Контрольные вопросы

1. Объясните, с какой целью трансформаторные подстанции должны быть максимально приближены к центру питаемых ими электрических нагрузок.

2. Какими условиями ограничивается коэффициент перегрузки силовых трансформаторов во время ликвидации аварийных режимов?

3. Какие методики позволяют наиболее оптимально выбрать место расположения трансформаторных подстанций при проектировании системы электроснабжения жилого района?

4. Объясните, почему не предусматривается компенсация реактивной мощности для потребителей жилых и общественных зданий.

2.7. Расчёт распределительной сети, выбор и расчёт защитных устройств на стороне низкого напряжения

Согласно [10] электрические нагрузки взаиморезервируемых линий при ориентировочных расчетах допускается определять умножением суммы расчетных нагрузок линий (трансформаторов) на коэффициент 0,9.

(2.15)

где I_р – расчётный ток, А, определённый в п.2.1.

Согласно [1] для защиты элементов сетей напряжением до 1 кВ рекомендуется применять закрытые плавкие предохранители. Если защита линий до 1 кВ и трансформаторов ТП находятся в ведении одной организации, то защиту трансформаторов со стороны низшего напряжения допускается не предусматривать.

Выбор аппаратов защиты производится с учетом следующих основных требований [11]:

1) Напряжение и номинальный ток аппаратов должны соответствовать напряжению и расчетному длительному току цепи.

Уставки аппаратов защиты должны выбираться с учётом максимальной нагрузки линии, а для взаиморезервируемых линий – с учётом их послеаварийной нагрузки [10]. Условия выбора аппаратов приведены ниже.

(2.16)

(2.17)

(2.18)

где U_ном.пр, I_ном.пр – номинальное напряжение, В и ток предохранителя, А;

I_{откл.ном} – номинальный ток отключения предохранителя, А;

U_с – номинальное напряжение сети, В;

I_к.max – максимальный ток короткого замыкания сети, А.

Номинальные данные предохранителей можно принять по [12].

Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей нужно выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков сети. Аппараты не должны отключать установку при перегрузках, возникающих в условиях нормальной эксплуатации.

2) Аппараты защиты должны обеспечивать надежное отключение одно- и многофазных замыканий в сетях с глухозаземлённой нейтралью.

3) Должна быть обеспечена по возможности селективность действия защиты.

С учетом указанных требований следует выбирать плавкие вставки предохранителей и расцепители автоматических выключателей по соотношениям, приведенным в [11], которые приняты на основании каталожных данных и защитных характеристик.

Откуда для плавкой вставки предохранителя для линии к группам электроприёмников расчётная формула примет вид [11]:

(2.19)

где I_вс - номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А.

На производственных объектах, где большинство электроприемников трехфазные, в качестве аппаратов защиты применяют автоматические воздушные выключатели, выбор которых осуществляется по следующим условиям:

1. По номинальному напряжению

(2.20)

где U_{ном.уст} – номинальное напряжение уставки, В.

2. По номинальному току расцепителя автоматического выключателя

(2.21)

где I_р.тах – рабочий максимальный ток, А;

I_р.ф – расчетный ток форсированного (послеаварийного) режима, А.

3. По номинальному току автоматического выключателя

(2.22)

4. По току срабатывания расцепителя:

а) выбор тока срабатывания по пиковому току

(2.23)

где I_пик­ – кратковременный пиковый ток в линии при пуске двигателя, А.

Для автоматов типа ВА 51 условие выбора следующее:

(2.24)

б) проверка тока срабатывания расцепителя на отключение тока однофазного КЗ

- для сетей в невзрыво- и непожароопасных помещениях для автомата, имеющего обратно зависимую характеристику:

(2.25)

- для автомата, имеющего только электромагнитный расцепитель:

(2.26)

5. По отключающей способности выключателя:

(2.27)

где I_откл – предельный ток, отключаемый автоматическим выключателем, А;

I_к⁽³⁾ – ток трехфазного короткого замыкания, А.

6. По динамической стойкости к токам трехфазного КЗ:

(2.28)

где i_дин – ток электродинамической стойкости, А,

i_у⁽³⁾ – ударный ток трехфазного короткого замыкания, А.

Выбор проводов, кабелей и защитной аппаратуры производится по программе «Электропровод 1.0». Результаты расчётов должны быть приведены в Приложениях пояснительной записки дипломного проекта.

Согласно [1] для кабельных линий, прокладываемых в земле или воде, должны применяться преимущественно бронированные кабели. Металлические оболочки этих кабелей должны иметь внешний покров для защиты от химических воздействий. Кабели с другими конструкциями внешних защитных покрытий (небронированные) должны обладать необходимой стойкостью к механическим воздействиям при прокладке во всех видах грунтов, при протяжке в блоках и трубах, а также стойкостью по отношению к тепловым и механическим воздействиям при эксплуатационно-ремонтных работах.

По [1, глава 1.3] сечения проводов и кабелей выбираются по условию нагрева длительным расчетным током в нормальном и послеаварийном режимах и проверяются по потере напряжения, соответствию току выбранного аппарата защиты, условиям окружающей среды.

Выбор сечений по нагреву осуществляют по расчетному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока принимают ток послеаварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее большее стандартное сечение. Если условия применения проводов и кабелей отличаются от стандартных, то длительно допустимые токовые нагрузки пересчитывают.

Согласно [1] при прокладке нескольких кабелей в земле (включая прокладку в трубах) допустимые длительные токи должны быть уменьшены путем введения коэффициентов, приведенных в [1]. При этом не должны учитываться резервные кабели.

(2.29)

где I_доп – длительно допустимый ток одиночного кабеля (провода), А;

К_С,Н – коэффициент снижения токовой нагрузки при групповой однослойной или многослойной прокладке кабелей, а также при прокладке кабелей и проводов в трубах.

Выбор сечения кабеля по условиям коронирования и механической прочности не производится, так как минимальное стандартное сечение удовлетворяет этим условиям.

В связи с организацией производства кабелей с полиэтиленовой и поливинилхлоридной изоляцией и их широким внедрением в городское строительство потребовалась проверка принятых кабелей по их термической стойкости при протекании тока короткого замыкания. Определяющим при этом является ток однофазного КЗ в конце линии.

Тогда наименьшее сечение проводника S_min определится формулой:

(2.30)

где I⁽¹⁾_к – ток однофазного КЗ на вводе в здание, А;

t_з – время отключения, с, принимается по времятоковой (защитной) характеристике аппарата защиты с учетом разброса;

С – коэффициент, зависящий от материала жил кабеля и начальной и конечной температуры нагрева.

Однако кабели, защищаемые плавкими токоограничивающими предохранителями, на термическую стойкость к токам КЗ не проверяют, так как время срабатывания предохранителя мало и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры [1].

Согласно [1] проверке по экономической плотности тока не подлежат сети напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки до 4000-5000 ч.

Выбор сечений проводов и кабелей в соответствии с [1] должен производиться наряду с выполнением других требований с соблюдением определенных соотношений между токами защитных аппаратов и допустимыми токами, т.е. пропускной способностью проводов и кабелей.

Условие соответствия номинальному току плавкой вставки предохранителя I_вс выражается следующим образом:

(2.31)

где К_З - кратность допустимого тока проводника по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя (в соответствии с [1] К_з=1,25).

Потеря напряжения в кабельной линии при нагрузке, приложенной в конце линии, при заданном сечении проводов и кабелей определяется по формуле:

,

(2.32)

где r₀ и x₀ – активное и реактивное сопротивление кабеля, Ом/м;

L – длина кабеля, м.

Результаты расчётов удобнее представить в виде таблиц (Приложение 1).