Разработка закрытой двухтрансформаторной подстанции тупикового типа

43

• Содержание
• • Общая часть
  • Введение
  • 1.1 Общие сведения об электроустановках
  • 1.1.1 Вводная часть
  • 1.1.2 Линии электрических передач
  • 1.1.3 Распределительные устройства
  • 1.2 Определение вариантов главной схемы
  • 1.3 Общие сведения о высоковольтной аппаратуре
  • 1.3.1 Центр питания
  • 1.3.2 Системы сборных шин
  • 1.3.3 Разъединители и ножи заземления
  • 1.3.4 Высоковольтные выключатели
  • 1.3.5 Трансформаторы тока
  • 1.3.6 Трансформаторы напряжения
  • 1.3.7 Силовые трансформаторы
  • 2. Расчетная часть
  • 2.1 Расчет и выбор силовых трансформаторов
  • 2.2 Расчет потерь и выбор токоведущих частей на стороне 0,4 кВ
  • 2.3 Расчет и выбор автоматических выключателей
  • 2.4 Расчет и выбор элементов защиты и контроля в цепь 0,4 кВ
  • 2.5 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ
  • 2.6 Расчёт ввода и выбор высоковольтного оборудования
  • Заключение
  • Литература
  • Введение
  • Понятие «Энергия» произошло от греческого «energious»-мощь, сила, тепло. Электрическая энергия является наиболее удобным и дешёвым видом энергии. Широкое распространение электрической энергии обусловлено относительной лёгкостью её получения, преобразования, и возможностью передачи её на большие расстояния.
  • Энергетика, на сегодняшней день, является одной из важнейших структурных единиц, совокупность которых, поддерживает развитие технологического процесса и играет большую роль в организации человеческой цивилизации на данный момент.
  • В энергетике существует такое понятие как «Энергетическая система»- это совокупность устройств и установок, предназначенных для выработки, передачи, распределения и потребления электроэнергии и теплоэнергии, связанных между собой электрическими и тепловыми сетями. А также есть термин «Электрическая система»- это часть энергосистемы: РУ, генераторы, ЛЭП, приёмники и потребители электрической энергии. Отдельные энергосистемы имеет смысл объединения между собой, т.к. это облегчает задачу резервирование мощностей и повышает общий технологический уровень эксплуатации электроустановок.
  • В 1927 году на территории БССР уже действовала 141 электрическая станция, общей мощностью до 15 Мватт/час.
  • В 1931 году была организована Белорусская энергосистема.
  • К началу 1940 году мощность станций достигла 120 Мватт/час. А также в то время была построена первая крупная ЭС БелГРЭС, мощность 34,5 Мватт/час.
  • К 1944 году начались работы по восстановлению разрушенных во время Великой Отечественной Войны электростанций в уже освобождённых городах Минске, Витебске, Гомеле, Могилёве и Бресте.
  • В октябре 44-го были созданы организации, носившие названия «Управление энергетическим хозяйством», «БеларусьЭнерго». А также «МинскЭнерго», «БрестЭнерго», «ВитебскЭнерго», «ГомельЭнерго», «МогилёвЭнерго» и «ГродноЭнерго».
  • Ныне в Республике Беларусь насчитывается более 25 крупных действующих установок по выработке электроэнергии с общей установленной мощностью около 7,8 Гватт/час. Крупнейшей из них является Новолукомльская ГРЭС, общей мощностью 2412 Мватт/час.
  • Но по-прежнему, наша Республика сейчас не способна полностью обеспечить себя электрической энергией самостоятельно. Часть электроэнергии мы закупаем у других государств, в основном, у нашего «соседа» Российской Федерации.
  • На сегодняшний день сфера изучения энергетики Беларуси занимает далеко не последнее место в инфраструктуре и, в частности, в экономике.
  • Уделяется не маловажная роль использования ядерной энергетики в мирных целях (для производства электроэнергии). Планируется строительство АЭС на территории нашей Республики. Ввод в эксплуатацию первого энергоблока (ядерного реактора) станции запланирован на 2016 год.
  • 1. Общие сведения об электроустановках
  • 1.1 Вводная часть
  • Электроустановки - это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования; предназначенного для производства, преобразования, передачи, трансформации, и распределения электроэнергии; а также преобразования её в другой вид энергии.
  • Выделяют 2 вида электрических установок:
  • - ЭУ до 1000 вольт;
  • - ЭУ свыше 1000 вольт.
  • Такое разделение связано, с различием типов и конструкций аппаратов, а также с разницей в условиях безопасности и требованиях, предъявляемых при сооружении и эксплуатации электроустановок различных напряжений.
  • Также электроустановки потребителей характеризуются номинальным напряжением (Uном). Номинальным напряжением генераторов, трансформаторов, сетей и приёмников электроэнергии (электрических двигателей, ламп и т.п.) называется то напряжение, при котором они предназначены для нормальной работы.
  • Для систем электроснабжения сетей и электроприёмников (ЭП) напряжением до 1 кВ согласно ГОСТ 2128-83 сети и приёмники электроэнергии бывают напряжением: 220, 380, 660 вольт. А наибольшее рабочее напряжение может быть: 230, 400, 690 вольт.
  • Различают переменное напряжение однофазного тока (В):
  • A. 6;
  • B. 12;
  • C. 27;
  • D. 40
  • E. 60;
  • F. 110;
  • G. 220.
  • Переменное напряжение 3-фазного тока (В):
  • a. 40;
  • b. 60;
  • c. 220;
  • d. 380;
  • e. 660.
  • Напряжение постоянного тока (В):
  • - 6;
  • - 12;
  • - 27;
  • - 48;
  • - 60;
  • - 110;
  • - 220;
  • - 440.
  • В промышленных электроустановках напряжением до 1 кВ распространена 3-х и 4-х проводная система. Она позволяет питать однофазные и трёхфазные приёмники, включенные на линейное и фазное напряжение.
  • Для выработки электрической энергии служат электростанции. Это предприятия и установки, предназначенные для производства электроэнергии.
  • В зависимости от вида энергии, потребляемой первичным двигателем, электрические станции подразделяются:
  • v Тепловые;
  • v Гидро;
  • v Атомные;
  • v Гидроаккумулирующие;
  • v Газотурбинные;
  • v Маломощные ЭС местного масштаба.
  • Топливом для электростанций служат природные богатства. Например: уголь, торф, вода, ветер, солнце, а также атомная реакция (расщепление ядер урана, плутония).
  • Огромную роль в системах электроснабжения играют электрические подстанции - электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии. Электрические подстанции промышленных (и не только) предприятий - это важные звенья в системе электроснабжения. Поэтому рассмотрение работы электрических станций и подстанций является очень важным этапом в подготовке грамотного специалиста в области энергетики.
  • Электрические подстанции бывают открытые либо закрытые.
  • 1.1.1 Линии электрических передач
  • Для передачи электроэнергии на расстояния применяются линии электрических передач (ЛЭП). Они бывают 2-х типов:
  • § Воздушные (ВЛЭП);
  • § Кабельные (КЛЭП).
  • Для передачи электроэнергии напряжением до 10 кВ (редко до 35 кВ) используются кабельные линии, проложенные в земле. Изоляция надевается на каждую фазу линии, затем на весь кабель, а потом ставится внешняя оболочка.
  • Чем больше напряжение и ток, тем толще больше жилы, толще изоляция и прочнее оболочка. В КЛЭП на высокое напряжение оболочка используется свинцовая, а в качестве брони применяют сталь.
  • КЛЭП обычно применяют в больших населённых пунктах (городах).
  • Для передачи электроэнергии напряжением свыше 10 кВ (10,35,110,220,330,500,750,1150 кВ) вводятся в эксплуатацию воздушные линии, протянутые на опорах. Проводники, как правило, изготавливаются неизолированными. А также они могут быть по системе СИП. ВЛЭП также могут использоваться на напряжение и ниже 10 кВ. Их специальным образом скручивают и подвешивают на опорах. Для передачи высокого напряжения на большие расстояния провода покрывают смазкой повышенной горючести.
  • Основной металл, служащий для изготовления проводов ЛЭП - это медь и алюминий.
  • 1.1.2 Распределительные устройства
  • Распределительные устройства (в энергетике их называют сокращённо - РУ) - это электроустановки, предназначенные для приема электроэнергии, и распределения её от источника питания до отдельных потребителей.
  • РУ содержат системы сборных шин, аппараты коммутации и защиты, а также измерительную аппаратуру.
  • Различают распредустройтсва:
  • Ш Высокого напряжения (ВН сторона);
  • Ш Низкого напряжения (НН сторона)
  • В некоторых случаях РУ бывают среднего напряжения (СН сторона). Например, на электрической подстанции 330/110/10 кВ в п. Копти, Витебского района, имеется РУ на среднее напряжение (110 кВ).
  • По способу исполнения распредустройства делаются - открытыми (ОРУ), либо закрытыми (ЗРУ).Открытые РУ выполняю в основном, на напряжение 35кВ и выше, а закрытые РУ - на напряжение ниже 35кВ. На данные момент широкое распространение имеют комплектные распределительные устройства (КРУ).
  • Ячейки РУ - это участки, отводимые для одного присоединения.
  • Открытые РУ (ОРУ) размещают на ограждённых площадках, где оборудование устанавливают на невысоких основаниях, а ошиновку выполняют гибкой, подвешивая ее через изоляторы на стальных или железобетонных конструкциях.
  • Закрытые РУ представляет собой специально оборудованное помещение с рядом ячеек, в каждой из которых смонтированы электрические аппараты. РУ до 1000В выполняют в виде щитков, шкафов, сборок, токопроводов (магистральных, распределительных и осветительных). Щитки выполняются в виде плоской панели, на которой размещают аппаратуру и зажимы для отходящих линий. Панель закрывается кожухом с дверцей. Для распределения электроэнергии между силовыми приемниками служат силовые пункты, обычно выполненные в виде шкафов.
  • 1.2 Определение вариантов главной схемы ТП
  • Выбор главной схемы трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ Главная схема электрических соединений (подстанции) - это совокупность основного электрооборудования (генераторов, трансформаторов, линий и т.п.), сборных шин и другой первичной аппаратуры, со всеми выполненными между ними соединениями.
  • Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанции, так как он определяет полный состав, перечень элементов и связей между собой.
  • В данном курсовом проекте будет рассмотрена схема закрытой двухтрансформаторной подстанции тупикового типа.
  • Выбор ТП закрытого типа связан с тем, что данная подстанция является понизительной; сторона высокого напряжения - 10 кВ, сторона низкого - 0,4 кВ. А подстанции на такое напряжение изготавливаются в закрытом исполнении. Это связано с их месторасположением. А, как правило, ЗТП возводятся в больших населённых пунктах и в городах. В таких населённых пунктах трансформаторная подстанция возводится именно закрытого типа, чтобы не оставлять токоведущие части без ограждения, тем самым, не подвергать опасности население, находящегося вблизи подстанции.
  • Также выбор трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ закрытого типа связан ещё с тем, что для её эксплуатации и обслуживания не требуется специального оборудования, которое присутствует на подстанциях более высокого напряжения.
  • Возводится помещение определённого размера, затем внутри него устанавливается электроаппаратура.
  • Небольшие габариты электрооборудования позволяют использовать помещения для трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ.
  • В ЗТП создаются нормальные условия для обслуживания и ревизии электрооборудования, т.к. эти условия в малой степени зависят от погодных ветра, района по гололёду, высоты снежного покрова, нормативной снеговой нагрузки и т.д.). Тупиковая трансформаторная подстанция - это подстанция, получающая электрическую энергию от одной электроустановки по одной или нескольким линиям.
  • Тупиковый вид выбран, потому что в схеме ввода данной подстанции используется не более 2 линии. В основном, тупиковый тип принимается на трансформаторных подстанциях среднего напряжения (10/0,4 кВ).
  • В задании указана первая категория электроснабжения потребителей электроэнергией. А это значит: электроприёмники 1 категории электроснабжения должны обеспечиваться питанием от 2-х независимых источников, и перерыв в энергоснабжении допустим лишь на время срабатывания защитных устройств и автоматического восстановления питания. Для этой категории также допустима схема питания то 3 независимого источника.
  • При рассмотрении главной схемы данной ТП в курсовом проекте было обращено внимание на факторы, которые являются определяющими при выборе варианта главной схемы подстанции, а также её нормальной работы. Эти факторы:
  • ь Надежность;
  • ь Экономичность;
  • ь Безопасность.
  • ь Значение и роль подстанции для энергосистемы.
  • Надёжность - это свойство схемы выполнять свои функции в разнообразных условиях эксплуатации при сохранении заданных параметров процесса.
  • Экономичность - это требование сил, материальных затрат, ресурсов и времени содержания распределительных устройств при минимальных ежегодных затратах. Безопасность - это возможность лёгкого подхода к схеме, ремонта и ревизии электрооборудования, не требующая специальных мер по защите, и обеспечивающая безопасность обслуживающего персонала при эксплуатации электроустановок. Выбор главной схемы, исходя из фактора экономичности, определяется количеством силовых трансформаторов и высоковольтных выключателей, используемых в трансформаторной подстанции. Эти элементы схемы требуют самых значительных материальных затрат, ресурсов и времени на их установку.
  • 1.3 Общие сведения о высоковольтной аппаратуре
  • 1.3.1 Центр питания
  • Центр питания - это совокупность электрических соединений и ветвей, а именно, линий электрических передач, питающих данную подстанцию.
  • Как правило, число ветвей зависит от категории надёжности электроснабжения электроприёмников. При первой и второй категории электроснабжения центр питания (ЦП) должен содержать не менее 2-х ветвей ввода. А для электроустановок специального назначения, имеющих 1 категорию должен быть предусмотрен 3 независимый источник питания.
  • ЗТП 10/0,4 кВ выполняются в основном 2-х трансформаторными, содержащими 2 ветви питания (фидера), а также систему АВР (автоматическое включение резерва).
  • В случае аварий на каком либо вводе подстанции (возникновение коротких замыканий, перегрузки, форс-мажорные явления) 2 ветви ввода ЦП могут взаиморезервировать друг друга.
  • 1.3.2 Система сборных шин
  • Система сборных шин - это совокупность токоведущих частей, содержащая общий ввод, и предназначенная для распределения нагрузок на потребителя.
  • Присутствует на каждой ТП. Чаще всего встречается вариант с одной системой шин, секционированную выключателем. Это позволяет производить ремонтные работы в любой точке, не отключая потребителей от источника питания. Тем самым, данный выбор шин повышает надёжность электроустановки.
  • 1.3.3 Разъединители и ножи заземления
  • Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи при отсутствии тока.
  • Характеризуются номинальным током и номинальным напряжением, током электротермической и электродинамической стойкости, тепловым импульсом, сквозным током заземляющих ножей.
  • Разъединитель в цепи питания установлен до высоковольтного выключателя, и связан с ним блок-замком. Отключение разъединителей в цепи питания невозможно, до тех пор, пока не отключить нагрузочные токи (выключив высоковольтный вакуумный выключатель). В конструкции линейного разъединителя не предусмотрено специальных мер по гашению электрической дуги, которая, в свою очередь, может вывести этот аппарат из строя и привести к аварийным ситуациям на подстанции. Поэтому, блок-замок блокирует отключение разъединителя до тех пор, пока автоматика либо персонал не отключат выключатель. Тем самым, блок-замок защищает электроустановку в случае неправильных действий персонала.
  • При отключении разъединителя на вводах питания, автоматически включаются ножи заземления, которые заземляют установку на землю через ножи и заземлители. В нормальном режиме работы подстанции ножи разъединителя разомкнуты, а разъединитель, непосредственно, замкнут.
  • Процесс включения разъединителя производится в обратной последовательности: сначала включаем разъединитель, тем самым, отключаются ножи заземления; затем запускаем нагрузку (включив высоковольтный выключатель).
  • Такая схема выбора и эксплуатации линейного разъединителя является наиболее надёжной, и с экономических суждений, грамотной. Также это обеспечивает безопасную, для обслуживающего персонала, эксплуатацию электроустановки.
  • 1.3.4 Высоковольтные выключатели
  • Высоковольтный выключатель - это контактный коммутационный аппарат, служащий для отключения токов нагрузки в сети высокого напряжения.
  • ВВ бывают:
  • · Воздушные автоматический;
  • · Масляные и маломасляные;
  • · Вакуумные;
  • · Выключатели нагрузки;
  • · Генераторные;
  • · Элегазовые;
  • · Баковые;
  • · Электромагнитные.
  • Характеризуются номинальным током и номинальным напряжением, током электротермической и электродинамической стойкости, тепловым импульсом, временем размыкания контактной группы.
  • На сегодняшний день предпочтение уделяется вакуумным выключателям, нежели, масляным либо выключателям нагрузки.
  • Появление на трансформаторных подстанциях масляных выключателей повысило пожароопасность распределительного устройства, а также потребовало огромных затрат на содержание маслохозяйства. Кроме того, следует отметить, что после трех-пяти отключений масляный выключатель, кроме замены масла, требует переборки контактной группы.
  • Эти вопросы снимаются при замене выключателей нагрузки, современными малогабаритными вакуумными выключателями, а не привычными масляными, так как вакуумные выключатели имеют следующие характеристики:
  • · механический ресурс и ресурс по коммутационной стойкости современных выключателей - 50000 циклов «ВО» при номинальном токе и 100 циклов «ВО» при токах короткого замыкания до 20 кА;
  • · низкие трудозатраты на эксплуатационное обслуживание и ненадобность замены изнашивающихся деталей контактной системы;
  • · меньшие габариты и масса, нежели выключатели нагрузки или масляные.
  • Это позволяет рассматривать замену части выключателей нагрузки на подстанциях, на вакуумные выключатели. Но увеличение в сети количества выключателей приводит: к увеличению материальных затрат на их содержание; и к значительному повышению времени действия защит на питающих центрах, а увеличивать его более 1,5 сек. недопустимо по термической стойкости кабелей. Заметим, что по термической стойкости токам КЗ, ячейки КРУ на ЦП не допускают превышение времени более 1 сек.
  • 1.3.5 Трансформаторы тока
  • Трансформаторы тока в цепях переменного тока и высокого напряжения, служат для соединения измерительной аппаратуры с токоведущими частями. И используются тогда, когда включение измерительной аппаратуры непосредственно в первичные цепи электроустановок недопустимо по условиям безопасности. Его назначение: уменьшение первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
  • К вторичной обмотке трансформатора тока подключается измерительные приборы; в данном случае - амперметр. Конструкция ТТ такова, что независимо от тока в первичной обмотке, во вторичной I=const (5А). В цепи вторичной обмотки обязательно должна стоять перемычка, так как разрыв цепи во вторичной обмотке не допустим по правилам ТБ. Первичной обмоткой является сама токоведущая часть электроустановки. Ток в первичной обмотке пропорционален току во вторичной обмотке. Трансформаторы тока работают в режиме близком к режиму короткого замыкания, и сопротивление его очень влияет на точность измерений. Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации, т.е. отношением тока в первичной обмотке, к току вторичной обмотки.
  • 1.3.6 Трансформаторы напряжения
  • Трансформаторы напряжения используются в наружных и внутренних электроустановках напряжением от 0,4 до 1250 кВ. Они предназначены для включения катушек напряжений и аппаратов защиты, измерения и контроля напряжения, расширение пределов измерения приборов, а также для отделения цепей измерительных приборов и аппаратов защиты от сети высокого напряжения.
  • К вторичной обмотке трансформатора напряжения подключается параллельно вольтметр. Конструкция ТН. такова, что напряжение на вторичной обмотке U=const (100В). В редких случаях, напряжение на вторичной обмотке может быть U=(100/1,71)В.
  • Наличие в главной схеме трансформаторной подстанции измерительных трансформаторов обеспечивает высокую надёжность работы подстанции и является экономически выгодным, т.к. материальные затраты на их обслуживание является небольшими.
  • 1.3.7 Силовые трансформаторы
  • Силовые трансформаторы - это электростатические устройства, предназначенные для трансформации напряжения при неизменной частоте сети, имеющих 2 силовых обмотки связывающихся между собой магнитной связью.
  • СТ устанавливаются, как правило, на электростанциях и распределительных подстанциях для обеспечения связей с энергосистемой и преобразование с целью электроснабжения потребителей.
  • В зависимости, от роли в энергосистеме, трансформаторы бывают:
  • ь Повышающие;
  • ь Понижающие.
  • Повышающие силовые трансформаторы применяются на электростанциях и повышающих электроподстанциях для передачи больших значений мощности на большие расстояния с небольшими потерями.
  • Понижающие силовые трансформаторы применяются на распределительных подстанциях для трансформации той мощности и энергии, которая была получена в результате выработки на ЭС и преобразована на повышающих подстанциях.
  • В основном, на станциях и подстанциях устанавливаются трехфазные трансформаторы. Они различаются по номинальному напряжения первичной обмотки (ВВ) и вторичной (НВ), в соотношении которых, находится коэффициент трансформации; числу фаз, мощности, исполнению.
  • По исполнению силовые тр-ры бывают - повышающие либо понижающие, с регулировкой коэффициента трансформации под нагрузкой или в её отсутствии; стержневые или броневые виды магнитопровода, расположению обмоток и т.д..
  • В большинстве случаев, трансформаторы изготавливаются 2-х обмоточные.
  • Но бывают СТ и 3-х обмоточные. Их применяют тогда, когда на подстанции выдачи мощности надо производить на 2-х напряжениях.
  • Такие обмотки называются - обмотки верхнего, нижнего и среднего напряжения.
  • Параметры трансформатора:
  • v Полная мощность;
  • v Частота сети;
  • v Номинальное напряжение;
  • v Номинальный ток;
  • v Потери активной и реактивной мощности;
  • v КПД
  • v Напряжение короткого замыкания;
  • v Ток холостого хода;
  • v Потери на ХХ и КЗ.
  • Обмотки трансформатора различаются по классу нагревостойкости от А (105 гр.ц) до С (свыше 180 гр.ц).
  • По конструктивному исполнению и типу охлаждения СТ бывают - сухие либо масляные; с дутьём и принудительной циркуляцией масла, с масловодяным охлаждением и естественным.
  • Силовые трансформаторы являются определяющими элементами для определения вариантов главной схемы, исходя из экономических соображений.
  • 2. Расчётная часть
  • 2.1 Расчёт и выбор силовых трансформаторов
  • Определим суммарную активную мощность всех потребителей:
  • P = P₁ + P₂ + P₃ + P₄ + P₅ + P₆ + P₇ + P₈ + P₉ + P₁₀ =
  • 15 + 20 + 60 + 8 + 16 + 14 + 20 + 16 + 12 + 10 = 191 кВт.
  • Рассчитаем суммарную реактивную нагрузку:
  • cos = 0,8 --- 36;
  • tg 36^о= 0,72.
  • Q = P * tg = 191 * 0,72 = 136 кВар.
  • Суммарная полная мощность нагрузки равна:
  • S_p = sqrt( P² + Q² ) = sqrt( 191² + 136² ) = 235 кВт.
  • S_{одного трансформ.} = S_ном / 2 = 235 / 2 = 117,5 кВт;
  • Выбираем 2 * 250 кВ*А трансформатора;
  • S_нт = 250 кВ*А;
  • Определим коэффициент загрузки трансформатора:
  • К_загр = S_нт / 2 * S_p = 250 / 2 * 235 = 0,53;
  • Найдём аварийную перегрузку трансформатора:
  • S_pa = 1,5 * S_нт = 250 * 1,5 = 375 кВ*А;
  • S_pa > S_p;
  • 375 > 235 кВ*А - удовлетворяет условие;
  • Исходя из расчётных данных, выбираем 2 силовых трансформатора марки
  • ТМ 250/10 - Трансформатор силовой, 3-х фазный, 2-х обмоточный; с масляным охлаждением; номинальная мощность составляет 250 кВт; ВН - 10 кВ, НН - 0,4 кВ; U_к = 4,5% ; I_хх = 2,3% ; соединение обмоток: первичная - звезда, вторичная - звезда с заземлённой нейтралью; потери: на холостой ход - 740 Вт, на короткое замыкание - 3700 Вт. Выбор именно 2-х трансформаторной электрической подстанции связан с первой категорией электроснабжения электроприёмников. Номинальная мощность трансформатора составляет 250 кВ*А и взята с запасом на случай расширения данной ТП, и увеличения числа и мощности нагрузки потребителей.
  • 2.2 Расчёт потерь и выбор токоведущих частей по стороне 0,4 кВ
  • Выбор сечения и марки кабеля для первого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₁ = 0,03 км; r₀ = 11,75 Ом/км - S = 2,5 мм² ;
  • P₁ = 15 кВт; x₀ = 0 - S = 2,5 мм² ;
  • сos = 0,8;
  • U_н = 0,4 кВ.
  • I₁ = P₁ / (*cos) = 15 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 27,4 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм² при прокладке земле. Ток плавления составит 141 А.
  • = = 27,4 * 0,03 * (11,75 * 0,8) / 0,38 * 100% = 3,5% ; U = 366 В;
  • Потери составляют 3,5% при допустимых 5% - Норма!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм² при прокладке в земле.
  • Выбор сечения и марки кабеля для второго потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₂ = 0,4 км; r₀ = 7,85 Ом/км - S = 4 мм²
  • P₂ = 20 кВт; x₀ = 0 - S = 4 мм² ;
  • cos = 0,8; r₀₁ = 0,589 Ом * км - S = 50 мм² ;
  • U_н = 0,4 кВ. x₀₁ = 0,083 Ом * км - S = 50 мм² .
  • I₂ = P₂ / (*cos) = 20 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 36,6 А;
  • = 36,6 * 0,4 * (7,85 * 0,8) / 0,38 * 100% = 42,3%; U = 219,23 В;
  • Потери составляют 42,3% при допустимых 5%. - Недопустимо!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы *50 мм² при прокладке в земле. Потери напряжения составят 3,8% при допустимых 5%. Ток плавления составит 201 А.
  • Выбор сечения и марки кабеля для третьего потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₃ = 0,6 км; r₀ = 1,17 Ом * км;
  • P₃ = 60 кВт; x₀ = 0,091 Ом * км;
  • cos = 0,8; r₀₁ = 0,159 Ом * км;
  • U_н = 0,4 кВ. x₀₁ = 0,073 Ом * км;
  • I₃ = P₃ / (*cos) = 60 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 110 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы 3*25 мм² при прокладке земле. Ток плавления составит 794 А.
  • =
  • 110 * 0,6 * (1,17 * 0,8 + 0,091 * 0,8) / 0,38 * 100% = 31,2 %; U = 257,8 В.
  • Потери составляют 31,2% при допустимых 5%. - Недопустимо!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АСБГ с сечением жилы 3*50 мм² при прокладке в земле.
  • Выбор сечения и марки кабеля для четвёртого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₄ = 0,03 км; r₀ = 11,75 Ом * км; - S = 2,5 мм² ;
  • P₄ = 8 кВт; x₀ = 0 - S = 2,5 мм² ;
  • cos = 0,8;
  • U_н = 0,4 кВ.
  • I₄ = P₄ / (*cos) = 8 / (1,71 * 0,8 * 0,4 ) = 14,6 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм² при прокладке в земле. Ток плавления составляет 141 А.
  • = 14,6 * 0,03 * ( 11,75 * 0,8) = 2%; U = 372,3 В.
  • Потери составляют 2% при допустимых 5% - Норма!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм² при прокладке в земле.
  • Выбор сечения и марки кабеля для пятого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₅ = 0,15 км; r₀ = 7,85 Ом * км - S = 4 мм² ;
  • P₅ = 16 кВт; x₀ = 0 - S = 4мм² ;
  • cos = 0,8; r₀₁ = 1,84 Ом * км - S = 16 мм² ;
  • U_н = 0,4 кВ. x₀₁ = 0,102 Ом * км - S = 16 мм²
  • I₅ = P₅ / (*cos) = 16 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 29,3 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*4 мм² при прокладке земле.
  • = = 29,3 * 0,15 * (7,85 * 0,8) / 0,38 * 100% = 12,8%; U = 331,3 В;
  • Потери составляют 12,8% при допустимых 5%. - Недопустимо!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы *16 мм² при прокладке в земле. Потери напряжения составят 2,1% при допустимых 5%. Ток плавления составляет 201 А.
  • Выбор сечения и марки кабеля для шестого потребителя по расчётному току и падению напряжения
  • L₆ = 0,04 км; r₀ = 11,75 Ом * км - S = 2,5 мм² ;
  • P₆ = 14 кВт; x₀ = 0 - S = 2,5 мм² ;
  • U_н = 0,4 кВ;
  • cos = 0,8.
  • I₆ = P₆ / (*cos) = 14 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 25,6 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм² при прокладке земле. Ток плавления составляет 141 А.
  • = 25,6 * 0,04 * (11,75 * 0,8) / 0,38 * 100% = 4,7%; U = 361,9 В
  • Потери составляют 4,7% при допустимых 5%. - Норма!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм² при прокладке в земле.
  • Выбор сечения и марки кабеля для седьмого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₇ = 0,06 км; r₀ = 7,85 Ом * км - S = 4 мм² ;
  • P₇ = 20 кВт; x₀ = 0 - S = 4 мм² ;
  • U_н = 0,4 кВ; r₀₁ = 4,9 Ом * км - S = 6 мм² ;
  • cos = 0,8. x₀ = 0 - S = 6 мм² ;
  • I₇ = P₇ / (*cos) = 20 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 36,6 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*4 мм² при прокладке земле.
  • = 36,6 * 0,06 * ( 7,85* 0,8) / 0,38 * 100% = 6,4%; U = 355,6 В
  • Потери напряжения состаляют 6,4% при допустимых 5% - Недопустимо!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*6 мм² при прокладке в земле. Потери напряжения составят 4,3% при допустимых 5%. Ток плавления составляет 201 А.
  • Выбор сечения и марки кабеля для восьмого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₈ = 0,2 км; r₀ = 7,85 Ом * км; - S = 4 мм² ;
  • P₈ = 16 кВт; x₀ = 0 - S = 4 мм² ;
  • cos = 0,8; r₀₁ = 1,84 Ом * км - S = 16 мм² ;
  • U_н = 0,4 кВ. x₀₁ = 0,102 Ом * км - S = 16 мм² .
  • I₈ = P₈ / (*cos) = 16 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 29,3 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*4 мм² при прокладке земле.
  • = 29,3 * 0,2 * (11,75 * 0,8) / 0,38 * 100% = 17%; U = 315 В;
  • Потери составляют 17% при допустимых 5%. - Недопустимо!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы *16 мм² при прокладке в земле. Потери напряжения составят 4,4% при допустимых 5%. Ток плавления составит 201 А.
  • Выбор сечения и марки кабеля для девятого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₉ = 0,15 км; r₀ = 11,75 Ом * км; - S = 2,5 мм² ;
  • P₉ = 12 кВт; x₀ = 0 - S = 2,5 мм² ;
  • cos = 0,8; r₀₁ = 2,94 Ом * км - S = 10 мм² ;
  • U_н = 0,4 кВ. x₀₁ = 0,11 Ом * км - S = 10 мм² .
  • I₉ = P₉ / (*cos) = 12 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 22 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм² при прокладке земле.
  • = 22 * 0,15 * (11,75 * 0,8) / 0,38 * 100% = 15,3%; U= 321,7 В;
  • Потери составляют 15,3% при допустимых 5%. - Недопустимо!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы 3*10 мм² при прокладке в земле. Потери напряжения составят 3,9% при допустимых 5%. Ток плавления составит 141 А.
  • Выбор сечения и марки кабеля десятого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:
  • L₁₀ = 0,09 км; r₀ = 11,75 Ом * км; - S = 2,5 мм² ;
  • P₁₀ = 10 кВт; x₀ = 0 - S = 2,5 мм² ;
  • cos = 0,8; r₀₁ = 1,84 Ом * км - S = 6 мм² ;
  • U_н = 0,4 кВ. x₀₁ = 0 - S = 6 мм² .
  • I₁₀ = P₁₀ / (*cos) = 10 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 18,3 А;
  • По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм² при прокладке земле.
  • = 18,3 * 0,09 * (1,84 * 0,8) / 0,38 * 100% = 7,7% U = 350,9 В;
  • Потери составляют 7,7% при допустимых 5%. - Недопустимо!
  • По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*6 мм² при прокладке в земле. Потери напряжения составят 3,2% при допустимых 5%. Ток плавления составит 141 А.
  • В качестве металла для кабеля на каждого из потребителей используется - алюминий (Al). Несмотря на то, что удельное сопротивление алюминия больше чем меди, целесообразно при данных сечениях использовать именно этот материл, исходя из экономических соображений.
  • 2.3 Расчёт и выбор автоматических выключателей в цепь низкого напряжения
  • Используя расчётные токи, найденные в разделе имеем право рассчитать и выбрать автоматы (автоматические воздушные выключатели - QF) в цепь 0,4 кВ.
  • QF1:
  • I₁ = 27,4 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:
  • U_н = до : <~> 660 В, <-> 440 В;
  • I_н.р. = 50 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 30 А (теплового);
  • t_ср. = 0,2 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 300…1500 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I_1. * 7 = 27,4 * 7 = 191,8 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 191,8 = 239,75 А;
  • I_ср.эл. < = 11 I_н.р.;
  • 239,75 < 550 (А).
  • QF2:
  • I₂ = 36,6 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:
  • U_н = <~> 660 В, <-> 440 В;
  • I_н.р. = 50 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 40 А (теплового);
  • t_ср. = 0,2 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 300…1500 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I_2. * 7 = 36,6 * 7 = 256,2 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 256,2 = 320,25 А;
  • I_ср.эл. < = 11 I_н.р.;
  • 320,25 < 550 (А).
  • QF3:
  • I₃ = 110 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии А3714B:
  • U_н = до : <~> 660 В, <-> 440 В;
  • I_н.р. = 160 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 125 А;
  • t_ср. = 0,1 сек;
  • Род расцепителя - электромагнитный;
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 2…10 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 5000…7500 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А;
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I₃ * 7 = 110 * 7 = 770 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 770 = 962,5 А;
  • I_ср.эл. < = 10 I_н.р.;
  • 962,5 < 1600 (А).
  • QF4:
  • I₁ = 14,6 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АЕ-2030:
  • U_н = до : <~> 500 В, <-> 220 В;
  • I_н.р. = 25 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 16 А (теплового);
  • t_ср. = 0,5 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 10 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 5000 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I_4. * 7 = 14,6 * 7 = 102,2 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 102,2 = 127,75 А;
  • I_ср.эл. < = 10 I_н.р.;
  • 127,75 < 250 (А).
  • QF5:
  • I₅ = 29,3 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:
  • U_н = до : <~> 660 В, <-> 440 В;
  • I_н.р. = 50 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 30 А (теплового);
  • t_ср. = 0,2 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 300…1500 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I₅ * 7 = 29,3 * 7 = 205,1 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 205,1= 256,4 А;
  • I_ср.эл. < = 11 I_н.р.;
  • 256,4 < 550 (А).
  • QF6:
  • I₆ = 25,6 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:
  • U_н = до : <~> 660 В, <-> 440 В;
  • I_н.р. = 50 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 30 А (теплового);
  • t_ср. = 0,2 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 300…1500 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I₆ * 7 = 25,6 * 7 = 179,2 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 179,2 = 224 А;
  • I_ср.эл. < = 11 I_н.р.;
  • 224 < 550 (А).
  • QF7:
  • I₇ = 36,6 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:
  • U_н = до : <~> 660 В, <-> 440 В;
  • I_н.р. = 50 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 40 А (теплового);
  • t_ср. = 0,2 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 300…1500 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I₇ * 7 = 27,4 * 7 = 256,2 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 256,2 = 320,25 А;
  • I_ср.эл. < = 11 I_н.р.;
  • 320,25 < 550 (А).
  • QF8:
  • I₈ = 29,3 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:
  • U_н = до : <~> 660 В, <-> 440 В;
  • I_н.р. = 50 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 30 А (теплового);
  • t_ср. = 0,2 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 300…1500 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I₈ * 7 = 29,3 * 7 = 205,1 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 205,1 = 256,4 А;
  • I_ср.эл. < = 11 I_н.р.;
  • 256,4 < 550 (А).
  • QF9:
  • I₉ = 22 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АЕ-2040:
  • U_н = до : <~> 500 В, <-> 220 В;
  • I_н.р. =25 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 25 А (теплового);
  • t_ср. = 0,5 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 10 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 5000 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I_9. * 7 = 22 * 7 = 154 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 154 = 192,5 А;
  • I_ср.эл. < = 10 I_н.р.;
  • 192,5 < 250 (А).
  • QF10:
  • I₁ = 18,3 А;
  • Выбираем автоматический выключатель серии АЕ-2030:
  • U_н = до : <~> 500 В, <-> 220 В;
  • I_н.р. = 25 А;
  • f_c = 50-60 Гц;
  • I_{расцеп.} = 20 А (теплового);
  • t_ср. = 0,5 сек;
  • Род расцепителя - тепловой, электромагнитный (комбинированный);
  • Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 10 I_н.р..;
  • Количество полюсов - 3;
  • Предельная коммутационная способность при U_н - 5000 А;
  • Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата - B,C,D;
  • Серия автомата - А.
  • Определим критический пусковой ток автомата:
  • I_п = I₁₀ * 7 = 18,3 * 7 = 128,1 А;
  • I_ср.эл. = к_з * I_п = 1,25 * 128,1 = 160,125 А;
  • I_ср.эл. < = 10 I_н.р.;
  • 165,125 < 250 (А).
  • 2.4 Расчёт и выбор предохранителя и рубильника в цепь низкого напряжения
  • Полная мощность всех потребителей определяется:
  • Общий ток:
  • I_общ = УS_н / () = 235 / () = 345 А;
  • Выбираем предохранитель марки ПН2-630 с номинальным током предохранителя 630 А; и с током плавкой вставки 500 А.
  • Наибольший отключаемый ток номинальном напряжении до 500 В - 10000А.
  • Такой же предохранитель устанавливаем на ветку 2 фидера.
  • Выбираем рубильник марки РС-6 с номинальным током 630 А, номинальным напряжение 380 В, количество полюсов - 3. Такой же рубильник устанавливаем на ветку второго фидера.
  • Выбор рубильника и предохранителя в цепь низкого напряжения связан непосредственно с низкой стоимостью затрат на эксплуатацию этих элементы, и простотой их конструкции.
  • 2.5 Выбор трансформатора тока в цепь 0,4 кВ
  • Исходя из рабочего тока в цепи низкого напряжения и токов КЗ выбираем:

Трансформаторы тока ТШП-0,66 У3 предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам в установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц с номинальным напряжением до 0,66 кВ включительно. Трансформаторы класса точности 0,2; 0,5; 0,2S и 0,5S применяются в схемах учета для расчета с потребителями, класса точности 1,0 в схемах измерения. Трансформаторы изготавливаются в исполнении «У» или «Т» категории 3.

Условия работы:

· высота над уровнем моря не более 1000 м ;

· температура окружающей среды: при эксплуатации - от минус 45 С до плюс 50 С, при транспортировании и хранении - от минус 50 С до плюс 50 С;

· окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли, химически активных газов и паров в концентрациях, разрушающих покрытия металлов и изоляцию;

· рабочее положение - любое.

Технические характеристики