Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное общество трудно представить без использования электрической энергии. Она применяется во всех отраслях хозяйственной деятельности: в промышленности, сельском хозяйстве, коммунальном хозяйстве, в быту и на транспорте.

Особенности энергетического производства определяют трудности управления в отрасли, вызывающие необходимость реагирования на все изменения потребления электрической энергии. На все изменения потребления электрической энергии. При этом существенное влияние на развитие производства, в частности сельскохозяйственного, оказывает зависимость режима работы предприятия от режима потребления. Эта зависимость выдвигает особые требования к планированию работы не только самого сельскохозяйственного предприятия, но и энергоснабжающей организации.

Особенности энергетического производства, характерные как для сельского хозяйства, так и для других отраслей, накладывают на энергопредприятие и потребители электрической энергии особую ответственность за поддержание нормируемых параметров электроэнергии и снижении части потерь, обусловленных нерациональным управлением развитием системы электроснабжения, с одной стороны, и отсутствием планомерного подхода к использованию электрической энергии - с другой.

Электроснабжение производственных предприятий и населённых пунктов в сельской местности имеет свои особенности по сравнению с электроснабжением промышленности и городов. Главная из них - это необходимость передавать электроэнергию к большому числу сравнительно маломощных объектов, рассредоточенных по большой территории. В результате протяжённость сетей на единицу мощности потребителя во много раз превышает эту величину в других отраслях.

Задачи электроснабжения сельского хозяйства:

1. Качество электрической энергии.

Качество электрической энергии трёхфазного переменного тока определяется стабильностью его частоты, уровнем напряжения у потребителей и степенью не симметрии фазных напряжений.

2. Надёжность электроснабжения сельских потребителей.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) делят всех потребителей электрической энергии с точки зрения необходимости обеспечения надёжности их электроснабжения на три категории. К первой относятся электроприёмники, нарушение электроснабжения которых влечёт за собой опасность для жизни людей, вызывает повреждения оборудования, массовый брак продукции, расстройства сложных технологических процессов. Вторая категория - это электроприёмники, перерыв электроснабжения которых сопровождается массовым недоотпуском продукции, простоями механизмов и рабочих, нарушением нормальной деятельности значительных количеств людей. К третьей категории относят все остальные электроприёмники.

3. Технические средства повышения надёжности сельского электроснабжения.

Большое значение для повышения надёжности электроснабжения сельских потребителей имеет применение сетевой автоматики, в частности автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического секционирования сельских сетей.

От рационального электроснабжения сельского хозяйства в значительной степени зависит экономическая эффективность применения электроэнергии в сельском хозяйстве и быту сельского населения. Поэтому первостепенная задача эффективного электроснабжения потребителей заключается в доведении стоимости электроэнергии до минимальной.

В данном дипломном проекте осуществится реконструкция сетей сельскохозяйственного назначения по зоне действия подстанции 35/10 с.Верхний Ичетуй, а также снизится потери электроэнергии путём реконструкции, внедрения современных приборов учета и новых технологий в строительстве сетей 10/0,4 кВ. Главным направлением развития электрических сетей 0,38 кВ является использование воздушных линий 0,38 кВ с изолированными самонесущими проводами.

После расчёта нагрузок сети 0.4кВ и 10кВ и определения потерь напряжения и электроэнергии предлагается заменить сечения проводов, изменить схему, что даёт возможность уменьшить существующие потери электроэнергии и напряжения, и как следствие, улучшение работы электроприёмников как высоковольтных, так и низковольтных, а также сокращение затрат на компенсацию потерь.

В специальной части проекта предлагается разработать программу для системы автоматизированного проектирования по регулированию напряжения в распределительных сетях. Снизить потери напряжения в распределительной сети принимая определенный режим регулирования напряжения на подстанции и выбора уставки ПБВ на трансформаторной подстанции.

В экономической части определена экономическая целесообразность проекта, т.е. рентабельность, срок окупаемости, прибыль и другие показатели.

В разделе безопасности жизнедеятельности и обеспечения жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях произведены расчёты заземления, а также рассмотрены необходимые мероприятия по пожарной безопасности и по защите персонала от воздействия электрических и электромагнитных полей высокого напряжения

Глава 1. Характеристика и анализ хозяйственной деятельности

1.1 Расположение и природно-климатические условия

Село Верхний Ичетуй расположен в 20 км севернее районного центра села Петропавловка Джидинского района Республики Бурятия. Имеет мясомолочное направление. Гидрографическая часть в хозяйстве представлена речкой Ичетуй, которая используется в хозяйственных целях для полива сельскохозяйственных угодий.

Согласно природно-климатическому районированию в округе хозяйство относится к лесной зоне. Среднегодовая температура воздуха отрицательная -3,2оС. Самый теплый месяц июль +18,6оС, самый холодный январь -28,9оС. Вегетационный период продолжается 140-150 дней. Средняя продолжительность безморозного периода 103 дня.

Обеспеченность влагой территории хозяйства достаточная. Среднегодовое количество осадков составляет 413мм. Максимальное количество осадков выпадает в июле-августе 269мм, минимальное в январе - 4мм.

Пахотные угодья засорены преимущественно такими сорняками: морковник, лебеда, осот, сурепка, вьюнок полевой, хвощ полевой. Наиболее распространенными почвами территории землепользования являются черноземы восточносибирские. Вершины гор заняты горностепными почвами. В межгорных депрессиях сформированы лугово-лесные мерзлотные маломощные, маломощные мерзлотно-лугово-черноземные, лугово-черноземные безкарбонатные и мучнисто-карбонатные, луговые почвы. Днища падей и распадков заняты лугово-болотными и болотными почвами.

Механический состав гумусового горизонта почв большей частью средне и тяжелосуглинистый.

По содержанию гумуса преобладающий тип почв относится к малогумусным. Содержание гумуса колеблется от 3% до 6%.

1.2 Специализация населенного пункта с.Верхний Ичетуй

реконструкция сеть электроснабжение село

Специализация -- это преимущественное развитие в той или иной отрасли, группах взаимосвязанных отраслей, превращение их в товарные отрасли, которые определяют производственное направление хозяйства, то есть означает обособление производства одних видов продукции от других.

Рассмотрим структуру товарной продукции в с.Вехний Ичетуй в таблице 1.

Таблица 1. -Состав и структура товарной продукции в с.Верхний Ичетуй

Виды отраслей и продукции	2019год	2020 год	2021 год	В среднем за 3 года
	тыс. руб.	%	тыс. руб.	%	тыс. руб.	%	тыс. руб.	%
Растениеводство, всего:	1531	22,75	1271,6	15,1	1882,7	25,9	1562	20,9
Зерно	546	8,112	379,6	4,52	1261,7	17,35	729,1	9,76
Картофель	736	10,93	593	7,06	453	6,231	594	7,95
Овощи	213	3,164	216	2,57	75	1,032	168	2,25
Прочая продукция растениеводства	8	0,119	3,2	0,04	6	0,083	5,7	0,08
Животноводство, всего	2894	43	3655	43,5	3303	45,43	3284,0	44
Молоко	2093	31,09	2469	29,4	2606	35,85	2389,3	32
Прочая продукция, всего	44	0,654	86,2	1,03	99	1,362	76,4	1,02
Всего по хозяйству	6731	100	8404	100	7270	100	7468,3	100

Согласно проведенному анализу, животноводство занимает наибольший удельный вес, в среднем за 3 года - 44%. Из данной отрасли выделяется производство молока -- 32%. Отрасль растениеводства, в среднем за 3 года составила 20.9%. Здесь производство зерновых занимает наибольший удельный вес от общей товарной продукции. Следственно, хозяйство имеет животноводческую специализацию и молочное направление. Важнейшей предпосылкой и естественной основой создания материальных благ являются земельные ресурсы. Роль земли поистине огромна и многообразна. Она является непременным условием существования человеческого общества.

1.3 Характеристика электрифицируемого населенного пункта села Верхний Ичетуй

Сельский населенный пункт содержит 394 жилых одноквартирных домов с населением 1700 человек, школу на 300 учащихся, клуб на 200 мест, 2 магазина на 4 рабочих места, фельдшерско-акушерский пункт, сельскую администрацию, ясли-сад на 30 мест, кустовое отделение почтовой связи, гараж на 50 автомашин, механическую мастерскую, пилораму.

По данным энергосистемы, напряжение в сети 0,38 кВ определяем в соответствии с дополнением и ГОСТ 13109-67 по отклонению напряжения у сельскохозяйственных потребителей, которое должен быть в пределах - 5% + 10%. Для этого составляют таблицу отклонения напряжения у потребителей (таблица 2).

Таблица 2. -Отклонения напряжения

Элемент схемы	Надбавки и потери напряжения
	Для удаленного потребителя при 100%-ной погрузке	Для ближайшего потребителя при 25 %-ной погрузке
Шины 10 кВ ЛЭП 10 кВ Трансформатор 10/0,38 кВ Надбавка Потери ЛЭП 0,38 кВ Отклонения напряжения у потребителя	+5 -5 +5 -4 -8,5 -5	+2 -1,25 +5 -1 0 +10

Из таблицы 2 видно, что в ЛЭП 0,38 кВ допустимая потеря напряжения 8,5%. Согласно правилу СП 31-110-2003.

Раздел 2. Электротехническая часть

2.1 Определение электрических нагрузок и схемы электроснабжения села Верхний Ичетуй

Нагрузки, как правило, определяют отдельно для режимов дневного и вечернего максимумов. Если от сети питаются только производственные потребители, то расчет можно выполнять лишь для дневных часов. Если же потребители только бытовые, то можно рассчитывать лишь вечерний режим.

Расчетные нагрузки жилых домов с электроплитами принимают равными 6кВт [4], с электроплитами и водонагревателями -7,5кВт [4]. При наличии бытовых кондиционеров расчетные нагрузки увеличивают на 1кВт.

Максимальные нагрузки на вводах производственных потребителей, общественных учреждений и коммунальных предприятий принимают по следующим данным:

Коровник привязного содержания с механизированным доением, уборкой навоза и электронагревателем на 100 коров: установленная мощность-25кВт.

Овчарня на 800…1000 овцематок: установленная мощность-6кВт.

Гараж на 50 автомашин: установленная мощность-45кВт.

Склады: установленная мощность-5кВт

Общеобразовательная школа

с мастерской на 310 учащихся: установленная мощность-20кВт

Пекарня: установленная мощность-10кВт

Детский сад на 30 мест: установленная мощность -8кВт.

Администрация села

на 15…25 рабочих мест: установленная мощность-8кВт.

Расчетную нагрузку на вводе в дом определяем по приложению 1 [1] и по заданному электропотреблению (6 кВт на дом) [1]. Для удобства расчета линий напряжением 0,38 кВ объединяем жилые дома в группы.

Для каждых групп определяем расчетную мощность Рр с учетом коэффициента одновременности.

Р р1= РВ* К0 * n

где

РВ -вечерний максимум нагрузки, кВт;

К0 -Коэффициент одновременности;

n - Число электроприемников

При определении расчетных нагрузок учитывается не одновременное включение электроприемников. В противном случае получится завышение расчетной мощности которая приведет к снижению экономических показателей, система электроснабжения так как нагрузка является преимущественно бытовой, учитываем только вечернюю максимальную нагрузку

К0 =0,4 согласно [1]

Согласно [1] для сельских электроприемников коэффициент мощности равна: Cos =0,9 тогда

Sр = Рр / Cos

Например количество первой группы приемников:

n=79 тогда

Р р1= РВ* К0 * n;

Pр1=6*0,4*79=190 кВт

Результаты расчета электрической нагрузки по группам электроприемников приведены в таблице 3.

Таблица 3

Номер группы	Количество домов	Расчетная мощность Рр, кВт
1 2 3 4 5 6 7	79 81 25 21 81 72 35	190 194 130 120 239 176 84
Итого		1145 кВт

Установленные мощности:

Коровник - 25кВт

Овчарня - 6 кВт

Гараж - 45 кВт

Итого - 76 кВт

Расчетная мощность производственных помещений:

Р р2 = 76*0,7 = 53,2 кВт

Суммарная расчетная мощность равна:

Р р = Р р1 + Р р2 = 1145+53,2 = 1198,2 кВт

Средневзвешенный коэффициент мощности для сельскохозяйственных потребителей равен:

Cos =0,9 [2]

Тогда полная расчетная мощность:

Sр = Рр / Cos = 1198,2 /0, 9=1331,3 кВт

С учетом определенной вероятности расчета электрической нагрузки принимаем округленно в качестве полной окончательной расчетной нагрузки

Sр =1500 кВА.

2.2 Расчет уличного освещения

Для освещения улицы в темное время суток необходимо выбрать тип светильников и тип источника света, а также высоту подвеса. Согласно рекомендациям выбирается удельная мощность уличного освещения.

Мощность, уличного освещения определяется по формулам,

где Руд - удельная мощность уличного освещения, Вт/м

L - длина улицы, м;

Ул. Новая: L=300 м

P=5, 5*300=1, 6 кВт

Ул. Заводская: L=350 м

P=5, 5*350=1, 9 кВт

Ул. Рабочая: L=350 м

P=5,5*350=1,9 кВт

Ул. Школьная: L=400 м

P=5,5*400=2,2 кВт

Ул. Пионерская: L=350 м

P=5,5*350=1,9 кВт

Ул. Кооперативная: L=180 м

P=5,5*180=0,9 кВт

Ул. Советская: L=270 м

P=5,5*270=1,5 кВт

Ул. Спортивная: L=650 м

P=5,5*650=3,5 кВт

Ул. Ленина: L=650 м

P=5,5*650=3,5 кВт

Ул. Юрьева: L=650 м

P=5,5*650=3,5 кВт

Ул. Ленина: L=650 м

P=5,5*650=3,5 кВт

Ул. Коммунистическая: L=550 м

P=5,5*550=3 кВт

Ул. Нагорная: L=350 м

P=5,5*350=1,9 кВт

Ул. Колхозная: L=300 м

P=5,5*300=1,6 кВт

Ул. Наранская: L=500 м

P=5,5*500=2,7 кВт

Ул. Карла-Маркса: L=2100 м

P=5,5*2100=11,5 кВт

Суммарная мощность уличного освещения:

Р?=50 кВт.

Активная мощность необходимая для освещения приусадебных участков определяется по формуле:

где П - периметр приусадебного участка, м,

п - количество домов,

Руд.о - удельная мощность освещения приусадебных участков, Вт/п.м.

Таблица 2.2.- Нормы нагрузок уличного освещения

Характеристика улицы.	Нормы средней освещённости, лк.	Рекомендуемые светильники.	Удельная мощность установки, Вт/м
Поселковые улицы с асфальтобетонным и переходными типами покрытий, при ширине проезжей части: 5-7 м. 9-12 м.	4 4	СЗПР-250 РКУ-250	4,5-6,5 6,0-8,0
5-7 м. 9-12 м.	4 4	СПО-500 НСУ-200	11,0 13,0
Поселковые дороги и улицы с покрытием простейшего типа, при ширине проезжей части: 5-7 м. 9-12 м.	2 2	СПО-200 НСУ-200 НКУ-200	5,5 5,5 7,0
Улицы и дороги местного значения и пешеходные дорожки шириной: 5-7 м. 9-12 м.	1 1	СПО-200 НКУ-200	3,0 4,4

Определяем нагрузку групп с учетом освещения приусадебных участков:

1 Группа P=(0,22*79*150*3)+189,6= 197 кВт;

2 Группа P=(0,22*81*150*3)+194,4= 202,4 кВт;

3 Группа P=(0,22*46*150*3)+110,4= 114,9 кВт;

4 Группа P=(0,22*81*150*3)+194,4= 202,4кВт;

5 Группа P=(0,22*72*150*3)+172,8= 179,9кВт;

6 Группа P=(0,22*42*150*3)+100= 104,1кВт

Результаты расчета электрической нагрузки по группам электроприемников сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3. Электрические нагрузки по группам электроприемников

Номер группы	Количество потребителей	Расчетная мощность Рр, кВт	Расчетная мощность с учетом освещения приусадебных участков, кВт
1	79	190	197
2	81	194,4	202,4
3	46	110,4	114,9
4	81	194,4	202,4
5	72	172,8	179,9
6	42	100	104,1
Итого		962	1000,7

Общая нагрузка поселка составляет:

S=1000, 7/0, 96=1042 кВА

S=1042+65, 1+50=1157 кВА.

2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов на питающей подстанции

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях сельскохозяйственных потребителей является одним из основных вопросов рационального построения системы электроснабжения. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечивать питание всех электроприемников. Как правило, трансформаторов на подстанциях должно быть не более двух. Наиболее экономичны однотрансформаторные подстанции, которые при наличии централизованного (складского) резерва или связей по вторичному напряжению могут обеспечить надежное питание потребителей 2-ой и 3-ей категории. При проектировании системы сельских электрических сетей установка однотрансформаторных подстанций рекомендуется при полном резервировании электроподстанции 1-ой и 2-ой категорий по сетям низкого напряжения и для питания электроподстанции 3-ей категории, когда по условиям подъездных дорог, а также по мощности и массе возможна замена поврежденного трансформатора в течении не более одних суток и при наличии централизованного резерва. Кроме того, двухтрансформаторные подстанции целесообразны при неравномерном суточном и годовом графиках нагрузки населенного пункта, при сезонном режиме работы одно - или двухсменных населенных пунктов со значительной разницей загрузки смен. В этих случаях в режимах минимальных нагрузок целесообразно отключать один из двух трансформаторов подстанции, что определяет условиями оплаты за электроэнергию по двухставочному тарифу. Если к моменту проектирования указанные факторы еще не известны в полном объеме, то мощность трансформаторов выбирается так чтобы в нормальных условиях окружающей среды при подключении всех расчетных нагрузок населенного пункта их коэффициент загрузки Вт не превышал 0,7-0,75 Вт.

На двухтрансформаторных подстанциях следует стремиться применять однотипные трансформаторы одинаковой мощности для упрощения замены в случае выхода одного трансформатора из строя, а также для сокращения номенклатуры складского резерва.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения, характера и тяжести последствий от перерыва питания приемники электрической энергии согласно ПУЭ, гл.1.2 [2] разделяют на следующие три категории.

Электроприемники 1 категории. Электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Электроприемники 2 категории - это такие электроподстанции перерыв электроснабжения которых приводит к массовому простою рабочих, механизмов, промышленного трансформатора, нарушению нормальной деятельности значительного числа сельских жителей.

Электроприемниками 3 категории называют все остальные электроприемники, не подходящие под определения 1 и 2 категорий. К ним можно отнести электроподстанции во вспомогательных цехах, на неответственных сладах, в цехах несерийного производства и т.п. Для электроснабжения электроприемников 3 категории достаточно одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента сельских электрических сетей, не превышают одной сутки.

2.4 Расчет тока питающей линии со стороны 35 кВ

Подстанция 35/10 кВ с S =1500 кВА.

Марка трансформаторов ТМ мощностью 1600 кВА.

Данный трансформатор ТМ-1600 имеет группу соединения обмоток:

Y / Yн -0.

Ток питающей линии равен:

Iпл =S/U

Iпл=1000*10/35*10=16,52 А

По расчетному току питающей линии выбираем провод марки АС сечением 25/3 мм2. При выборе трансформаторов внутреннего электроснабжения ориентируемся [1] на расчетные нагрузки по группам потребителей, которые приведены в таблице 3.

Первая группа: Рр =190 кВт

Выбираем для этой группы трансформатор мощностью 250кВА марки ТМ коэффициент загрузки равна:

=Рр / Рт

=190/250=0,76

Вторая группа: Рр =194 кВт

Выбираем трансформатор типа ТМ, мощность 250 кВА, коэффициент загрузки:

= Рр / Рт

=194/250=0,77

Третья группа: Рр =130кВт

Выбираем трансформатор типа ТМ, мощность 160 кВА, коэффициент загрузки:

= Рр / Рт

=130/160=0,81

Четвертая группа: Рр =120кВт

Выбираем трансформатор типа ТМ, мощность 160 кВА коэффициент загрузки:

= Рр / Рт

=120/160=0,75

Пятая группа: Рр =239кВт

Выбираем трансформатор типа ТМ, мощность 250 кВА коэффициент загрузки

= Рр / Рт

=239/250=0,95

Шестая группа: Рр =176кВт

Выбираем трансформатор типа ТМ, мощность 250 кВА коэффициент загрузки.

= Рр / Рт

=176/250=0,7

Седьмая группа: Рр =84кВт

Выбираем трансформатор типа ТМ, мощность 100 кВА коэффициент загрузки

= Рр / Рт

=84/100=0,84

2.5 Расчеты линий внутреннего электроснабжения

Для ТП -1.

Для ТП-2

Для ТП-3

Для ТП-4.



Для ТП-5.

Для ТП-6.

ДляТП-7

Расчет воздушной линии схемы №1

Рр =190 кВт

Sр = Рр / Cos =189/0,9=211,1 кВА

Sр = U I

I= Sр / U=211,1*103/*380=207,3 А

Согласно Приложению 4 [1] выбираем для воздушных линий от ТП №1 провод марки СИП сечением 35/4 мм2 который имеет допустимый длительный ток 210 А.

Расчет воздушной линии схемы №2

Рр = 194кВт

Sр = Рр / Cos = 194/0,9 = 215 кВА

I= Sр / U= 215*103/*380= 329 А

По приложению 4 [ 1 ] выбираем провод марки СИП сечением 35/4 мм2 который имеет допустимый ток 400А.

Расчет воздушной линии схемы №3

Рр = 130 кВт

Sр = Рр / Cos = 130/0,9 = 145 кВА

I= Sр / U= 145*103/*380= 209,7 А

По приложению 4 [ 1 ] выбираем провод марки СИП сечением 35/4 мм2 который имеет допустимый ток длительно 210А.

Расчет воздушной линии схемы №4

Рр = 120 кВт

Sр = Рр / Cos = 120/0,9 = 133,4 кВА

I= Sр / U= 133,4*103/*380= 203,5 А

По приложению 4 [ 1 ] выбираем провод марки СИП сечением 35/4 мм2 который имеет допустимый ток 210А.

Расчет воздушной линии схемы №5

Рр = 239 кВт

Sр = Рр / Cos = 239/0,9 = 265 кВА

I= Sр / U= 265*103/*380= 387 А

По приложению 4 [ 1 ] выбираем провод марки СИП сечением 35/4 мм2 который длительно допускает ток 400А.

Расчет воздушной линии схемы №6

Рр = 176 кВт

Sр = Рр / Cos

Sp= 176/0,9 = 195 кВА

I= Sр / U

I= 195*103/*380= 297 А

По приложению 4 [ 1 ] выбираем провод марки СИП сечением 25/4мм2 который длительно допускает ток 400А.

Расчет воздушной линии схемы №7

Рр = 84 кВт

Sр = Рр / Cos

Sp= 84/0,9 = 94 кВА

I= Sр / U

I= 94*103/*380= 142 А

По приложению 4 [ 1 ] выбираем провод марки АС сечением 25/4 мм2 который длительно допускает ток 142А.

2.6 Открытые понизительные и распределительные подстанции

Для напряжений 35 кВ и выше обычно сооружаются открытые распределительные устройства (ОРУ) с применением для отдельных элементов крупноблочных узлов заводского изготовления. Конструкции ОРУ разнообразны и зависят от высшего и низшего напряжений, принятой схемы электрических соединений, наличия на стороне ВН выключателей или заменяющих их короткозамыкателей и отделителей, и их размещения по отношению к воздушной ЛЭП и трансформатору.

2.7 Распределительные устройства высшего напряжения

На ГПП предприятий РУ напряжением 35/10 кВ, как правило выполняют открытыми и лишь для производств с сильным загрязнением воздуха при отсутствии свободной территории, при очень низких температурах окружающей среды в случае особых требований - закрытыми.

Применение ОРУ уменьшат стоимость и сокращает сроки сооружения подстанций. При замене и демонтаже электрооборудования ОРУ по сравнению с закрытыми более маневроспособны. Однако обслуживание ОРУ несколько сложнее, чем закрытых. Кроме того, для наружной установки требуется более дорогое электрооборудование, способное выдержать прямые атмосферные воздействия.

Для опорных конструкций в ОРУ используется железобетон или металл, ошиновка выполняется чаще всего гибким проводом, который с помощью гирлянд изоляторов крепится к опорам. Контактные соединения осуществляются сваркой или на прессуемых зажимах. Изоляция (опорная, подвесная, оттяжная) применяется нормальная или грозостойкая.

Трансформатор. Конструкция ОРУ должна обеспечивать свободный доступ к трансформатору при эксплуатации. При ремонте трансформатора с массой выемной части 10 т более на подстанции следует предусмотреть установку грузоподъемных устройств для поднятия выемной части из кожуха. Необходимо также обеспечить возможность перевозки трансформатора к месту ремонта.

Соединение трансформатора с РУ низшего напряжения выполняется обычно гибким проводом или пакетом шин (токопроводом). При схеме блока «трансформатор - токопровод» токопровод присоединяют непосредственно к выводам трансформатора и тогда РУ низшего напряжения отсутствует.

Распределительные устройства напряжением 3-6-10кВ. Их можно выполнять как комплектные распределительные устройства закрытые (КРУ) и открытые (КРУН).

В КРУН аппараты и приборы управления, учета и защиты, чувствительные к низкой температуре, должны иметь колпаки и обогрев, включаемый при температуре, ниже допускаемой для этих аппаратов и приборов. Проводы включателей также должны иметь обогрев при температурах окружающего воздуха -5С и ниже. Оборудование и аппаратура подстанций должны иметь защиту от атмосферных и коммутационных перенапряжений. На подстанциях должны заземляться все токоведущие металлические части.

Комплектные распределительные устройства. КРУ напряжением выше 1000 В. КРУ выполненные на напряжение 10 кВ и токи до 3000 А, широко распространены при сооружении промышленных и сельских подстанций, главных РУ электростанций средней и малой мощности, РУ собственных нужд мощных электростанций.

КРУ различных конструкций изготовляют на заводах электропромышленности заводах электромонтажных организаций.

Камеры и шкафы КРУ изготовляют различных серий с различными схемами первичных и вторичных цепей. Наличие шкафов с различными схемами первичных и вторичных цепей позволяет комплектовать их согласно принятой схеме электрических соединений установки.

КРУ внутренней установки выполняют в виде камер типа КСО (камера стационарная одностороннего обслуживания) или шкафов типа КРУ.

2.8 Комплектные трансформаторные подстанции

Комплектные трансформаторные подстанции. (КТП) поставляют с заводов полностью собранными или подготовленными для сборки. КТП применяют в постоянных, а также во временных электроустановках сельскохозяйственных предприятий, так как они транспортабельны и просты для монтажа и демонтажа, что позволяет перевозить их на другие объекты. Комплектные трансформаторные подстанции изготовляют для внутренней (КТП) и наружной (КТПН) установок; они могут быть закрытыми и открытыми.

КТП наружной установки. КТПН выполняются для различных напряжений и предназначаются для электроснабжения строительных объектов сельского хозяйства. КТПН рассчитаны для установки на открытом воздухе, но не предназначены для работы в атмосфере с токопроводящей пылью, химически активными газами и испарениями.

Подстанции изготовляют двух видов, рассчитанных на мощность трансформаторов 160-250 и 400-630 кВ*А. Подстанция имеет портал 1 для выводов сети НН и портал 2 для размещения разрядников шинного спуска при воздушном вводе ВН или разъединителя при кабельном вводе ВН.

Присоединение трансформатора производится через ячейку ввода.

2.9 Расчёт токов короткого замыкания

Для выбора оборудования подстанции, типа устройств релейной защиты и автоматики, её параметров определяют токи короткого замыкания в расчётных точках. Для определения токов в расчетных точках составляют схему замещения (рис.3.1) и определяют значения сопротивлений элементов схем.

Рис. 3.1

Сопротивление системы на питающей подстанции:

,

где U1 - номинальное напряжение на высокой стороне, кВ;

Sк - мощность короткого замыкания от системы, МВА.

По Ом.

Сопротивление силового трансформатора Т1:

,

где Uк1 - напряжение короткого замыкания, %;

UН.Т1 - номинальное напряжение трансформатора, кВ;

SН.Т1 - номинальная мощность трансформатора, кВА.

По: Ом.

Сопротивление линии W1 35 кВ:

,

,

где r0 - удельное активное сопротивление воздушной линии, Ом/км;

x0 - удельное индуктивное сопротивление воздушной линии, Ом/км;

l - длина линии, км;

Zw1 - полное сопротивление линии W1.

По (2.3) активное сопротивление линии W1:

Ом.

По (2.4) индуктивное сопротивление линии W1:

Ом.

По (2.5) полное сопротивление линии W1:

Ом.

По (2.6) индуктивное сопротивление линии W2:

Ом.

По активное сопротивление линии W2:

Ом.

По (2.8) полное сопротивление линии W2:

Ом.

По (2.9) сопротивление трансформатора Т2:

Ом.

По (2.10) активное сопротивление линии W3:

Ом.

По (2.11) индуктивное сопротивление линии W3:

Ом.

По (2.12) полное сопротивление линии W3:

Ом.

Сопротивление асинхронного двигателя М1 определяется по формуле:

где - среднее значение сверхпереходного реактивного сопротивления асинхронного двигателя, о.е.;

Uн - номинальное напряжение, кВ;

н - коэффициент мощности, о.е.;

Pн.дв - номинальная мощность асинхронного двигателя, кВт.

По (2.13) сопротивление двигателя М1:

Ом.

Ток трёхфазного короткого замыкания в расчётных точках:

,

где U - напряжение ступени расчётной точки, кВ;

Z - полное сопротивление элементов схемы до расчётной точки, Ом.

Рассмотрим КЗ в точке К1:

кА.

Определим ток двухфазного КЗ в точке К1 по формуле:

По (5.8) ток двухфазного КЗ: кА.

Ударный ток в точке КЗ:

,

где Kуд - ударный коэффициент, о.е.

По (2.16) ударный ток:

кА.

Действующее значение ударного тока:

кА.

Мощность КЗ:



По (2.17) мощность КЗ в точке К1:

мВА.

Рассмотрим КЗ в точке К2:

Результирующее сопротивление до точки К2:

Ом;

Ом;

Ом.

По (2.7) ток трехфазного КЗ в точке К2:

кА.

По (2.8) ток двухфазного КЗ:

кА.

По (2.9) ударный ток:

кА.

Действующее значение ударного тока:

кА.

По (2.10) мощность КЗ в точке К2:

мВА.

Рассмотрим КЗ в точке К3:

Результирующее сопротивление до точки К3:

Ом;

Ом;

Ом.

По (2.7) ток трехфазного КЗ в точке К3:

кА.

По (2.8) ток двухфазного КЗ:

кА.

По (2.9) ударный ток:

кА.

Действующее значение ударного тока:

кА.

По (2.10) мощность КЗ в точке К3:

мВА.

Пересчитываем сопротивление Z03 на напряжение U2 = 10,5 кВ:

Ом.

По (2.7) ток трехфазного КЗ в точке К3:

кА.

По (2.8) ток двухфазного КЗ:

кА.

По (2.9) ударный ток:

кА.

Действующее значение ударного тока:

кА.

По (2.10) мощность КЗ в точке К3:

мВА.

Рассмотрим КЗ в точке К4:

Результирующее сопротивление до точки К4:

Ом;

Ом;

Ом.

По (2.7) ток трехфазного КЗ в точке К4:

кА.

По (2.8) ток двухфазного КЗ:

кА.

По (2.9) ударный ток:

кА.

Действующее значение ударного тока:

кА.

По (2.10) мощность КЗ в точке К4:

мВА.

Рассмотрим КЗ в точке К5:

Результирующее сопротивление до точки К5:

Ом;

Ом;

Ом.

По (2.7) ток трехфазного КЗ в точке К5:

кА.

По (2.8) ток двухфазного К5:

кА.

По (2.9) ударный ток:

кА.

Действующее значение ударного тока:

кА.

По (2.10) мощность КЗ в точке К5:

мВА.

Пересчитываем сопротивление Z05 на напряжение U2 = 0,4 кВ:

Ом.

По (2.7) ток трехфазного КЗ в точке К5:

кА.

По (2.8) ток двухфазного КЗ:

кА.

По (2.9) ударный ток:

кА.

Действующее значение ударного тока:

кА.

По (2.10) мощность КЗ в точке К5:

мВА.

Рассмотрим КЗ в точке К6:

Результирующее сопротивление до точки К6:

Ом;

Ом;

Ом.

По (2.7) ток трехфазного КЗ в точке К6:

кА.

По (2.8) ток двухфазного К5:

кА.

По (2.9) ударный ток:

кА.

Действующее значение ударного тока:

кА.

По (2.10) мощность КЗ в точке К5:

мВА.

Результаты расчетов токов КЗ занесем в таблицу 5.1

Таблица 5.1.-Результаты расчетов токов КЗ

точка КЗ	Параметры расчета
	Iк(3), кА	Iк(2), кА	iy, кА	Iy, кА	Sк3, мВА	U, кВ
1	2	3	4	5	6	7
К1	2,72	2,35	5,712	3,29	164,89	35
К2	0,67	0,58	1,407	0,81	40,6	35
К3	0,325	0,281	0,682	0,458	19,7	35
К'3	1,08	0,935	1,52	1,3	19,64	10,5
К4	1,01	0,875	2,121	1,222	25,8	10,5
K5	0,257	0,222	0,54	0,311	4,67	10,5
К'5	6,75	5,85	9,51	6,75	4,67	0,4
K6	2,356	2,04	3,32	2,356	1,632	0,4

2.10 Выбор и проверка электрооборудования

Проводники и аппараты электроустановок должны удовлетворять расчётным условиям их работы при различных режимах функционирования электроустановок. Правильное определение расчётных условий на основе анализа возможных в эксплуатации режимов функционирования электроустановок с учётом перспективы их развития является необходимой предпосылкой правильного выбора проводников и аппаратов. Проводники и электрические аппараты выбирают по расчётным условиям нормального режима (по номинальным напряжению и току) и проверяют на работоспособность в условиях анормальных режимов (допустимый нагрев продолжительным расчётным током, термическая и электродинамическая стойкость при коротких замыканиях, опасное сближение гибких проводников под действием электродинамических сил при КЗ, коммутационная способность (для коммутационных аппаратов)).

Произведём выбор оборудования на стороне высокого напряжения. Выбираем коммутационную аппаратуру.

При выборе разъединителей учитываем следующие условия:

,

Максимальный рабочий ток:

,

По: А.

Т.к. номинальный ток разъединителя должен быть больше максимального рабочего тока, то по /6, стр.271/ выбираем разъединитель типа: РНДЗ-2-35/1000 У 1 с параметрами: Uн=35 кВ; Iн=1000 А; Iдин=63 кА; IТ=25 кА; tт=4 с. Проверим разъединитель на термическую стойкость по (5.11):

,

где - тепловой импульс;

tотк=0,2..4 с - время срабатывания релейной защиты.

Выбранный разъединитель условиям проверки удовлетворяет.

Выключатели выбираются по следующим условиям:

; ; ,

где - номинальное напряжение выключателя, кВ;

- номинальное напряжение сети, кВ;

- номинальный ток выключателя, кА;

- расчетный ток нормального режима, кА;

- нормированный коэффициент возможной перегрузки выключателя при данном продолжительном режиме его работы, о.е;

- расчетный ток продолжительного режима, кА.

Затем выбранный выключатель проверяется по включающей способности по условиям:

;

где - начальное действующее значение периодической составляющей номинального тока включения, кА;

- начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

- наибольший пик номинального тока включения, кА;

- ударный ток КЗ, кА;

- ударный коэффициент, о.е.

Расчетное время отключения выключателя или вычисляется как сумма собственного времени отключения выключателя и 0,01 с в соответствии с выражением:

,

Собственное время отключения выключателя указывают заводы-изготовители. Его определяют от момента подачи команды на отключение до момента начала размыкания дугогасительных контактов.

Т.к. номинальный ток выключателя должен быть больше максимального рабочего тока, то выбираем ваккумный выключатель серии: ВБС-35УХЛ1 с параметрами: Uн=35 кВ; Iн=1250 А; Iн.отк=25 кА; IТ=20 кА; tт=0,06 с. Проверим выключатель на термическую стойкость по (2.11):

.

Выбираем трансформаторы тока, учитывая номинальное напряжение и ток, номинальную нагрузку, класс точности и выполним проверку на динамическую и термическую стойкость к действию токов короткого замыкания. По /6, стр.304/ выбираем встроенный трансформатор тока типа ТПЛ-35. Он должен удовлетворять условиям (2.11).

Параметры выбранного трансформатора тока: Iн=1200 А; Iдин=10 кА; IТ=10 кА; tт=3 с. произведём проверку выбранного трансформатора тока по (5.11):

;

;

.

Произведём проверку трансформатора тока по вторичной нагрузке, исходя из условия:

,

Ом.

Т.к. индуктивным сопротивлением можно пренебречь, то вторичная нагрузка:

,

где Rприб - сопротивление приборов, Ом;

Rпр - сопротивление проводов, Ом;

Rк - сопротивление контактов, Ом.

Сопротивление приборов:

,

где Sприб - мощность, потребляемая приборами, В*А;

I2 - номинальный вторичный ток, I2=5 А.

На стороне высокого напряжения подключены амперметр типа Э 351 по /6/ с Sприб=0,5 В*А и вольтметр типа Э 350 по /6/ с Sприб=3 В*А.

Сопротивление приборов по (2.18): Ом.

Сопротивление контактов Rк=0,05 Ом, тогда по (2.17) сопротивление проводов:

Ом.

Сечение проводов:

,

где- удельное сопротивление проводов, Ом/м;

- расчётная длина проводов, м.

По (2.19): .

Принимаем . Таким образом, выбранный трансформатор тока подходит для эксплуатации.

По /6,стр.336/ выбираем трансформатор напряжения типа ЗНОМ-35-65, у которого при классе точности 0,5 суммарная мощность приборов . В качестве соединительного провода берём провода с алюминиевыми жилами сечением .

Необходимо выбрать сечение шин и их тип. В распределительных устройствах напряжением 35 кВ и выше, наряду с жёсткими шинами, используют гибкие многопроволочные сталеалюминевые провода.

Рассмотрим гибкие шины. Сечение шин выбирается по экономической плотности тока:

,

где- экономическая плотность тока, согласно справочника, плотность тока для сталеалюминевых проводов составляет 1,1 А/мм2.

По (2.20): .

В качестве шин выбираем провод сечением , для данного провода длительно допустимый ток составляет 175 А, что больше рабочего максимального тока, при этом обеспечивается нормальный тепловой режим.

Выбор разрядников. Выбираем вентильные разрядники типа РВС-35 с параметрами: Uн=35 кВ; Uс=35 кВ; Umaxдоп.=30 кВ; Uпроб=60 кВ.

Выбор оборудования на стороне низкого напряжения.

Выбор выключателей производится по рабочему току. Максимальный рабочий ток по (2.12): .

По /6/ выбираем вакуумный выключатель типа BB/TEL-10-8/800 с параметрами: Iном=800 А; Iн.отк=8 кА; tотк=3 с; IТ=10 кА.

Проверяем по току отключения:

;

.

Проверяем по току включения:

;

.

Проверяем на электродинамическую устойчивость:

;

.

По (5.11) проверим на термическую устойчивость:

.

Исходя из условий проверки, выбранный выключатель удовлетворяет всем требованиям.

Выбор трансформатора тока. Выбираем трансформатор тока типа ТЛМ /10, стр. 297/.

Проверим на динамическую и термическую устойчивость по (2.11):

;

;

.

Проверим трансформатор тока по вторичной нагрузке, для этого данные по приборам подключенных трансформатору тока сводим в таблицу 2.2

Таблица 2.2

Нагрузки трансформатора тока

Наименование прибора	Тип Прибора	Нагрузки прибора на фазы, В•А
		А	В	С
1 Амперметр	Э - 350	0,5	0,5	0,5
2 Ваттметр	Д - 365	0,5	-	0,5
3 Счетчик активной энергии	САЧ - 4672М	2,5	-	2,5
4 Итого		3,5	0,5	3,5

Принимаем суммарную мощность приборов Sприб = 3,5 В•А, тогда вторичную нагрузку приборов находим по формуле (5.18):

.

где Sприб - мощность потреблении приборами, В•А;

I2 = 5А - вторичный ток приборов /5, стр.297/.

Рассчитываем сопротивление провода, предварительно по формуле:

rпров = r2ном-rприб-Zк=0,4-0,14-0,1=0,16 Ом ,

где r2ном = 0,4 - номинальная нагрузка трансформатора тока при класс прочности 0,5 /6, ПУЭ стр. 297/.

Определяем сечение провода по формуле:

где с = 0,0175 Ом/м•мм2 - удельное сопротивление меди;

L = 125 м - длина соединительных проводов.

Принимаем сечение медного провода F = 16 мм2, тогда пересчитываем сопротивление проводов по формуле:

Вторичную нагрузку трансформатора находим по формуле:

Z2 = rприб+rпр+rк=0,14+0,137+0,1=0,377 Ом;

Условие Zном > Z2 выполняется т.е. 0,4 > 0,377 Ом,

Таким образом выбранный трансформатор тока отвечает всем требованием.

Выбор трансформатора напряжения. По справочной литературе /6, стр. 336/ выбираем трансформатор напряжения типа НТМН - 10. Проверим данный трансформатор по условиям:

Uном(10 кВ) ? Uуст(10 кВ);

Sном ? S2; 120 В•А ? 46 В•А;

где Sном - номинальная мощность в выбранном классе точности 0,5ВА;

S2 - суммарная мощность всех присоединенных приборов, В•А.

Определяем нагрузку на трансформатор напряжения от измерительных приборов.

Таблица 2.3.

Нагрузка трансформатора напряжения

Наименование измерительных приборов	Тип Прибора	Нагрузка на фазе, В•А
		АВ	ВС
1 Вольтметр	Э - 377	2	2
2 Ваттметр	Д - 365	2	2
3 Варметр	Д - 365	2	2
4 Счетчик активной энергии	САЧУ-И672М	8Ч2,5	8Ч2,5
5 Счетчик реактивной энергии	САЧУ-И673М	8Ч2,5	8Ч2,5
Итого		46	46

Таким образом выбранный трансформатор напряжения удовлетворяют всем требованием.

Выбор трансформатора собственных нужд. Мощность трансформаторов собственных нужд принимается равной 1 - 2 процентам от мощности силового трансформатора. На двух трансформаторных подстанциях необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов собственных нужд.

Определяем расчетную мощность трансформаторов собственных нужд

Sтсн = 0,01•Sномт=0,01•2500=25 кВА,

где Sномт - номинальная мощность силового трансформатора, кВА.

Тогда установленные на проектируемой подстанции трансформатора собственных нужд ТМ - 25/10/0,4 мощностью Sном = 25 кВА удовлетворяет всем требованиям.

2.11 Релейная защита и автоматика

В данном разделе, для выбранной схемы электроснабжения СП Верхний Ичетуй, решается ряд задач по выбору и расчёту уставок устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗиА) отдельных элементов этой схемы.

Основными из этих задач являются:

1. выбор типов защит и устройств автоматики для элементов заданной схемы;

2. расчёт рабочих уставок выбранных устройств РЗиА с согласованием защит смежных элементов и проверкой их чувствительности;

3. построение однолинейной схемы электроснабжения с указанием типов выбранных устройств РЗиА и карты селективности.

Для расчёта будем использовать наиболее загруженный фидер, самую мощную ближайшую ТП и наиболее мощный потребитель на этой ТП.

Выполняется защита низковольтного двигателя привода зернодробилки мощностью 11 кВт. Т.к. коммутации двигателя нечастые (менее 15 раз в час), то для защиты двигателя выбирается автоматический выключатель. Условия выбора автоматических выключателей:

где Uном.а - номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

Uс - номинальное напряжение сети, В;

Iотк.а - номинальный ток отключения, А;

Imax.КЗ - максимальный ток короткого замыкания, А;

Iном.рц - номинальный ток расцепителя, А;

Iраб.max - максимальный рабочий ток, А.

Номинальный ток электродвигателя:

,

где Uн - номинальное напряжение, кВ;

- коэффициент мощности, о.е.;

- коэффициент полезного действия, %.

По (2.22):

А.

Пусковой ток асинхронного двигателя:

.

Выбирается неселективный выключатель SF3 типа ВА 51 Г25 со следующими параметрами:

Iном.а=25 А; Iном.рц=25 А; Iотк.а=5 кА,

.

Ток срабатывания отсечки выключателя:

,

где Kотс - коэффициент отстройки, о.е.

Принимается уставка отсечки:

.

Уставка защиты от перегрузки:

.

Ток однофазного КЗ на выводах двигателя с учётом переходного сопротивления в месте повреждения :

;

где ZТП - сопротивление петли фаза - нуль от трансформатора до двигателя с длиной кабеля 100м и сечением 16мм2 , равное 5,92 мОм;

Чувствительность отсечки:

,

,

По (2.23):

.

По (2.24):

.

Чувствительность отсечки обеспечивается.

Таким образом, для электродвигателя выбран неселективный выключатель ВА51Г25 с уставками: Iсо=350 А; Iсп=30 А; tос=0,03 с.

Выбирается групповой выключатель SF2 с максимальным рабочим током: А.

Выбирается автоматический выключатель SF2 типа ВА55-39 со следующими параметрами: Iном.а=630 А; Iсо/Iном.рц=2; 3; 5; 7; 10; Iсп/Iном.рц=1,25 ; Iном.рц/Iном.а=0,63; 0,8; 1.

Номинальный ток расцепителя:

А.

Ток срабатывания отсечки выбирается по следующим условиям:

1. несрабатывание отсечки при максимальных токах нагрузки: А;

2. несрабатывание при полной нагрузке и пуске двигателя:

3. .

Выбирается наибольшая уставка отсечки:

А.

Уставка защиты от перегрузки:

А.

Чувствительность отсечки:

.

Чувствительность защиты от перегрузки:

.

Чувствительность отсечки обеспечивается.

Выбирается вводной выключатель SF1 с максимальным рабочим током:

А.

Выбирается автоматический выключатель SF1 типа ВА55-41 со следующими параметрами: Iном.а=1000 А; Iсо/Iном.рц=2; 3; 5; 7; 10; Iсп/Iном.рц=1,25 ; Iном.рц/Iном.а=0,63; 0,8; 1.

Номинальный ток расцепителя:

А.

Ток срабатывания отсечки выбирается по следующим условиям:

1. несрабатывание отсечки при максимальных токах нагрузки:

А;

2. несрабатывание при полной нагрузке и пуске двигателя:

А;

3. .

Выбирается наибольшая уставка отсечки:

.

Уставка защиты от перегрузки:

.

Чувствительность отсечки:

.

Чувствительность защиты от перегрузки:

.

Чувствительность отсечки обеспечивается.

Защита трансформаторов. Для защиты трансформаторов ТП-10/0.4 кВ предусматриваются предохранители, автоматические выключатели. Выбор главного предохранителя. Номинальный ток трансформатора:

.

Защита трансформатора

Номинальный ток плавкой вставки:

.

Принимается предохранитель типа ПКТ 101-10-50-31,5 ХЛ3 с параметрами: Uн.пр=10 кВ; Iн.вс=50 А; Iном.отк=31,5 кА.

Токовая защита нулевой последовательности (ЗНП). ЗНП устанавливается для улучшения резервирования защит от замыкания на землю в сети 0.38 кВ и выполняется с помощью токового реле KAO, включаемого через трансформатор тока TAZ в нейтраль трансформатора.

Ток срабатывания ЗНП:

.

Чувствительность ЗНП:

.

Чувствительность отсечки обеспечивается.

Защита и автоматика магистрали с воздушной линией W2.

Для магистрали W2 предусматривается селективная токовая отсечка, максимальная токовая защита и устройство системной автоматики АПВ. Принимается выполнение МТЗ и неселективной токовой отсечки с комбинированным реле РТ-85 по схеме неполной звезды.

Ток срабатывания отсечки определяется по условиям:

1. отстройка от тока КЗ за трансформатором:

,

где - коэффициент отстройки для реле РТ-80.

2. от бросков тока намагничивания трансформаторов, подключенных к фидеру:

.

Принимается Iсо=459,24 А.

Ток срабатывания реле:

,

Kсх - коэффициент схемы, о.е.; для схемы соединения в звезду Kсх=1, для треугольника - Kсх=;

Iсз - ток срабатывания защиты, А;

nТА - коэффициент трансформации для трансформаторов тока, о.е.

По (5.25) ток срабатывания:

.

Выбирается реле РТ-85, с уставкой тока 23 А.

Ток срабатывания отсечки:

;

.

Токовая отсечка защищает только часть линии.

Ток срабатывания МТЗ линии:

,

где Kотс - коэффициент отстройки для реле РТ-80, о.е.;

Kсзп - коэффициент самозапуска, о.е.;

Iраб.max - максимальный рабочий ток линии, А.

По (5.25) ток срабатывания реле: .

Выбираем реле РТ-85 с уставкой 8 А. Тогда ток срабатывания реле МТЗ:

.

Чувствительность защиты в основной зоне:

.

Чувствительность защиты в зоне резервирования:

.

С учетом разброса характеристики предохранителя ток срабатывания МТЗ должен быть не менее чем на 40% больше тока плавкой вставки предохранителя, соответствующего времени действия защиты в начальной части характеристики, т.е. не менее 5 сек. При 5 сек. ток плавления Iвс=200 А, а Iсз=1,4*200=280 А. Выбранный ранее ток срабатывания МТЗ (160А) не удовлетворяет этому условию. Выбирается уставка МТЗ:

, .

Чувствительность защиты в основной зоне:

.

Чувствительность защиты в зоне резервирования:

.

Защита обладает недостаточной чувствительностью к КЗ за трансформатором, что допускается ПУЭ.

Выбирается время срабатывания и характеристика МТЗ линии по условию согласования с плавким предохранителем ПКТ101-10-50-31,5, при котором ступень селективности должна обеспечиваться при всех возможных значениях тока короткого замыкания. По /7/,принимая за основу 0,5-секундную характеристику реле РТ-85, определяют ряд точек нужной характеристики t = f(k), а затем пересчитываются абсциссы этих точек по выбранному току срабатывания 280 А. Результаты сводятся в таблицу 2.4.

Таблица 2.4-Ток срабатывания

К	1	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2
t, c	4.4	3	2	1.4	0.9	0.6	0.6	0.5	0.5	0.5	0.5
I, A	280	308	336	364	392	420	448	476	504	532	560

Расчёт защиты секционного выключателя на шинах 10 кВ. Выбирается уставка МТЗ секционного выключателя Q3. Эта защита выполняется по схеме неполной звезды с реле РТ-40 и для повышения её чувствительности дополняется комбинированным пусковым органом напряжения.

Ток срабатывания МТЗ секционного выключателя выбирается по следующим условиям:

,

,

где Kотс - коэффициент отстройки, о.е.;

Kсзп - коэффициент самозапуска, о.е. (для МТЗ с пуском по напряжению Kсзп=1);

Kв - коэффициент возврата для реле РТ-40, о.е.;

Kнс - коэффициент надёжности согласования, о.е.;

Iсз.л - ток срабатывания МТЗ магистрали, как предыдущей защиты, А.

Ток срабатывания реле по (5.25): .

Чувствительность секционного выключателя:

.

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения:

,

,

где Umin - минимальное напряжение на шинах 10 кВ;

Uсз - напряжение срабатывания защиты, кВ;

nTV - коэффициент трансформации для трансформатора напряжения, от которого питается реле пускового органа защиты, о.е.;

Kотс=1,15 - коэффициент отстройки для реле РН-50, о.е;

Kв=1,2 - коэффициент возврата для реле РН-50, о.е.

Время срабатывания защиты секционного выключателя:

,

где tл - время срабатывания МТЗ магистрали W2 при токе 364 А, сек.;

- ступень селективности, сек.

Для повышения надёжности электроснабжения и исправления неселективного действия линия W2 оборудуется устройством автоматического повторного включения однократного действия. Принимается типовое устройство РПВ-58 со временем срабатывания . Время возврата определяется продолжительностью заряда конденсатора 15-20 сек., которая надёжно обеспечивает однократность действия устройства АПВ.

Защита трансформатора районной подстанции. Для трансформатора предусматривается токовая отсечка, газовая защита, МТЗ и защита от перегрузки.

Выбор тока срабатывания отсечки:

,

где Kотс - коэффициент отстройки, о.е.,Kотс=1,2;

- максимальный ток внешнего короткого замыкания на шинах 10 кВ.

.

Коэффициент чувствительности отсечки:

,

где - ток короткого замыкания на высокой стороне трансформатора, А;

- ток срабатывания защиты, А.

По (2.27): .

Для защиты трансформатора Т1 от токов внешних КЗ и резервирования защит присоединений ГПП - 10,5 кВ предусматривается МТЗ. МТЗ выполняется по схеме треугольника с тремя реле РТ - 40 и двумя ступенями выдержки времени.

На рис.5.6 представлена схема двухступенчатой токовой защиты от многофазных КЗ на переменном оперативном токе.

Ток срабатывания МТЗ выбирается:

а) по условию бездействия защиты при срабатывании АВР секционного выключателя на стороне 6.3 кВ ГПП:

где Kотс=1,1..1,2;

=218,65*10,5/35=65,6 А;

=155,33*10,5/35=46,6 А.

По выражению (2.28):

;

б) по условию согласования с МТЗ секционного выключателя:

;

Принимается Iсз=141,96 А.

Ток срабатывания:

;

Чувствительность МТЗ в основной зоне:

;

Чувствительность МТЗ в резервной зоне:

;

где .

Время срабатывания первой ступени МТЗ трансформатора Т1, действующей на отключение выключателя Q1, принимается на ступень селективности Дt=0,4с больше времени срабатывания МТЗ секционного выключателя Q3:

;

Время срабатывания второй ступени:

.

Газовая защита. Принимается к установке на трансформаторе Т1 реле РГЧЗ - 66 с чашеобразными элементами. При слабом газообразовании защита действует на сигнал, при интенсивном - на отключение.

Защита от перегрузки выполняется с одним реле, включённым на ток фазы со стороны источника питания, и действует с выдержкой времени на сигнал, а на необслуживаемых подстанциях - на разгрузку или отключение трансформатора.

Ток срабатывания:

,

где Kотс - коэффициент отстройки, о.е., Kотс=1,05;

Iнт - номинальный ток трансформатора, А;

Kв - коэффициент возврата, о.е., для реле РТ-40 Kв=0,8.

Ток срабатывания реле:

.

Время срабатывания от перегрузки:

.

Защита линии. На линии предусматривается трехступенчатая защита с ТО и МТЗ. Определим возможность применения для линии W1 простой токовой отсечки в качестве основной защиты.

Ток срабатывания отсечки выбирается по условиям:

а) отстройки от максимального тока КЗ на выводах трансформатора со стороны нагрузки:

,

б) отстройки от броска тока намагничивания трансформатора Т1:

,

Принимается IСО=455 А.

Чувствительность отсечки:

.

Следовательно, простая токовая отсечка не может использоваться как основная защита линии.

Рассматривается двухступенчатая токовая защита линии с простой отсечкой и МТЗ, выполняемая по схеме полной звезды с реле типа РТ - 40.

Ток срабатывания МТЗ определяется по условиям:

а) несрабатывание в режиме самозапуска нагрузки секции шин 10,5 кВ ГПП:

;

б) согласование с МТЗ трансформатора Т1:

;

Принимается уставка IСЗ=184,5 А.

;

Чувствительность МТЗ линии в основной зоне при IK2:

;

В резервной зоне при IK2 за трансформатором Т1:

;

Время срабатывания МТЗ линии принимается на ступень селективности Дt=0,4 сек. больше времени срабатывания второй ступени МТЗ трансформатора Т1:

Т.о. двухступенчатая токовая защита линии включает:

а) селективную отсечку с уставкой: ;

б) МТЗ -

2.12 Защита от перенапряжений

Атмосферные перенапряжения - одна из основных причин повреждений и аварийных отключений в сельских электрических установках, объясняемая значительной протяженностью и малым экранированием воздушных линий.

Перенапряжение, возникающее в элементах электроустановок в результате прямого удара линии и при колебании волн перенапряжений, не только приводят к повреждениям оборудования и перерывам электроснабжения, но и представляют значительную опасность для людей и сельскохозяйственных животных, особенно в электроустановках низкого напряжения. Поэтому правильный выбор защитных устройств от атмосферных перенапряжений - весьма важная задача, от решения которой в значительной мере зависит целостность оборудования, надежность электроснабжения потребителей и безопасность людей и животных.Для защиты от прямых ударов молнии служат стержневые и тросовые молниеотводы. Защитные свойства стержневых молниеотводов характеризуются зоной защиты, под которой понимают пространство вокруг молниеотвода, где поражение защищаемого объекта атмосферным разрядом молнии мало вероятно. Радиус защиты rх одиночного стержневого молниеотвода высотой меньше 30 м. определяют по формуле: