В.2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ 3 страница

I_уд. = √2 * К_у. * I_к.з.                                                             (1.14.)

 

где: i_уд. – ударный ток К.З.;

К_у. – ударный коэффициент. К_у. =1,8;

 

2. Условием проверки на термическую стойкость токам К.З. является :

 

I_к.з.² * t_пр. < I_{тер. стой.}² * t_{тер. стой.}                                             (1.15.)

 

где: t_{тер. стой.} – время термической стойкости по справочнику, кА²*с.

I_{тер. стой.} – ток термической стойкости по справочнику, А,

I_к.з. – ток короткого замыкания, I_к.з. = 10 кА,

t_пр - приведённое время действия 3-х фазного К.З., оно определяется временем срабатывания защиты и собственным временем отключения аппарата. t_пр. = t_с.з. + t_откл.,

где: t_с.з. – время действия основной защиты от К.З. (0,02…..0,05 с.)

t_откл. – время отключения выключателя (интервал времени от момента подачи релейной защитой импульса на катушку отключения до полного расхождения контактов), равно = 0,055 с.

 

t_пр. = 0,02 + 0,055 = 0,075 с

 

Проверка вакуумных выключателей.

 

Проверка вакуумных выключателей на электродинамическую устойчивость токам К.З.

 

I_к.з. = 6 кА

i_уд. = √2 * 1,8 * 10 = 25,45кА

 

Ток динамической стойкости равен 52 кА для выключателя (амплитудное значение предельного сквозного тока). Следовательно, выбранные ваккумные выключатели обладают динамической стойкостью.

Проверка вакуумных выключателей на термическую устойчивость токам К.З.

 

I_к.з.² * t_пр. = 102 * 0,075 = 7,5кА

 

Заводом изготовителем на данный выключатель задан предельный ток термической стойкости 20 кА и допустимое время его действия 3 с.

 

I_{терм. стой.}² * t_{терм. стой.} = 202 * 3 = 1200 кА

7,5< 1200

 

Следовательно, выключатель обладает термической стойкостью.

Проверка выбранных аппаратов на подстанциях.

Проверку выбрaнных аппаратов на трансформаторных подстанциях будем производить на примере ТП – 1. Проверка аппаратов на других подстанциях аналогична, результаты проверок занесём в таблицу 1.16. Переходными сопротивлениями контактов аппаратов пренебрегаем, а сопротивление системы и сопротивления кабелей учитываем.

Находим сопротивление системы (X_с).

 

            U_c.

X_с. =                                                                                                   (1.16.)

        √ 3 * I_к.з.

              10

 X_с. =                      = 1,73Ом.

             √ 3 * 10

 

Определим активное и индуктивное сопротивление кабеля линии 1.1.

 

R_каб. = R_{уд. к.} * L_каб.                                                             (1.17.)

R_каб. = 0,329* 0,3 = 0,0987Ом

X_каб. = X_{уд. к.} * L_каб.                                                            (1.18.)

X_каб. = 0,083* 0,3 = 0,0249 Ом

 

Определяем полное сопротивление участка сети.

 

X_уч. = X_с. + X_каб.                                                               (1.19.)

X_уч. = 1,73+ 0,0249 = 1,7549 Ом

Z_уч. = √ R_уч.² + X_уч.²                                                          (1.20.)

Z_уч. = √ 0,0987² + 1,7549 ² = 1,7576Ом

Определяем ток К.З. на подстанции № 1.

 

                          U_с.

I_{к.з.П/С №1.} =                                                                         (1.21.)

                    √ 3 * Z

                        10

I_{к.з.П/С №1.} =                                    = 3,28кА

                  √ 3 * 1,7576

 

Проверяем на электродинамическую устойчивость, определяем ударный ток на подстанции №1.

 

i_уд. = √2 * 1,8* 3,28= 8,35кА

 

У всех выбранных aппаратов на ТП – 1 ток динамической стойкости выше расчетного тока, значит все аппараты удовлетворяют требованиям проверки на электродинамическую устойчивость.

Проверяем аппараты ТП - 1 на термическую устойчивость токам К.З.

 

I_к.з.² * t_пр. = 3,28² * 0,075 = 3,28кА

 

Заводом изготовителем на выключатель нагрузки задан предельный ток термической стойкости 10 кА и допустимое время его действия 1 с.

 

I_{терм. стой.}² * t_{терм. стой.} = 10² * 1 = 100 кА

3,28< 100

 

Следовательно, выключатель нагрузки обладает термической стойкостью.

Заводом изготовителем на разъеденитель задан предельный ток термической стойкости 16 кА и допустимое время его действия 4 с.

 

I_{терм. стой.}² * t_{терм. стой.} = 10² * 4 = 400 кА

3,28 < 400

 

Следовательно, разъеденитель обладает термической стойкостью.

 

Таблица 1.16.

Проверка аппаратов на действие токов К.З.

ТП.	Наимен. аппарата	Тип аппарата	Примечания
ТП – 1	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 1	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 2	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 2	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 3	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 3	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 4	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 4	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 5	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 5	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 6	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 6	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 7	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 7	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 8	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 8	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки

 

Проверка кабеля на термическую стойкость.

Проверку кабелей на термическую стойкость будем производить на примере линии 1.2., остальные расчеты аналогичны. Результаты проверки занесём в таблицу 1.17.

Для проверки кабеля рассчитывается термически стойкое сечение,

S_{т. стой.}, мм²

S_{т. стой.} = α * I_к.з. * √ t_пр.                                                       (1.22.)

 

Где: α – расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой температуры нагрева жилы кабеля: α = 7 для медных жил, α = 12 для алюминиевых жил;

I_к.з. – установивщийся ток К.З. на ТП-1;

t_пр. – приведённое время срабатывания защиты, t_пр. = 0,075 с.

 

S_{т. стой.} = 12 * 3,28* √ 0,075 = 10,78мм²

 

Сечение выбранного кабеля проходит по уcловию термической стойкости, принимаем к прокладке выбранный кабель ААБ (3 * 16).

 

S_каб. = 16 мм² > S_{т. стой.} = 10,78 мм²

 

Таблица 1.17.

Проверка кабеля на действие токов к.з.

№ линии	Марка кабеля	Примечания
1.1.	ААБ (3 * 95)	Удовл. треб. проверки
1.2.	ААБ (3*95)	Удовл. треб. проверки
1.3.	ААБ (3*70)	Удовл. треб. проверки
1.4.	ААБ (3*50)	Удовл. треб. проверки
1.5.	ААБ (3*50)	Удовл. треб. проверки
1,6.	ААБ (3*35)	Удовл. треб. проверки
1,7.	ААБ (3*25)	Удовл. треб. проверки
1,8.	ААБ (3*16)	Удовл. треб. проверки
1,9.	ААБ (3*95)	Удовл. треб. проверки

 

1.5 КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

 

По расположению подстанции различают: внутрицеховые, расположенные в здании цеха; встроенные, т. е. вписанные в контур основного здания (но при этом выкатка трансформаторов и выключателей производится из здания); пристроенные, т. е. примыкающие к основному зданию (с выкаткой трансформаторов и выключателей наружу здания); отдельно стоящие.

По принципу обслуживания подстанции могут быть сетевые и абонентские. Сетевые подстанции обслуживаются персоналом энергосистемы, а абонентские – персоналом потребителя.

Для городских условий наиболее приемлемым является применение закрытых подстанций наружной установки оборудованные одним или двумя трансформаторами мощностью 100 – 1000 кВА каждый с первичным напряжением 10 кВ и вторичным напряжением 0,4/0,23 кВ, с воздушными или кабельными вводами.

Многие строительные и монтажные организации городов выпускают комплектные трансформаторные подстанции (КТП) из объемных железобетонных элементов (блок–коробок), изготовленныых на железобетонном заводе. Подстанция доставляется на место строительства отдельными блоками и устанавливается на заранее подготовленную площадку. Устанавливаем комплектную трансформаторную подстанцию (КТП).

Трансформаторная подстанция (ТП) предназначена для приема электрической энергии на напряжении 10 кВ, понижения напряжения до 0,4 кВ и распределения электроэнергии ЭП. В зависимости от степени защиты от воздействия окружающей среды применяем ТП для наружной установки. РП наружной установки комплектуются автоматическими вакуумными выключателями, установленными на выкатных тележках. В ТП используются силовые трансформаторы типа ТМ (трансформаторы масляные с естественной циркуляцией воздуха и масла для комплектных трансформаторных подстанций).

Варианты возможной компоновки ТП:

· с двумя трансформаторами и линейным размещением шкафов;

· с двумя трансформаторами и П-образным размещением шкафов.

· с одним трансформатором и линейным размещением шкафов;

Принимается компоновка ТП с двумя трансформаторами и линейным размещением шкафов.

Принимается двухтрансформаторная ТП с использованием масляных трансформаторов. Масляные трансформаторы наиболее массовые. Основная особенность, ограничивающая их применение в производственных зданиях - наличие масла, что обуславливает их пожароопасность. По нормам и правилам, регламентирующих с этой точки зрения разрешается устанавливать в объекте проектирования ТП с применением масляных трансформаторов с суммарной мощностью до 3200 кВА. Так как используются масляные трансформаторы, то под каждым трансформатором будет маслоприемник. Расстояние по горизонтали от дверного проёма трансформаторной камеры до проёма ближайшего окна или двери другого помещения должно быть не менее 1м при количестве масла в трансформаторе 60 кг.

Вентиляционная система ТП и камер трансформаторов должна обеспечивать отвод выделяемого трансформатором тепла, быть самостоятельной и не связанной с другими вентиляционными системами.

Будем использовать трансформаторы ТМ – 630/10. ΔРхх = 1,3 кВт, ΔРкз=7,6 кВт, Uкз = 5,5 %, Iхх =2 %.

По условиям работы - предназначенные для работы в нормальных условиях.

По виду изолирующей среды и охлаждающей среды – масляные.

Схема соединения обмоток - треугольник/ звезда;

 

2. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 0,4 кВ

 

2.1 ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ

 

Схемы электрических сетей должны быть просты, экономичны и строиться, исходя из требований, предъявляемых к надежности электроснабжения электроприемников зданий.

В здании должно, как правило, устанавливаться одно общее вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит (ВРУ, ГРЩ), предназначенные для приема электроэнергии от городской сети и распределения ее по потребителям здания. Увеличение количества ВРУ (ГРЩ) допускается при питании от отдельно стоящей ТП и нагрузке на каждом из вводов в нормальном и аварийном режимах св. 400-630 А (в зависимости от номинального тока коммутационных и защитных аппаратов, отходящих от ТП линий). В других случаях увеличение количества ВРУ или ГРЩ допускается при технико-экономическом обосновании.

В жилых домах ВРУ рекомендуется размещать в средних секциях. В общественных зданиях ГРЩ или ВРУ должны располагаться у основного абонента независимо от числа предприятий, учреждений и организаций, расположенных в здании.

В типовых проектах блок-секций жилых домов следует предусматривать планировочные решения, позволяющие изменять местоположение ВРУ при привязке проектов к конкретным условиям застройки.

В жилых домах число горизонтальных питающих линий квартир должно быть минимальным. Нагрузка каждой питающей линии, отходящей от ВРУ, не должна превышать 250 А.

 

2.2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

 

Задачей расчета электрических нагррузок является оценка расчетной мощности для каждого элемента электрической сети, по которой будут определены мощности элементов сети. Расчет электрических нагрузок в сетях 0,38 кВ проводится суммированием нагрузки на вводе в жилой дом или на вводе в общественное здание с учетом коэффициентов одновременности максимумов нагрузки.

Расчеты электрических нагрузок будем производить на примере трансформаторной подстанци №1 (ТП-1), остальные расчеты аналогичны, результаты расчетов сводим в таблицу 2.1. К подстанции №1 подключены: 2 жилых дома, 2 магазина, киноклуб и т. д., подземные гаражи с овощехранилищем и хоккейная коробка с футбольным полем. Подробная информация по нагрузкам подстанции приведена в таблице 1.1.

Расчетная, активная и реактивная нагрузки питающих линий от электроприемников квартир P_кв.,  кВт; Q_кв.,  кВар; определяются по формулам:

 

P_кв. = P_{кв. уд.} * n                                                                 (2.1.)

Q_кв. = P_кв. * Cos φ_кв.                                                        (2.2.)

P_{кв. 1.} = 1,1 * 144 = 158,4 кВт

P_{кв. 2} = 1,4* 45 = 63 кВт

Ркв.4 = 1,1*144 = 158,4 кВт

Q_{кв. 1.} = 158,4 * 0,95 = 150,48 кВар

Q_{кв. 2.} = 63 * 0,95 = 150,48 кВар

Qкв 4 =158,4*0,95=150,48кВар

 

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.}  (2.3.)

Q_{р. лиф.} = P_{р. лиф.} * Cos φ_лиф.  (2.4.)

P_{р. лиф. 1.} = 4 * 5 * 0,65 = 13 кВт

P_{р. лиф. 4.} = 4 * 5 * 0,65 = 13 кВт

Q_{р. лиф. 1.} = 13 * 0,85 = 11,05 кВар

Q_{р. лиф. 3.} = 13 * 0,85 = 11,05 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.}                                                                                                (2.5.)

Q_р.ж.д = Q_кв + k_у Q_{р. лиф.}                                                       (2.6.)

 

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

 

P_{р.ж.д. 1.} = 158,4 + 0,9 * 13= 170,1 кВт

P_{р.ж.д. 2.} = 63 + 0,9 = 63,9 кВт

Рр.ж.д. 4 = 158,4+0,9*13=170,1 кВт

Q_{р.ж.д. 1.} = 150,48 + 0,9 * 11,05 = 160,43 кВар

Q_{р.ж.д. 2.} = 59,85 + 0,9 = 60,75 кВар

Qр.ж.д. 4 =150,48+0,9*11,05 =160,43

 

Расчетная активная и реактивная электрические нагрузки на ВРУ до 1 кВ при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных предприятий (помещений), Р_{вру.р.ж.д..}, кВт; Q_{вру.р.ж.д..}, кВар,  определяются по формулам:

 

Р_{вру.р.ж.д..} = Р_р.ж.з. + ∑ ΔР                                                             (2.7.)

 Q_{вру.р.ж.д..} = Q_{р. ж. з.} + ∑ ΔQ                                               (2.8.)

 

Где ΔР = Р_о.п. * k_эл.н. – мщность общественных предприятий умноженная на коэффициент учитывающий долю электрических нагрузок общественных предприятий по таблице 42.7 [ 7 ].

 

Р_{вру.р.ж.д.6.} = 50,4 + 20,9 = 71,3 кВт

Р_{вру.р.ж.д.7.} = 50,4 + 15,9 = 56,7 кВт

Q_{вру.р.ж.д.6.} = 47.88+ 16.9 = 64.78 кВар

Qвру.ж.д.7 = 38,76+12,9 = 51,66кВар

 

Расчетная, реактивная электрическая нагрузка общественных зданий Q_р.о.з.,  кВар, определяется по формуле;

 

 Q_р.С.о.. = P с.о. * Cos φ _с.о.                                                           (2.9.)

Q _р.с.о.3. = 40* 0,8 = 32 кВар

 

Полная мощность на вводе ВРУ 0,4 кВ подстанции, S_р., кВА, определяется по формуле:

 

S_р. = √ Р_р.² + Q_р.²                                                                        (2.10.)

S_р.ж.д.1. = √ 170,1² + 160,43² = 233,8 кВА

S_р.ж.д.2. = √ 63,9² + 60,75² = 88,17 кВА

S_р.ж.д.3. = √ 40² + 32² = 51,22 кВА

S_р.ж.д.4 = √ 170,1² + 160,43² = 233,8 кВА

 

 

Таблица 2.1.

№ ТП.	№ ис. дан	Наименование потребителя.	Квартиры.		Лифты.		Общая нагрузка.
			P, кВт	Q, кВар	P, кВт	Q, кВар	P, кВт	Q, кВар	S, кВА
ТП – 1	1	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
ТП – 1	2	Жилой дом	63	59,85			63,9	60,75	51,22
ТП – 1	3	МВД					40	32	51,22
ТП – 1	4	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
		Итого:					404,1	381,61	606,99
ТП-2	5	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
ТП-2	6	Жилой дом	50,4	47,88			71,3	64,78	96,3
ТП-2	6	Магазин, парикмахерская					20	16
ТП-2	7	Жилой дом	40,8	38,76			56,7	51,66	76,7
ТП-2	7	Юр. Консультация.					15	12
ТП-2	8	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
		Итого:					468,2	437,3	640,6
ТП – 3	9	Банк					50	40	64,03
ТП – 3	10	Жилой дом	63	59,85			63,9	60,75	88,17
ТП – 3	11	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
ТП – 3	12	Жилой дом	90	85,5			90,9	86,4	125,4
		Итого:					324,9	307,58	511,4

 

Продолжение таблицы 2.1.

№ ТП.	№ ис. дан	Наименование потребителя.	Квартиры.		Лифты.		Общая нагрузка.
			P, кВт	Q, кВар	P, кВт	Q, кВар	P, кВт	Q, кВар	S, кВА
ТП – 4	13	Магазин					30	24	38,4
ТП – 4	14	Жилой дом	90	85,5			90,9	86,4	125,4
ТП – 4	15	Жилой дом	63	59,85			63,9	60,75	88,17
ТП – 4	16	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,42	233,8
ТП – 4	17	Жилой дом	50,4	47,88			63,9	60,78	88,17
		Итого:					388,8	368,32	590,77
ТП-5	18	Жилой дом	63	59,85			63,9	60,75	88,17
ТП-5	19	Жилой дом	72	68,4	9,5	8,1	80,55	75,69	110,5
ТП-5	20	Дет.сад.					25	20	32
ТП-5	21	Жилой дом	158,4	150,48	15	12,75	171,9	161,9	236,1
		Итого:					316,35	298,34	466,77
ТП-6	22	Жилой дом	50,4	48			71,3	64,78	96,3
ТП - 6	22	Аптека					20	16
ТП – 6	23	Жилой дом	63	59,85			63,9	60,75	88,17
ТП – 6	24	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
ТП – 6	25	Школа.					40	32	51,23
		Итого;					305,3	285,96	469,5
ТП-7	26	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
ТП-7	27	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
ТП-7	28	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
ТП-7	29	Дет. Сад.					25	20	32
ТП-7	30	Детская.поликлиника.					20	16	25,6
		Итого;					510,3	481,29	759
ТП-8	31	Прокуратура.Юстиция.					50	40	64,03
ТП-8	32	Сбер.банк.					40	32	51,2
ТП-8	33	Газета « Ва банк »					50	40	64,03
ТП – 8	34	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
ТП – 8	35	Жилой дом	158,4	150,48	13	11,05	170,1	160,43	233,8
		Итого;					340,2	320,86	646,86