Проектування міських електричних мереж

Необхідно обрати найбільш вигідну потужність РП. Для цього використаємо дані проектної практики щодо потужності РП в залежності від щільності навантаження.

Площа району, що розглядається: . Включаючи котеджне містечко:

Сумарне навантаження району: S=19,163 МВ·А.

Поверхнева щільність навантаження:

.

Оскільки найбільша поверхнева щільність перевищує 15, то обираємо для встановлення два РП.

6.2 Вибір схеми розподільчої мережі 10 кВ

Схеми розподільчих мереж середньої напруги 10 кВ, що споруджуються на території міста, повинні забезпечувати рівень надійності електропостачання споживачів, необхідну якість електроенергії, мати можливість систематичного розвитку по мірі збільшення навантаження без корінного переобладнання, бути зручними в експлуатації і безпечними в обслуговуванні.

В залежності від розмірів міста, розміщення підстанцій глибокого вводу, розподільча мережа середньої напруги може приєднуватися безпосередньо до РУ 10 кВ джерел живлення чи може містити додаткову ланку у вигляді живлячої мережі 10 кВ і РП. Згідно ПУЕ необхідне техніко-економічне обґрунтування спорудження РП. Однак, як показує досвід розвитку міських мереж, в зв'язку з віддаленістю джерел живлення, а також за умовами зручності експлуатації в більшості випадків спорудження РП необхідне.

Основний принцип побудови розподільчої мережі - це поєднання петльових ліній 10 кВ, що резервуються. В нормальному режимі петльові схеми розімкнені біля точок струморозподілу. Петльові лінії 10 кВ своїми кінцями опираються на різні секції шин центрів живлення чи РП, внаслідок чого створюється можливість двохстороннього живлення кожної ТП. До кожної петльової лінії 10 кВ підключається близько 5-10 ТП. Завдяки простоті та наглядності, вигідним техніко-економічним показникам петльові схеми рекомендуються в якості основних при побудові розподільчих мереж середньої напруги.

Рис. 6.1 Петльова схема розподільчої мережі напругою 10 кВ

Для нашого району обираємо наступну схему розподільчої мережі:

РП1-ТП10-ТП13-ТП14-ТП15-ТП11-РП2 з перемичкою ТП13-ТП14;

РП1-ТП5-ТП3-ТП2-ТП1-РП1 з перемичкою ТП2-ТП3;

РП2-ТП9-ТП8-ТП7-ТП4-РП2 з перемичкою ТП7-ТП8.

РП1- ТП16.

6.3 Розрахунок і перевірка перерізів розподільчої мережі 10 кВ

Перерізи кабелів розподільчої мережі 10 кВ обирають по економічним показникам, що забезпечують мінімум приведених витрат - метод економічних інтервалів, з подальшою перевіркою по нагріву в нормальному і післяаваріному режимах по термічній стійкості струмів короткого замикання.

Обираємо для розподільчої мережі 10 кВ кабелі марки NA2XSY. Структура кабелю зображена на рис. 6.2.

Високовольтні кабелі NA2XSY - це алюмінієві одножильні кабелі в ізоляції із "сухого зшитого" поліетилену (XLPE), екрановані.

Рис. 6.2 Структура кабелю NA2XSY

Конструкція кабелю NA2XSY:

- жила: багато дротяна, алюмінієва ущільнена;

- ізоляція: внутрішній напівпровідний шар - ізоляція жили з "сухого зшитого" поліетилену (XLPE) - зовнішній шар напівпровідний.

- екран: мідні дроти і мідна стрічка;

- оболонка: виконана з негорючого ПВХ пластикату.

Область застосування:

Для підключення трансформаторних станцій, комутаційних вузлів, електростанцій, промислових будівель. Для прокладення в землю, канали, на кронштейни, в сухих і вологих приміщеннях, де не очікуються механічні ушкодження, а кабелі не схильні до механічного розтягання. Завдяки хорошим показникам заземлення ці кабелі полегшують прокладення трас в важких умовах.

Технічні характеристики:

- Температурний режим: від -5°C до +70°С;

- Максимальна температура провідника: +90 °С;

- Максимальна температура провідника при короткому замиканні:

+250 °С (тривалість короткого замикання 5 сек.);

- Температура при монтажі: от +5 °С до +50 °С;

- Номінальна напруга:

U0/U 6/10 кВ, 12/20 кВ, 18/30 кВ;

-

- Робоча напруга:

для 6/10 кВ = Макс. 12 кВ;

12/20 кВ = Макс. 24 кВ;

18/30 кВ = Макс. 36 кВ.

- Випробувальна напруга:

для 6/10 кВ = 15 кВ;

12/20 кВ = 30 кВ;

18/30 кВ = 45 кВ.

Таблиця 6.1 Технічні характеристики кабелю марки NA2XSY

Число жил, номіналь- ний переріз,	Максимальний зовнішній діаметр, мм	Вага міді, кг/км	Вага алюмінію, кг/км	Вага кабелю, кг/км	Допустимі струмові навантаження кабелю при прокладці
					в землі	в повіт- рі
1х50/16	29	190	147	750	171	181
1х70/16	31	190	206	850	209	226
1х95/16	32	190	279	950	249	275
1х120/16	34	190	353	1050	283	317
1х150/25	35	190	441	1300	316	359
1х185/25	37	295	544	1400	358	412
1х240/25	39	295	706	1650	416	489
1х300/25	40	295	882	1850	469	559
1х400/25	45	410	1176	2300	532	651

Знайдемо лінійна квадратичну потужність променя РП1-ТП10-ТП13:

кВ·А.

Робочий струм в нормальному режимі для променя РП1-ТП10-ТП13:

А.

Перерізи вибираємо по струмовим інтервалам, які приведені у таблиці 6.2.

Таблиця 6.2

	35	50	70	95	120	150
	0-34	34-51	51-79	79-128	128-165	165-213
	-	171	209	249	283	316

По струмовим інтервалам обираємо переріз: F=95 .

Перевіримо обраний переріз за умовами нагріву:

А.

Отже умова виконується.

Лінійна квадратична потужність променя РП2-ТП11-ТП15-ТП14:

кВ·А.

Робочий струм в нормальному режимі для променя РП2-ТП11-ТП15-ТП14:

А.

По струмовим інтервалам обираємо кабель переріз: F=120

Перевіримо обраний переріз за умовами нагріву:

А.

Отже умова виконується.

В післяаварійному режимі розглянемо випадок аварії на головній ділянці. Тоді по другій головній ділянці буде протікати сума потужностей всіх приєднаних ТП:

А.

Перевіримо обрані перерізи по умовах нагріву:

А.

Отже умова виконується.

Обираємо кабель NA2XSY перерізом F=120

Лінійна квадратична потужність променя РП1-ТП5-ТП3:

кВ·А.

Робочий струм в нормальному режимі для променя РП1-ТП5-ТП3:

А.

По струмовим інтервалам обираємо переріз: F=120 .

Перевіримо обраний переріз за умовами нагріву:

А.

Отже умова виконується.

Лінійна квадратична потужність променя РП1-ТП1-ТП2:

кВ·А.

Робочий струм в нормальному режимі для променя РП1-ТП1-ТП2:

А.

По струмовим інтервалам обираємо переріз: F=95 .

Перевіримо обраний переріз за умовами нагріву:

А - умова виконується.

В післяаварійному режимі розглянемо випадок аварії на головній ділянці. Тоді по другій головній ділянці буде протікати сума потужностей всіх приєднаних ТП:

А.

Перевіримо обрані перерізи по умовах нагріву:

А - умова виконується.

Обираємо кабель NA2XSY перерізом F=95

Лінійна квадратична потужність променя РП2-ТП9-ТП8:

 кВ·А.

Робочий струм в нормальному режимі для променя РП2-ТП9-ТП8:

А.

По струмовим інтервалам обираємо переріз: F=95

Перевіримо обраний переріз за умовами нагріву:

А - умова виконується.

Лінійна квадратична потужність променя РП2-ТП4-ТП7:

кВ·А.

Робочий струм в нормальному режимі для променя РП2-ТП4-ТП7:

А.

По струмовим інтервалам обираємо переріз: F=95

Перевіримо обраний переріз за умовами нагріву:

А - умова виконується.

В післяаварійному режимі розглянемо випадок аварії на головній ділянці. Тоді по другій головній ділянці буде протікати сума потужностей всіх приєднаних ТП:

 А.

Перевіримо обраний переріз по умовах нагріву:

А - умова виконується.

Обираємо кабель NA2XSY перерізом F=95

Робочий струм в нормальному режимі для ділянки РП1-ТП16:

А.

По струмовим інтервалам обираємо переріз: F=50

Перевіримо обраний переріз за умовами нагріву:

А - умова виконується.

Вибрані по економічним показникам та перевірені за умовами нагріву в нормальному та після аварійному режимах перерізи кабелів розподільчої мережі 10 кВ повинні бути скоректованими за умовою термічної стійкості до струмів короткого замикання. При багатофазних коротких замиканнях в розподільчий мережі 10 кВ повинна забезпечуватись цілісність кабельних ліній.

Знайдемо мінімально допустимий переріз кабельних ліній за умови термічної стійкості до струмів короткого замикання:

,

де - струм короткого замикання в розрахунковій точці, А; - фіктивний час спрацьовування захисту, приймається рівним дійсному часу спрацьовування захисту, ; с - стала нагріву, с = 90 (для кабелів з алюмінієвими жилами).

На шинах РП 8000 А , тоді маємо:

мм².

Отже робимо висновок, що вибраний нами переріз задовольняє вимогам термічної стійкості.

7. Впровадження автоматизованих систем комерційного обліку в котеджному містечку

7.1 Автоматизація обліку електроенергії на базі PLC технологій

Технологія Power Line Communication (PLC) - телекомунікаційна технологія, що базується на використанні силових електромереж для високошвидкісного інформаційного обміну. Основою технології Powerline є використання частотного поділу сигналу, при якому високошвидкісний потік даних розбивається на декілька відносно низько швидкісних потоків, кожний з яких передається на окремій частоті, з наступним їхнім об'єднанням в один сигнал.

PLC- зв'язок (або зв'язок по низьковольтній мережі) здійснюється безпосередньо по мережевим дротам 0,4 кВ. Це своєрідна траса для передачі даних від лічильника до пульта контролера. При цьому контролерові зовсім не потрібний доступ в приміщення - необхідна інформація автоматично або за запитом передається на необхідний рівень автоматизованої інформаційно-вимірювальної системи комерційного обліку електроенергії (АІВС КОЕ), розміщеної в енергозбутовій компанії. Крім того, використання PLC- технологій дає можливість виявляти факти розкрадань електроенергії, повідомляти про них, і при необхідності дистанційно відключати подачу електроенергії “неплатникам”.

Переваги автоматичних систем комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ) на основі лічильників «Енергомера» з PLC-модемом:

1. Низькі витрати на розгортання системи (немає необхідності в прокладці додаткових ліній зв'язку, лічильник готовий до передачі даних з моменту включення в мережу).

2. Високий рівень захищеності ліній зв'язку (мережа 0,4 кВ) від руйнівних дій.

3. Немає обмежень по розміщенню лічильника.

4. Можливість опиту видалених лічильників і лічильників, розташованих на зашумленних лініях, - за рахунок механізму автоматичної ретрансляції.

5. Висока надійність, перешкодозахищена і живучість системи збору даних, за рахунок наявності альтернативних маршрутів проходження інформації.

6. Двосторонній канал зв'язку з лічильником, що дає можливість дистанційного керування і зміни параметрів.

Економічний ефект від впровадження АСКОЕ на основі лічильників «Енергомера» з PLC-модемом досягається за рахунок:

* підвищення точності обліку, а отже розрахунків за спожиту (відпущену) електроенергію;

* своєчасного виявлення і локалізації осередків втрат і розкрадань;

* своєчасного виявлення неплатників;

* скорочення витрат на збір і обробку інформації (зменшення штату контролерів);

* своєчасного виявлення і заміни, що вийшли з ладу, приладів обліку.

Технічні засоби АІВС КОЕ для всіх споживачів:

7.2 Автоматизована система комерційного обліку електроенергії котеджного містечка

На веденні житлових будівель абонентів встановлюються лічильники CЕ102 з вбудованими PLC- модемами, а також трифазні електронні лічильники CЕ303 (СЕ301) з вбудованими PLC- модемами. Пристрій збору і передачі даних УСПД-164-01М, який розташований в шафі АСКОЕ в приміщенні трансформаторної підстанції, автоматично отримує інформацію від електронних лічильників абонентів по низьковольтних електричних мережах (0,38 кВ) за допомогою стаціонарних PLC- модемів СЕ832С4, встановлених на кожній з фаз живлячих ліній.

У приміщенні трансформаторної підстанції встановлюються трифазні багато тарифні прилади обліку СЕ303 (СЕ301), що мають клас точності 0,5 (1,0), які забезпечують сумарний облік по кожній лінії, що відходить. Збір інформації на УСПД 164-01М здійснюється по фрагменту локальної промислової шини EIA485.

УСПД-164-01М робить автоматичний збір інформації з приладів обліку, виконує функцію синхронізації часу в підключених лічильниках, а також забезпечує Центру збору і обробки інформації (ЦСОІ) доступ до накопичених даних. Як канали передачі інформації в ЦСОІ можливе вживання виділених і комутованих телефонних ліній, каналів зв'язку стандарту GSM, а також локальної мережі Ethernet.

Відмітною особливістю пропонованого рішення є наявність вбудованого механізму автоматичної ретрансляції даних в мережі 0,4 кВ (до 7 рівнів), при якому кожен лічильник може бути ретранслятором.

Збір інформації можливо робити безпосередньо на переносний персональний комп'ютер (Notebook) з подальшим перенесенням інформації в базу даних центру збору і обробки інформації (резервний канал зв'язку).

У лічильниках СЕ102, СЕ303 (СЕ301) передбачена функція управління навантаженням. У лічильниках СЕ102 модифікації R8 передбачено внутрішнє силове реле для дистанційного відключення навантаження. У лічильниках СЕ102 модифікації S7 для дистанційного відключення навантаження необхідний зовнішній пристрій захисного відключення з дистанційним управлінням.

У лічильниках СЕ303 (СЕ301) для дистанційного відключення навантаження необхідний зовнішній комутуючий пристрій.

Рис. 7. 1 Схема побудови АСКОЕ котеджного містечка з використанням PLC- технології

Організація функції управління навантаженням споживачів здійснюється по наступних алгоритмах:

1) ручне дистанційне керування навантаженням споживачів (0,4 кВ) (відключення/включення) по команді оператора АСКОЕ;

2) автоматичне відключення навантаження по таймеру приладу обліку з прив'язкою до внутрішнього добового тарифного розкладу;

3) здійснення автоматичних відключень в разі перевищення заданого ліміту потужності (енергії) з прив'язкою до внутрішнього добового тарифного розкладу;

Література

1. ДБН В.2.5-23-2003. Проектування електрообладнання об'єктів цивільного призначення. - К., 2004

2. Методические указания к выполнению курсового проекта "Проектирование местных электрических сетей". / Сост. Н.О.Малий. - Киев.: КПИ, 1992. - 56 с.

3. Козлов В.А. Городские распределительные электрические сети. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 224 с., ил.

4. Козлов В.А. Электроснабжение городов. - Л.: Энергия, 1977. - 280с., ил.

5. Зорин В.В., Тиcленко В.В. Системы электроснабжения общего назначения. Чернигов.: ЧГТУ, 2005. - 341 с.

6. Правила устройства электроустановок. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

7. http://www.energomera.ru/

Размещено на Allbest.ru