Продолжительность использования максимума нагрузки Т_м приводится в табл.10 П.1[1].

Максимальный ток участка линии высокого напряжения определяется по формуле

,

Где S_p - полная расчетная мощность, кВА;

U_ном - номинальное напряжение, кВ.

Расчёт сечения проводов ведётся для всех участков сети ТП1-ТП6, расчет сечения проводов на остальных участках ведется аналогично, и результаты расчётов сводятся в таблицу10.1

Таблица 10.1 - Расчёт сечения проводов в сети высокого напряжения

11. Определение потерь напряжения в высоковольтной сети и трансформаторе

Токи короткого замыкания в высоковольтной сети определяются в следующих точках: на шинах распределительной подстанции, на шинах высокого напряжения наиболее удаленной ТП и на шинах высокого напряжения расчетной ТП-6.

Токи короткого замыкания определяются методом относительных единиц. За основное напряжение принимается напряжение, равное U_осн.=1,05U_ном

Ток трехфазного короткого замыкания определяется по формуле

,

где Z - полное сопротивление до точки короткого замыкания, Ом.

,

где r_л - активное сопротивление провода до точки короткого замыкания, Ом;

х_л - реактивное сопротивление провода до точки короткого замыкания, Ом;

х_сист - реактивное сопротивление системы, Ом.

,

S_к - мощность короткого замыкания на шинах высоковольтного напряжения, мВА.

Ток двухфазного короткого замыкания определяется по формуле

.

Ударный ток определяется по формуле

,

где к_уд - ударный коэффициент, который определяется по формуле

,

где Т_а - постоянная времени затухания определяется по формуле

Реактивние сопротивление системы Xсист = 5,923 Ом

В.В. линия № 1

Длина линии 5,385 км

Сопротивление линии Roл = 6,139 Ом

Сопротивление линии Xoл = 2,423 Ом

В.В. линия № 2

Длина линии 2 км

Сопротивление линии Roл = 3,6 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,9 Ом

В.В. линия № 3

Длина линии 1,802 км

Сопротивление линии Roл = 3,244 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,811 Ом

В.В. линия № 4

Длина линии 5,099 км

Сопротивление линии Roл = 9,178 Ом

Сопротивление линии Xoл = 2,294 Ом

В.В. линия № 5

Длина линии 0,5 км

Сопротивление линии Roл = 0,9 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,225 Ом

В.В. линия № 6

Длина линии 2 км

Сопротивление линии Roл = 3,6 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,9 Ом

Н.В. линия № 1

Длина линии 41,492 м

Сопротивление линии Roл = 0,074 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,012 Ом

Н.В. линия № 2

Длина линии 422,385 м

Сопротивление линии Roл = 0,481 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,126 Ом

Н.В. линия № 3

Длина линии 580,345 м

Сопротивление линии Roл = 0,239 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,174 Ом

Н.В. линия № 4

Длина линии 584,663 м

Сопротивление линии Roл = 0,485 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,175 Ом

Сопротивление трансформатора Rтр = 0,002 Ом

Сопротивление трансформатора Xтр = 0,171 Ом

Расчёты ведутся для всех точек, результаты расчётов приведены в табл. 17.1

Расчет токов короткого замыкания в сети 0,38кВ

Токи короткого замыкания в сети 0,38 кВ определяются в следующих точках: на шинах 0,4 кВ ТП-6 и в конце каждой отходящей линии.

За основное напряжение принимается напряжение, равное U_осн=1,05U_ном Ток трехфазного короткого замыкания определяется по формуле, приведенной выше. Полное сопротивление участка сети определяется по формуле

,

где х_тр - реактивное сопротивление трансформатора, Ом;

r_тр - активное сопротивление трансформатора, Ом.

Реактивное сопротивление трансформатора определяется по формуле

,

где U_к.р.% - реактивная составляющая тока короткого замыкания, %; S_ном. - мощность трансформатора 35/0,4 кВА.

Активное сопротивление трансформатора определяется по формуле

,

где U_к.а.% - активная составляющая тока короткого замыкания, %;

Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле

где z_тр /3 - полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания на корпус, Ом, (табл. 29[1]);

z_п - полное сопротивление петли фазного и пулевого провода, Ом.

где r_Ф - активное сопротивление фазного провода, Ом;

r_N - активное сопротивление нулевого провода, Ом;

x_Ф - реактивное сопротивление фазного провода, Ом;

x_N - реактивное сопротивление нулевого провода, Ом;

Расчёты ведутся для точек К4 и К5, результаты остальных расчётов приведены в таблице 16.1

Ik1(3)= 0,4/10,259 = 3,581

Ik1(2)= 0,866/3,581 = 3,102

Ik2(3)= 0,4/24,672 = 1,489

Ik2(2)= 0,866/1,489 = 1,289

Ik3(3)= 0,4/24,672 = 1,489

Ik3(2)= 0,866/1,489 = 1,289

Ik4(3)= 36,75/0,296 = 1,35

Ik4(2)= 0,866/1,35 = 1,169

Ik5(3)= 36,75/0,344 = 1,16

Ik5(2)= 0,866/1,16 = 1,005

Ik6(3)= 36,75/0,984 = 0,406

Ik6(2)= 0,866/0,406 = 0,352

Ik7(3)= 36,75/0,729 = 0,548

Ik7(2)= 0,866/0,548 = 0,474

Ik8(3)= 36,75/1,036 = 0,386

Ik8(2)= 0,866/0,386 = 0,334

Tak1 = 5,923/0 = 0

Kak1 = 1+exp(-0.01/0) = 1

iудk1 = 1.41*1*3,581 = 5,065

Tak2 = 9,471/3340,673 = 0,002

Kak2 = 1+exp(-0.01/0,002) = 1,029

iудk2 = 1.41*1,029*1,489 = 2,168

Tak3 = 9,471/3340,673 = 0,002

Kak3 = 1+exp(-0.01/0,002) = 1,029

iудk3 = 1.41*1,029*1,489 = 2,168

Tak4 = 0,171/0,747 = 0,228

Kak4 = 1+exp(-0.01/0,228) = 1,957

iудk4 = 1.41*1,957*1,35 = 3,737

Tak5 = 0,183/24,198 = 0,007

Kak5 = 1+exp(-0.01/0,007) = 1,267

iудk5 = 1.41*1,267*1,16 = 2,08

Tak6 = 0,297/151,944 = 0,001

Kak6 = 1+exp(-0.01/0,001) = 1,006

iудk6 = 1.41*1,006*0,406 = 0,578

Tak7 = 0,345/75,825 = 0,004

Kak7 = 1+exp(-0.01/0,004) = 1,111

iудk7 = 1.41*1,111*0,548 = 0,861

Tak8 = 0,346/153,122 = 0,002

Kak8 = 1+exp(-0.01/0,002) = 1,012

iудk8 = 1.41*1,012*0,386 = 0,552

Таблица 16.1- Результаты расчётов токов короткого замыкания

17. Выбор и проверка аппаратуры высокого напряжения ячейки питающей линии

Согласно ПУЭ электрические аппараты выбирают по роду установки, номинальному току и напряжению, проверяют на динамическую и термическую устойчивость. Ячейка питающей линии представляет собой комплектное распределительное устройство наружной или внутренней установки. КРУН комплектуется двумя разъединителями с короткозамыкателями (QS) для создания видимого разрыва цепи при проведении профилактических и ремонтных работ обслуживающим или оперативным персоналом, выключателем нагрузки (QF) и комплектом трансформаторов тока (ТА), которые служат для питания приборов релейной защиты и приборов учёта электрической энергии. Однолинейная упрощённая схема КРУН представлена на рис.

Рисунок 17.1 - Однолинейная упрощённая схема КРУН.

Для выбора и проверки электрических аппаратов высокого напряжения целесообразно составить таблицу, куда вносятся исходные данные места установки аппарата и его каталожные данные.

Таблица 17.1 - Сравнение исходных данных места установки, с параметрами выключателя, разъединителя, трансформатора тока

Как видно из таблицы 17.1 параметры всех выбранных аппаратов удовлетворяют предъявляемым требованиям.

18. Выбор и проверка высоковольтной и низковольтной аппаратуры на подстанции

Разъединитель QS1 выбирается по тем же условиям, что и разъединитель питающей линии:

тип РНД(З)-35/1000;

номинальный ток 1000 А;

номинальное напряжение 35 кВ;

амплитуда сквозного тока 64 кА;

ток термической стойкости 25 кА

Для защиты трансформатора с высокой стороны устанавливаются предохраните FU1 - FU3. Ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условию

А.

Принимается предохранители типа ПК-16 с током плавкой вставки 16 А.

Шины 0,4 кВ подключаются к трансформатору через рубильник QS2 типа Р2315 с номинальным током 600А.

Трансформаторы тока ТА1-ТА3 типа ТК20 служат для питания счётчика активной энергии СА4-И672.

Линия уличного освещения защищается предохранителями FU4-FU6, типа НПН-2 с номинальным током плавкой вставки 16А, управление уличным освещением осуществляется магнитным пускателем КМ типа ПМЛ.

Выбор автоматических выключателей на отходящих линиях производится исходя из следующих условий

1. , к_с.з = 1;

2. ;

3. ;

4. .

Линия №1 Максимальный ток - 6,257 А, ударный ток - 2,08 кА, двухфазный ток короткого замыкания - 1005,036 А, однофазный ток короткого замыкания - 561,452 А. К установке принимается автоматический выключатель АЕ2063 с током теплового расцепителя 8 А, током электромагнитного расцепителя 96, и током динамической стойкости 15 кА.

1. 8 А>6,257 А;

2. 15 кА>2,08 кА;

3. 1005,036/96=10,469;

4. 561,452/96=5,848

Линия №2 Максимальный ток - 45,448 А, ударный ток - 0,578 кА, двухфазный ток короткого замыкания - 352,013 А, однофазный ток короткого замыкания - 183,942 А. К установке принимается автоматический выключатель А3163 с номинальным током А, током теплового расцепителя 50 А, током электромагнитного расцепителя 500, и током динамической стойкости 15 кА.

1. 50 А>45,448 А;

2. 15 кА>0,578 кА;

3. 352,013/500=0,704;

Выбранный автоматический выключатель не удовлетворяет третьему условия. Дополнительно устанавливаем защитную приставку ЗТ-0,4 с током уставки от однофазного КЗ 125 А. Получаем коэффициент: 2,816

4. 183,942/500=0,367

Выбранный автоматический выключатель не удовлетворяет четвертому условия. Дополнительно устанавливаем защитную приставку ЗТ-0,4 с током уставки от однофазного КЗ 125 А. Получаем коэффициент: 1,471 Следовательно все условия выполняются

Линия №3 Максимальный ток - 90,655 А, ударный ток - 0,861 кА, двухфазный ток короткого замыкания - 474,812 А, однофазный ток короткого замыкания - 271,27 А. К установке принимается автоматический выключатель АЕ2056 с номинальным током А, током теплового расцепителя 100 А, током электромагнитного расцепителя 1200, и током динамической стойкости 15 кА.

1. 100 А>90,655 А;

2. 15 кА>0,861 кА;

3. 474,812/1200=0,395;

Выбранный автоматический выключатель не удовлетворяет третьему условия. Дополнительно устанавливаем защитную приставку ЗТ-0,4 с током уставки от однофазного КЗ 300 А. Получаем коэффициент: 1,582

4. 271,27/1200=0,226

Выбранный автоматический выключатель не удовлетворяет четвертому условия. Дополнительно устанавливаем защитную приставку ЗТ-0,4 с током уставки от однофазного КЗ 300 А. Получаем коэффициент: 0,904

Линия №4 Максимальный ток - 58,534 А, ударный ток - 0,552 кА, двухфазный ток короткого замыкания - 334,351 А, однофазный ток короткого замыкания - 178,793 А. К установке принимается автоматический выключатель АЕ2064 с номинальным током А, током теплового расцепителя 63 А, током электромагнитного расцепителя 756, и током динамической стойкости 15 кА.

1. 63 А>58,534 А;

2. 15 кА>0,552 кА;

3. 334,351/756=0,442;

Выбранный автоматический выключатель не удовлетворяет третьему условия. Дополнительно устанавливаем защитную приставку ЗТ-0,4 с током уставки от однофазного КЗ 189 А. Получаем коэффициент: 1,769

4. 178,793/756=0,236

Выбранный автоматический выключатель не удовлетворяет четвертому условия. Дополнительно устанавливаем защитную приставку ЗТ-0,4 с током уставки от однофазного КЗ 189 А. Получаем коэффициент: 0,945 Следовательно все условия выполняются

19. Выбор устройств от перенапряжений

Защиту подстанций напряжением 20 - 35 кВ выбирают в зависимости от их мощности. Если мощность подстанции менее 630 кВА, на каждой ее системе шин устанавливают комплект вентильных разрядников, расположенных возможно близко к трансформаторам и присоединенных к заземляющему контуру подстанции кратчайшим путем. Кроме того, на расстоянии 150 - 200 м от подстанции на всех подходящих воздушных линиях монтируют комплекты трубчатых разрядников РТ-1 или заменяющих их защитных искровых промежутков ПЗ-1 (при токах короткого замыкания, меньших нижнего предела, гасящегося трубчатыми разрядниками). Сопротивление заземления этих разрядников РТ-1 или промежутков ПЗ-1 должно быть не более 10 Ом.

На питающих линиях для защиты разомкнутых разъединителей или выключателей у приемных порталов или у вводов в закрытое распределительные устройства дополнительно устанавливают трубчатые разрядники РТ-2 или защитные промежутки ПЗ-2, присоединяя их к заземляющему контуру подстанции. Подстанции мощностью 630 кВ-А и больше защищают так же, но дополнительно все воздушные линии передачи, подходящие к этим подстанциям на расстояние 150 - 200 м, При этом трубчатые разрядники РТ-1 или защитные промежутки ПЗ-1 устанавливают в начале подходов линий передачи, защищенных тросами. Протяженные молниеотводы заземляют на каждой опоре подходов, причем импульсные сопротивления заземлений должны быть не более 10 Ом. В начале подхода к заземлению опоры присоединяют трос и разрядник РТ-1 или промежуток ПЗ-1. В конце подхода трое к заземленному контуру подстанции не присоединяют, а обрывают на первой опоре от подстанции. При этом пролет (50 - 60 м), не защищенный тросом, должен перекрываться защитными зонами стержневых молниеотводов, устанавливаемых для защиты открытых подстанций такой мощности.

20. Расчёт контура заземления подстанции

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединена, нейтраль трансформатора, должно быть не более 4 Ом при номинальном напряжении 380 В. Это сопротивление должно быть обеспечено с учётом за-землителей нулевого провода ВЛ-0,38 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. При этом сопротивление заземлителя, расположенного в не-, посредственной близости от нейтрали трансформатора, т.е. на ТП, и сопротивление повторного заземлителя не должны быть более 30 Ом. Сопротивление заземлителей нулевого рабочего провода каждой ВЛ-0,38 кВ должно быть не более 10 Ом.

В сельских сетях в качестве заземлений рекомендуется применять угловую сталь. Сопротивление одного электрода из угловой стали, погруженного вертикально с вершиной на поверхности земли, определяется по формуле

,

где b_уг - ширина уголка, м;

р - удельное сопротивление грунта, Ом м;

1_с. - длина стержня, м.

18,8496,7=126,295 Ом

Предварительное число стержней одиночного повторного заземления нулевого рабочего провода, которое нужно выполнить на концах ВЛ длиной более 200 м и на вводах от ВЛ к электроустановкам, подлежащим занулению, определяется по формуле

,

Число стержней на ТП без учета взаимного экранирования

,

Зная п_од, l_од и а - расстояние между стержнями, по приложению П.1 [Л1] определяется коэффициент взаимного экранирования з_с.

Тогда результирующее сопротивление стержневых заземлителей на ТП определяется по формуле

126,295/19,2=6,577Ом.

Сопротивление соединительной полосы в_п = 40мм, длиной l = 33 м,

проложенной на глубине h = 0,5м с учетом коэффициента экранирования з_c

определяется по формуле

,

Ом,

расчетное сопротивление заземляющего устройства одиночного повторного заземлителя на ВЛ-0,38 кВ не должно превышать 30 Ом

,

Ом.

Если на одной линии ВЛ-0,38 кВ имеется п одиночных повторных заземлителей, то сопротивление заземлителей нулевого рабочего провода не должно превышать 10 Ом

,

Ом.

Тогда при количестве отходящих линий ВЛ-0,38 кВ сопротивление нейтрали трансформатора ТП не должно превышать 4 Ом

,

Ом.

21. Определение себестоимости распределения электроэнергии

Эта себестоимость складывается из отчислений на амортизацию и текущий ремонт соответствующих звеньев передающего устройства, стоимости потерь электроэнергии в этих звеньях и расходов на их обслуживание и эксплуатацию. Чтобы определить стоимость ежегодных отчислений на амортизацию и текущий ремонт, необходимо вычислить стоимость сооружений

,

где К_т.п - стоимость КТП;

К_0,38 - стоимость сооружения линий 0,38 кВ.

К=10000+600001,628=107733,233руб.

Отчисления от капиталовложений определяются по формуле

,

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности, Е_н= 0,12.

руб.

Издержки на амортизацию вычисляются по формуле

,

где р_а = 0,064 и р_а = 0,05 нормативы амортизационных отчислений капитальных затрат для ТП и ЛЭП.

руб.

Стоимость обслуживания линий 0,38 кВ и трансформаторной подстанции

где г - стоимость одной условной единицы, г = 35 руб;

п - количество условных единиц.

Количество условных единиц определяется по формуле

,

3,909+2.5=6,409,

24,326 руб.

Стоимость потерь энергии в трансформаторе и ВЛ-0,38 кВ определяются по формуле

,

где С₀ - 1кВт ч потерянной энергии, С₀ = 5коп;

ДW_mр - потери энергии в трансформаторе, кВтч;

ДW_0,38 - потери энергии в линиях 0,38 кВ, кВтч.

руб.

Общая стоимость потерь определяется по формуле

,

руб.

Стоимость 1 кВтч отпущенного потребителю от шин высокого напряжения ТП6 определяется по формуле

,

коп.

Список литературы

1. Коваленко В.В., Ивашина А.В., Нагорный А.В., Кравцов А.В. Электроснабжение сельского хозяйства. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. - СтГАУ, АГРУС, 2004. -99с.

2. Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства. -М., Агропромиздат, 1990. -496с.: ил.

3. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -368с.: ил.

4. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. /Под ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновксого. -М.: Энергия, 1981.