Электроснабжение микрорайона

, мОм, (8.16)

где Х_Т, R_Т - сопротивления трансформатора, мОм;

R_Д - сопротивление дуги, мОм.

Ударный ток находится по формуле:



, кА, (8.17)

где К_у- ударный коэффициент;

I⁽³⁾_к.max- ток трехфазного КЗ без учета сопротивления дуги, кА.

Проведем расчет токов КЗ для сети, питающей потребителя- жилой дом 25.

Произведем расчет параметров схемы замещения.

Сопротивления трансформатора:

(мОм);

(мОм).

Сопротивление кабеля и провода:

(мОм);

(мОм);

(мОм).

Сопротивления остальных линий рассчитываются аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 8.3.

Таблица 8.3 Результаты расчета параметров схемы замещения

Элемент	Sн.т., кВ·А	Uк, %	ДРк, кВт	Uн, кВ	ХТ, мОм	RТ, мОм	ZT, мОм
Трансформатор	1000	6,0	10,5	0,4	9,45	1,68	9,6
Линия	L, м	Х0, мОм/м	R0, мОм/м	ZП.Ф-0.уд, мОм/м	ХW, мОм	RW, мОм	ZП.Ф-0, мОм
W1	160	0,081	0,329	0,78	12,96	52,6	124,8
W2	20	0,099	1,45	4,43	1,98	29	88,6
W3	15	0,126	12,5	34	1,89	187,5	510

Расчетная схема участка цепи и схема замещения представлены на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3 Расчетная схема и схема замещения для расчетов токов короткого замыкания

В данном случае кабель, питающий дом, обозначается W1, провод стояка W2, проводка в квартире W3.

Рассчитаем токи КЗ на примере для точки К1:

(кА);

(мОм);

(кА);

(кА);

(кА);

(кА);

(мОм).

Расчет для остальных точек аналогичен и особых пояснений не требует.

Результаты расчетов представлены в таблице 8.4.

Таблица 8.4 Результаты расчетов токов КЗ в сети 0,4/0,23 кВ

Точка	iy, кА	I(3)к.max, кА	I(3)к.min, кА	I(2)к.min, кА	I(1)к.min, кА
К1	53,5	24,1	20,3	20,9	19,35
К2	5,57	3,94	3,67	3,41	1,62
К3	3,76	2,66	2,5	2,3	0,98
К4	1,2	0,85	0,81	0,74	0,30



9. ВЫБОР ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И КОММУТАЦИОННОЙ ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МИКРОРАЙОНА

9.1 Выбор коммутационной защитной аппаратуры в сети 10 кВ

На стороне 10 кВ РП укомплектован ячейками КСО-6(10)-Э2 «Онега» [www.elteh.ru] со встроенной аппаратурой, расчет параметров которой приведен ниже. Ячейки "Онега" оснащаются новыми стационарными трехпозиционными выключателями нагрузки типа ВНТЭ и разъединителями РТ с элегазовой изоляцией. Корпус выключателя нагрузки изготовлен из полимерного изоляционного материала и заполнен элегазом при небольшом избыточном давлении (0,5 кгс/см²). Аппараты имеют стационарное, но технологически выдвижное исполнение, что повышает технологичность сборки и ремонта ячеек.

Условия выбора и проверки автоматических выключателей и разъединителей в сети 10(0,4) кВ [6]:

1. Соответствие номинального напряжения выключателя номинальному напряжении сети :

, кВ, (9.1)

где - номинальное напряжение сети, кВ;

- номинальное напряжение выключателя (разъединителя), кВ;

2. Соответствие номинального тока выключателя расчетному току защищаемой цепи:

, А, (9.2)

где - расчетный максимальный ток, А;

_. - номинальный ток выключателя (разъединителя), А;

3. Проверка по условиям стойкости при КЗ:

, кА, (9.3)

где - расчетное значение тока трехфазного КЗ, кА;

- предельная коммутационная способность выключателя, кА;

4. Проверка на электродинамическую стойкость:

, кА, (9.4)

где - ударный ток трехфазного КЗ, кА;

- ток электродинамической стойкости, кА;

5.Выбор времени срабатывания отсечки:

, с, (9.5)

где - полное время отключения выключателя, с;

- наибольшее время срабатывания отсечки, принимается 0,1 с.

6. Проверка на термическую стойкость:

, кА²·с, (9.6)

где - тепловой импульс, кА²·с;

- ток термической стойкости, кА;

- время протекания тока термической стойкости, с;

- время затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, среднее расчетное значение принимается 0,01 с [8].

В РП 10 кВ устанавливаются ячейки КСО содержащие вакуумные выключатели марки BB/TEL („Таврида Электрик”, Украина), параметры которых определяются согласно условиям (9.1) - (9.6). Технические характеристики выключателей ВВ\TEL приведены в таблице 9.1, сравнение сведено в таблице 9.2.

Время отключения КЗ:

(с).

Таблица 9.1 Технические характеристики выключателей BB\TEL

Iн.в , А	ПКС, кА	tоткл, с	iдин, кА
630; 1000	12,5; 20	0,025	32; 51

Таблица 9.2 Параметры выключателей BB\TEL

Расчетные данные	Тип оборудования
	BB/TEL-10-12,5/630 У2
кВ	кВ
А	А
кА	кА
кА	кА
кА·с2	кА·с2

Выбранный выключатель BB/TEL удовлетворяет условиям, поэтому принимается BB/TEL -10-12,5/630 У2.

Разъединители трехпозиционные серии РТ, РТ-3 с приводами К-1 предназначены для коммутации ненагруженных цепей трехфазного переменного тока частотой 50 Гц номинальным напряжением до 10 кВ, а также для создания видимого разрыва в главной цепи ячейки, необходимого для обеспечения безопасности работ при эксплуатации электроустановок. Трехпозиционные коммутационные аппараты обеспечивают заземление отключенной части электрической цепи [11].

Выбор разъединителей осуществляется согласно условиям (9.1) - (9.6). Результаты выбора приведены в таблице 9.3.

Таблица 9.3 Параметры разъединителей в ячейках РП

Расчетные данные	Тип оборудования
	РТ-10/630 УХЛ2	РТ-З-10/630 УХЛ2
кВ	кВ	кВ
А	А	А
кА	-	-
кА	кА	кА
кА·с2	кА·с2	кА·с2

Выбор и обоснование выбора трансформаторов напряжения в цепях распределительных пунктов на стороне ВН приведен в таблице 9.4.

Таблица 9.4 Выбор и обоснование выбора трансформаторов напряжения

Условия выбора	Тип оборудования
	НАМИТ-10-2 УХЛ2
	кВ	кВ

Выбор ограничителей перенапряжения и обоснование выбора представлены в таблице 9.5.



Таблица 9.5 Ограничители перенапряжения

Условия выбора	Тип оборудования
	ОПНп-10УХЛ2
	кВ	кВ

Параметры аппаратов, содержащихся в ячейках напряжением 10 кВ, установленных в КТП определяются аналогично. Защита силового трансформатора осуществляется предохранителями с выключателями нагрузки или силовыми выключателями с микропроцессорной или релейной защитой. Выбор выключателей нагрузки, предохранителей, разъединителей выполняется в соответствии с (9.1) - (9.6). Заземлители серии ЗР предназначены для заземления отключенных участков. Результаты расчета приведены в таблице 9.6.

Таблица 9.6 Параметры разъединителей и заземлителей, содержащихся в ячейках ТП на стороне ВН

Расчетные данные	Тип оборудования
	РВЗ-10/630-III У3	ЗР-10
кВ	кВ	кВ
А	А	-
кА	-	-
кА	кА	-
кА·с2	кА·с2	-

Выключатели нагрузки предназначены для отключения и включения цепей под нагрузкой, не предназначены для отключения токов КЗ, поэтому они не проверяются по условию (9.3). Используется комбинация «выключатель нагрузки - предохранитель», что расширяет область применения выключателей нагрузки, обеспечивается защита цепей от токов КЗ предохранителями.

Результаты выбора выключателей нагрузки приведены в таблице 9.7.

Таблица 9.7 Параметры выключателей нагрузки

Расчетные данные	Тип оборудования
	ВНМ-10/630-зпАР
кВ	кВ
А	А
кА	кА
кА	кА
кА·с2	кА·с2

Результаты выбора предохранителей: приведены в таблице 9.8.

Таблица 9.8 Выбор и обоснование выбора предохранителей

Условия выбора	Тип оборудования
	ПКТ103-10-160-20У3
	кВ	кВ
	А	А
	кА	кА

Условия выбора и проверка измерительных трансформаторов:

Выбираем трансформатор тока ТОЛ-10-0,5УХЛ2.1 c коэффициентом трансформации 300/5.

Выбор и проверка представлены в таблице 9.10.



Таблица 9.10 Выбор измерительных трансформаторов тока

Условие выбора	Параметры выбора
	кВкВ
	АА
	кАкА
	кА·с2 кА·с2

9.2 Выбор коммутационной защитной аппаратуры в сети 0,4 кВ

В сети 0,4 кВ используются два вида защитных аппаратов: предохранители и выключатели. Кроме того необходимо устройство защитного отключения (УЗО) с номинальным дифференциальным током отключения не более 30 мА [5]. Выбор аппаратуры производится для схемы, представленной на рис.8.3.

Выбор и проверка предохранителей в сети 0,4 кВ осуществляется по условиям, представленных в пункте 9.1 пояснительной записки.

Условия выбора и проверка выключателей в сети 0,4 кВ [6]:

1. Соответствие номинального напряжения АВ номинальному напряжению сети :

, В, (9.7)

где - номинальное напряжение сети, В;

- номинальное напряжение выключателя, В;

2. Соответствие номинального тока выключателя расчетному току защищаемой цепи:



, А, (9.8)

где - расчетный максимальный ток, А;

- номинальный ток выключателя, А;

3. По току срабатывания при перегрузке:

, А, (9.9)

где - ток срабатывания при перегрузке, А;

-длительно допустимый ток проводки, А;

4. Токовая отсечка АВ отстраивается от пиковых токов электроприемника:

, А, (9.10)

где - коэффициент надежности отстройки;

- пиковый ток, А;

- ток срабатывания отсечки, А;

5. Проверка по условии стойкости при КЗ:

, кА, (9.11)

где - ток трехфазного КЗ для вводных и секционных выключателей, кА;

- ток предельной коммутационной способности, кА;

6. Проверка на требуемую чувствительность защиты:

, (9.12)

где - коэффициент чувствительности отсечки;

- минимальный ток КЗ в конце защищаемой линии, А;

- ток срабатывания отсечки, А;

- коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки, .

Рассмотрим выбор защитной аппаратуры для участка сети от квартиры 135 дома № 25 до выключателя, защищающего трансформатор ТП4.

Приведем таблицу с основными техническими характеристиками дифференциального автомата АД12 фирмы IEK [12]. Основные технические характеристики дифференциального автомата АД12 представлены в таблице 9.11

Таблица 9.11 Основные технические характеристики дифференциального автомата АД12

Наименование технического параметра	Значение технического параметра
Номинальное напряжение Uн, В	220; 380
Номинальный ток нагрузки Iн, А	6; 10; 16; 20; 25; 32; 40;50;63
Номинальный отключающий дифференцальный ток IДн, А	0,01; 0,03; 0,1; 0,3
Номинальный не отключающий дифференцальный ток IДн.о, А	0,5 IДн
Предельное значение не отключающего тока в условиях сверхтоков Iн.т, А	6 Iн
Номинальная включающая и отключающая способность по Iт, А	10 Iн или 500 А (выбирается большее значение)
Номинальная включающая и отключающая способность по диф.току IДт, А	10 Iн или 500 А (выбирается большее значение)
Номинальный условный ток КЗ Iп.с, А	1500; 3000; 6000; 10000
Номинальный условный дифференциальный ток КЗ IДс, А	1500; 3000; 6000; 10000
Номинальное время отключения Тн, с	0,04 при IДн

Для защиты самой удаленной квартиры 135 дома № 25 принимаем к установке дифференциальный автомат со следующими характеристиками:

U_н =220 В;

I_н =16 А;

I_Дн =0,03 А;

Т_н =0,04 с.

Выбор автоматического выключателя квартиры представлен в таблице 9.12.

Таблица 9.12 Выбор автоматических выключателей

Условие выбора	Параметры выбора
В	ВВ
А	АА
А	АА
кА	кАкА

Принимается к установке выключатель марки ВА 47-29, степень защиты IP20. Применяется для управления и защиты цепей от перегрузок и токов короткого замыкания (сверхтоков) для объектов гражданского назначения.

Выбор предохранителя стояка - FU2 представлен в таблице 9.13.

Таблица 9.13 Выбор предохранителей

Условие выбора	Параметры выбора
,В	ВВ
,А	АА

Принимается к установке предохранитель марки ПН2-100/50А

Выбор предохранителя ВРУ - FU1 представлен в таблице 9.14.

Таблица 9.14 Выбор предохранителей

Условие выбора	Параметры выбора
,В	ВВ
,А	АА
,кА	кАкА

Принимается к установке предохранители марки ПН2-250/200А. Степень защиты IP 00. Применяется для защиты от перегрузки и коротких замыканий.

Выбор автоматического выключателя в линейной панели УВР в ТП4представлен в таблице 9.15.

Таблица 9.15 Выбор автоматических выключателей

Условие выбора	Параметры выбора
,В	ВВ
,А	АА
,А	АА
,кА	кАкА



Принимается к установке автоматический выключатель марки ВА-57ф35. Используются для защиты потребителей в составе распределительных устройств в административных зданиях.

Выбор автоматического выключателя для вводной ячейки УВР на ТП4. Определяется ток допустимой перегрузки трансформатора по формуле:

, А (9.13)

где - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора (1,4 [6]);

- номинальная мощность силового трансформатора, кВ·А;

- номинальное напряжение, кВ.

(А),

(А).

Выбирается автоматический выключатель ВА 55-43:

Выбор ВА 55-43 в ТП4 представлен в таблице 9.16

Таблица 9.16 Выбор автоматических выключателей

Условие выбора	Параметры выбора
,В	ВВ
,А	АА
,А	АА
,А	АА
,кА	кАкА

Автоматический выключатель ВА 55-43 используется для защиты потребителей в составе аппаратуры распределения электроэнергии в общественных зданиях в качестве аппарата высокой мощности. Основная сфера применения - щиты серии УВР и главные распределительные щиты.

Условия выбора и проверка измерительных трансформаторов:

Ячейки на напряжение 0,4 кВ укомплектованы трансформаторами тока марки ТШЛ-0,66С 2000/5 У2.

Таблица 9.17 Выбор измерительных трансформаторов тока

Условие выбора	Параметры выбора
,кВ	кВкВ
,А	АА

Распределительное устройство НН 0,38 кВ комплектуется из типовых панелей УВР, установленных над кабельным каналом и соединенных с трансформаторами шинами. Панели УВР предназначены для комплектования устройств напряжением 380/220 В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью, служащих для приема, распределения электрической энергии защиты отходящих линий от перегрузок и токов короткого замыкания. Панели изготавливаются с ошиновками, имеющими электродинамическую стойкость 20 кА.

По назначению панели УВР делят на: линейные, вводные, секционные, вводно-линейные, вводно-секционные, панели с аппаратурой АВР, панели диспетчерского управления уличным освещением.

Вводные панели имеют: отделение учета, в котором устанавливаются трансформаторы тока серии ТШЛ-0,66С, трехфазный счетчик, приборы контроля тока и напряжения. Трансформаторы тока серии ТШЛ-0,66С предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам. Трансформаторы выпускаются с классом точности 1,0; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 10P. Технические характеристики трансформаторов тока ТШЛ-0,66С представлены в таблице 9.18.

Таблица 9.18 Технические характеристики трансформаторов тока ТШЛ-0,66С

Наименование	Значения
Номинальное напряжение, кВ	0,66
Номинальная частота, Гц	50
Номинальный первичный ток, А	2000
Номинальный вторичный ток, А	5
Класс точности	0,5
Габаритные размеры, мм	80 х 92 х 127

Выбранные автоматические выключатели в линейных панелях УВР, устанавливаемых в ТП №4 представлены в таблице 9.19.

Таблица 9.19 Результаты выбора автоматических выключателей для ТП4

№ защищаемой линии	Iр.л ,А	Iн.в ,А	IПКС ,кА	Марка АВ
W25, W27	193,5	250	10	ВА-57ф35
W26	94,8	250	10	ВА-57ф35
W28	246,1	250	10	ВА-57ф35
W29	190,1	250	10	ВА-57ф35
W33, W34	247,4	250	10	ВА-57ф35
W35	223,7	250	10	ВА-57ф35
W37	146,8	250	10	ВА-57ф35



10. ВЫБОР, РАСЧЕТ И ОБОСНОВАНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ

Подавляющее большинство повреждений в энергосистемах связано с нарушением изоляции. Нарушение изоляции, в свою очередь, приводит к замыканиям разного вида. Наиболее опасны короткие замыкания, которые вызывают появление больших токов, могут приводить к нарушению устойчивой работы отдельных элементов энергосистем и сопровождаться значительными разрушениями электрооборудования.

При возникновении повреждения или другого нежелательного режима управление энергосистемами должно осуществляться по особым алгоритмам. Это необходимо, чтобы и в экстремальных условиях всё же обеспечить нормальное электроснабжение хотя бы части потребителей, предотвратить развитие аварии и снизить возможные объёмы разрушения повреждённого электрооборудования.

Для реализации этих особых алгоритмов управления энергосистемами в экстремальных ситуациях используются средства противоаварийной автоматики. Основу их составляют средства релейной защиты, под которыми понимается комплекс согласованных автоматических устройств, обеспечивающих быстрое выявление и отделение от электрической сети повреждённых элементов этой сети с целью сохранения в работоспособном состоянии исправной части этой сети в аварийных ситуациях.

Релейная защита элементов распределительных сетей должна отвечать общеизвестным требованиям, предъявляемым ко всем устройствам релейной защиты: селективности, быстродействия, чувствительности, надёжности. Во всех устройствах релейной защиты предусмотрена возможность плавного или ступенчатого изменения параметров срабатывания в определённых пределах.

В данной части диплома рассматривается релейная защита на цифровой базе с использованием микропроцессорных устройств фирмы «Радиус - Автоматика».

Согласно [5] в случаях присоединения трансформаторов к линии без выключателя одним из мероприятий для отключения повреждений в трансформаторе является установка предохранителей на стороне высшего напряжения понижающего трансформатора.

Выбираем предохранители ПКТ, получившие наибольшее распространение.

Для предотвращения срабатывания предохранителей в нормальном режиме и при бросках тока намагничивания трансформатора плавкую вставку предохранителя выбирают с номинальным током .

(11.1)

где - номинальный ток трансформатора, А,

. (11.2)

В формуле (11.2) подставляем известные данные и получаем:

.

По формуле (11.1) получаем:

.

Выбираем предохранители ПКТ-103-10-160 с

Для защиты линий 10 кВ (W1 и W2) предусматриваем токовую отсечку и МТЗ (максимальная токовая защита) согласно [5] п.3.2.93. Также предусматриваем защиту от замыкания на землю по [5] п.3.2.93. Расчет будем проводить для случая работы сети, изображенной на рис.8.2. Будем пользоваться формулами из [14].

Защиту линий W1,W2 выполним на основе устройства «Сириус-2Л».

1.МТЗ - 1.

Определяется ток срабатывания селективной токовой отсечки по условию отстройки от максимального тока КЗ в точке К1:

, А, (10.1)

где - коэффициент запаса (=1,2),

(А).

По условию отстройки от бросков тока намагничивания трансформаторов, [6]:

, А, (10.2)

где - номинальные токи трансформаторов Т1-Т8, А.

А, (10.3)

где - номинальная мощность трансформатора, кВ·А;

- номинальное напряжение трансформатора, кВ;

(А);

(А);

(А).

Отстройка обеспечивается, поэтому следует принять А.

Выбор трансформаторов тока двухступенчатой защиты осуществляется исходя из двух условий:

1. По номинальному напряжению (10кВ);

2. По максимальному рабочему току линии W1 с учетом 2 3 -х кратного запаса (данное условие выбора влияет на погрешность трансформатора тока в режиме КЗ на защищаемой линии).

Для определения типа трансформаторов тока рассчитывается максимальный рабочий ток, который равен сумме номинальных токов трансформаторов Т1- Т8:

, А, (10.4)

(А).

Выбирается трансформатор тока типа ТПЛ-10К с коэффициентом трансформации 600/5 и общая схема соединения вторичных обмоток ТТ и катушек реле - «неполная звезда - неполная звезда».

С учетом выбранных трансформаторов тока, вторичный ток вводимый в устройство определяется:

, А, (10.5)

(А).

Чувствительность токовой отсечки определяется по зоне действия.

2. МТЗ - 3.

МТЗ отстраивается от максимального рабочего тока в контролируемой линии. Ток срабатывания защиты находится по формуле:

, А, (10.6)



где - коэффициент запаса, равный 1,1;

- коэффициент возврата, равный 0,95;

- коэффициент самозапуска, равный 1,2;

(А).

С учетом выбранных трансформаторов тока, вторичный ток вводимый в устройство определяется:

, А, (10.7)

(А).

Проверяется чувствительность защиты:

, (10.8)

, (10.9)

где - ток при двухфазном КЗ в конце защищаемого объекта в минимальном режиме питающей сети.

,

.

Диапазон и дискретность уставок по току для МТЗ-3 позволяет выставить данную величину. Время срабатывания МТЗ-3 отстраиваем от времени перегорания плавкой вставки предохранителя, защищающего трансформатор. Время перегорания плавкой вставки для предохранителя типа ПКТ103-10-160-20У3 по [13] равно 0,6 с., тогда с учетом времени перегорания плавкой вставки:

, с, (10.10)

(с).

3. Однофазное замыкание на землю (ОЗЗ)

Данная защита действует на сигнал. Время срабатывания защиты отстраивается от времени срабатывания самой долгой защиты линии W1:

(с).

Для обеспечения селективного действия защиты необходимо отстроить её ток срабатывания от ёмкостного тока, проходящего по защищаемой линии при замыканиях на землю, и от тока небаланса при КЗ в сети. Ток замыкания на землю в кабельной линии электрических сетей с изолированной нейтралью определяется по формуле (8.7):

(А).

Ток срабатывания защиты:

, А, (10.11)

где - коэффициент запаса равный 1,1;

- коэффициент, учитывающий бросок ёмкостного тока, равный 4-5 (при наличии выдержки времени принимаем );

(А).

Выбирается трансформатор тока нулевой последовательности ТТНПТ 1/100, предназначенный для сигнализации замыканий на землю 6-10 кВ. Коэффициент трансформации . С учетом этого ток срабатывания, вводимый в устройство:

, А, (10.12)

(А).

Проверка трансформаторов тока по условию 10% погрешности не требуется, так как сопротивление устройств автоматики значительно меньше допустимых значений (что можно оценить по мощности, потребляемой блоками «Сириус»).

Расчёт защит и АВР секционного выключателя РП-10 кВ

Устройство автоматического включения резерва (АВР) должно удовлетворять следующим требованиям:

1. находиться в постоянной готовности к действию и срабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нормального напряжения на другом, резервном для данных потребителей источнике питания;

2. иметь минимальное возможное время срабатывания;

3. обладать однократностью действия, что необходимо для предотвращения многократных включений резервного источника на устойчивое короткое замыкание;

4. обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервного источника питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин и тем самым сохранять их нормальную работу. Для этого предусматривается ускорение защиты после АВР;

5. не допускать опасных несинхронных включений генерирующих источников и перегрузок оборудования.

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения:

(кВ).

Выдержка времени защиты должна быть отстроена от максимального времени срабатывания защит отходящих линий:

(с).

Пуск схемы АВР при исчезновении напряжения на шинах должен производится с выдержкой времени для предотвращения действия АВР при снижениях напряжения вследствие КЗ на питающих или отходящих элементах. Таким образом, время срабатывания АВР:

(с).

Выбранный комплект защит достаточен для защиты секций шин и удовлетворяет требованиям чувствительности.

Таблица 10.1 Уставки защит линии W1

МТЗ-1	Функция	Вкл.
	АПВ при сраб.	Откл.
	,с	0,1
	,А	33,3
МТЗ-3	Функция	Вкл.
	АПВ при сраб.	Откл.
	,с	0,9
	,А	4,86
	Характеристика	независимая
ОЗЗ	Функция	Вкл.
	Действие	Сигнал
	,с	1,3
	,А	0,106
	АПВ при ср.	Откл.



11. КОМПЕНСАЦИЯ ЕМКОСТНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

В данном проекте рассмотрен вопрос электроснабжения отдельного жилого микрорайона общей мощностью 5 МВт и протяженностью высоковольтных кабельных линий - 3,22км, однако, как правило, общая протяженность кабельных линий, подключенных через РП к понижающей подстанции составляет гораздо большую величину.

В протяженных кабельных сетях 6-10кВ токи замыкания на землю могут достигать значительных величин, так как кабельные линии имеют большую емкость.

С увеличением емкостного тока в месте повреждения отмечаются явления, которые сказываются отрицательно на состояние изоляции неповрежденных фаз сети.

Прежде всего с ростом величины тока увеличивается вероятность перехода однофазного замыкания в месте повреждения на землю в двух- или трехфазное короткое замыкание, что приводит к отключению линий 6-10кВ от действия релейной защиты, с нарушением электроснабжения потребителей, связанных с поврежденной линией.

Кроме этого, следует иметь в виду особенности электрической дуги, возникающей в месте однофазного повреждения на землю.

В сетях с изолированной нейтралью устойчивое замыкание на землю возникает не сразу, а сначала в виде «перемежающейся» дуги.

В момент перехода тока через нулевое значение дуга прекращается, а затем возникает вновь. Это явление сопровождается опасным повышением напряжения неповрежденных фаз относительно земли, которое может вызвать ослабление изоляции кабелей и аппаратуры в любой точке сети, а также пробой изоляции этих элементов.

Согласно требований ПУЭ (п.1.2.16.) в сетях напряжением 6-10кВ, при токах замыкания на землю более 30 и 20А соответственно необходимо принимать меры по ограничению величины этих токов. С этой целью используется компенсация емкостных токов, задача которой - исключить протекание тока через место замыкания на землю, или уменьшить этот ток до минимального значения. Для этой цели между нулевой точкой сети и землей включается дугогасящий реактор (ДГР), параметры которого определяются величиной емкостного тока замыкания на землю.

Достоинствами этого метода заземления нейтрали являются:

- отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;

- малый ток в месте повреждения (при точной компенсации- настройке ДГР в резонанс);

-возможность самоликвидации однофазного замыкания, возникшего на воздушной линии или ошиновке (при точной компенсации- настройке ДГР в резонанс).



12. УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Целью создания и функционирования системы учета электроэнергии является измерение количества потребляемой электрической энергии (мощности), позволяющее определить величины учетных показателей, используемых в финансовых расчетах за электроэнергию и мощность на рынке электроэнергии (мощности).

Учет израсходованной электрической энергии осуществляется счетчиком электрической энергии. С помощью однофазных счетчиков производится учет электроэнергии однофазного тока, а трехфазного тока - с помощью трехфазных счетчиков. В сетях 220 В, в которых предусматривается длительная работа в режиме неравномерных нагрузок фаз, следует применять трехэлементные четырехпроводные счетчики. Класс точности счетчиков электроэнергии - 2. Счетчики должны быть непосредственного включения и иметь пломбу с клеймом госповерителя давностью на момент установки не более: трехфазные - 12 месяцев, однофазные - 2 лет.

Расчетные счетчики электрической энергии следует устанавливать в точках балансового разграничения с энергоснабжающей организацией: на ВРУ, на вводах низшего напряжения силовых трансформаторов ТП, в которых щит низшего напряжения обслуживается эксплуатационным персоналом абонента, на вводах в квартиры жилых домов.

В общественных зданиях, в которых размещено несколько потребителей электроэнергии, должны предусматриваться для каждого потребителя, обособленного в административно-хозяйственном отношении (ателье, магазины, мастерские, склады, жилищно-эксплуатационные конторы и т.п.).

В жилых зданиях квартирного типа следует устанавливать один однофазный расчетный счетчик на каждую квартиру. В необходимых случаях допускается установка одного трехфазного счетчика.

Их рекомендуется размещать совместно с аппаратами защиты (предохранителями, автоматическими выключателями) и выключателями (для счетчиков) на общих квартирных щитках. [5]

В соответствии с потребителем выбор счетчика представлен в таблице 12.1.

Таблица 12.1 Выбор расчетных счетчиков

Потребитель	Марка счетчика	Технические характеристики
квартира	Меркурий-201.2	однофазный многофункциональный
		класс точности	2
		,В	220 В
		,А	5/50 А
общественные здания	ПСЧ-3ТА.03.01	трехфазный многофункциональный
		класс точности	1,2
		,В	220/380 В
		,А	5/50 А
ВРУ	Меркурий-230.AR	трехфазный многофункциональный
		класс точности	1,2
		,В	220/380 В
		,А	5/50 А
ввод НН ТП	Меркурий-233ART	трехфазный многотарифный
		класс точности	1,2
		,В	220/380 В
		,А	5/60, 10/100 А

Данные электрические счетчики передают результаты измерений по интерфейсам CAN, RS485, IrDA в систему дистанционного сбора данных (АСКУЭ).

Счетчики предназначены для учета активной и реактивной электрической энергии и мощности в одном направлении в трехфазных трех- и четырехпроводных сетях переменного тока частотой 50 Гц через измерительные трансформаторы или непосредственно с возможностью тарифного учета по зонам суток, учета потерь и передачи измерений об энергопотреблении по цифровым интерфейсным каналам.

Выполняют регистрацию и хранение с возможностью просмотра на жидкокристаллическом индикаторе значений потребленной электрической энергии по каждой тарифной зоне.

Счетчики позволяют осуществлять:

- раздельный учет энергии по двум временным тарифам;

- раздельный учет расхода и прихода активной энергии;

- раздельный учет индуктивной и емкостной реактивной энергии;

- одновременный учет активной и реактивной энергии.

Многотарифные счетчики способны измерять активную и реактивную мощность не только отдельно, но и суммарно. Кроме того предоставляют информацию о силе тока, напряжении и частоте. Данные счетчики способны определить вектор направления суммарной мощности, а также предусматривают возможность дистанционного управления.



13. РАЗДЕЛ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧНОСТИ ПРОЕКТА

13.1 Организация безопасной эксплуатации проектируемой электроустановки

Широкое использование электрической энергии во всех областях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту привело к значительному расширению круга лиц, связанных с эксплуатацией электроустановок. В связи с этим вопросы безопасности труда при обслуживании электрооборудования приобретают особое значение.

Проблемы повышения электробезопасности решаются повседневным улучшением условий труда, совершенствованием мер и средств защиты персонала и других лиц, занимающихся эксплуатацией электроустановок, от опасности поражения током. Создаются новые принципы и методы защиты с учетом достижений науки и практики в области электробезопасности.

Обеспечение безопасных и здоровых условий труда, защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, а также охрана окружающей среды являются общегосударственными задачами.

Обучение и проверка знаний по охране труда руководителей и специалистов предприятий, учреждений и организаций регламентируется двумя документами.

Руководители и специалисты, вновь поступившие на работу проходят вводный инструктаж и ознакомление у руководителя, который знакомит их с должностными обязанностями по охране труда и условиями работы. Не позднее одного месяца со дня вступления в должность они проходят проверку знаний, оформляемую протоколом с выдачей удостоверений и затем периодически не реже одного раза в три года.

Внеочередные проверки знаний проводятся при назначении на новую должность, при вводе новых или переработанных правил, новых оборудования или технологии, при переводе с одного предприятия на другое, при перерыве в работе продолжительностью более одного года.

Проверка знаний проводится по утвержденному графику комиссиями ( не менее трех человек), назначенными приказом руководителя.

Повышение знаний ИТР по технике безопасности труда осуществляется при повышении квалификации: на специальных курсах, семинарах, конференциях, в институтах повышения квалификации, на курсах при научно-исследовательских институтах и предприятиях, а также на факультетах и курсах повышения квалификации при высших учебных заведениях.

Ответственными за безопасное ведение работ на основании [16] являются:

· выдающий наряд,

· ответственный руководитель работ, допускающий;

· производитель работ; наблюдающий;

· члены бригады.

Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется работникам из числа административно-технического персонала организации, имеющим группу V -- в электроустановках напряжением выше 1000 В и группу IV -- в электроустановках напряжением до 1000 В.

Ответственными руководителями работ назначаются работники из числа административно-технического персонала, имеющие группу V в электроустановках напряжением выше 1000 В и группу IV в электроустановках напряжением до 1000 В.

Допускающие должны назначаться из числа оперативного персонала в электроустановках напряжением выше 1000 В допускающий должен иметь группу IV, а в электроустановках до 1000 В -- группу III.

Производитель работ, выполняемых по наряду в электроустановках напряжением выше 1000 В, должен иметь группу IV, а в электроустановках напряжением до 1000 В -- группу III.

Наблюдающим может назначаться работник, имеющий группу III.

13.2 Расчет заземления ТП

Цель расчета: определить число и длину вертикальных заземлителей (стержней), длину горизонтальных элементов и разместить заземлитель на плане электроустановки.

Выполним расчет заземления КТП 10/0,4 с двумя трансформаторами ТМГ- 1000/10.

Наибольший ток через заземление при КЗ на землю на стороне 10 кВ составляет 3,22 А, грунт в месте сооружения - суглинок, климатическая зона 3, естественные заземлители не используются. При расчете используется методика, приведенная в [15].

В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные стержни диаметром 20 мм и длиной 5 м по рекомендациям, изложенным в [15].

Верхние концы электродов располагают на глубине 0,7 м от поверхности земли, к ним приваривают горизонтальные электроды стержневого типа из той же стали, что и вертикальные электроды.

Для стороны 10 кВ в соответствии с [5] сопротивление заземляющего устройства определяем по формуле:

,Ом, (13.1)

где U_р=125 В, т.к. заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок до 1 кВ и выше;

(Ом).

Согласно [5], сопротивление заземляющего устройства для электроустановок напряжением до 1 кВ не должно быть больше 4 Ом. Поэтому расчетное сопротивление принимаем R_з=4 Ом.

Предварительно с учетом площади, занимаемой объектом, намечаем расположение заземлителей по периметру с расстоянием между вертикальными электродами 2,0 м (рис.12.1). Берем вертикальных электродов 12 штук.

Рисунок 13.1 Предварительное расположение заземлителей

Сопротивление искусственного заземлителя при отсутствии естественных заземлителей принимаем равным допустимому сопротивлению заземляющего устройства:

R_и=R_з=4 (Ом).

Определяем расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей:

, (Ом·м), (13.2)

, (Ом·м), (13.3)

где - удельное сопротивление грунта;

К_п.г, К_п.в- повышающие коэффициенты для вертикальных и горизонтальных электродов, принятые по [15] для климатической зоны III.

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа определим по выражению из [15]:

, Ом, (13.4)

где l- длина стержня, м;

t- расстояние от поверхности земли до середины стержня, м;

d- диаметр стержня, м;

(Ом).

Определяем примерное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом по [15] коэффициенте использования =0,58 (отношение расстояния между электродами к их длине), ориентировочное число вертикальных электродов в соответствии с планом объекта составляет 12.

Принимаем к установке 14 заземлителей.

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов по формуле из [15]:

, Ом, (13.5)



где l- длина горизонтального электрода;

К_и.г=0,34 из [15];

(Ом).

Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов:

(Ом).

Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования К_и.в.у=0,58, принятом из [15] при N=12 (исходим из условия уменьшения числа вертикальных электродов при учете проводимости горизонтальных электродов):

.

Окончательно принимаем к установке 12 вертикальных электродов, расположенных по контуру ТП.

13.3 Молниезащита

Для городских зданиях в соответствии с [20], обычно высотных, применяются молниеприёмные сетки, налагаемые на кровлю, которые выполняются из стальной проволоки диаметром 6-8 мм с ячейкой для зданий 2 категории 66 м, а для зданий 3 категории 1212 м. Узлы сетки соединяются сваркой. Металлические элементы здания или сооружения, расположенные на крыше, должны быть соединены с сеткой. Токоотводы к заземлителям выполняется через каждые 25 м по периметру здания. Если кровля здания металлическая, то она может служить молниеприёмником и сетка уже не нужна. Части здания, возвышающиеся над кровлей, оборудуются дополнительными молниеприёмниками, присоединяемыми к сетке.

13.4 Меры противопожарной безопасности

Электрооборудование подстанции является пожаро- и взрывоопасным.

Пожары происходят в результате взрыва масляных выключателей, отключающая способность которых не соответствует токам к.з. Пожары маслонаполненных трансформаторов возможны из-за выброса масла и его паров при к.з. внутри трансформатора и несрабатывании газовой защиты. Пожары в кабельном хозяйстве возможны из-за загорания изоляции жил при к.з., сопровождающиеся разрывом оболочки, а также при перегреве кабеля в условиях его плохого охлаждения. Это может произойти в результате неправильной эксплуатации ЭУ, несрабатывании соответствующих защит.

Особенностью тушения пожара в распредустройствах электрических подстанций является то, что оборудование, находящееся под напряжением до 0,4кВ по условиям технологии производства в процессе ликвидации пожара не может быть обесточено. Необходимость тушения пожара на элементах оборудования, находящегося под напряжением 0,4кВ, определяется невозможностью снять напряжение переменного и постоянного тока с цепей вторичной коммутации из-за недопустимости потери управления оборудованием, что может привести к тяжелым последствиям для технологии производства и режима работы энергосистемы. Оборудование электростанций и подстанций напряжением выше 0,4кВ перед допуском к тушению пожара, должно быть обесточено. На каждом энергетическом предприятии распоряжением главного инженера(технического руководителя) определяется конкретное оборудование, которое по условиям технологии не может быть обесточено в случае возникновения пожара.

Для помещений с энергетическим оборудованием напряжением до 0,4кВ, которое не может быть обесточено при пожаре разрабатываются оперативные карточки действий при пожаре.

В них указывается:

- расположение необесточенного оборудования;

-необходимые операции по отключению энергетического оборудования, находящегося в зоне пожара;

- места размещения заземляющих устройств, защитных средств и средств пожаротушения;

- возможные маршруты движения пожарных расчетов к месту пожара.

Согласно [15] к первичным средствам огнетушения относятся объединенные в пожарный пункт ручные и передвижные огнетушители, пожарный ручной инструмент и инвентарь, ведра, бочки с водой, лопаты, ящики с песком, асбестовые полотна, войлочные маты, кошма, ломы, пилы, багры, вилы, топоры.

Углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5, ОУ-3, ОУ-35, ОУ-30, отличаются емкостью от 2 до 80 л, запускаются вращением маховичка вентиля. Они применяются для тушения различных веществ и материалов (за исключением щелочных металлов), электроустановок под напряжением до 380 В, транспортных средств.

Углекислотные - бромэтиловые огнетушители СУБ-3а, ОУБ-3А, включаются также вентилем и применяются для тушения различных пожаров, в том числе и в электроустановок под напряжением.

Переносной огнетушитель СКВ-30 включается вентилем и применяется для тушения пожаров при низких температурах, когда пенные и углекислотные огнетушители замерзают.

Порошковые огнетушители ОПО-10 , ПО-10 применяются для тушения различных загораний, в том числе и щелочных металлов, запускаются вращением вентиля.

Для быстрой локализации очагов загорания служат ручные огнетушители, которые широко применяются в электроустановках.

Углекислотные огнетушители типов ОУ-2, ОУ-5 предназначены для тушения небольших загораний на электрооборудовании до 0,4 кВ. Они приводятся в действие путем открытия запорного вентиля вращением маховичка. Струя снегообразной углекислоты выбрасывается через раструб и направляется в очаг возгорания. Огнетушитель действует в течении 30-40с на расстоянии до 2м.

Углекислотно-бромэтиловый огнетушитель типа ОУБ-7 имеет баллон емкостью 7л, в котором содержится смесь бромистого этила (97%) и жидкой углекислоты (3%). Состав находится под давлением сжатого воздуха. При открывании вентиля из выпускного отверстия выбрасывается огнетушащий состав в виде туманообразного облака. Время действия огнетушителя около 40 секунд. Дальность выбрасывания тушащего вещества 4-5м. Огнетушитель ОУБ пригоден для тушения находящихся под напряжением электроустановок, поскольку бромистый этил не проводит электрический ток.



14. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

14.1 Технико-экономическое обоснование выбора схемы электроснабжения микрорайона

В результате расчёта трансформаторные подстанции комплектуются трансформаторами марки ТМГ-630/10/0,4 кВ и ТМГ-1000/10/0,4 кВ. Электроснабжение района может быть выполнено по двухлучевой или радиальной схеме. Для окончательного выбора производится технико-экономическое сравнение вариантов схем электроснабжения.

Радиальная схема является более надёжной, для её выполнения необходимо поставить дополнительные ячейки КСО-“Онега”-10-Э2 (с выключателем BB/TEL-10-12.5/1000 У2 и двумя разъединителями) на шинах распределительного пункта и не нужно ставить ячейки КСО-386 (с выключателем нагрузки, разъединителем) между трансформаторными подстанциями.

Определим суммарные приведённые затраты на одну ячейку КСО-“Онега”-10-Э2 нагрузки по формуле (14.1):

, (14.1)

где - норма дисконта, =0,25;

- полные капитальные затраты с учётом стоимости оборудования и монтажных работ;

_. - затраты на обслуживание, ремонт и амортизацию.

, (14.2)



где - цена (тыс.руб.) (определяется по оптовым ценникам);

- индекс цен оборудования(=1);

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, связанные с приобретением оборудования ( = 0,1 - для оборудования с небольшой массой, = 0,05 - для оборудования массой выше 1 т.);

- коэффициент, учитывающий затраты на строительные работы (=0,020,08 - в зависимости от массы и сложности оборудования);

- коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования (=0,10,15 - в зависимости от оптовой цены оборудова...