Курсовой проект 3 по электроэнергетике

электроснабжения от источника энергии (шин центра питания района) до потребителей. Пример таблицы отклонения напряжения для схемы, приведённой на рисунке 1, дан в таблице 2. В таблицах отклонения напряжений приводятся потери, отклонения и надбавки напряжения в процентах к номинальному напряжению для всех элементов схемы.

Рисунок 1 – Схема электроснабжения района Таблица 2 – Таблица отклонений напряжения для схемы, электроснабже-

На первом этапе расчета в таблицу 2 заносятся известные показатели: - уровни напряжения на шинах 10 кВ, равные в нашем случае + 5 % в

максимум нагрузки и 0 % – в минимум;

-допустимые отклонения напряжений у удаленных потребителей b и d в режиме максимума нагрузки, равные -5 %;

-потери напряжения в трансформаторах ТП, равные - 4 % при 100%-й на-

грузке и -1 % при 25%-й нагрузке;

-потери напряжения в ВЛ 10 кВ для ближайшего ТП № 2, равные нулю;

-потери напряжения в ВЛ 0,38 кВ для ближайших потребителей а и с в режиме минимума нагрузки, равные нулю.

Далее выбираются надбавки на трансформаторах ТП №1 и № 2 и в режиме максимальной нагрузки рассчитываются допустимые потери в ВЛ 10 и 0,38 кВ. Надбавки стараются выбрать побольше для того, чтобы допустимые потери

влиниях были достаточны по величине. Выбранные надбавки проверяются в режиме минимальных нагрузок по отклонениям напряжения у ближайших потребителей а и с.

3.10Выбор марок и сечений проводов ВЛ 0,38 кВ

Трассы ВЛ 0,38 кВ следует намечать, как правило, по двум сторонам улицы. При соответствующем обосновании допускается предусматривать прохождение трассы по одной стороне улицы с устройствами ответвлений от ВЛ к отдельно стоящим постройкам с пересечением проезжей части улиц. В этом случае необходимо соблюдать нормируемое ПУЭ расстояние от проводов до проезжей части улиц и до поверхности земли.

Внастоящее время линии электропередачи напряжением 0,38 кВ строят воздушными, и только в тех случаях, когда по действующим ПУЭ строительство воздушных линий не допускается – кабельными.

При проектировании кабельных линий для питания животноводческих и других потребителей следует применять облегченные силовые кабели с алюминиевыми жилами и полихлорвиниловой или полиэтиленовой изоляцией, в аналогичных оболочках, марок ААП, ААПГ, ААШв, АШв, ЦААШв, ЦАШв, ААБ, ААБГ и др.

Внастоящее время в соответствии с концепцией развития электрических сетей в сельской местности, разработанной в институте «Сельэнергопроект», ВЛ 0,38 кВ на всем протяжении должны строиться четырёхпроводными с сече-

нием фазных проводов не менее 50 мм2, с последующим поэтапным до 95 мм2. В ВЛ 0,38 кВ могут применяться провода марок А, АН, АП, АС. Конструкции опор на базе железобетонных вибрированных стоек разработаны для подвески алюминиевых проводов сечением от 16 до 120 мм2, марки АП (АП35 и АП50), сталеалюминиевых (АС 16 - АС50), марки АН 16, АН25, для всех РКУ по ветру и гололёду.

Вместе с тем следует иметь в виду, что провода марки АС желательно применять в районах с тяжелыми гололедными условиями (III-IV и особый РКУ по гололеду), в остальных случаях предпочтительнее выбирать алюминиевые провода или провода из алюминиевых сплавов.

В настоящее время рекомендуется выбирать сечения проводов ВЛ 0,38 кВ (как и для BJI 10 (35) кВ) по экономической плотности тока j = 0,6 А/мм2. Предварительно определяется эквивалентная мощность линии с учетом всех участков (формулы (9)–( 11)).

При проектировании желательно учитывать современные тенденции заключающиеся, во-первых, в выборе одного сечения ВЛ 0,38 кВ и, во-вторых, в ограничении минимального сечения значением 50 мм2. Выбранные провода ВЛ 0,38 кВ затем проверяют по критериям:

-качества напряжения у потребителей,

-глубины провала напряжения при пуске асинхронного короткозамкнутого двигателя, питающегося по спроектированной линии 0,38 кВ,

-чувствительности защитных устройств (автоматов или предохранителей, установленных в начале ВЛ 0,38 кВ, к однофазным коротким замыканиям в конце ВЛ 0,38 кВ.

Проверка выбранных проводов на соблюдение ГОСТа на качество электроэнергии (по напряжению) у потребителей населенного пункта осуществля-

ется путем сопоставления фактической потери напряжения в линии ∆Uл с до-

пустимыми потерями ∆Uдоп, полученными в таблице 2. Если ∆Uл ≤ ∆Uдоп, то можно считать, что выбранные провода обеспечат отклонения напряжения у потребителей в пределах V= ± 5 %. Если ∆Uл > ∆Uдоп, то необходимо приме-

нить провода на большего сечения.

Потеря напряжения для ВЛ 0,38 кВ рассчитывается по формулам

где Spaсч – расчетная максимальная мощность участка ВЛ 0,38 кВ, кВ·А; r0i и x0i, – активное и индуктивное удельные сопротивления i-го участка Ом/км (приложение 14 и 15);

li – длина i-го участка, км;

Uн – номинальное напряжение BЛ, равное 0,38, кВ.

3.11 Определение глубины провала напряжения при пуске асинхронных короткозамкнутых двигателей

Проверка линии на глубину провала напряжения при пуске электродвигателей производится по наиболее мощному двигателю электрифицируемого производственного объекта, данные по которому указываются в приложении 1.

При запуске крупных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей потери напряжения в сети увеличиваются вследствие протекания пусковых токов. Напряжение при этом может снизиться настолько, что двигатель не запустится.

Во всех случаях, когда начальный момент приводного механизма не превышает 1/3 номинального момента электродвигателя, допускают глубину провала напряжения в момент пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя на его зажимах равную от 30 % от Uн. Этим условиям обычно удовлетворяют все приводы с ременной передачей, а из числа приводов с непосредственным соединением электродвигателя с механизмом – приводы центробежных

насосов, вентиляторов и им подобные [5].

При пуске электродвигателя напряжение на зажимах любого из остальных работающих двигателей не должно снижаться больше, чем на 20 % номинального напряжения сети.

Если электродвигатель питается от трансформатора и присоединен к нему по воздушной линии, то провал напряжения при пуске приближенно равен

где ZЛ - полное сопротивление ВЛ 0,38 кВ от ТП 10(35)/0,4 кВ до электродвигателя, Ом;

ZТ – полное сопротивление трансформатора, Ом (приложение 13); ZЭП – coпротивление электродвигателя в пусковом режиме, равное

3.12 Расчет токов короткого замыкания в сети 0,38 кВ

Значения токов короткого замыкания необходимы для выбора оборудования, расчета и проверки релейной защиты, выбора устройств грозозащиты и заземления подстанции.

Расчет токов короткого замыкания начинается с составления схемы за-

мещения, на которой указываются марки и сечения проводов, длины участков, мощности трансформаторов.

Принято, что в сетях 0,38 кВ, питаемых от системы электроснабжения, напряжение на высшей стороне понижающего трансформатора 10(35)70,4 кВ неизменно и равно номинальному значению.

Таким образом, при определении результирующего сопротивления ZΣ до точки к.з. учитываются активные и индуктивные сопротивления лишь трансформаторов и проводов линии 0,38 кВ.

Расчеты сводятся, как правило, к определению максимального тока трехфазного к.з. на шинах 10 и 0,4 кВ трансформатора и тока однофазного к.з. в наиболее удаленной точке линии. Значение тока трехфазного к з. на шинах 10 кВ необходимо для проверки устойчивости аппаратуры, а также согласования действия защит трансформатора и линии 0,38 кВ, трёхфазного тока к з. на шинах 0,4 кВ - для выбора и проверки автоматических выключателей отходящих линий 0,38 кВ. Расчёт тока однофазного к.з. в конце линии производится для проверки эффективности системы зануления.

Расчет токов к.з. в сетях 0,38 кВ, как правило, проводят в именованных единицах.

С учетом изложенного схема замещения имеет вид (рисунок 2):

а)

б)

Рисунок 2 – Схемы замещения для расчёта токов к.з.

Ток трехфазного к.з. на шинах 0,4 кВ (точка К2 на рисунке 2, а) равен

Ток трехфазного к.з (шин 0,4 кВ), приведенный к напряжению 10 кВ

Ток ударного к.з. iу(3) для проверки аппаратуры на динамическую стой-

кость определяется так:

где ky – коэффициент, зависящий от соотношения расчетных индуктивного и активного сопротивлений (приложение 23).

Токи однофазного к.з. в сетях 0,38 кВ, необходимые для оценки чувствительности защиты, рассчитывают по формуле, рекомендованной ПУЭ (1):

где Uф – фазное напряжение сети, Zт полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус (приложение 13),

Zп – полное сопротивление петли «фазный-нулевой» провода линии, которое находят по выражению:

где l – длина ТП 0,38 кВ от шин ТП до места однофазного к.з., км;

r0Ф, r0Н -удельные активные сопротивления фазного и нулевого прово-

дов, Ом/км;

x0Ф, x0Н - удельные внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводов, Ом/км,

x0П - удельное внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-ноль, принимаемое для проводов из любого материала равным x0П = 0,6 Ом/км. Если линия выполнена проводами разных марок и сечений, то сначала определяется сопротивление петли для каждого участка, а затем, путём их сум-

мирования, находится полное сопротивление ZП.

3.13 Проверка электрооборудования ТП 10(35)/0,4 кВ

Для обеспечения надежной работы электрической аппаратуры необходимо правильно ее выбрать по условиям максимального рабочего режима и проверить по режиму максимальных токов короткого замыкания.

В соответствии с ПУЭ электрическую аппаратуру выбирают по следующим параметрам (4, 7, 10, 14):

-по конструкции и роду установки;

-по номинальному току Iап.ном > Iрmax.

-по отключающей способности коммутирующих аппаратов (выключателей, предохранителей и т.д.):

- по напряжению U АП.Н > Uуст.Н, (для трансформаторов напряжения, разрядников, предохранителей с кварцевым наполнением условие выбора

по напряжению определяется формулой U АП.Н - Uуст.Н, ).

По режиму короткого замыкания аппаратуру проверяют на: - динамическую стойкость

(электродинамически стойким считают аппарат, у которого максимально допустимый ток в амплитудных imax или действующих Imax значениях не меньше соответствующих значений тока к.з.);

- термическую стойкость:

где It – ток термической стойкости аппарата, указанный в каталоге для времени t, А;

tпр – приведенное (фиктивное) время короткого замыкания, для сельских электроустановок, равное фактическому времени режима к.з., с.

Электродинамическая и электротермическая стойкость трансформаторов тока задается коэффициентами динамической kдин и термической kТ односекундной стойкости, поэтому для трансформаторов тока формулы проверки имеют вид

Следует отметить, что аппараты, защищаемые токоограничивающими предохранителями ПН, ПРP, ПКТ, не нужно проверять, на динамическую и термическую стойкость.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения дополнительно проверяют по классу точности по нагрузке вторичных цепей, при этом фактическая нагрузка вторичных цепей S2 не должна превышать номинальную нагрузку S2Н измерительного трансформатора заданного класса точности:

Нагрузка вторичных цепей включает coпротивления приборов и реле

ΣSпр., сопротивление соединяющих контрольных проводов Rкп и сопротивление контактов Rконт., обычно принимаемое равным 0,1 Ом

При проверке трансформаторов напряжения потерями мощности в контрольном проводе и контактах можно пренебречь.

Электрооборудование комплектных подстанций 10(35)/0,4 кВ в условиях работы сельских электрических сетей с малыми токами к.з (по сравнению с промышленными подстанциями) как правило отвечает всем требованиям. Однако для познавательных целей и накопления профессионального опыта в данном курсовом проекте предлагается выбрать разъединитель (QS), предохранитель ПКТ-10 (F), рубильник (QS2), счетчики активной электроэнергии (Wh) и автоматические выключатели, защищающие отходящие от ТП ВЛ 0,38 кВ

(QF1-QF3) (рисунок 3).

Рисунок 3 – Принципиальная однолинейная электрическая схема ТП 10(35) 0,4 кВ

Для коммутации отходящих ВЛ 0,38 кВ и защиты их oт к.з. на подстанции со стороны напряжения 0,4 кВ устанавливаются автоматические выключатели типов АВ700, АВ, AП и др.

Номинальное напряжение Uн.в. и ток Iн.в. автоматов должны соответствовать условиям нормального режима