right)*10^{- 4}$=0,41 Ω/km

X_{0(A0 − A1)}= 0,39 Ω/km

X_{A0 − A1} = X_{0(A0 − A1)} * l_{A0 − A1} =0, 41 * 0, 992 =0,41 Ω

X_{A1 − A2} = 0, 5 Ω

R_{0(A0 − A1 )} = 0,44 Ω/km

R_{0(A1 − A2 )} =0,24 Ω/km

R_{A0 − A1} = R_{0(A0 − A1 )} * l_{A0 − A1}=0, 44 * 0, 992= 0,44 Ω

R_{A1 − A2}= 0,31 Ω

$Z_{\text{SEE}} = \frac{c \bullet U_{N}^{2}}{S_{k}"}$ =$\frac{1,1 \bullet {(21*10^{3})}^{2}}{217,48*10^{6}} = 2,23\ \mathrm{\Omega}$

X_SEE = 0, 995 Z_SEE = 0, 995 * 2, 23 = 2, 22 Ω

R_SEE = 0, 1X_SEE = 0, 1 * 2, 22 = 0, 22 Ω

R_z = R_{A0 − A1} + R_{A1 − A2} + R_SEE = 0, 44 + 0, 31 + 0, 22 = 0, 97Ω

X_z = X_{A0 − A1} + X_{A1 − A2} + X_SEE= 0,41+0,5+2,22=3,13[ Ω]

$Z_{1 =}Z_{0} = \sqrt{{R_{z}}^{2} + X_{z}^{2}}$ = $\sqrt{{0,97}^{2} + {3,13}^{2}\ } =$ 3,27 Ω

$I_{k}^{''} = I_{k3}^{''} = c*\frac{U_{n}}{\sqrt{3}*\sqrt{R^{2} + X^{2}}}$ =$1,1*\frac{21*10^{3}}{\sqrt{3}*3,27}$ = 4078,53 A

$\kappa = 1,02 + 0,98e^{- \frac{3R}{X}}$= 1, 02 + 0, 98e^{−3 * 0, 97/3, 13} = 1, 4

n=1 –wartość przyjęta z warunku Ik’’/Ik = 1

m=0,55

$I_{\text{th}} = \ I_{k}^{''}*\sqrt{(m + n)}$ =$4078,53*\sqrt{(0,55 + 1)} = 5077,07\ A$

j_zw1s= 94 [A/mm²] dobrana wartość katalogowa szukanego przekroju odcinka A2-P3 dla kabla XUHAKXS dla początkowej temperatury przed zwarciem równej 90 °C .

$j_{zw\ \leq}j_{zw1s}*\sqrt{\frac{1}{\text{Tzw}}}$ j_{zw = Ith/S}

S≥$\frac{I_{\text{th}}}{j_{zw1s\ \ \ \ }*\ \sqrt{}\frac{1}{\text{Tzw}}}\ $≥ $\frac{5077,07}{94*\ \sqrt{}\frac{1}{1}}$ ≥ 54,01 mm²

Dobrany przekrój dla odcinka A2-P1 dla wariantu 1 z uwzględnieniem dwóch warunków wynosi :

S= 70 mm²

Dobrane przekroje przedstawiamy w tabeli nr 18 :

Tabela nr 18 Dobrane przekroje do zakładów P1 , P2 , P3 , P4
Odcinek
A2-P1
A3-P2
A10-P4
A6-P3 (wariant 1)
A0-P3 (wariant 2)

Przewody mają zawyżone przekroje gdyż dla napięcia U= 21 KV minimalny przekrój produkowany dla kabla XUHAKXS wynosi 50mm² ∖ n

Zestawienie wszystkich przekrojów umieszczone zostało w tabeli nr 19 :

Tabela nr 19 Zestawienie przekrojów sieci
gałąź
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-P3
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11
A0-P3

8. Wyliczenie wartości rezystancji oraz reaktancji ocinków sieci :

Dla przewodów XUHAKXS Wartość Ro będzie wyliczane ze wzoru Ro=$\frac{l}{G*S}$

a Xo będzie dobierane z katalogu Xo dla przewodu XUHAKXS 35 mm² dobierane jest dla U = 18/20KV gdyż nie ma takich przekrojów dla U = 20/30 KV .

Zestawienie wszystkich rezystancji oraz reaktancji odcinków sieci dokonano w tabeli nr 20:

Tabela nr 20 Zestawienie parametrów zastępczych sieci
gałąź
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-P3
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11
A0-P3
SEE

9. Dobór baterii kondensatorów do zakładów P1 , P2 ,P4 tak aby cosfi był równy 0,96

Warunek 1 oraz 2:

Dobrane baterie kondensatorów firmy Legrand przedstawiono w tabeli nr 21 :

Tabela nr 21 Dobór baterii kondensatorów do zakładów P1, P2 i P3
Zakład
Zakład P1
Zakład P2
Zakład P4

Dobranie transformatorów do wszystkich zakładów ( dla warunku 1 i 2 ) :

Przy doborze wszystkich transformatorów po kompensacji w zakładach P1 , P2 , P3 oraz P4 korzystaliśmy ze wzoru :

$$S_{\text{st}} \geq k_{r} \bullet \frac{P_{S}}{\text{cosφ\ }}\left\lbrack \text{kVA} \right\rbrack$$

P_S-moc szczytowa zakładu po kompensacji

k_r -współczynnik zapotrzebowania przyjęty jako 1,3

W poniższej tabeli nr 22 zostały zestawione parametry transformatorów firmy FTZ Zychlin do wszystkich zakładów :

Tabela nr 22 Parametry dobranych transformatorów do wszystkich zakładów
Zakład
P1
P2
P3
C1
C3
A5
A7
D4
D3
D5
A9
P4
A11

10 . Obliczanie rozpływów mocy oraz prądów :

Podczas obliczania rozpływów prądu oraz mocy wartości prądów wyliczane są dla mocy pozornych pobieranych przez odbiory bez uwzględniania współczynników zapasu i dobieranych mocy transformatorów . A współczynnik mocy został założony o wartości 0,96 dla wszystkich gałęzi i zakładów .

Prądy odbiorów wyliczane są z zależności :

$I = \frac{S}{\sqrt{3}*U}$ – wartość skuteczna prądu zakładu

$I_{c} = \frac{P}{\sqrt{3}*U}\ $ - wartość czynna prądu zakładu

$I_{b} = \frac{Q}{\sqrt{3}*U}\ $ - wartość bierna prądu zakładu

S , P , Q – wartości szczytowych mocy poszczególnych odbiorów

Obliczenie rozpływu mocy oraz prądu dla wariantu nr 1 :

Tabela nr 23 przedstawia rozpływ mocy oraz prądu dla wariantu nr 1 :

Tabela nr 23 Rozpływ mocy i prądów dla wariantu nr 1
Odcinek linii
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-P3
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11

Obliczenie rozpływu mocy oraz prądu dla wariantu nr 2 :

W poniższej tabeli nr 24 zestawiono wyniki rozpływów mocy oraz prądów dla wariantu nr 2 :

Tabela nr 24 Rozpływy mocy i prądów dla wariantu nr 2
Odcinek linii
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11
A0-P3

11. Obliczenie spadków napięć w sieci :

Obliczenie spadków napięcia w sieci dla wariantu nr 1 :

Spadki napięć na poszczególnych odcinkach liczymy ze wzoru :

U = I_c * R + I_b * X

I_c - składowa czynna prądu płynącego w danym odcinku

I_b - składowa bierna prądu przepływająca przez określony odcinek

R- rezystancja określonego odcinka linii

X- reaktancja określonego odcinka linii

Poniższa tabela nr 25 przedstawia wyliczone spadki napięć dla wariantu nr 1 :

Tabela nr 25 Wyliczone spadki napięć dla wariantu nr 1
Odcinek linii
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-P3
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11

Obliczenie spadków napięcia w sieci dla wariantu nr 2 :

Tabela nr 26 przedstawia wyliczone wartości spadków napięć w sieci dla wariantu nr 2 :

Tabela nr 26 Wyliczone spadki napięć w sieci dla wariantu nr 2
Odcinek linii
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11
A0-P3

12. Obliczenie całkowitych strat mocy :

Obliczenie całkowitych strat mocy i energii układu dla wariantu nr 1 :

Straty mocy w przewodach liczone są ze wzoru ∆P= 3 * I² * R

I-wartość skuteczna prądu przepływającego przez dany odcinek

R – wartość rezystancji danego odcinka

Straty energii w przewodach liczymy se ze wzoru :

∆W=∆P$*\frac{2\ }{3}*T_{s}$

T_s  - czas użytkowania danych odcinków sieci energetycznej

Tabela poniżej przestawia obliczenie całkowitych strat mocy oraz energii dla przewodów z wariantu nr 1 w tabeli nr 27 :

Tabela nr 27 Całkowite straty mocy i energii dla przewodów dla wariantu nr 1
Odcinek linii
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-P3
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11
Wartość sumaryczna

Obliczenie całkowitych strat mocy i energii transformatorów dla wariantu nr 1:

Straty mocy oraz straty energii transformatora liczymy ze wzorów :

∆P=${(\frac{S}{S_{n}})}^{2}*P_{\text{cu}} + P_{jal}\text{\ \ }$[W] – całkowita strata mocy transformatora

∆W=$\left( \frac{2}{3} \right)*T_{s}*P_{\text{cu}} + 8760*P_{\text{ja}l}$ [Wh] – całkowita strata energii transformatora

S -moc szczytowa zakładu

S_n- moc znamionowa transformatora

P_cu  - straty obciążeniowe transformatora

P_jal - straty jałowe transformatora

T_s− czas użytkowania transformatora

Tabela nr 28 przedstawia straty mocy oraz energii dla transformatorów dla wariantu nr 1 :

Tabela nr 28 Straty mocy i energii dla transformatorów dla wariantu nr 1
Zakład
P1
P2
P3
C1
C3
A5
A7
D4
D3
D5
A9
P4
A11
Suma

Poniżej w tabeli nr 29 przedstawiamy sumaryczną stratę mocy oraz energii na przewodach i transformatorach dla wariantu nr 1 :

Tabela nr 29 Całkowite strata mocy i energii dla wariantu nr 1
Całkowita strata mocy [KW]
200,29

Obliczenie całkowitych strat mocy i energii układu dla wariantu nr 2 :

Tabela nr 30 przedstawia całkowite straty mocy i energii dla przewodów dla warunku nr 2 :

Tabela nr 30 Całkowite straty mocy i energii dla przewodów dla wariantu nr 2
Odcinek linii
A0-A1
A1-A2
A2-P1
A2-A3
A3-P2
A3-A4
A4-C1
C1-C2
C2-C3
A4-A5
A5-A6
A6-A7
A7-A8
A8-D1
D1-D4
D1-D2
D2-D3
D2-D5
A8-A9
A9-A10
A10-P4
A10-A11
A0-P3
Wartość sumaryczna

Poniżej zamieszczam całkowite straty mocy oraz energii dla transformatorów dla wariantu 2 w tabeli nr 31 :

Tabela nr 31 Całkowite straty mocy energii dla transformatorów dla wariantu nr 2
Zakład
P1
P2
P3
C1
C3
A5
A7
D4
D3
D5
A9
P4
A11
Suma

Poniżej przedstawiamy sumaryczną stratę mocy oraz energii na przewodach i transformatorach dla wariantu nr 2 w tabeli nr 32 :

Tabela nr 32 Całkowite straty mocy i energii dla wariantu nr 2
Całkowita strata mocy [KW]
91,48

13. Zestawienie wyników i podsumowanie :

Na koniec zamieszczam zestawienie wyników dla dwóch wariantów odnośnie całkowitych strat mocy i energii w tabeli nr 33 :

Tabela nr 33 Zestawienie wyników dla strat mocy i energii dla obu wariantów :
Wariant
Wariant 1
Wariant 2

Z powyższej tabeli wynika , że wariant nr 2 jest bardziej korzystnym rozwiązaniem , gdyż straty energii w systemie elektroenergetycznym będą mniejsze .