Расчет потерь при применении разного сечения шин шинопровода номинальным током 1600 А.
Введение
Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях – важная составляющая общего комплекса энергосберегающих мероприятий. Электроэнергия является единственным видом продукции, транспортировка которой осуществляется за счет расхода определенной части самой продукции, поэтому потери электроэнергии при ее передаче неизбежны. Задача состоит в определении их оптимального уровня и поддержании фактических потерь на этом уровне.
Потери электроэнергии зависят от потерь активной и реактивной мощности. А потери активной мощности напрямую зависят от сечения, материала, и длинны проводника.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Теоретические данные.
1.1. Вычисление потерь шины
1.2. Сопротивление проводника R
1.3.Вычисление площади
1.4. В случае, если T≠20ºC
2. Рассчеты.
2.1. Найти потери шины 8*160мм из алюминия при t=20ºC
2.1.1 Объединение формул.
2.1.2.Рассчеты потерь
2.2. Найти потери шины 6*160мм из алюминия при t=20ºC
2.2.1.Рассчеты потерь
2.3. Найти потери шины 8*160мм из алюминия при t=95ºC
2.3.1.Рассчеты удельного сопротивление
2.3.2.Рассчеты потерь
2.4 Найти потери шины 6*160мм из алюминия при t=95ºC
2.4.1.Рассчеты потерь
3. Итоги
1. Теоретические данные.
1.1. Вычисление потерь активной мощности электричества происходит по следующей формуле:
P=3I2*R*10-3 (кВт),
где I- Сила тока (А);
R - сопротивление проводника (Ом);
1.2. Сопротивление проводника R вычисляется по следующей формуле:
R=p20*L/S (Ом),
где:
p20 - удельное сопротивление проводника, в случае если T=20ºC, то это табличное значение, которое можно взять в таблице 1, в которой все значения указаны в следующих единицах – Ом*мм2/м;
L- длина проводника (м).
S= – площадь проводника (мм2).
Таблица 1.
1.3. Площадь проводника S вычисляется по следующей формуле:
S=h*b (мм2),
где
h - высота (мм);
b - длина (мм)
1.4. В случае, если температура T≠20ºC, то сопротивление вычисляется по формуле:
p=p₂₀*[1+a*(t-20)],
где:
p₂₀ - удельное сопротивление при 20ºC;
a – коэффициент сопротивления, представлены в таблице 2;
t – необходимая нам температура (ºC).
Таблица 2.
Коэффициенты температурного сопротивления.
Согласно п. 2.2.4. ГОСТ 10434-82 «СОЕДИНЕНИЯ КОНТАКТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ» наибольшая допустимая температура нагрева в установках до 1000 в проводниках из меди, алюминия и его сплавов без защитных покрытий рабочих поверхностей составляет 95 ºC. Т.е. ГОСТ разрешает нагрев шин с 20 до 95 ºC.
Наибольшая допустимая температура нагрева проводников из меди, алюминия и его сплавов с защитными покрытиями составляет 100 ºC, т.е. на 15 ºC. больше.
Сделаем расчет на алюминиевые шины без покрытия
2. Расчеты.
2.1. Найти потери шины 8*160мм из алюминия при t=20ºC, I=1600A, L=100м
2.1.1. P=3I2*R*10-3, R=p*L/S, S=h*b объединяя три данные формулы, получаем: Р=(3I2*p*L)/h*b*1000.
2.1.2. Расчеты потерь Р=(3*(1600А)2*0,028(Oм*мм2/м)*100(м))/(160мм*8мм*1000)=16,8кВт
2.2. Найти потери шины 6*160мм из алюминия при t=20ºC, I=1600A, L=100м
2.2.1. Расчеты потерь
Р=(3*(1600А)2*0,026(Oм*мм2/м)*100(м))/(160мм*6мм)= 22,4кВт
2.3. Найти потери шины 8*160мм из алюминия при t=95ºC, I=1600A, L=100м
2.3.1. Найдем удельное сопротивления при 95ºC:
p=0,028*[1+0,042*(95-20)] =0,037(Oм*мм^2/м)
2.3.2. Расчеты потерь
Р=(3*(1600А) ^2*0,037(Oм*мм^2/м) *100(м))/(160мм*8мм) =22200вт=22,2кВт
2.4. Найти потери шины 6*160мм из алюминия при t=95ºC, I=1600A, L=100м.
2.4.1. Расчеты потерь Р=(3*(1600А)^2*0,1079(Oм*мм^2/м)*100(м))/(160мм*6мм)=29600вт=29,6кВт
3. Итоги
В ходе проведенных расчётов, выяснили, что потери составляют:
· при условии 2.1. P=16,8 (кВт),
· при условии 2.2. Р=22,4 (кВт),
· при условии 2.3. Р=22,2 (кВт),
· при условии 2.4. Р=29,6 (кВт).
Таблица 3.
Итоги сравнения потерь применения разных сечений шин при передаче электроэнергии.
№ |
Наименование/пункт |
2.1 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
1 |
Ток, А |
1600 |
|||
2 |
Длина, м |
100 |
|||
3 |
Температура, ºC |
20 |
95 |
||
4 |
Сечение, кол.* мм*мм |
1*8*160 |
1*6*160 |
1*8*160 |
1*6*160 |
5 |
Удельное сопротивление при температуре, Oм*мм^2/м |
0,028 |
0,028 |
0,037 |
0,037 |
6 |
Потери, кВт |
16,8 |
22,4 |
22,2 |
29,6 |
7 |
Разница потерь, кВт |
5,6 |
7,4 |
||
8 |
Разница потерь, % |
25 |
25 |
||
9 |
Разница потерь крайних, кВт |
12,8 |
|||
10 |
Разница потерь крайних, % |
43 |