В.2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ 2 страница

 n – количество квартир, присоединенных к линии (ТП).

 

P_кв. = 1,23*467 = 593,1 кВт

Q_кв. = 593,1 * 0,95 = 563,4 кВар

 

Расчетная, активная и реактивная нагрузки линий питания лифтовых установок P_{р. лиф.},  кВт; Q_{р. лиф.},  кВар; определяются по формулам:

 

P_{р. лиф.} = ∑ P_{n. i.} * K_{с. лиф.}                                                                        (1.3.)

Q_{р. лиф.} = P_{р. лиф.} * Cos φ_лиф.                                                          (1.4.)

 

Где K_{с. лиф.} – коэффициент спроса, определяемый по таблице 2.1.2. [6] в зависимости от количества лифтовых установок и этажности зданий;

P_{n. i.} – установленная мощность i-го лифта, кВт

 

P_{р. лиф.} = 9 * 5 * 0,5 = 22,5 кВт

Q_{р. лиф.} = 22,5 * 0,85 = 19,1 кВар

 

Расчетная, активная и реактивная электрические нагрузки жилых домов (квартир и силовых электроприемников) P_р.ж.д,  кВт; Q_р.ж.д,  кВар, определяется по формулам;

 

P_р.ж.д = P_кв + k_у P_{р. лиф.}                                                                                                                (1.5.)

Q_р.ж.д = Q_кв + k_у Q_{р. лиф.}                                                               (1.6.)

 

где P_кв – расчетная электрическая нагрузка квартир, кВт;

P_{р. лиф.} – расчетная активная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, (лифтов) кВт;

Q_{р. лиф.} – расчетная реактивная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, (лифтов) кВт;

k_у – коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников (равен 0,9).

 

P_р.ж.д = 593,1 + 0,9 * 22,5 = 613,4 кВт

Q_р.ж.д. = 563,4 + 0,9 * 19,1 = 580,6 кВар

Расчетная активная и реактивная электрические нагрузки на вводе подстанции до 1 кВ при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений), Р_п/с., кВт; Q_п/с., кВар,  определяются по формулам:

 

Р_п/с. = Р_р.ж.з. + ∑ ΔР                                                           (1.7.)

Q_п/с. = Q_{р. ж. з.} + ∑ ΔР * Cos φ_{об. зд.}                                     (1.8.)

 

Где ΔР = Р_о.з. * k_у – мщность общественных зданий умноженная на коэффициент участия в максимуме нагрузок общественных зданий по таблице 42.7 [ 7 ].

 

Р_п/с. = 613,4 + 57,9 = 671,3 кВт

Q_п/с. = 740,1 + 46,3 * 0,9 = 622,3 кВар

 

Полная мощность на вводе подстанции,  S_п/с.,  кВА,  определяется по формуле:

S_п/с. = √ Р_п/с.² + Q_п/с.²  (1.9.)

S_п/с. = √ 671,3² + 622,3² = 915,4 кВА

 

Таблица 1.9.

Расчет электрических нагрузок

№ п/п	Наименование	P п/с, кВт	Q п/с, кВар	S п/с, кВА
1	ТП – 1	671,3	622,3	915,4
2	ТП – 2	554,2	469,7	726,5
3	ТП – 3	215	169,3	273,6
4	ТП – 4	791,5	672,2	1038,4
5	ТП – 5	656,3	492,7	820,6
6	ТП – 6	410,3	309,2	513,8
7	ТП – 7	119,9	85,6	147,3
8	ТП – 8	96,3	66,4	116,9

1.3 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

 

1.3.1 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Основным критерием выбора оптимальной мощности трансформаторов являются: экономические соображения, обеспечивающие минимум приведённых затрат, условия нагрева, зависящие от температуры, коэффициента начальной загрузки, длительности максимума.

От правильного размещения подстанций на территории массовой жилой застройки города, а также числа подстанций и мощности трансформаторов, установленных в каждой подстанции, зависят экономические показатели и надежность системы электроснабжения потребителей. Трансформаторные подстанции следует приблизить к центру питаемых ими групп потребителей, так как при этом сокращается протяжонность низковольтных сетей, снижаются сечения проводов и жил кабелей, а это приводит к значительной экономии цветных металлов и снижению потерь энергии. Снижаются также капитальные затраты на сооружение сетей. Поэтому система с мелкими подстанциями (мощность отдельных трансформаторов обычно не превышает 1000 кВА при вторичном напряжении сети 0,4/0,23 кВ) оказывается выгодной и применяется повсеместно [ 5 ].

Количество силовых трансформаторов на трансформаторной подстанции зависит от категории нагрузки по степени бесперебойности электроснабжения. Основная часть потребителей электроэнергии относится к 2-й категории по надёжности электроснабжения. Часть потребителей электроэнергии относятся к потребителям 3-й категории.

Принимается двухтрансформаторная КТП с использованием масляных трансформаторов.

Мощность каждого трансформатора должна быть такой, чтобы при отключении одного из трансформаторов оставшейся в работе обеспечивал электроэнергией потребителей 1 и 2 категорий. За основу выбора берётся перегрузочная способность трансформаторов. Обычно в практике проектирования пользуются перегрузочной способностью для потребителей, работающих по двухсменному режиму раборы, а жилые районы можно отнести к таким режимам работы, так как днем загруженность заключается в работающих магазинах, школах, детских садах и т. д., а вечером в жилых домах. Перегрузочная способность заключается в следующем: при выходе из строя одного из трансформаторов второй трансформатор может нести перегрузку величиной 40% в течении 6-и часов в сутки 5 рабочих дней недели.

Выбор трансформаторов будем производить на примере трансформаторной подстанци № 1 (ТП–1), остальные расчеты аналогичны, результаты расчетов сводим в таблицу 1.11.

 

Мощность трансформатора определяется по формуле:

 

S_нагр.

S_тр. =                                                                                 (1.10.)

К_з. * n

 

где, S_нагр. – расчетная мощность нагрузки ТП.

n – количество трансформаторов на подстанции. n = 2

К_з. – коэффициент загрузки трансформатора. К_з. = 0.7

 

        606.99

 S_тр. =                  = 433.56кВА

          0,7*2

 

Выбираем ближайшый больший по мощности трансформатор:

ТМ-630/10

Sном =630кВА

ΔРхх=1.3кВт.

ΔРкз=7.8 кВт.

Uкз = 5.5%

Iхх =2%

Проверяем перегрузочную способность трансформаторов в аварийном режиме: 1,4 * Sномт ≥ Sp

 

1,4 * 630 = 882 > 606

 

Условие выполняется.

 

Таблица 1.10.

Выбор трансформаторов

№ п/п	Т.П.	Трансформатор	Sном., кВА	ΔPх.х, кВт	ΔPк.з., кВт	Uк.з., %	Iх.х., %
1	ТП – 1	Т1.1. TM- 630/10	630	1.3	7.6	5,5	2
2	ТП – 1	Т1.2.TM- 630/10	630	1.3	7.6	5,5	2
3	ТП – 2	Т2.1. ТМ-630/10	630	1.3	7.6	5,5	2
4	ТП – 2	Т2.2. ТМ-630/10	630	1.3	7,6	5,5	2
5	ТП – 3	Т3.1. ТМ-400/10	400	0.95	5.5	4.5	2.1
6	ТП – 3	Т3.2. ТМ-400/10	400	0.95	5.5	4.5	2.1
7	ТП – 4	Т4.1. ТМ-630/10	630	1.3	7.6	5,5	2
8	ТП – 4	Т4.2. ТМ-630/10	630	1.3	7.6	5,5	2
9	ТП – 5	Т5.1. ТМ-400/10	400	0.95	5.5	4.5	2.1
10	ТП – 5	Т5.2. ТМ-400/10	400	0.95	5.5	4.5	2.1
11	ТП – 6	Т6.1. ТМ-400/10	400	0.95	5.5	4.5	2.1
12	ТП – 6	Т6.2. ТМ-400/10	400	0.95	5.5	4.5	2.1
13	ТП – 7	Т7.1. ТМ-630/10	630	1.3	7.6	5,5	2
14	ТП – 7	Т7.2. ТМ-630/10	630	1.3	7.6	5,5	2
15	ТП – 8	Т8.1. ТМ-630/10	630	1.3	7.6	5,5	2
16	ТП – 8	Т8.2. ТМ-630/10	630	1.3	7.6	5,5	2

 

1.3.2 РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ЛЭП

Критерием расчета сечения линий электропередачи является:

1. длительно допустимый ток I_доп;

2 экономическая плотность тока I_эк;

3. допустимая потеря напряжения.

В сетях выше 1000 В расчёт сечений ведётся по первым двум условиям, а в сетях до 1000 В расчётным условием является – длительно допустимый ток и допустимая потеря напряжения.

 

Рассчитываем значение тока:

           S_расч. * К_о

 I_расч. =                                                                              (1.11.)

           √3 *U_{в. н.}

 

Где: S_расч. – мощность всех подстанций кольца.

К_о – коэффициент одновременности для электрических нагрузок в сетях 6 – 20 кВ учитывающий количество ТП [8].

 

                3361.1

I_расч.L1. =                       = 194.3А

              √ 3 * 10

 

Все проводники электрической сети проверяют по допустимому нагреву током нагрузки Для выбора сечений и проверки проводов и кабелей пользуются таблицами приведёнными в ПУЭ. Для этого сопоставляют расчетные токи элементов сети с длительно допустимыми токами, приведёнными в таблицах для проводов и кабелей. Необходимо выдержать соотношение

 

I_расч. ≤ I_доп.

где: I_расч. – расчетный ток нагрузки, А;

I_доп. – предельно допустимый ток для данного сечения проводника, А.

По данным справочной литературы выбираем бронированный трехжильный кабель с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифольной и не стекающей массами, в свинцовой или алюминиевой оболочке. ААБл (3 *95) S_каб. = 95 мм² I_дл. =205А

 

194,3≤ 205

 

Условие выполняется.

При проектировании электрических сетей важно обеспечить наименьшую стоимость электроэнергии. Это зависит от выбранных сечений проводов. Если их занизить, то потери энергии возрастут, а если увеличить – уменьшится стоимость потерянной энергии, однако это приводит к росту капитальных первоначальных затрат на сооружение сети. Сечение, соответствующее минимуму стоимости передачи электроэнергии, называют экономическим

 

S_э. ≤ S_каб., мм²

 

Экономическая плотность тока является функцией двух переменных: числа часов использования максимальной нагрузки Тм и материала проводника. По справочной литературе для Т_м = 5000 часов и материала проводника – алюминий, определим экономическую плотность тока j_эк. = 2,5А/мм²,  тогда расчётное значение экономического сечения линий равно:

 

       I_расч.

 S_э. =                                                                                     (1.12.)

         J_эк.

 

где: I_расч. – расчетный ток линии.

J_э. – экономическая плотность тока.

Это условие определено для работы схемы на одной линии и двух трансформаторах находящихся в работе.

 

         194,3

S_э. =                   = 77,8мм²

            2,5

 

Bыбираем сечение кабеля исходя из условия экономической плотности тока ближайшее к расчетному. Кабель ААБл (3*70),  S_каб. = 70 мм²,  I_длит. = 165 А.

 

165А < 250А

 

Тaк как длительно допустимый ток выбранного кабеля по экономической плотности меньше расчетного тока при выборе кабеля по длительно допустимрму току то принемаем к прокладке в земле ранее выбранный кабель, ААБл (3*95).

Таблица 1.11.

№ линии	Марка кабеля	Sр.,  кВА	Iр., А	Sэ.,  мм²	Iр., А	Sк.,  мм²	Iдоп.к.,  А	Rуд.,  Ом/км	Xуд.,  Ом/км	Lлин, км
1.1.	ААБл-10 (3*95)	3361,3	194,3	77,8	165	95	205	0,329	0,083	0,3
1.2.	ААБл-10 (3*95)	3026,06	174,9	69,9	140	95	205	0,329	0,083	0,2
1.3.	ААБл-10 (3*70)	2526,3	146	58,4	140	70	165	0,447	0,086	0,15
1.4.	ААБл-10 (3*50)	2122,8	122,7	49,08	115	50	140	0,625	0,09	0,2
1.5.	ААБл-10 (3*50)	1678,3	97	38,8	90	50	140	0,625	0,09	0,15
1,6.	ААБ (3*35)	1317,36	76	30,4	90	35	115	0,894	0,095	0,1
1,7	ААБ (3*25)	970,16	56	22,4	75	25	90	1,25	0,099	0,15
1,8	ААБ (3*16)	388,1	22,4	8,96		16	75	1,95	0,113	0,2
1,9	ААБл-10 (3*95)	3361,3	194,3	77,8	165	95	205	0,329	0,083	0,3

 

 

1.3.3 ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Трансформаторные подстанции подключаются к сборным шинам 10 кВ РП с вакуумными выключателями, установленными в ячейках серии КРУ.

Все апараты выбираются по следующим условиям:

· по напряжению – U_ном. ³ U_сети.

· по номинальному току – I_ном. > I_расч.;

Где U_сети = 10 кВ.

 

             S_р.

I_р. = —————

     √ 3 * U_сети.

 

Выбираем оборудование РП 10 кВ.

Выбираем к установке вакуумные выключатели. Основные достоинства вакуумных выключателей, определяющие их широкое применение:

 1 Высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и номинальных токов отключения. Число отключений номинальных токов вакуумным выключателем (ВВ) без замены ВДК составляет 10-20 тыс., число отключений номинального тока отключения – 20-200, что в 10-20 раз превышает соответствующие параметры маломасляных выключателей.

2 Резкое снижение эксплуатационных затрат по сравнению с маломасляными выключателями. Обслуживание ВВ сводится к смазке механизма привода, проверке износа контактов по меткам один раз в пять лет или через 5-10 тысяч циклов «включений – отключений».

3 Полная взрыво- и пожаробезопасность и возможность работать в агрессивных средах.

4 Широкий диапазон температур окружающей среды, в котором возможна работа ВДК.

5 Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам в следствие малой массы и компактной конструкцией аппарата.

6 Произвольное рабочее положение и малые габариты, что позволяет создавать различные компоновки распределительных устройств, в том числе и шкафы с несколькими выключателями при двух-трехярусном их расположении.

7 Бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием выброса масла, газов при отключении токов КЗ.

9 Отсутствие загрязнения окружающей среды.

10 Высокая надежность и безопасность эксплуатации, сокращение времени на монтаж.

К недостаткам ВВ следует отнести повышенный уровень коммутационных перенапряжений, что в ряде случаев вызывает необходимость принятия специальных мер по защите оборудования [ 10 ].

Основные технические характеристики ваккуумных выключателей сводим в таблицу 1.12.

 

Таблица 1.12.

Выбор ваккуумных выключателей

№ Выкл	Тип выкл.	Iрасч.,  А	Uном., кВ	Uнаиб. раб.,  кВ	Iном.,  А	Iтер. стой.,  А	tдоп. (Iтер. стой), А	Iдин. стой., А
Q1.1.	ВВЭ-10-20/630У3	194,3	10	12	630	20	3	52
Q1.2.	ВВЭ-10-20/630У3	194,3	10	12	630	20	3	52

 

Выбираем оборудование трансформаторных подстанций ТП 10/0,4 кВ на стороне высокого напряжения.

·  Выбор выключателей нагрузки.(QW)

Выключатель нагрузки является промежуточным аппаратом между выключателем и разъеденителем. Он не расчитан на отключение тока КЗ, но может включать и отключать рабочие токи линий, трансформаторов и других электроприёмников. Основные технические характеристики сводим в таблицу 1.13.

Таблица 1.13.

Выбор выключателей нагрузки. (QW)

№ Выкл. по сх.	Тип выключателя.	Iрасч.,  А	Uном.,  кВ	Iном., А	Iтер. стой., кА	tдоп. (Iтер. стой), с	Iдин. стой., А
1.1.	ВНПу-10/400-10зУ3	194,3	10	400	10	1	25
1.2	ВНПу-10/400-10зУ3	174	10	400	10	1	25
2.1.	ВНПу-10/400-10зУ3	174	10	400	10	1	25
2.2.	ВНПу-10/400-10зУ3	146	10	400	10	1	25
3.1.	ВНПу-10/400-10зУ3	146	10	400	10	1	25
3.2	ВНПу-10/400-10зУ3	122,7	10	400	10	1	25
4.1.	ВНПу-10/400-10зУ3	122,7	10	400	10	1	25
4.2	ВНПу-10/400-10зУ3	97	10	400	10	1	25
5.1.	ВНПу-10/400-10зУ3	97	10	400	10	1	25
5.2	ВНПу-10/400-10зУ3	76	10	400	10	1	25
6.1.	ВНПу-10/400-10зУ3	76	10	400	10	1	25
6.2.	ВНПу-10/400-10зУ3	56	10	400	10	1	25
7,1	ВНПу-10/400-10зУ3	56	10	400	10	1	25
7,2	ВНПу-10/400-10зУ3	22,4	10	400	10	1	25
8.1	ВНПу-10/400-10зУ3	22,4	10	400	10	1	25
8.2	ВНПу-10/400-10зУ3	194,3	10	400	10	1	25

 

· Выбирам разъеденители (QS):

В данной схеме разъеденители используются для переключений присоединений РУ с одной системы сборных шин на другую без перерыва тока и для отключения и включения ненагруженных трансформаторов. Разъеденители выбирают по мощности ТП; данные сводим в таблицу 1.9.

 

Таблица 1.14.

Выбор разъеденителей (QS)

№ ТП.	№ Разъед. по сх.	Тип разъеденителя.	Iрасч.,  А	Uном.,  кВ	Iном., А	Iтер. стой., кА	tдоп. (Iтер. стой), с	Iдин. стой., А
ТП – 1	QS1	РВЗ – 10/400 У3	194,3	10	400	16	4	41
ТП – 2	QS2	РВЗ – 10/400 У3	174	10	400	16	4	41
ТП – 3	QS3	РВЗ – 10/400 У3	146	10	400	16	4	41
ТП – 4	QS4	РВЗ – 10/400 У3	122,7	10	400	16	4	41
ТП – 5	QS5	РВЗ – 10/400 У3	97	10	400	16	4	41
ТП – 6	QS6	РВЗ – 10/400 У3	76	10	400	16	4	41
ТП – 7	QS7	РВЗ – 10/400 У3	56	10	400	16	4	41
ТП – 8	QS8	РВЗ – 10/400 У3	22,4	10	400	16	4	41

 

· Предохранители:

Плавкий предохранитель представляет собой однополюсный коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от сверхтоков; действие его основанно на плавлении током металлической вставки небольшого сечения и гашении образовавшейся дуги. Ценными свойствами плавких предохранителей являются:

1. простота устройства и, следовательно, низкая себестоимость;

2. исключительно быстрое отключение цепи при К.З.;

3. способность предохранителей некоторых типов ограничивать ток К.З. [9 ].

 

Предохранители ПК, заполненные чистым кварцевым паском, применяются на закрытых подстанциях напряжением 6 – 10 кВ малой и средней мощностей и на маломощных ответвлениях на крупных подстанциях. Предохранители ПК являются токоограничивающими, так как при больших токах КЗ отключаются до достижения амплитудного значения тока К.З. [10].

Основные технические характеристики предохранителей сводим в таблицу 1.15.

 

Таблица 1.15.

Выбор предохранителей (FU)

№ ТП.	№ Предохранит.	Марка предохранителя	Uном.,  кВ	Uнаиб. раб.,  кВ	Iрасч.,  А	Iном.,  А	Iном. откл,  кА
ТП – 1	1.1.; 1.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	35	80	20
ТП – 2	2.1.; 2.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	37	80	20
ТП – 3	3.1.; 3.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	29,5	80	20
ТП – 4	4.1.; 4.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	34,15	80	20
ТП – 5	5.1.; 5.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	26,98	80	20
ТП – 6	6.1.; 6.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	27,14	80	20
ТП – 7	7.1.; 7.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	43,9	80	20
ТП – 8	8.1.; 8.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	37,4	80	20

 

1.4 ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ НА ДЕЙСТВИЕ ТОКОВ К.З.

 

В качестве исходной информации задано установившееся значение 3-х фазного К.З. на шинах 10,5 кВ РП.

I_к.з. = 10 кА.

В рассматриваемой схеме на действие токов К.З. должны быть проверены :

· вакуумные выключатели, выключатели нагрузки, разъеденители;

· кабель (на термическое действие).

1. Условием проверки аппаратов на электродинамическую устойчивость токам К.З. является:

 

i_уд. £ i_дин. = I_скв.