Размещено на http://www.allbest.ru/

• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
• 2. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ И ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК
• 2.1 Расчет нагрузок жилых домов
• 2.2 Определение расчетных электрических нагрузок общественных зданий
• 2.3 Расчет осветительной нагрузки
• 3. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
• 3.1 Расчет мощности КТП
• 3.2 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП
• 4. ВЫБОР СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МИКРОРАЙОНА
• 4.1 Выбор схемы электроснабжения
• 4.2 Выбор кабелей 10 кВ
• 4.3 Выбор кабелей и проводов 0,4 кВ
• 5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
• 5.1 Расчет токов короткого замыкания на стороне 10 кВ
• 5.2 Расчет токов короткого замыкания 0,4 кВ
• 6. ВЫБОР И ПРОВЕРКА КОММУТАЦИОННО-ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ
• 6.1 Выбор выключателей 10 кВ
• 6.2 Выбор автоматических выключателей
• 7. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
• 7.1 Выбор трансформаторов тока
• 7.2 Выбор выключателей нагрузки
• 7.3 Выбор ограничителей перенапряжения
• 8. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
• 8.1 Расчет РЗ линии 10кВ
• 8.2 Расчет РЗ присоединений 0,4 кВ
• 9. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 53 9.1 Оценка затрат на производство 53 9.2 Организация электромонтажных работ 56
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• Список использованных источников
• ПРИЛОЖЕНИЕ А. Выбор автоматических выключателей


ВВЕДЕНИЕ

Проектирование системы электроснабжения населенного пункта должно осуществляться на сроки, согласованные с общим генеральным планом развития населенного пункта на перспективу 15-25 лет, с учетом динамики всех факторов энергоснабжения населенного пункта: питающей энергосистемы, электрических нагрузок потребителей, перспективного электрооборудования, требований охраны экологической среды человека и охраны природы, технической эстетики населенного пункта, его планировки и технических показателей, технико-экономических показателей и т.п.

Объектом проектирования для данной ВКР был выбран микрорайон села имени Бабушкина.



1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Исходными данными для проектирования являются: генеральный план микрорайона со сведениями об этажности зданий и количестве квартир.

В микрорайоне предусмотрено наличие объектов социально-культурной сферы. Потребители представлены электроприёмниками II и III категории надежности электроснабжения.

Характеристики жилых зданий представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Характеристики жилых зданий

№ на ГП	Наименование потребителя	n, шт.
2-5,12,13,14-34,49-66,68,69,73,74,76,80-83,85-92,93-121,124-127	Жилой дом 1 этаж	Квартиры	95
1	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	2
6	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	4
9	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	4
70	Жилой дом 5 этажей	Квартиры	55
75	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	2
77	Жилой дом 5 этажей	Квартиры	60
79	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	16
84	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	16
91	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	16
92	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	4
122,123	Жилой дом 2 этажа	Квартиры	2
Итого

Характеристики общественных зданий представлены в таблице 1.2.



Таблица 1.2 - Характеристики общественных зданий

№ по плану	Наименование потребителей	Число мест	Площадь зала, м2
11	Школа	400
21	Мастерская
48	Магазин хозяйственный		160
67	Магазин продовольственный		100
71	Детский сад	50
72	Гараж
78	Магазин продовольственный		140
Итого		-	-



2. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ И ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК

2.1 Расчет нагрузок жилых домов

Целью расчета электрических нагрузок является определение числа и мощности потребительских ТП. Расчетные электрические нагрузки жилых домов складываются из расчетных нагрузок силовых потребителей электроэнергии и нагрузок питающей осветительной сети.

Определим расчетную электрическую нагрузку квартир и жилых домов, приведенную к вводу жилого дома по формуле:

Р_р= Р_уд • n, Вт, (2.1)

где Р_уд. - удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир и жилых домов, принимая в зависимости от числа квартир присоединенных к линии, кВт/квартир;

n - количество квартир.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) - Р_р.жд., кВт, определяется по формуле:

Р_р.жд = Р_кв + К_у • Р_с, Вт,(2.2)

где К_у - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников, К_у=0,9;

Р_с- расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт.

Расчетная нагрузка силовых электроприемников, приведенная к вводу жилого дома, определяется:

Р_с = Р_р.л. + Р_ст.у, Вт,(2.3)



где Р_р.л. - мощность лифтовых установок, кВт;

Р_ст.у.- мощность электродвигателей санитарно-технических устройств, кВт.

В нашем случае расчетная нагрузка жилых домов складывается из расчетной нагрузки квартир.

Расчет нагрузки посмотрим на примере жилого дома № 1 по генеральному плану.

Жилой дом №70 по плану на 55 квартир, 5 этажей, Р_кв.уд. =1,1 кВт/кв. [2]:

Р_кв = 1,1 • 55 = 60,5 кВт.

Расчетная активная мощность жилого дома:

Р _р.ж.д. = 60,5 кВт.

Реактивная нагрузка жилых объектов складывается из реактивной мощности силовых электроприемников и реактивной мощности квартир:

Реактивная мощность квартир:

Q_кв = Р_кв • tgц_кв, Вт;(2.4)

где tg ц_кв=0,29 [2];

Q_кв = 60,5 • 0,29 = 17,55 квар.

Расчетная реактивная мощность жилого дома:

Q_р.ж.д. = 17,55 квар.

Полная мощность жилого дома равна:

кВА.

Расчет остальных жилых зданий аналогичен. Результаты расчетов сводится в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Расчет нагрузок жилых зданий

№ на ГП	Наименование потребителя	n, шт.	Py (удел./ уст.)	tgц	Pр, кВт	Qр, квар	Sp, кВА	Ip, А
2-5,12,13,14-34,49-66,68,69,73,74,76,80-83,85-92,93-121,124-127	Жилой дом 1 эт.	шт.	95	4,5	0,29	427,50	123,98	445,11	677,08
1	Жилой дом 2 эт.	кв.	2	4,5	0,29	9	2,61	9,37	14,25
6	Жилой дом 2 эт.	кв.	4	4,5	0,29	18	5,22	18,74	28,51
9	Жилой дом 2 эт.	кв.	4	4,5	0,29	18	5,22	18,74	28,51
70	Жилой дом 5 эт.	кв.	55	1,1	0,29	60,5	17,55	62,99	95,82
75	Жилой дом 2 эт.	кв.	2	4,5	0,29	9	2,61	9,37	14,25
77	Жилой дом 5 эт.	кв.	60	1,05	0,29	63	18,27	65,60	99,78
79	Жилой дом 2 эт.	кв.	16	1,7	0,29	27,2	7,89	28,32	43,08
84	Жилой дом 2 эт.	кв.	16	1,7	0,29	27,2	7,89	28,32	43,08
91	Жилой дом 2 эт.	кв.	16	1,7	0,29	27,2	7,89	28,32	43,08
92	Жилой дом 2 эт.	кв.	4	4,5	0,29	18	5,22	18,74	28,51
122,123	Жилой дом 2 эт.	шт.	2	10	0,29	20	5,80	20,82	31,68
Итого						724,6	0,00	724,60	1102,22

2.2 Определение расчетных электрических нагрузок общественных зданий

Расчет электрических нагрузок общественных зданий производится по удельным расчетным электрическим нагрузкам [2].

Расчетная мощность определяется по формуле:

Р_р. = Р_уд • S, Вт,(2.6)

или

Р_р. = Р_уд • n, Вт,(2.7)

где Р_р. - удельная расчетная нагрузка, кВт/м²;

S - площадь;

n - количество мест

Расчетная реактивная мощность определяется по формуле:

Q_р = Р_р • tgц, ВАр.(2.8)

Пример расчета нагрузки школы №11 по ГП.

Р_р = 0,25 • 400 =100 кВт;

Q_р = 100 • 0,32 = 32 кВАр;

кВА.

Аналогично выполняются расчеты силовой нагрузки для других общественных зданий. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.2.



Таблица 2.2 - Расчет нагрузок общественных зданий

№ по ГП	Наименование потребителей	Число мест	Площадь зала	Руд	Рр, кВт	tg ц	Qp, квар	Sр , кВА	Iр, А
11	Школа	400		0,25	100	0,32	32,00	105,00	159,71
21	Мастерская				45	1,02	45,90	64,28	97,78
48	Магазин хозяйственный		160	0,16	25,6	0,48	12,29	28,40	43,19
67	Магазин продовольственный		100	0,25	25	0,62	15,50	29,42	44,74
71	Детский сад	50		0,46	23	0,2	4,60	23,46	35,68
72	Гараж				30	1,33	39,90	49,92	75,94
78	Магазин продовольственный		140	0,25	35	0,62	21,70	41,18	62,64
Итого		-	-	-	283,6	-	171,89	331,62	504,45

2.3 Расчет осветительной нагрузки

Выберем светильники для обеспечения нормируемой яркости покрытия L=0,2 кд/м² (из табл. 11 [3]), ширина улицы 10 м.

Площадь освещения светильника определим по формуле:

S= h · d , м, (2.9)

где h- высота подвеса светильника, м;

d- шаг опор, м.

S=12·25=300 м².

Определим коэффициент использования светильников по табл. 9.14 [3]:

з_L = 0,086.

Определим необходимый световой поток:

, Лм/м², (2.10)



где L- нормируемая яркость покрытия, кд/м²;

К_з - коэффициент запаса;

з_L - коэффициент использования.

Лм/м².

Определим минимальный световой поток светильника, необходимый для освещения расчетной площади

Ф_л = Ф · S_р , Лм; (2.11)

Ф_л = 11,17 · 300 = 3351 Лм.

Рассчитаем осветительную нагрузку.

Расчетная активная мощность осветительной установки:

Р_Р.ОСВ = К_С · К_ПРА · Р_НОМ·N, Вт, (2.12)

где К_С - коэффициент спроса для расчёта сети наружного освещения, принимаемый равным К_С = 1

К_ПРА- коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре (К_ПРА = 1,08);

Р_НОМ- номинальная активная мощность одной лампы, кВт;

N - количество установленных ламп, шт.

Расчётная реактивная мощность находится по формуле:

Q_Р.ОСВ = Р_Р.ОСВ. ·tgц, ВАр. (2.13)

Полная мощность находится:

, ВА. (2.14)



Примем cosц=0,87 (есть индивидуальная компенсация реактивной мощности), тогда tgц=0,48.

Р_Р.ОСВ. = 1·1,08·157·0,15 = 25,43 кВт;

Q_Р.ОСВ = 25,43·0,48 = 12,2 квар;

кВА.

Линии распределительной сети наружного освещения (НО) имеют протяженность не более 600 м, при этом расстояние между соседними светильниками 30 м.

Для освещения микрорайона используют светодиодные светильники ДКУ15-150-101.



3. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

3.1 Расчет мощности КТП

По микрорайону нагрузка составит:

Р_У=Р_р.ж.д+Р_р+Р_осв=724,6+283,6+25,43=1033,63 кВт;

Q_У=Q_р.ж.д+Q_р+Q_осв=210,13+171,89+12,2=394,22 кВАр;

S_У=1106,26.

Для выбора мощности КТП определяется максимальная полная мощность, приходящаяся на подстанцию:

, ВА,(3.1)

гдеP_Уmax - суммарная активная мощность, кВт;

Q_Уmax - суммарная реактивная мощность, квар;

Суммарная расчетная активная мощность P_Уmax, определяется по формуле:

P_Уmax= P_зд.max+P_зд.1•К₁+ P_зд.2•К₂+…+ P_зд.n•К_n , Вт,(3.2)

гдеP_зд.max - наибольшая из электрических нагрузок, питаемой подстанцией, кВт;

P_зд.1, P_зд.2, P_зд.n - расчетные нагрузки зданий, кВт;

К₁, К₂, К_n - коэффициенты, учитывающие несовпадение максимумов нагрузки (квартир и общественных зданий) [2].

Суммарная расчетная реактивная мощность Q_Уmax, определяется по формуле:

Q_Уmax= Q_зд.max+Q_зд.1•К₁+ Q_зд.2•К₂+…+ Q_зд.n•К_n , ВАр,(3.3)

гдеQ_зд.max - наибольшая из электрических нагрузок, питаемой подстанцией, кВт;

Q_зд.1, Q_зд.2, Q_зд.n - расчетные нагрузки зданий, кВт;

К₁, К₂, К_n - коэффициенты, учитывающие несовпадение максимумов нагрузки (квартир и общественных зданий) [2].

Пример расчета мощности КТП № 1 приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Потребители ТП № 1

Номер по плану	Р, кВт	Q, квар	S, кВА
1	9	2,61	9,37
6	18	5,22	18,74
9	18	5,22	18,74
11	100	32,00	105,00
67	25	15,50	29,42
2-16,18,19,23-30,68,80-86	148,5	43,07	154,62
Освещение	7,78	3,73	8,63

Максимальная расчетная мощность ТП равна:

P_max= 7,78+100+ (9+18+18+25+148,5) • 0,9 = 304,43 кВт;

Q_max= 3,73+32+(2,61+5,22+5,22+15,5+43,07)•0,9 = 100,19 кВАр;

кВА.

Расчет мощности остальных КТП производится аналогично и сведен в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Расчет мощности КТП

№ ТП	Рmax, кВА	Qmax, кВА	Smax, кВА
1	304,43	100,19	320,49
2	337,79	199,60	392,36
3	271,17	120,25	296,64



3.2 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП

Согласно ПУЭ электроприемники II категории необходимо обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Мощность одного трансформатора определяется по формуле:

, ВА,(3.4)

где К₃- принимаемый коэффициент загрузки трансформатора, К₃ =0,7

Реактивная мощность, передаваемая через трансформаторы из сети ВН в сеть НН, определяется по выражению:

, ВАр.(3.5)

Определяем реактивную мощность, которую необходимо скомпенсировать по выражению:

Q_ку = Q_р - Q_вн , ВАр.(3.6)

Уточняем коэффициент загрузки трансформатора по выражению:

.(3.7)



Уточняем коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме по выражению:

.(3.8)

Рассмотрим выбор трансформаторов на примере КТП №1.

Мощность трансформаторов должна быть:

кВА;

кВА.

К рассмотрению принимаем КТП с одним трансформатором ТМГ-630/10/0,4 и КТП с двумя трансформаторами ТМГ-250/10/0,4

Реактивная мощность которую трансформаторы могут передать со стороны ВН равна:

кВАр;

кВАр.

Реактивная мощность, которую необходимо скомпенсировать:

Q_КУ1= 100,19 - 377,69 = -277,5 кВАр;

Q_КУ2= 100,19 - 235,69 = -135,5 кВАр.

Т. к. Q_КУ < 0, то компенсирующее устройство не требуется.

Проверяем коэффициент загрузки в нормальном и аварийном режимах

;

;

.

Коэффициенты загрузки не превышают нормируемых.

Произведем технико-экономическое сравнение трансформаторов.

Суммарные затраты на трансформаторы определяются по формуле:

З = Е·К_н.тр. + И_п.тр.+И_{обсл.рем.ам.}, руб.,(3.9)

гдеЕ - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

К_н.тр - стоимость трансформатора;

И_п.тр - стоимость потерь в трансформаторе;

И_{обсл.рем.ам.}- затраты на обслуживание ремонт и амортизацию.

К_н.тр = Ц_тр · I · (1+д_т + д_с + д_м), руб.,(3.10)

гдеЦ_тр - цена трансформатора, Ц_тр1=362 тыс. руб, Ц_тр2=175 тыс. руб [прайс МЭТЗ]; I - индекс цен оборудования (I=1),так как мы берем цены текущего года; д_т = 0,05 - коэффициент, учитывающий транспортно заготовительные расходы, связанные с приобретением оборудования; д_с = 0,02 - коэффициент учитывающий затраты на строительные работы; д_м = 0,15 - коэффициент учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования.

Стоимость потерь в трансформаторе:

, руб.,(3.11)

гдеС₀ - стоимость электроэнергии, ;

Т_г - годовое число часов работы трансформатора, Т_г=8760;

ДР_хх - потери холостого хода, ДР_хх1=1,05 кВт, ДР_хх2=0,55 кВт

ДР_кз - потери короткого замыкания, ДР_кз1=7,6 кВт, ДР_кз2=3,7 кВт;

ф_п- время максимальных потерь, ф_п =3500 ч.

Затраты на обслуживание ремонт и амортизацию:

И_{обсл.рем.ам} = (Н_а + Н_обсл + Н_рем)·К_н.тр., руб.,(3.12)

где Н_а = 3,5% - норма амортизационных отчислений;

Н_обсл = 2,9% - норма обслуживания оборудования;

Н_рем = 1,0%- норма ремонта оборудования.

К_н.тр.1 = 362·2·(1+0,05+0,02+0,15)= 441,64 тыс. руб.;

К_н.тр.2 = 175·2·(1+0,05+0,02+0,15)= 427 тыс. руб.;

руб.;

тыс.руб.;

И_{обсл.рем.ам.1} = (0,035+0,029+0,01)·441,64 = 32,68тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.2} = (0,035+0,029+0,01)·427 = 31,6 тыс. руб.;

З₁ = 0,25·441,64+58,86+32,68=143,15 тыс. руб.;

З₂ = 0,25·427+74,21+31,6=138,42 тыс. руб.

Так суммарные приведенные затраты для двух трансформаторов ТМГ-250/10/0,4 меньше, то их и принимаем к установке.

Выбор трансформаторов других подстанций проводится аналогично. Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Выбор трансформаторов ТП

№ ТП	Рmax, кВА	Qmax, кВА	Smax, кВА	SТР	Кз	Кз.ав
1	304,43	100,19	320,49	2х250	0,64	1,28
2	337,79	199,60	392,36	630	0,62	-
3	271,17	120,25	296,64	2х250	0,59	1,19



4. ВЫБОР СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МИКРОРАЙОНА

4.1 Выбор схемы электроснабжения

Питание потребителей осуществляется от трех КТП. КТП получают питание от РП-2 10 кВ. РП получает питание от РТП Тотьма-2. Распределительная сеть 10 кВ выполнена кабельными линиями проложенными в земле. ТП-3 закольцована на РП-1, питающегося от РТП Тотьма-1.

Питание многоквартирных домов и общественных зданий осуществляется по радиальной схеме кабельными линиями. Для обеспечения бесперебойности электроснабжения потребителей II (школы) к ним осуществлен второй ввод от ТП-37, которая подключена к РП-1, в ВРУ зданий устанавливается устройство АВР. Кабельные линии 0,4 кВ прокладываются в земле.

Питание одноквартирных и двухквартирных частных домов выполнено по магистральной схеме, воздушными линиями с применением самонесущего изолированного провода (СИП). Опоры приняты деревянные.

Для питание уличного освещения используется пятая жила провода СИП.

4.2 Выбор кабелей 10 кВ

Выбор кабелей осуществляется:

По экономической плотности тока:

, ВА,(4.1)

где J_ЭК - экономическая плотность тока, для Т_max = 3500 ч. J_ЭК = 1,4.

По нагреву:

I_р? К_ср· К_пр·I_доп , А,(4.2)

гдеI_доп - длительно допустимый ток, А;

К_ср - поправочный коэффициент, учитывающий отличие температуры условий прокладки от температуры, при которой задан I_доп;

I_р - расчетный ток потребителя;

К_пр- поправочный коэффициент, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки для кабелей при их многослойной прокладке.

3.По потери напряжения:

, %,(4.3)

гдеr₀, x₀- активное и реактивное удельные сопротивления линии, Ом/км;

L- длинна линии, км;

ц- угол сдвига между напряжением и током в линии.

Приведем пример выбора кабеля для КТП -1

Расчетный ток: I_р = 58,35 А.

Выбираем кабель ААБЛ-10 3х50

Проверка по нагреву расчетным током: 58,35 А<1•1•146 А.

Проверка на потерю напряжения(потери напряжения на шинах РП-2составляют 1,3%):

.



Выбор кабелей сведен в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Выбор кабелей 10 кВ

Участок	Sр, кВА	Ip, А	Кабель	Iдоп, А	r0, Ом/км	х0, Ом/км	l, км	ДU, %
РП-2 - КТП-1	1009,48	58,35	ААБЛ -10 3х50	146	0,822	0,126	0,4	1,62
КТП-1 - КТП-3	688,99	39,83	ААБЛ -10 3х50	146	0,822	0,126	0,29	1,78
КТП-3-КТП-2	712,84	41,20	ААБЛ -10 3х50	146	0,822	0,126	0,51	2,07
КТП-2-РП-1	1009,48	58,35	ААБЛ -10 3х50	146	0,822	0,126	1,25	3,80

4.3 Выбор кабелей и проводов 0,4 кВ

Выбор кабелей и проводов 0,4 кВ выполняется аналогично пункту 4.1.

Выбор кабелей и проводов сведен в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 Выбор кабелей и проводов 0,4 кВ

Питающая линия	Ip, А	Кабель, провод	Iдоп, А	r0, Ом/км	х0, Ом/км	l, м	ДU, %
ТП-1
Ф-1	78,40	СИП-2А 3х70+1х50+1х35	180	0,625	0,085	270	2,89
Ф-2	149,67	СИП-2А 3х120+1х95+1х35	250	0,261	0,08	570	4,18
11	159,71	АВБбШв 4х95	197	0,329	0,081	50	1,20
ТП-2							0,00
Ф-1	121,16	СИП-2А 3х70+1х50+1х35	180	0,625	0,085	220	3,63
Ф-2	122,34	СИП-2А 3х95+1х70+1х35	220	0,329	0,081	410	3,02
Ф-3	142,54	СИП-2А 3х95+1х70+1х35	220	0,329	0,081	380	3,26
ТП-3							0,00
Ф-1	125,63	СИП-2А 3х120+1х95+1х35	250	0,261	0,08	270	4,16
70	62,99	АВБбШв 4х50	137	0,625	0,085	110	1,89
71	46,05	АВБбШв 4х25	92	1,25	0,091	90	2,20
72	37,03	АВБбШв 4х25	92	1,25	0,091	50	0,98
75	9,37	АВБбШв 4х16	72	1,95	0,095	20	0,15
77	65,60	АВБбШв 4х25	92	1,25	0,091	80	2,78
79	28,32	АВБбШв 4х16	72	1,95	0,095	100	2,32
84	28,32	АВБбШв 4х16	72	1,95	0,095	40	0,93
91	28,32	АВБбШв 4х16	72	1,95	0,095	290	6,71



5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

5.1 Расчет токов короткого замыкания на стороне 10 кВ

Расчет проводится для выбора и проверки уставок релейной защиты и автоматики или проверки параметров оборудования.

Введем ряд допущений, упрощающих расчет и не вносящих существенных погрешностей:

1. Линейность всех элементов схемы ;

2. Приближенный учёт нагрузок ;

3.Симметричность всех элементов за исключением мест короткого замыкания ;

4. Пренебрежение активными сопротивлениями, если X/R>3 ;

5. Токи намагничивания трансформаторов не учитываются ;

Погрешность расчетов при данных допущениях не превышает 2ч5 %.

Рисунок 5.1 - Расчетная схема 10 кВ



Рисунок 5.2- Схема замещения 10 кВ

Расчет токов короткого замыкания упрощается при использовании схемы замещения. Расчет токов КЗ проводим в именованных единицах.

Мощность короткого замыкания:

, ВА,(5.1)

где I_кз - ток короткого замыкания на шинах 10 кВ РП.

По данным “Вологдаэнерго” значения трехфазного короткого замыкания в максимальном режиме составляет 4,7 кА, в минимальном - 4,1 кА.

МВ·А;

МВ·А.

Параметры системы:

, Ом,(5.2)

гдеU_cp- среднее напряжение, кВ;

- мощность трёхфазного КЗ на шинах подстанции , МВ·А.

Ом;

Ом.

ЭДС системы:

Е_С = 10,5 кВ.(5.3)

Параметры кабельной линии:

R_КЛ = r₀ • l , Ом;(5.4)

X_КЛ = x₀ • l , Ом; (5.5)

R_РП2-ТП1 = 0,196 • 0,4 = 0,08 Ом ;

X _РП2-ТП1 = 0,106 • 0,4 = 0,04 Ом .

Параметры кабельных линий сведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Параметры кабельных линий

Участок	Кабель	r0, Ом/км	х0, Ом/км	l, км	R, Ом	Х, Ом
РП-2 - КТП-1	ААБЛ -10 3х50	0,822	0,126	0,4	0,33	0,05
КТП-1 - КТП-3	ААБЛ -10 3х50	0,822	0,126	0,29	0,24	0,04
КТП-3-КТП-2	ААБЛ -10 3х50	0,822	0,126	0,51	0,42	0,06
КТП-2-РП-1	ААБЛ -10 3х50	0,822	0,126	1,25	1,03	0,16

Расчёт токов КЗ выполняется для напряжения той стороны, к которой приводятся сопротивления схемы.

, А,(5.6)

где - полное суммарное эквивалентное сопротивление от источника питания до расчётной точки КЗ, Ом.

Установившееся значение тока при двухфазном КЗ определяется по значению тока трёхфазного КЗ:

, А. (5.7)

Ударный ток:

А,(5.8)

где к_уд - ударный коэффициент.

;(5.9)

.(5.10)

Расчёт токов КЗ производим без учёта подпитки со стороны нагрузки.

Пример расчета токов КЗ для точки К1

кА;

кА;

кА;

;

;

кА.

Расчет токов КЗ сведен в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Расчет токов КЗ

Точка КЗ	I(3)кзmax, кА	I(3)кзmin, кА	I(2)кз, кА	Та	Куд	iуд, кА
К1	3,67	3,30	2,86	0,0157	1,53	7,91
К2	3,13	3,13	2,71	0,0104	1,38	6,09
К3	2,45	2,45	2,12	0,0073	1,26	4,33
К4	0,27	0,27	0,23	0,0100	1,37	0,52
К5	0,51	0,51	0,45	0,0137	1,48	1,07
К6	0,26	0,54	0,47	0,0094	1,34	0,49

5.2 Расчет токов короткого замыкания 0,4 кВ

Приведем пример расчета для потребителя Ф-1ТП-1.

Рисунок 5.3 - Схема замещения 0,4 кВ

Система С:U_НН = 0,4 кВ.

Трансформатор Т: S_н.тр=250 кВА; U_к=4,5%; ДР_к=3,7 кВт.

Линия W: r₀ = 0,625 мОм/м; х₀ = 0,085 мОм/м; L=270 м.

Выключатель QF1: I_н=400 А.

Выключатель QF2: I_н=100 А.

Сопротивление питающей системы равно:



, Ом;(5.11)

мОм.

Активное сопротивление трансформатора, приведённое к стороне 0,4 кВ.

, Ом; (5.12)

мОм.

Реактивное сопротивление трансформатора, приведённое к стороне 0,4 кВ.

, Ом;(5.13)

мОм.

Сопротивления кабельных линий:

R_W = 0,625 · 270= 168,75 мОм.

X_W = 0,085 · 270= 22,95 мОм.

Сопротивления контактов:

R_К1 = 0,021 мОм.

R_К2 = 0,043 мОм.

Сопротивления автоматических выключателей:

R_QF1 = 0,65 мОм.

X_QF1 =0,17 мОм.

R_QF2 = 2,15 мОм.

X_QF2 =1,2 мОм.

Суммарное сопротивление до точки К3:

R_УК1 = R_тр+R_QF1+R_К1 = 10,14 мОм;

X_УК1 =X_C+X_тр+X_QF1 = 29,77 мОм;

R_УК2 = R_УК1+R_QF2+R_W+R_К2 = 181,09 мОм;

X_УК2 =X_УК1+X_QF2 +X_W=53,92 мОм.

Ток КЗ без учета сопротивления дуги:

, А.(5.14)

Напряжение в стволе дуги:

U_д = Е_Д·l , В.(5.15)

Сопротивление дуги равно:

, В.(5.16)

Ток КЗ с учетом сопротивления дуги:

, А.(5.17)



Ударный ток определяется по выражению:

, А,(5.18)

где - ударный коэффициент.

; (5.19)

,(5.20)

где - частота сети.

Приведем пример расчета для точки К2.

кА.

Для СИП сечением 70 мм² расстояние между фазами проводников 20 мм.

U_д = 1,6 ·20 = 32 В ;

мОм;

кА;

;

;

кА.

Токи однофазного КЗ в сетях с напряжением до 1кВ, как правило, являются минимальными. По их величине проверяется чувствительность защитной аппаратуры.

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ определяется по формуле:

,(5.21)

где- полное сопротивление питающей системы, трансформатора, а также переходных контактов точки однофазного КЗ;

Z_п- полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ.

,(5.22)

гдеX_T1, X_T2, R_T1, R_T2- соответственно индуктивные и активные сопротивления прямой и обратной последовательности силового трансформатора;

X_T0, R_T0 - соответственно индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности силового трансформатора.

, Ом,(5.23)

где- удельное сопротивление петли фаза-нуль элемента;

- длина элемента.

Значение тока однофазного КЗ в точке К2:

мОм;

Z_П = 1,27 · 270= 342,9 мОм;

кА.

Расчет токов КЗ сведен в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Расчет токов КЗ на стороне 0,4 кВ

Точка КЗ	I(3)кзmax, кА	I(3)кзmin, кА	I(1)кз, кА	Та	Куд	iуд, кА
ТП-1	7,35	6,98	4,67	0,0093	1,34	13,91
Ф-1	1,22	1,08	0,59	0,0009	1,00	1,73
Ф-2	1,30	1,15	0,40	0,0015	1,00	1,83
11	5,10	4,67	2,61	0,0039	1,07	7,73
ТП-2	13,91	13,38	9,30	0,0138	1,48	29,09
Ф-1	1,56	1,38	0,76	0,0008	1,00	2,20
Ф-2	1,55	1,37	0,58	0,0011	1,00	2,18
Ф-3	1,66	1,47	0,62	0,0012	1,00	2,34
ТП-3	7,35	6,98	4,67	0,0093	1,34	13,91
Ф-1	2,36	2,11	0,97	0,0020	1,01	3,35
70	2,55	2,27	1,09	0,0016	1,00	3,61
71	1,77	1,56	0,73	0,0010	1,00	2,49
72	2,79	2,48	1,17	0,0015	1,00	3,94
75	3,79	3,39	1,67	0,0020	1,01	5,39
77	1,95	1,72	0,81	0,0011	1,00	2,75
79	1,09	0,96	0,47	0,0006	1,00	1,54
84	2,39	2,11	1,02	0,0012	1,00	3,37
91	0,40	0,35	0,17	0,0003	1,00	0,56



6. ВЫБОР И ПРОВЕРКА КОММУТАЦИОННО-ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

6.1 Выбор выключателей 10 кВ

Выключатели выбираются по номинальному значению тока и напряжения, роду установки и условиям работы, конструктивному исполнению и отключающим способностям.

Выбор выключателей производится:

по напряжению

U_ном ? U_{сети, ном}, В,(6.1)

гдеU_ном - номинальное напряжение выключателя;

U_{сети, ном} - номинальное напряжение сети.

2) по длительному току

I_ном ? I_{раб, max}, А, (6.2)

где I_ном - номинальный ток выключателя;

I_{раб, max} - максимальный рабочий ток.

3) по отключающей способности:

А, (6.3)

где i_a - апериодическая составляющая тока КЗ, составляющая времени до момента расхождения контактов выключателя;

i_a,норм - номинальный апериодический ток отключения выключателя;

Допускается выполнение условия:



А, (6.4)

где ?_норм - нормативное процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения;

ф - наименьшее время от начала короткого замыкания до момента расхождения контактов;

ф = ф_{з, мин} + t_соб, с, (6.5)

где ф_{з, мин} = 1,5 с - минимальное время действия защит;

t_соб - собственное время отключения выключателя.

4) на электродинамическую стойкость выключатель проверяется по сквозному предельному току короткого замыкания:

А, (6.6)

где I_{пр, скв} - действительное значение предельного сквозного тока короткого замыкания; I⁽³⁾_кз - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя.

5) на термическую стойкость: выключатель проверяется по тепловому импульсу:

кА²с, (6.7)

где - предельный ток термической стойкости;

- нормативное время протекания тока термической стойкости.

Выбор выключателей РП приведен в таблице 6.1.



Таблица 6.1 - Параметры выключателей, отходящих линий 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		ВВ/Tel-10-20/630
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =58,35 А	Iном =630 А
Iоткл Iкз	Iкз =4,7 кА	Iоткл =20 кА
i дин i уд	i уд =10,6 кА	i дин =51 кА
I2t Вк	Вк =66 кА2с	I2t =1200 кА2с

6.2 Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей приведен в разделе 9 - Релейная защита.



7. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

7.1 Выбор трансформаторов тока

Условия выбора трансформаторов тока:

U_ном ?U_сети, В;(7.1)

I_ном ?I_раб.max , А;(7.2)

i_дин ?i_уд , А; (7.3)

I²·t ?В_к , кА²с.(7.4)

Параметры трансформаторов тока 10 кВ приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Параметры трансформаторов тока 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		ТЛК-10
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =58,35 А	Iном =100А
i дин i уд	i уд =10,6 кА	iдин =81 кА
I2t Вк	Вк =66 кА2с	I2·t = 768 кА2·с

7.2 Выбор выключателей нагрузки

Условия выбора выключателей нагрузки:

U_ном ?U_сети, В;(7.5)

I_ном ?I_раб.max , А;(7.6)

i_дин ?i_уд , А;(7.7)

I²·t ?В_к , кА²·с.(7.8)



Параметры выключателей нагрузки 10 кВ приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Параметры выключателей нагрузки 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		ВНА-10/630-20
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =58,35 А	Iном =630 А
i дин i уд	i уд =10,6 кА	iдин =51 кА
I2t Вк	Вк =66 кА2с	I2·t = 400 кА2·с

7.3 Выбор ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжения устанавливаются на шины 10 кВ цеховой КТП.

Условие ограничителей перенапряжения:

U_ном=U_сети, В. (7.9)

ОПН-П1-10/11,5/10/2УХЛ1

U_ном=10 кВ;

U_{доп. max}=11 кВ;

U_ост.1000=28,7 кВ;

U_{ост. 10000}=33,8 кВ.



8. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

8.1 Расчет РЗ линии 10кВ

Релейную защиту подстанции выполняем на базе блоков микропроцессорной релейной защиты “Сириус”.

Устройство “Сириус” является комбинированным микропроцессорным терминалом релейной защиты и автоматики. Применение в устройстве модульной мультипроцессорной архитектуры наряду с современными технологиями поверхностного монтажа обеспечивают высокую надежность, большую вычислительную мощность и быстродействие, а также высокую точность измерения электрических величин и временных интервалов, что дает возможность снизить ступени селективности и повысить чувствительность терминала.

Устройство обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:

- выполнение функций защит, автоматики и управления, определенных ПУЭ и ПТЭ;

- задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит, автоматики, сигнализации и т.д.);

- ввод и хранение уставок защит и автоматики;

- передачу параметров аварии, ввод и изменение уставок по линии связи;

- непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;

- блокировку всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;

- получение дискретных сигналов управления и блокировок, выдачу команд аварийной и предупредительной сигнализации;

- гальваническую развязку всех входов и выходов, включая питание, для обеспечения высокой помехозащищенности;

- высокое сопротивление и прочность изоляции входов и выходов относительно корпуса и между собой для повышения устойчивости устройства к перенапряжениям, возникающим во вторичных цепях.

Питание цепей релейной защиты и автоматики (РЗА) осуществляется на выпрямленном оперативном токе от блока питания и зарядки.

На одиночных линиях, согласно ПУЭ, с односторонним питанием от многофазных замыканий должна устанавливаться защита: первая ступень - токовая отсечка, вторая ступень - МТЗ с независимой или зависимой выдержкой времени.

Защиту кабельных линий выполним при помощи блоков “Сириус-2Л”

На линиях 10 кВ применяется двухступенчатая защита: отсечка и МТЗ.

Максимальная токовая защита:

, А,(8.1)

гдеk_зап - коэффициент запаса, учитывающий погрешность реле, неточности расчета, принимаем k_зап =1,1;

k_в - коэффициент возврата реле, для “Сириус” k_в = 0,95;

k_сз - коэффициент самозапуска, учитывает возможность увеличения тока в защищаемой линии вследствие самозапуска электродвигателей при восстановлении напряжения после отключения К.З.;

I_pmax - максимальный ток в линии в нормальном режиме.

А.

Чувствительность защиты считается достаточной, если при К.З. в конце защищаемого участка К_ч>1,5 , а при К.З. в конце резервируемого участка К_ч>1,2 Коэффициент чувствительности защиты:



, (8.2)

где I⁽²⁾_к,min - минимальный ток двухфазного короткого замыкания в конце защищаемой линии;

.

Вторичный ток срабатывания определяется из выражения:

, А,(8.3)

где К_т - коэффициент трансформац...