--PAGE_BREAK--Для віддаленої ТП приймаємо надбавку трансформатора + 7,5 % (+5 – постійна; +2,5 – перемінна надбавка). Тоді сумарно допустима втрата напруги в мережах 10 і 0,38 кВ складе:
Загальна втрата напруги ділиться приблизно порівну між мережами 10 і 0,38 кВ.
Перевіримо відхилення напруги у найближчого споживача (точка А) при 25% навантаженні віддаленої ТП. Для цього будемо вважати, що втрата напруги в мережі 0,38 кВ дорівнює нулю –
Умова виконується.
За допустимою втратою напруги в лінії 10 кВ, яка дорівнює –7% (дивись таблицю 4), в пункті 7 проекту перевіряються вибрані перерізи проводів лінії 10 кВ. Дійсна втрата напруги в мережі, визначена шляхом розрахунків, має бути не більша заданої.
Після розрахунків ПЛ–10 кВ (пункт 7) визначається дійсна втрата напруги до проектованої ТП. Припустимо дійсна втрата напруги до даної ТП (дивись рисунок 1) в лінії 10 кВ складає – 3%. Значення втрати напруги підставляємо в третю колонку таблиці 4 і визначаємо допустиму втрату напруги в лініях 0,38 кВ проектної ТП. Для віддаленої ТП приймаємо надбавку трансформатора + 5 % (+5 – постійна; 0 – перемінна надбавка). Тоді допустима втрата напруги в мережі 0,38 кВ складе
Відхилення напруги в режимі мінімальних навантажень:
За допустимою втратою напруги в лінії 0,38 кВ проектованої ТП, яка дорівнює – 8% (Таблиця 4) в пункті 7 курсового проекту перевіряються вибранні перерізи проводів лінії 0,38 кВ. Дійсна втрата напруги в лінії 0,38 кВ, визначена шляхом розрахунків, має бути не більша заданої.
7 ВИБІР ПЕРЕРІЗІВ ПРОВОДІВ
Вибір перерізів проводів в мережах 0,38 к і 10 кВ проводиться за найменшими приведеними річними затратами [3 с.27; 5 с.262; 8 с.77] з наступною їх перевіркою на допустиму втрату напруги.
Розрахунок ведеться для домінуючого (вечірнього або денного) максимуму навантаження на головних ділянках ліній.
Кожному значенню площини перерізу проводу відповідає інтервал навантажень [1 с.487; 3 с. 306; 5 с. 267; 9 с. 110] згідно з яким приведені витрати будуть мінімальні (Додаток К).
Проводи вибирають за еквівалентною потужністю:
(17)
де kд – коефіцієнт динаміки зростання навантаження, для ліній що будуються
kд = 0,7 [1 с. 41; 9 с. 120];
SР – розрахункове навантаження ділянки лінії, кВА.
Втрата напруги на розрахункових ділянках ліній визначається за формулою:
(18)
де – питома втрата напруги (Додаток М) [ 9 с. 111], %/кВА×км;
– довжина ділянки лінії, км.
Результати розрахунків доцільно звести у таблицю 5, окремо для ПЛ–10 кВ та ПЛ– 0,38 кВ.
Таблиця 5 – Вибір проводів ПЛ–10 кВ (0,38 кВ)
Спершу за економічним інтервалом вибирається основний переріз проводу, якщо він не задовольняє вимозі допустимої втрати напруги, то приймається додатковий переріз, починаючи з головної ділянки.
8 ПЕРЕВІРКА ПОВІТРЯНОЇ ЛІНІЇ 0,38 кВНА КОЛИВАННЯ НАПРУГИ ПІД ЧАС ПУСКУ ПОТУЖНОГО ЕЛЕКТРОДВИГУНА
Для того, щоб коливання напруги в мережі 0,38 кВ під час пуску асинхронного електродвигуна знаходилося у заданих межах, необхідно щоб виконувалася умова
(19)
де – допустиме коливання напруги (задається у завдані на проект), %;
– фактичне коливання напруги, %.
(20)
де Zм – повний опір електричної мережі, Ом;
Zеп – повний опір короткого замикання асинхронного двигуна, Ом.
,(21)
де Zл– повний опір лінії від трансформатора до двигуна, Ом,
Zт – повний опір трансформатора, Ом.
, (22)
де roi, xoi – питомі опори проводів i–тої ділянки лінії [1 с.458; 9 с. 93], Ом/км;
li– довжина i–ї ділянки лінії, км.
, (23)
де Uк% – напруга короткого замикання трансформатора [1 с.473], %;
Uн– номінальна напруга трансформатора зі сторони низької напруги, кВ;
Sнт – номінальна потужність трансформатора (проектованої ТП 10/0,4 кВ), кВА.
, (24)
де Uн– номінальна напруга мережі, В;
ki – кратність пускового струму електродвигуна;
Iнд. – номінальний струм електродвигуна (каталожні дані), А.
9 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
Розрахунок струмів короткого замикання (к.з.) виконується з метою вибору і перевірки обладнання, струмоведучих частин на термічну та динамічну стійкість в режимах коротких замикань, проектування релейного захисту, грозозахисту, пристроїв заземлення.
Для визначення струмів к.з. використовують один із двох методів: 1) метод практичних (іменованих) одиниць – в цьому випадку параметри схеми виражають у іменованих одиницях (омах, вольтах, амперах та ін.); 2) метод відносних одиниць – параметри схеми виражаються в долях або процентах від величини, що прийнята в якості основної (базисної). Для нескладних схем розрахунки доцільно вести методом іменованих одиниць.
9.1 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі 10 кВ
Для лінії 10 кВ (Рис. 2) струми к.з. необхідно розраховувати в наступних точках:
– точка К1 (шини 10 кВ РТП 35/10 кВ) – для вибору масляного вимикача, роз'єднувача, трансформаторів струму та розрахунку релейного захисту;
– точка К2 (шини 10 кВ віддаленої ТП10/0,4 кВ) – для розрахунку релейного захисту;
– точка К3, (шини 10 кВ розрахункової ТП 10/0,4 кВ) – з метою вибору роз'єднувача і запобіжників на ТП 10/0,4 кВ;
– точка К4 (шини 10 кВ найближчої ТП) – для розрахунку струмової відсічки лінії.
В курсовому проекті пропонується виконати розрахунок струмів к.з. методом іменованих одиниць. Для розрахункової схеми електричної мережі (Рис. 2) необхідно скласти схему заміщення (Рис. 3) і виконати розрахунок струмів к.з. у вказаних точках.
Рисунок 2 – Розрахункова схема електричної мережі.
Рисунок 3 – Схема заміщення електричної мережі.
Всі опори схеми приводяться до однієї базисної напруги Uб. За базисну напругу приймається середня напруга тієї ступені, де визначається струм к.з.
(25)
Опори елементів схеми обчислюються за такими формулами:
– Опір системи:
, (26)
де Sкс– потужність к.з. системи, ВА.
– Опір лінії:
, (27) , (28)
де Ucн – середня номінальна напруга лінії (1,05Uн), В;
ro, xo – відповідно активний та реактивний питомі опори проводів лінії [1 с.458; 9 с. 93]), Ом/км.
– Опір трансформатора:
, (29)
де – напруга к.з. трансформатора (із завдання, або [1 с.473]), %;
– номінальна потужність трансформатора (із завдання), ВА.
Повний результуючий опір до точки к.з. визначається:
.(30)
Активний опір враховується тільки в тому випадку, якщо åRi ³ 1/3åXi.
Струм трифазного короткого замикання визначається за формулою [1с.188;3; 9]:
.(31)
Потужність триполюсного к.з.:
.(32)
Ударний струм триполюсного к.з.:
(33)
де ку – ударний коефіцієнт, значення якого визначається в залежності від місця к.з. [1 с.181; 9 с. 224].
Струм двополюсного к.з.:
(34)
9.2 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі 0,38 кВ
В мережах 0,38 кВ необхідно визначити струм триполюсного к.з. на шинах
0,38 кВ розрахункової ТП та однополюсний струм к.з. в кінці кожної лінії 0,38 кВ.
Для визначення струмів к.з в мережі 0,38 кВ необхідно також навести розрахункову схему мережі та скласти схему заміщення (дивись п. 9.1).
Триполюсний струм к.з. на шинах 0,38 кВ ТП 10/0,4 кВ визначається:
(35)
Струм однополюсного к.з. визначається в найбільш віддаленій точці кожної лінії 0,38 кВ за формулою:
, (36)
де Zт – повний опір силового трансформатора струму к.з. на корпус [1 с.195], Ом;
Zn – повний опір петлі фазний – нульовий провід до точки к.з., Ом.
,(37)
де roфi, roнi – питомий активний опір, відповідно фазного і нульового проводів на і-й ділянці лінії [1 с.458, с.470], Ом/км;
хфн – питомий індуктивний опір петлі «фаза–нуль» (для проводів із кольорового металу приймається хфн = 0,6 Ом/км [1 с.196]).
10 ВИБІР АПАРАТУРИ 10 і 0,38 кВ
Згідно із ПУЕ всі електричні апарати вибирають за родом установлення, номінальним струмом і напругою, а також перевіряють їх на термічну і динамічну стійкість. Апарати захисту перевіряють на чутливість і селективність дії.
Розрахунок максимальних робочих струмів (тривалого режиму) виконується за формулою:
, (39)
де Sроз– максимальна розрахункова потужність відповідної ділянки лінії, кВА;
Uн – номінальна напруга мережі, кВ.
Для керування відхідною лінією 10 кВ на РТП 35/10 кВ встановлюються роз'єднувачі (шинні і лінійні), високовольтний вимикач (масляний або вакуумний), трансформатори струму для живлення кіл обліку і релейного захисту. Параметри обладнання наведені в [3 с.133,170; 5 с.191; 8 с.98] або в іншій довідковій літературі.
З боку високої напруги проектованої ТП 10/0,4 встановлюється роз'єднувач, розрядники і запобіжники. На відхідних лініях 0,4 кВ, як правило, встановлюються автоматичні вимикачі, на вводі 0,38кВ – рубильник або автоматичний вимикач. Дані для апаратури до 1000 В можна знайти в [3;5;8].
В курсовому проекті необхідно зробити вибір перелічених вище електричних апаратів на напругу 10 та 0,38 кВ.
10.1 Вибір апаратури 10 кВ
Вибір і перевірку електричних апаратів 10 кВ зручно проводити табличним способом (Таблиця 6). Форму таблиць і порядок вибору наведено в [3 с.170; 5 с.205].
Таблиця 6 – Вибір високовольтного вимикача
Умови вибору
Параметри апарату
Розрахункові дані
На динамічну стійкість під час к.з. апарати перевіряються шляхом порівняння паспортних даних апарату з ударним струмом триполюсного к.з. іу(3) у місці його встановлення.
Термічна стійкість перевіряється за виразом:
,(40)
де Іt – струм термічної стійкості для часу t (каталожні дані апарата) [5 с.201], кА;
Іуст – усталений струм к.з. в місці встановлення апарату, кА;
tпр – приведений час проходження струму к.з., с.
де tЗ – витримка часу максимального струмового захисту, tЗ = 1,2 с;
tВ– час вимикання вимикача, tВ= 0,2 с.
Трансформатори струму перевіряються:
на динамічну стійкість
,(41)
де kд– кратність струму динамічної стійкості (каталожні дані) [5 с.201];
Ін1 – номінальний первинний струм трансформатора, А;
і на термічну стійкість:
,(42)
де kt – кратність струму термічної стійкості, що відповідає часу t = 1с.
10.2 Вибір апаратури 0,38 кВ
Вибір і перевірку апаратів 0,38 кВ слід виконувати табличним способом, дані про вбрані апарати та розрахункові дані мережі заносяться в таблицю 7.
Таблиця –7 – Вибір і перевірка апаратів 0,38 кВ
Чутливість захисного обладнання повинна відповідати наступним умовам:
– для автоматів, які мають тільки електромагнітний розчіплювач
,(43)
1,25 – при Ін. авт. > 100 А; 1,4 – при Ін. авт.
де – струм однополюсного короткого замикання, А;
Івідс – струм відсічки автомата, А.
– для автоматів з тепловим або комбінованим розчіплювачем:
, (44)
продолжение
--PAGE_BREAK--деІн.р.. – номінальний струм теплового розчіплювача, А.
– для запобіжників:
,(45)
де Ін.в. – номінальний струм плавкої вставки запобіжника, А.
Якщо вибрані апарати захисту не забезпечують потрібну чутливість, то необхідно зменшити опір петлі «фаза–нуль» (збільшити площу перерізу проводів), збільшити потужність трансформатора або застосувати інші додаткові засоби захисту від фазних замикань на землю (наприклад встановити автоматичні вимикачі, які мають додатково незалежний розчіплювач, на який діє реле струму із обмоткою в нульовому проводі лінії) [3 с. 286].
11РОЗРАХУНОК РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ ПОВІТРЯНОЇ ЛІНІЇ 10 кВ
Релейний захист – це автоматичний пристрій, який складається із декількох приладів – реле, які реагують на зміну режиму на будь-якій ділянці мережі та подають імпульс на відключення даної ділянки комутаційними апаратами, або на сигналізацію. Для правильного та своєчасного виконання своїх функцій релейний захист повинен забезпечувати необхідну швидкість дії, чутливість, селективність та надійність.
Для ПЛ –10 кВ в якості основного захисту від міжфазних коротких замикань, як правило, застосовується максимальний струмовий захист (МСЗ), в якості додаткового – струмова відсічка (СВ) [1 с.300; 9 с. 263].
11.1 Розрахунок максимального струмового захисту лінії 10 кВ
Розрахунок МСЗ необхідно починати з найпростішої однорелейної схеми на різницю струмів двох фаз. Якщо ця схема не проходить за чутливістю, то застосовують більш складні схеми.
Струм спрацювання МСЗ повинен відстроюватися від робочого струму лінії з урахуванням можливих кидків струму самозапуску двигунів:
(46)
де kн – коефіцієнт надійності, приймається для реле типу РТ–85, РТ–40 kн = 1,2; для реле РТВ – kн = 1,3 [1 с.303; 3 с.206; 5 с.230; 9 с. 265];
kс.зап– коефіцієнт самозапуску, для лінії сільськогосподарського призначення може бути прийнятий 1,2…1,3 [1 с.303; 3 с.206; 5 с.230; 9 с. 265];
kп – коефіцієнт повернення реле, kп = 0,8…0,85 [1 с.303; 3 с.206; 5 с.230; 9 с. 265].
Селективна дія МСЗ лінії 10 кВ і запобіжників ТП 10/0,4 кВ забезпечуються, якщо виконується умова
(47)
де Іпл.(5) – струм, при якому плавка вставка запобіжника (найбільш потужної ТП 10/0,4 кВ) згорає за 5 секунд [5 с.210], А.
Струм спрацювання реле визначається за формулою:
(48)
де Іс.з.. – найбільший, з отриманих за виразами (46) та (47), струм спрацювання захисту, А;
– коефіцієнт схеми [1 с.302; 3 с.206; 9 с. 265];
– коефіцієнт трансформації трансформатора струму.
За умовою надійного спрацювання електромагніту вимикання зі струмом спрацювання 5А:
(49)
Найбільше із значень, отриманих за виразами (48) і (49) округляється до струму уставки (ІУ) обраного типу реле, за умови, що
Іу³Іс.р.
Чутливість захисту визначається за формулою:
(50)
де І к.min – струм двополюсного к.з. у кінці ділянки, що захищається, А;
kcx.min – мінімальна величина коефіцієнта схеми з'єднання трансформаторів
струму.
11.2 Розрахунок струмової відсічки
Струм спрацьовування відсічки ПЛ –10 кВ вибирається за такими умовами:
– Струм спрацьовування відсічки повинен бути більшим ніж максимальний струм к.з. у кінці ділянки, що захищається:
(51)
де Іс.в. – струм спрацювання відсічки, А;
Ік, мах– максимальний струм к.з. (трифазного) у точці підключення найближчого трансформатора 10/0,4 кВ, А;
kн– коефіцієнт надійності (для реле РТ– 40 kн= 1,2…1,3; для реле РТ– 80 і
РТМ kн = 1,5…1,6).
– Струмова відсічка не повинна спрацьовувати під час кидків струму намагнічування трансформаторів 10/0,4 кВ:
,(52)
де Sн.тр – сумарна потужність усіх ТП 10/0,4 кВ, що живляться від цієї лінії, кВА.
Струм спрацювання реле відсічки визначається за формулою:
(53)
де Іс.в. – найбільше із значень, отримане за виразами (51) і (52).
Для реле типу РТ–85 находять кратність відсічки:
(54)
де ІУ – струм уставки МСЗ реле РТ –85, А.
Чутливість відсічки:
(55)
де – струм к.з. у місці установлення захисту в найбільш сприятливому за умовами чутливості режимі (триполюсне к.з.).
– коефіцієнт схеми.
Згідно із ПУЕ [4] для додаткових захистів повітряних ліній kЧ ≥ 1,2.
Ефективність відсічки оцінюється зоною її дії (не менш 15–20% довжини лінії).
При розрахунку релейного захисту необхідно привести принципову схему захисту [1; 5; 9].
12 ОБЛАДНАННЯ МЕРЕЖ 10 та 0,4 кВ, ЩО ПРОЕКТУЮТЬСЯ
У даному розділі проекту необхідно привести конструктивні рішення з приводу обладнання зовнішніх електричних мереж. При цьому необхідно описати наступне:
1) тип і конструкцію опор ліній 0,4 і 10 кВ;
2) тип та варіанти виконання траверс;
3) типи ізоляторів, що застосовані;
4) способи кріплення проводів на опорах;
5) тип ТП 10/0,4 кВ і спосіб її монтажу (встановлення);
6) схеми і конструкції контурів заземлення.
Опис повинен бути стислим, з обов’язковим наведенням відповідних пояснюючих рисунків і ескізів.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с.
2. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения с/х. – М.: Сельэнергопроект № 8, 1981.
3. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства /под ред. И.А. Будзко. – М.: Колос, 1982. – 319с.
4. Правила устройства электроустановок. –М.: Энергопромиздат, 1985.
5. Коганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. –М.: Агропромиздат, 1990. – 351с.
6. Крючков И.П., Кувшинский Н.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций (справочные материалы) – М.: Энергия, 1979.
7. Какуевицкий Л. И., Смирнова Т. В. Справочник по реле защиты и автоматики. – М.: Энергия, 1972.
8. Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с.
9. Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. – 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне вид-во, 1983.– 343с.
10. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
11. ДСТУ 3008-95 Документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Додаток А
Рисунок А.1 – План населеного пункту. Варіант 1.
Продовження додатку А
продолжение
--PAGE_BREAK--