Автоматизированный расчет параметров сельских линий электропередачи 0,4 кв для объектов АПК

Abstract

Цель исследования - разработать и апробировать программно-расчетный алгоритм для автоматизированной оценки параметров сельских линий электропередачи 0,4 кВ с учетом трансформатора 10/0,4 кВ, параметров проводника, длины питающего участка и нагрузки объекта АПК. Методика включает формирование расчетной схемы, определение рабочего тока, реактивной мощности, потери напряжения, сопротивления трансформатора, трехфазного и однофазного токов короткого замыкания, ударного тока, а также серию вариантных расчетов для разных длин и сечений линии. В методике учитываются параметры трансформатора ТМГ-250/10/0,4 кВ: мощность 250 кВА, напряжение короткого замыкания 4,5 %, потери короткого замыкания 3,7 кВт. Исходная нагрузка 51 кВт представлена как смешанная нагрузка сельскохозяйственного объекта с электродвигательными и однофазными приемниками при costp = 0,92. Результаты апробации получены для линии СИП-4 4x50 мм2. Установлено, что при длине 167,4 м потеря напряжения составляет 5,06 %, а при длине 450 м возрастает до 13,59 %, что превышает принятое проектное ограничение 8 %. Серия расчетов показала, что переход на СИП-4 4x95 мм2, сокращение длины питающего участка или разделение нагрузки между двумя фидерами позволяют обеспечить допустимый режим. Контрольное сопоставление с ручным расчетом и R-Х моделью показало расхождение не более 0,34 %. Программная реализация выполнена на языке Python с графическим интерфейсом и формированием отчета. Практическая значимость состоит в сокращении трудоемкости многовариантного расчета и повышении обоснованности решений по реконструкции сельских сетей 0,4 кВ.

The purpose of the study is to develop and test a software-based calculation algorithm for automated assessment of the parameters for rural 0.4 kV power transmission lines, taking into account the 10/0.4 kV transformer, conductor parameters, the length of the supply section and agro-industrial facility loading. The methodology includes formation of a computational scheme, determination of operating current, reactive power, voltage loss, transformer resistance, three-phase and single-phase short-circuit currents, shock current, as well as a series of variant calculations for different lengths and cross-sections of the line. The methodology takes into account the parameters of the TMG [oil-filled waterproofed transformer]-250/10/0.4 kV transformer such as power 250 kVA, short-circuit voltage 4.5%, short-circuit loss 3.7 kW. The initial load of 51 kW is represented as a mixed load of an agricultural facility with electric motor and single-phase receivers at the value costp = 0.92. The results of approbation were obtained for the SIP [self-supporting insulated wire]-4 4><50 mm2 line. It has been found that with a length of 167.4 m, the voltage loss is 5.06%, and with a length of 450 m it increases to 13.59%, which exceeds the accepted design limit of 8%. A series of calculations has shown that switching to the SIP-4 4x95 mm2, reducing the length of the supply section or sharing the load between two feeders make it possible to ensure an acceptable mode. A control comparison with manual calculation and the R-X model has shown a discrepancy of no more than 0.34 %. The software support is implemented in Python with a graphical interface and report generation. The practical significance consists in reducing the complexity of the multivariate calculation and in increasing the substantiation of decisions on reconstruction of rural networks of 0.4 kV.