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 :

a ) Schematy jedno kreskowe rozmieszczenia poszczególnych zakładów przemysłowych wraz z ich połączeniami z głównym punktem zasilającym :

- Wariant 1 :

- Wariant 2 :

b ) 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

c) dane sieci przedstawione w tabeli nr 1

Tabela nr1 :

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. Dobór przekroju przewodów do zakładów przemysłowych P1 , P2 , P3 oraz P4 ( dla wariantu 1 oraz 2 ) .

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:

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

- Tabela nr 2 Hala obróbki mechanicznej

Lp	Rodzaj odbiornika	Pi[kW]	Ilość n	nPi[kW]	kz	cosfi	tgφ	Psg[kW]	Qsg[kVAr]
1	Obrabiarka I	12	8	96	0,27	0,65	1,169	25,920	30,304
2	Obrabiarka II	13,5	22	297	0,2	0,5	1,732	59,400	102,884
3	Wentylator urządzeń produkcyjnych	12	14	168	0,7	0,8	0,750	117,600	88,200
4	Suwnica	25	2	50	0,2	0,5	1,732	10,000	17,321
5	Kompresor	8	6	48	0,85	0,75	0,882	40,800	35,982
6	Narzędzia przenośne	1,1	30	33	0,5	0,1	9,950	16,500	164,173
7	Oświetlenie rtęciowe – produkcyjne	-	-	405	0,8	0,9	0,484	324,000	156,920
8	Oświetlenie rtęciowe – zewnętrzne	-	-	36	1	0,9	0,484	36,000	17,436
9	Oświetlenie żarowe - adm.-socjalne	-	-	46	0,6	1	0,000	27,600	0,000
Suma			1179				657,82	613,22

- Tabela nr 3 Hala maszyn

Lp	Rodzaj odbiornika	Pi[kW]	Ilość n	nPi[kW]	kz	cosfi	tgφ	Psg[kW]	Qsg[kVAr]
1	Zgrzewarka punktowe i ciągle	11	7	77	0,35	0,6	1,333	26,950	35,933
2	Piec oporowy	45	3	135	0,65	0,95	0,329	87,750	28,842
3	Piec indukcyjny niskiej	30	4	120	0,8	0,7	1,020	96,000	97,940
4	Spawarka I	10	9	90	0,35	0,35	2,676	31,500	84,307
5	Obrabiarka III	11	6	66	0,4	0,5	1,732	26,400	45,726
6	Kompresor	3,5	10	35	0,85	0,75	0,882	29,750	26,237
7	Suwnica	30	3	90	0,2		0,500	18,000	9,000
8	Oświetlenie rtęciowe - prod.	-	-	220	0,8	0,9	0,484	176,000	85,241
9	Oświetlenie rtęciowe – zewnętrzne	-	-	12	1	0,9	0,484	12,000	5,812
10	Wentylator urz. Produkcyjnych	16	4	64	0,7	0,8	0,750	44,800	33,600
11	Oświetlenie żarowe - adm.-soc.	-	-	16	0,6	1	0,000	9,600	0,000
Suma			925				558,75	452,64

- Tabela nr 4 Oddział remontowy

Lp	Rodzaj odbiornika		Pi[kW]	Ilość n	nPi[kW]	kz	cosfi	tgφ	Psg[kW]	Qsg[kVAr]
1	Spawarka I		6	4	24	0,35	0,35	2,676	8,400	22,482
2	Obrabiarka III		5	6	30	0,4	0,5	1,732	12,000	20,785
3	Kompresor lakierniczy		3	4	12	0,85	0,75	0,882	10,200	8,996
4	Suwnica		22	1	22	0,2	0,5	1,732	4,400	7,621
5	Piec oporowy		20	1	20	0,65	0,95	0,329	13,000	4,273
6	Wentylator urz. Produkcyjnych		3,5	6	21	0,7	0,8	0,750	14,700	11,025
7	Narzędzia przenośne		1,1	15	16,5	0,5	0,1	9,950	8,250	82,086
8	Oświetlenie fluoroscencyjne - prod.	-	-	135,5	0,8	0,9	0,484	108,400	52,501
9	Oświetlenie rtęciowe – zewnętrzne	-	-	12	1	0,9	0,484	12,000	5,812
10	Oświetlenie żarowe - adm.-soc.	-	-	22	0,6	1	0,000	13,200	0,000
Suma			315				204,55	215,58

- Tabela nr 5 Oddział Transportu

Lp	Rodzaj odbiornika		Pi[kW]	Ilość n	nPi[kW]	kz	cosfi	tgφ	Psg[kW]	Qsg[kVAr]
1	Kompresor		3,5	9	31,5	0,85	0,75	0,882	26,775	23,613
2	Suwnica		7,5	4	30	0,2	0,5	1,732	6,000	10,392
3	Narzędzia przenośne		0,9	25	22,5	0,5	0,1	9,950	11,250	111,936
4	Wentylator urz. Sanitarno-higienicznych		6	9	54	0,65	0,8	0,750	35,100	26,325
5	Oświetlenie fluoroscencyjne - prod.	-	-	163	0,8	0,9	0,484	130,400	63,156
6	Oświetlenie rtęciowe – zewnętrzne	-	-	25	1	0,9	0,484	25,000	12,108
7	Oświetlenie żarowe - adm.-soc	-	-	30	0,6	1	0,000	18,000	0,000
Suma			356				252,52	247,53

Tabela nr 6 Kotłownia

Lp	Rodzaj odbiornika		Pi[kW]	Ilość n	nPi[kW]	kz	cosfi	tgφ	Psg[kW]	Qsg[kVAr]
1	Pompa		25	3	75	0,85	0,75	0,882	63,750	56,222
2	Wentylator urządzeń produkcyjnych		3,5	4	14	0,7	0,8	0,750	9,800	7,350
3	Oświetlenie fluoroscencyjne - prod.	-	-	27	0,8	0,9	0,484	21,600	10,461
4	Oświetlenie rtęciowe – zewnętrzne	-	-	6	1	0,9	0,484	6,000	2,906
5	Oświetlenie żarowe - adm.-soc.	-	-	7	0,6	1	0,000	4,200	0,000
Suma			129				105,35	76,94

Tabela nr 7 Pompownia

Lp	Rodzaj odbiornika		Pi[kW]	Ilość n	nPi[kW]	kz	cosfi	tgφ	Psg[kW]	Qsg[kVAr]
1	Pompa		63	4	252	0,85	0,75	0,882	214,200	188,907
2	Wentylator urządzeń produkcyjnych		3	4	12	0,7	0,8	0,750	8,400	6,300
3	Oświetlenie fluoroscencyjne - prod.	-	-	45	0,8	0,9	0,484	36,000	17,436
4	Oświetlenie rtęciowe – zewnętrzne	-	-	12	1	0,9	0,484	12,000	5,812
5	Oświetlenie żarowe - adm.-soc.	-	-	8	0,6	1	0,000	4,800	0,000
Suma			329				275,4	218,45

Tabela nr 8 Budynek administracyjny

Lp	Rodzaj odbiornika		Pi[kW]	Ilość n	nPi[kW]	kz	cosfi	tgφ	Psg[kW]	Qsg[kVAr]
1	Wentylator urz. Sanitarno-higienicznych		3	30	90	0,65	0,8	0,750	58,500	43,875
2	Urządzenia biurowe		0,5	130	65	0,8	0,6	1,333	52,000	69,333
3	Oświetlenie fluoroscencyjne - admi.-socj.	-	-	40	0,6	0,9	0,484	24,000	11,624
4	Oświetlenie żarowe - adm.-soc.	-	-	22	0,6	1	0,000	13,200	0,000
5	Oświetlenie rtęciowe – zewnętrzne	-	-	23	1	0,9	0,484	23,000	11,139
Suma			240				170,7	135,91

b) Podział poszczególnych budynków na sekcje tabela 8 -9 :

Tabela nr 9 Sekcja 1

Obiekt	Psg [KW]	Qsg [KVar]	tgφ
Hala obróbki mechanicznej	657,82	613,22	0,93
Oddział remontowy	204,55	215,58	1,054
Oddział transportu	252,58	247,52	0,98

Tabela nr 10 Sekcja 2

Obiekt	Psg[KW]	Qsg [KVar]	tgφ
Hala maszyn	558,75	452,64	0,81
Kotłownia	105,35	76,94	0,73
Pompownia	275,40	218,45	0,79
Budynek administracyjny	170,70	135,94	0,8

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

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

Tabela nr 11 Sekcja 1

Obiekt	Psgj [KW]	Qsgj [KVar]	tgφ
Hala obróbki mechanicznej	585,46	574,40	0,93
Oddział remontowy	182,05	201,93	1,05
Oddział transportu	224,79	231,85	0,98

Tabela nr 12 Sekcja 2

Obiekt	Psgj[KW]	Qsgj [KVar]	tgφ
Hala maszyn	497,29	423,99	0,81
Kotłownia	93,76	72,07	0,73
Pompownia	245,11	204,62	0,79
Budynek administracyjny	151,92	127,33	0,79

c ) Zestawienie mocy szczytowych sekcji przedstawiamy w tabeli nr 13

Tabela nr 13:

Sekcja 1	Sekcja 2
Ps [KW]	992,31
Qs [KVar]	1008,19
tgφ	1,02
Pn [KW]	1850

d ) 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 nr14:

Sekcja 1	Sekcja 2
Ps [kW]	992,31
tgφ1	1,02
tgφ2 dyrektywny	0,29
Qk [kVar]	724,39

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

Tabela nr 15

Numer Sekcji	Typ	Moc baterii [kVar]	Cena [Zł]	Maksymalne napięcie [V]	Ilość stopni regulacji
Sekcja 1	Wzmocniony H	750	57658	520	10x75
Sekcja 2	Wzmocniony H	550	42298	520	2x50+6x75

d ) 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:

SEKCJA I	SEKCJA II
PS [kW]	cosϕ
992,31	0,967
SST [kVA]	SST [kVA]
1334,02	1348,75

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 :

Moc znamionowa [KVA]	Typ	Napięcie zwarcia procentowe [%]	Grupa połączeń	Napięcie pierwotne [kV]	Napięcie wtórne [kV]	∆Pcu [W]	∆Pfe [W]
1600	TOd 1600/20s	6	Dyn5	21	0,4	15000	2000

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 wyliczona moc pozorna wynosi 2682,77KVA a cos φ_i =0,964 i tg φ_i =0,273

Dobór przekroju przewodów do zakładów przemysłowych P1 , P2, P3 oraz P4 dla wariantu 1 :

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]

$I_{\text{rmax}} = \frac{P_{n}}{\sqrt{3*\mathbf{\text{cosϕ}}_{n}*\text{Un}}}$ =$\frac{\text{Sn}}{(\sqrt{3}*\text{Un})}$ [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 nr 3 :

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:

Odcinek	S ( warunek 1)  [mm^2]	S ( warunek 2)  [mm^2]	S ( wyznaczony z obu warunków )  [mm^2]
A2-P1	50	70	70
A3-P2	50	70	70
A10-P4	50	50	50
A6-P3 (wariant 1)	50	50	50
A0-P3 (wariant 2)	50	95	95

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 nr19 :

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

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

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 .

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

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
Zakład
Zakład P1
Zakład P2
Zakład P4

Obliczenie rozpływu mocy oraz prądu dla wariantu nr 1 :

Odcinek linii	I [A]	Ic [A]	Ib [A]	S [KVA]
A0-A1	179,73	172,54	50,32	4902,94
A1-A2	179,73	172,54	50,32	4902,94
A2-P1	39,41	37,83	11,03	1075
A2-A3	140,32	134,71	39,29	3827,94
A3-P2	16,77	16,10	4,70	457,48
A3-A4	123,55	118,61	34,59	3370,46
A4-C1	10,41	9,99	2,91	284
C1-C2	6,31	6,05	1,77	172
C2-C3	6,31	6,05	1,77	172
A4-A5	113,14	108,62	31,68	3086,46
A5-A6	107,92	103,60	30,22	2943,96
A6-P3	75,62	72,60	21,17	2063
A6-A7	32,29	31,00	9,04	880,96
A7-A8	31,30	30,04	8,76	853,76
A8-D1	10,49	10,07	2,94	286,2
D1-D4	2,90	2,78	0,81	79
D1-D2	7,60	7,29	2,13	207,2
D2-D3	6,31	6,05	1,77	172
D2-D5	1,29	1,24	0,36	35,2
A8-A9	20,81	19,97	5,83	567,56
A9-A10	20,81	19,97	5,83	567,56
A10-P4	19,26	18,49	5,39	525,35
A10-A11	1,55	1,49	0,43	42,21

Obliczenie rozpływu mocy oraz prądu dla wariantu nr 2 :

Odcinek linii	I [A]	Ic [A]	Ib [A]	S [KVA]
A0-A1	104,10	99,94	29,15	2839,94
A1-A2	104,10	99,94	29,15	2839,94
A2-P1	39,41	37,83	11,03	1075
A2-A3	64,70	62,11	18,12	1764,94
A3-P2	16,77	16,10	4,70	457,48
A3-A4	47,93	46,01	13,42	1307,46
A4-C1	10,41	9,99	2,91	284
C1-C2	6,31	6,05	1,77	172
C2-C3	6,31	6,05	1,77	172
A4-A5	37,52	36,02	10,50	1023,46
A5-A6	32,29	31,00	9,04	880,96
A6-A7	32,29	31,00	9,04	880,96
A7-A8	31,30	30,04	8,76	853,76
A8-D1	10,49	10,07	2,94	286,2
D1-D4	2,90	2,78	0,81	79
D1-D2	7,60	7,29	2,13	207,2
D2-D3	6,31	6,05	1,77	172
D2-D5	1,29	1,24	0,36	35,2
A8-A9	20,81	19,97	5,83	567,56
A9-A10	20,81	19,97	5,83	567,56
A10-P4	19,26	18,49	5,39	525,35
A10-A11	1,55	1,49	0,43	42,21
A0-P3	75,62	72,60	21,17	2063

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 liniii

X- reaktancja określonego odcinka linii

Poniższa tabela przedstawia wyliczone spadki napięć dla wariantu nr 1 :

Odcinek linii	Ic [A]	Ib [A]	R [Ω]	X [Ω]	∆U [V]
A0-A1	172,54	50,32	0,44	0,41	96,5498
A1-A2	172,54	50,32	0,31	0,5	78,64891
A2-P1	37,83	11,03	0,77	0,38	33,32209
A2-A3	134,71	39,29	0,35	0,29	58,54209
A3-P2	16,10	4,70	0,72	0,27	12,85917
A3-A4	118,61	34,59	0,61	0,56	91,72463
A4-C1	9,99	2,91	0,37	0,11	4,018505
C1-C2	6,05	1,77	0,14	0,04	0,918013
C2-C3	6,05	1,77	0,13	0,04	0,857484
A4-A5	108,62	31,68	0,28	0,46	44,98481
A5-A6	103,60	30,22	0,14	0,23	21,45394
A6-P3	72,60	21,17	1,08	0,44	87,72352
A6-A7	31,00	9,04	0,13	0,21	5,929085
A7-A8	30,04	8,76	0,1	0,17	4,494165
A8-D1	10,07	2,94	0,09	0,06	1,0827
D1-D4	2,78	0,81	0,19	0,08	0,593084
D1-D2	7,29	2,13	0,28	0,12	2,296838
D2-D3	6,05	1,77	0,16	0,07	1,092031
D2-D5	1,24	0,36	0,27	0,08	0,363357
A8-A9	19,97	5,83	0,24	0,22	6,0751
A9-A10	19,97	5,83	0,28	0,46	8,272123
A10-P4	18,49	5,39	1,09	0,4	22,30828
A10-A11	1,49	0,43	0,15	0,25	0,331122

Obliczenie spadków napięcia w sieci dla wariantu nr 2 :

Odcinek linii	Ic [A]	Ib [A]	R [Ω]	X [Ω]	∆U [V]
A0-A1	99,94	29,15	0,44	0,41	55,92474
A1-A2	99,94	29,15	0,31	0,5	45,55597
A2-P1	37,83	11,03	0,77	0,38	33,32209
A2-A3	62,11	18,12	0,35	0,29	26,99188
A3-P2	16,10	4,70	0,72	0,27	12,85917
A3-A4	46,01	13,42	0,61	0,56	35,58158
A4-C1	9,99	2,91	0,37	0,11	4,018505
C1-C2	6,05	1,77	0,14	0,04	0,918013
C2-C3	6,05	1,77	0,13	0,04	0,857484
A4-A5	36,02	10,50	0,28	0,46	14,91681
A5-A6	31,00	9,04	0,14	0,23	6,419946
A6-A7	31,00	9,04	0,13	0,21	5,929085
A7-A8	30,04	8,76	0,1	0,17	4,494165
A8-D1	10,07	2,94	0,09	0,06	1,0827
D1-D4	2,78	0,81	0,19	0,08	0,593084
D1-D2	7,29	2,13	0,28	0,12	2,296838
D2-D3	6,05	1,77	0,16	0,07	1,092031
D2-D5	1,24	0,36	0,27	0,08	0,363357
A8-A9	19,97	5,83	0,24	0,22	6,0751
A9-A10	19,97	5,83	0,28	0,46	8,272123
A10-P4	18,49	5,39	1,09	0,4	22,30828
A10-A11	1,49	0,43	0,15	0,25	0,331122
A0-P3	72,6	21,17	0,72	0,52	63,2804

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

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

I-moduł 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 :

Odcinek linii	I [A]	R [Ω]	Ts  [h]	∆P [KW]	∆W [ KWh]
A0-A1	202,45	56,69	7774	42,63979	220987,8
A1-A2	202,45	56,69	6456,47389	30,04167	129308,8
A2-P1	39,41	11,03	5153	3,587772	12325,19
A2-A3	163,04	45,65	6771,52016	20,67419	93330,45
A3-P2	16,77	4,70	6507	0,607463	2635,175
A3-A4	146,27	40,96	6801,8474	27,93422	126669,5
A4-C1	10,41	2,91	6056	0,120289	485,6451
C1-C2	6,31	1,77	4780	0,016723	53,28987
C2-C3	6,31	1,77	4725	0,015528	48,91408
A4-A5	135,86	38,04	6859	10,75255	49167,85
A5-A6	130,64	36,58	3491,21703	4,891625	11385,15
A6-P3	98,34	27,54	2627	18,52757	32447,94
A6-A7	32,29	9,04	6123	0,406631	1659,869
A7-A8	31,30	8,76	4358,83986	0,293907	854,0624
A8-D1	10,49	2,94	4669,86723	0,029711	92,49708
D1-D4	2,90	0,81	5964	0,004794	19,05975
D1-D2	7,60	2,13	4176,44788	0,048518	135,0897
D2-D3	6,31	1,77	4320	0,019112	55,04178
D2-D5	1,29	0,36	3475	0,001348	3,122684
A8-A9	20,81	5,83	4202	0,3118	873,4568
A9-A10	20,81	5,83	3489,00654	0,363767	846,1239
A10-P4	19,26	5,39	3274	1,212999	2647,572
A10-A11	1,55	0,43	6165	0,001081	4,443424
Wartość sumaryczna		162,5031	686036,2

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

nr 1 :

Odcinek linii	I [A]	R [Ω]	Ts  [h]	∆P [KW]	∆W [ KWh]
A0-A1	104,10	0,44
A1-A2	104,10	0,31
A2-P1	39,41	0,77
A2-A3	64,70	0,35
A3-P2	16,77	0,72
A3-A4	47,93	0,61
A4-C1	10,41	0,37
C1-C2	6,31	0,14
C2-C3	6,31	0,13
A4-A5	37,52	0,28
A5-A6	32,29	0,14
A6-P3	75,62	1,08
A6-A7	32,29	0,13
A7-A8	31,30	0,1
A8-D1	10,49	0,09
D1-D4	2,90	0,19
D1-D2	7,60	0,28
D2-D3	6,31	0,16
D2-D5	1,29	0,27
A8-A9	20,81	0,24
A9-A10	20,81	0,28
A10-P4	19,26	1,09
A10-A11	1,55	0,15
A0-P3	75,62	0,72
Wartość sumaryczna