Проектирование городских электрических сетей

Таблица 45

Расчёт сопротивлений прямой и нулевой последовательности кабельных линий

КЛ
КЛ-11	2х70	42,42	0,549	0,065	2,039	0,741	11,64	1,38	43,25	15,72
КЛ-12	2х70	18,18	0,549	0,065	2,039	0,741	4,99	0,59	18,53	6,74
КЛ-15	2х70	18,18	0,549	0,065	2,039	0,741	4,99	0,59	18,53	6,74
КЛ-13	70	60,6	0,549	0,065	2,039	0,741	33,27	3,94	123,56	44,90



Рисунок 12 - Схема замещения прямой последовательности (для расчёта трёхфазного тока КЗ

Рисунок 13 - Схема замещения нулевой последовательности (для расчёта однофазного тока КЗ)

Ток трёхфазного короткого замыкания определяем по формуле:

,



где среднее номинальной напряжение сети, в которой произошло КЗ, В;

суммарные соответственно активное и индуктивное сопротивления схемы замещения прямой последовательности относительно точки КЗ, включая сопротивления аппаратов и переходные сопротивления контактов, начиная от нейтрали понижающего трансформатора, мОм.

Ток однофазного короткого замыкание определяется по формуле:

,

где среднее номинальное напряжение сети, В, где произошло КЗ;

суммарные соответственно активное и индуктивное сопротивления схемы замещения прямой последовательности относительно точки КЗ, включая сопротивления аппаратов и переходные сопротивления контактов, начиная от нейтрали понижающего трансформатора, мОм;

суммарные соответственно активное и индуктивное сопротивления схемы замещения нулевой последовательности относительно точки КЗ, включая сопротивления аппаратов и переходные сопротивления контактов, начиная от нейтрали понижающего трансформатора, мОм.

Сопротивления нулевой последовательности трансформатора с низшим напряжением до 1кВ при схеме соединения обмоток принимаем равными сопротивлениям прямой последовательности.

При определении тока однофазного КЗ необходимо составить схему прямой обратной и нулевой последовательности. Сопротивления обратной последовательности (равно сопротивлению прямой последовательности. При определении тока однофазного КЗ в сопротивлении прямой последовательности нужно учитывать активное сопротивление дуги. Для всех точек мы находим ток КЗ без учета дуги, определяем сопротивление цепи КЗ и после по графику зависимости приведенную в стр.43, определяем значение Значение тока однофазного КЗ, найденное без учета сопротивления дуги умножаем на коэффициент

При расчёте трёхфазного К.З., максимального тока К.З., будем считать, что нагрузки питаются по двум линиям, а при расчёте однофазного К.З., минимального К.З., будем считать, что питание осуществляется по одной линии.

Рассчитываем ток трёхфазного КЗ в точке К1.

Суммарное активное сопротивление равно:

Суммарное реактивное сопротивление равно:

Ток трехфазного КЗ равен:

Рассчитываем ток однофазного КЗ в точке К1.

Суммарное активное сопротивление прямой и обратной последовательностей равно:

Суммарное реактивное сопротивление прямой и обратной последовательностей равно:



Суммарное активное сопротивление нулевой последовательностей равно:

Для всех остальных точек выполняем аналогичный расчет. Результаты сводим в таблицу 46.

Таблица 46

Расчёт токов КЗ в сети 0,4 кВ

№ точки
К1	2,84	9,8	22,63	2,84	9,8	2,84	8,78	29,63	0,75	17,54
К2	2,85	9,8	22,63	2,85	9,8	2,85	8,78	29,64	0,75	17,53
К3	14,54	11,18	12,59	14,54	11,18	46,15	24,5	88,65	0,87	6,80
К4	2,85	9,8	22,63	2,85	9,8	2,85	8,78	29,64	0,75	17,53
К5	7,89	11,77	16,29	7,89	11,77	21,43	15,52	53,96	0,81	10,40
К6	2,85	9,8	22,63	2,85	9,8	2,85	8,78	29,64	0,75	17,53
К7	7,89	11,77	16,29	7,89	11,77	21,43	15,52	53,96	0,81	10,40
К8	2,85	9,8	22,63	2,85	9,8	2,85	8,78	29,64	0,75	17,53
К9	36,17	15,71	5,855	36,17	15,71	126,46	53,68	216,3	0,97	3,11

13.4 Проверка кабелей в сети 0,4 кВ по допустимому отклонению напряжения

Выбранные сечения кабелей должны быть проверены по допустимому отклонению напряжения аналогично проверке кабелей напряжением 10 кВ. При этом допустимое значение расчетных потерь напряжения в сети 0,38 кВ составляет 4 - 6 %. Большие значения относятся к линиям, питающим здания с малой потерей напряжения во внутридомовых сетях (малоэтажные и односекционные здания), меньшие значения - к линиям, питающим здания с большей потерей напряжения во внутридомовых сетях (многоэтажные, многосекционные жилые здания, крупные общественные здания и учреждения).

Таблица 47

Проверка кабелей 0,4 кВ по допустимой потере напряжения

Параметры линии	Нормальный режим	Послеаварийный режим
Линия		мОм	мОм	кВт	квар		кВт	квар
КЛ-11	2х70	11,64	1,38	106,17	30,55	0,80	212,34	61,1	1,60
КЛ-12	2х70	4,99	0,59	106,17	30,55	0,34	212,34	61,1	0,68
КЛ-15	2х70	4,99	0,59	106,17	30,55	0,34	212,34	61,1	0,68
КЛ-13	70	33,27	3,94	49,77	22,8	1,09	99,54	45,6	2,18

Все кабели проверку проходят

13.5 Выбор аппаратов защиты

При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки проводов и кабелей, а также короткие замыкания вызывают повышение температуры токопроводящих жил и изоляции свыше допустимых величин, вследствие чего изоляция преждевременно изнашивается. Это может в некоторых случаях привести к пожару или поражению людей электрическим током. Для предотвращения указанных повреждений в сетях устанавливают защитные аппараты (плавкие предохранители, автоматические выключатели), которые обеспечивают отключение участка цепи при непредвиденном увеличении токовой нагрузки сверх длительно допустимой.

Для защиты отдельных элементов распределительных сетей 0,38 кВ подавляющее применение находят плавкие предохранители благодаря простоте их конструкции, малой стоимости, надежности в работе и других преимуществ. В городских распределительных сетях в основном применяются предохранители типа ПН-2.

Автоматические выключатели обеспечивают быструю и надежную защиту проводов и кабелей от токов перегрузи и токов КЗ. Они могут быть также использованы для нечастых коммутаций (включений и отключений) цепи. Таким образом, автоматические выключатели одновременно выполняют функции защиты и управления. В электрических сетях общественных и жилых зданий и коммунальных предприятий широко распространены автоматы серий А3100, АП-50, АЕ-2000, А3700 и др.

Выбор предохранителей производят по условиям:

1) ,

2) ,

3) ,

,

- номинальное напряжение сети, кВ;

- максимальный ток к.з. сети, А;

- максимальный расчётный ток, А;

- коэффициент перегрузки, учитывающий превышение тока двигателя сверх номинального значения в режиме пуска. Предполагаем, что у нас легкий пуск и примем коэффициент перегрузки равным 2,5;

- пусковой ток двигателя, А.

Кроме указанных условий, токи плавких вставок должны соответствовать кратностям допустимых длительных токов (согласование с сечением)

4) ,

где - длительно допустимый ток защищаемого участка сети;

а также проходить по условию чувствительности:

5) ,

где - минимальный ток к.з.

Выбор автоматических выключателей производим по условиям:

1) ,

где - наибольший расчетный ток нагрузки;

- номинальный ток расцепителя автоматического выключателя.

2) ,

пиковый ток группы электроприёмников, А

3) Отстройка от длительно допустимых токов:

- для автоматических выключателей только с электромагнитным расцепителем (отсечкой): ,

- для автоматических выключателей с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки): ,

- для автоматических выключателей с регулируемой характеристикой (если имеется отсечка, то ее кратность не ограничивается): ,

4) Отстройка от минимальных токов короткого замыкания:

- для автоматических выключателей только с электромагнитным расцепителем:

при ,

при ,

- для автоматических выключателей с регулируемой характеристикой:

,



5) Проверка по отключающей способности: ,

Расчёт пикового тока дома №11

Т.к. дома №11,12,15 подключенные к ТП-3 одинаковые, значит и пиковые токи этих домов тоже будут одинаковые и равны

Расчёт пикового тока дома №13

Расчёт пикового тока ТП №3



Таблица 48

Выбор предохранителей в сети 0,4 кВ

№													Тип
11	318,92	385,74	154,29	2х70	400	1200	400	400	1200	6,8	40	12,59	ПН2-400
12	318,92	385,74	154,29	2х70	400	1200	400	400	1200	10,4	40	11,77	ПН2-400
15	318,92	385,74	154,29	2х70	400	1200	400	400	1200	10,4	40	11,77	ПН2-400
13	158,03	224,85	89,94	70	400	1200	250	200	600	3,11	100	5,55	ПН2-250

Таблица 49

Выбор автоматического выключателя в сети 0,4 кВ

Место установки	Расчётные данные	Паспортные данные
ТП №3	380	795,96	1121,35	5,84	22,63	380	1600	1600	40
Выбираем выключатель: Э63



14. Расчет отклонений напряжения для режимов максимальных и минимальных нагрузок

В процессе проектирования городских сетей возникает вопрос определения их параметров с учетом уровней напряжения в различных точках сетей в пределах действующих требований к качеству напряжения.

Согласно ГОСТ 13109-97 значения допустимых отклонений напряжения от номинального напряжения на зажимах ЭП составляют:

5% - нормально допустимые значения отклонений напряжения;

10% - предельно допустимые значения.

Параметры сети должны быть выбраны таким образом, чтобы независимо от режима работы и местоположения ЭП в сети на их зажимах выдерживались отмеченные уровни напряжения. С этой целью вся сеть от центра питания (ЦП) до ЭП должна быть проверена на допустимые отклонения напряжения с учетом режимов отклонения напряжения на шинах ЦП. В случаях, когда отклонения выходят за указанные пределы, необходимо вносить изменения в принятые параметры сети или использовать соответствующие технические мероприятия по поддержанию напряжения.

При рассмотрении отклонений напряжения необходимо различать ЭП, ближайшие к ЦП и наиболее удаленные от него. При этом напряжение у ближайшего приемника не должно превышать номинального на допустимое отклонение (верхний предел отклонения). Напряжение у наиболее отдаленного приемника не должно отклоняться на допустимый предел (нижний предел отклонения). Кроме того, расчет отклонений напряжения производится для режимов максимальных и минимальных нагрузок.

Расчет отклонений напряжения в любой точке сети одного уровня напряжения в общем случае производится по формуле:

,



где алгебраическая сумма добавок напряжения, создаваемых регулирующими средствами, %;

сумма потерь напряжения до рассматриваемой точки, %.

В курсовом проекте сумма потерь напряжения на вводе рассматриваемого здания будет складываться из потерь напряжения в сети 10 кВ потерь напряжения в трансформаторе ТП и потерь напряжения в сети 0,38 кВ . Следует принять, что специальные устройства для регулирования напряжения на линиях отсутствуют. В предварительном расчете считаем, что устройства ПБВ трансформаторов ТП находятся в нейтральном положении.

Тогда расчет отклонения напряжения в любой точке сети для системы двух напряжений приближенно производится по формуле:

,

где - отклонение напряжения на шинах ЦП, принимается .

Расчет потерь напряжения в сетях 10 кВ и 0,38 кВ для режима максимальных нагрузок произведен соответственно в п.п. 9.4 и 13.2. Для расчета потерь напряжения в режиме минимальных нагрузок принимаем, что минимальная нагрузка распределительной сети составляет 30 % от максимальной.

Потери напряжения в обмотках двухобмоточного трансформатора в % определяются по формуле:

,

где активная нагрузка трансформатора, МВт;

реактивная нагрузка трансформатора, Мвар;

напряжение на зажимах трансформатора, кВ;

номинальное напряжение сети, кВ;

активное сопротивление обмоток трансформатора, Ом;

реактивное сопротивление трансформатора.

,

где номинальное напряжение обмоток трансформатора, кВ;

номинальная мощность трансформатора, МВА;

потери короткого замыкания в трансформаторе, МВт.

,

где номинальное напряжение обмоток трансформатора, кВ;

номинальная мощность трансформатора, МВА;

напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Для максимального режима:

Для минимального режима:

Тогда, в соответствии с определёнными ранее величинами для максимального режима, с учётом того, что наиболее удалённая нагрузка от ТП3 - дом №13:

Тогда, в соответствии с определёнными ранее величинами для минимального режима, с учётом того, что наиболее приближенная нагрузка для ТП3 - дом №15:

Таким образом, расчётные значения отклонений напряжения во всех режимах не превышают допустимого отклонения, и, соответственно, нет необходимости производить выбор уставок ПБВ сетевых трансформаторов.



Заключение

В данном курсовом проекте был произведён расчёт городской сети. При разработке курсового проекта учитывалось то, что система электроснабжения должна обладала высокими технико-экономическими показателями и обеспечивать соответствующую степень качества и требуемую степень надежности электроснабжения проектируемого объекта.

При расчёте использовались методика расчёта нагрузок методом коэффициента спроса и методом удельных нагрузок, рассчитывалось количество жителей микрорайона, выбор числа, мощности, места расположение ТП, выбор трансформаторов ГПП, решались вопросы компенсации реактивной мощности в сети 10 кВ. Были рассчитаны токи КЗ в сети 10 кВ и в сети 0,4 кВ. По полученным результатам токов были проверены все элементы на действие токов КЗ. Кабельные линии, питающие нагрузки, были проверены по потере напряжения и все КЛ проверку прошли. Была выбрана защитно-коммутационная аппаратура. Также был произведён расчёт отклонений напряжение. Данные отклонений напряжений находятся в предела ГОСТа.



Литература

1. Методические указания к курсовому проекту "Проектирование городских электрических сетей"- Мариуполь, ПГТУ, 2003 г.

2. Электрическая часть станций и подстанций / Под ред. А.А. Васильева. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. ГОСТ 28249-93 Межгосударственный стандарт «Короткие замыкания в электроустановках до 1000 В».

4. Козлов В.А. Городские распределительные электрические сети. - Л.: Энергоатомиздат, 1982.

5. ГОСТ 13109-97 Межгосударственный стандарт «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»

6. Правила устройства электроустановок

7. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. -- 4-е изд., перераб и доп.

Размещено на Allbest.ru