Projekt elektroenergetyka – dobór przewodów linii napowietrznej niskiego napięcia oraz obliczenie spadków napięć.

Prowadzący dr inż. A. Grzybowski

Grupa: E4

Wykonawcy projektu:

Marcin Kierinkiewicz 105740

Robert Głogowski 105756

Data oddania: 04.06.2013

Rozpatrywana linia niskiego napięcia:

Zasilanie: U_A = 400e^j0 V

Zakładamy jednakowy współczynnik mocy dla linii: cosϕ = 0,95

Moce odbiorów oraz długości poszczególnych odcinków są zamieszczone na schemacie linii.

1. Dobranie przewodu do linii

Suma mocy czynnych jaką obciążony jest transformator:

$$S_{\text{ca}lk} = \ \frac{\sum_{}^{}P_{\text{odb}.}}{\text{cosφ}}$$

$$S_{\text{ca}lk} = \ \frac{80}{0,95} = 84,21\ \text{kVA}$$

Prąd przepływający przez linie obliczamy według zależności:

$$I_{\text{obc}} = \frac{S}{\sqrt{3}*U_{n}}\ $$

$$I_{\text{obc}} = \frac{84210}{\sqrt{3}*400} = 121,5\ A$$

Przekrój przewodu dobieramy do prądu jaki przepływa przez linie wg zależności:

I_obc ≤ I_dd

Gdzie I_dd jest to prąd długotrwałego obciążenia.

Do linii niskich napięć stosujemy przewody typu AL czyli aluminiowe. Dobrano przewód o przekroju 35mm². Podczas rozpatrywania linii niskiego napięcia(nN) można pominąć reaktancje jednostkową linii.

121, 5 A ≤ 180 A

AL-35:

Prąd długotrwałego obciążenia: I_dd = 180 A

Rezystancja jednostkowa: R₀ = 0.8358 Ω/km

Przekrój znamionowy: S_n = 35 mm²

1. Obliczenie prądów w przewodach oraz spadków napięć(pomijamy reaktancje linii).

Wzór: $U = \sqrt{3}\text{\ R\ I}$

Prądy odbiorów

$I_{\text{od}} = \frac{P_{\text{od}}}{\sqrt{3}*U*cos\varphi}$ Rezystancje poszczególnych odcinków linii

I₁ = 22,79 A R_A1 = R₀* l_A1 = 0,8358 * 0,03 = 0,025 Ω

I₂ = 18,23 A R₁₂ = R₀* l₁₂ = 0,8358 * 0,025 = 0,021 Ω

I₃ = 12,15 A R₂₃ = R₀* l₂₃ = 0,8358 * 0,015 = 0,013 Ω

I₄ = 30,38 A R₃₄ = R₀* l₃₄ = 0,8358 * 0,02 = 0,017 Ω

I₅ = 22,79 A R₄₅ = R₀* l₄₅ = 0,8358 * 0,01 = 0,008 Ω

I₆ = 15,19 A R₅₆ = R₀* l₅₆ = 0,8358 * 0,015 = 0,013 Ω

Prądy w odcinkach linii Straty napięcia

I_A1 = I_obc = 121.5 A ΔU­_A1 = 5,26 V

I₁₂ = I_A1 – I₁ = 98,71 A ΔU­₁₂ = 3,59 V

I₂₃ = I₁₂ – I₂ = 80,48 A ΔU­₂₃ = 1,81 V

I₃₄ = I₂₃ – I₃ = 68,33 A ΔU­₃₄ = 2,01 V

I₄₅ = I₃₄ – I₄ = 37,95 A ΔU­₄₅ = 0,52 V

I₅₆ = I₄₅ – I₅ = 15,16 A ΔU­₅₆ = 0,34 V

Procentowe straty napięcia

$U_{\%} = \frac{U}{U_{n}}*100\%$

ΔU­_A1% = 1,32 %

ΔU­_12% = 0,90 %

ΔU­_23% = 0,45 %

ΔU­_34% = 0,50 %

ΔU­_45% = 0,13 %

ΔU­_56% = 0,09 %

∑ΔU_% = 3,39 %

1. Dobór odnawialnego źródła energii.

W rozpatrywanej linii odbiorca nr 6 ma zainstalowane OZE w formie panelu fotowoltaicznego i dostarcza moc do sieci równą P_OZE = 30 kW.

Do sieci podłączono moduł polikrystaliczny firmy Hymon model HYMON 290-72P

Dane przy gęstości mocy promieniowania $1000\frac{W}{m^{2}}$
Moc znamionowa PMPP
Napięcie UMPP
Prąd IMPP
Sprawność η
Wymiary

11 modułów połączono w szereg aby uzyskać napięcie sieci sztywnej. Ewentualne uchyby są regulowane układem przekształtnikowym.

U_OZE = 7 * 34,6 = 242,2 V

Moc jaką dostarcza zainstalowany układ fotowoltaiczny jest równy 30 kW, należy z tego wyznaczyć wartość prądu jaka wpływa do sieci.

$$I_{\text{OZE}} = \ \frac{P_{\text{OZE}}}{\sqrt{3}\text{\ U}_{n}\text{\ cosφ}}$$

$$I_{\text{OZE}} = \ \frac{30000}{\sqrt{3}\ 400\ 0,95\ } = 45,6\ A$$

Podłączony układ składa się z 7 kolektorów połączonych szeregowo oraz 7 równolegle na każdej fazie.

1. Obliczenie rozpływu prądów i spadków napięć dla linii z odnawialnym źródłem energii

Moc pozorna obciążenia w linii:

$$S = \frac{\sum_{}^{}P}{\text{cosφ}} = \frac{70}{0,95} = 73,68\ kVA$$

Prąd obciążenia:

$$I_{\text{obc}} = \frac{S}{\sqrt{3}*U_{n}} = \frac{73,68}{\sqrt{3} \bullet 400} = 106,3\ A$$

Źródło OZE może zasilić w naszym przypadku maksymalnie 2 odbiorców dlatego punkt spływu jest na odbiorze nr 4.

Prądy odbioru: Rezystancje poszczególnych odcinków linii:

$I_{\text{od}} = \frac{P_{\text{od}}}{\sqrt{3}*U*cos\varphi}$ R_A1 = R₀* l_A1 = 0,8358 * 0,03 = 0,025 Ω

I₁ = 22,79 A R₁₂ = R₀* l₁₂ = 0,8358 * 0,025 = 0,021 Ω

I₂ = 18,23 A R₂₃ = R₀* l₂₃ = 0,8358 * 0,015 = 0,013 Ω

I₃ = 12,15 A R₃₄ = R₀* l₃₄ = 0,8358 * 0,02 = 0,017 Ω

I₄ = 30,38 A R₄₅ = R₀* l₄₅ = 0,8358 * 0,01 = 0,008 Ω

I₅ = 22,79 A R₅₆ = R₀* l₅₆ = 0,8358 * 0,015 = 0,013 Ω

Prądy w gałęziach linii: Spadki napięć:

I_A1 = I_obc – I_OZE = 60,7 A ΔU­_A1 = 2,63 V

I₁₂ = I_A1 – I₁ = 37,91 A ΔU­₁₂ = 1,38 V

I₂₃ = I₁₂ – I₂ = 19,68 A ΔU­₂₃ = 0,44 V

I₃₄ = I₂₃ – I₃ = 7,53 A ΔU­₃₄ = 0,22 V

• 4 – punkt spływu ΔU­₄₅ = 0,32 V

I₄₅ = I₅₆ – I₅ = 22,81 A ΔU­₅₆ =1,03 V

I₅₆ = 45,6 A

Procentowe spadki napięć:

ΔU­_A1% = 0,66 %

ΔU­_12% = 0,35 %

ΔU­_23% = 0,11 %

ΔU­_34% = 0,06 %

ΔU­_45% = 0,08 %

ΔU­_56% = 0,26 %

∑ΔU_% = 1,52%

1. Dobór transformatora do linii nN.

Transformator linii nN jest dobierany na podstawie mocy obciążenia danej linii napowietrznej. Dla naszej linii wybrano transformator firmy BST model T3 O E – punkt zasilana A.

Dane znamionowe:
Moc
Napięcie znamionowe GN
Zakres regulacji
Napięcie znamionowe DN
Liczba faz
Grupa połączeń
Napięcie zwarcia

Transformator spełnia swoje zadanie przy rozpatrywaniu obydwu stanów pracy linii. Przy pracy z podłączonym odnawialnym źródłem energii jest mniej obciążony co wpływa na mniejsze zużycie urządzeń elektroenergetycznych.