Реконструкция зоны подстанции 110/10 кВ "Судиславль" с расчетом токов замыкания на землю методом фазных координат

2,95 кА < 20 кА условие выполняется.

Проверяем выключатель на термическую и динамическую устойчивость к действию токов короткого замыкания:

(кА) < (кА) условие выполняется.

< условие выполняется.

Параметры данного вакуумного выключателя соответствуют режиму работы установки.

Выбор трансформатора тока на стороне 10 кВ

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения. Трансформатор тока работает в режиме близком к короткому замыканию.

На стороне 10 кВ выбираем трансформатор тока ТПЛК-10-У3 [7] - проходной с литой изоляцией для комплектных распределительных устройств.

Вариант исполнения вторичных обмоток 0,5/10Р.

Номинальное напряжение Uном=10 кВ;

номинальный ток: Iном 1= 800 А;

Iном 2= 5 А;

ток электродинамической стойкости iдин=74,5 кА;

ток термической стойкости Iтер= 37,8 кА;

время протекания тока термической стойкости tтер= 3 с.

Проверим выбранный трансформатор по условиям:

Uуст ? Uном,

10 кВ = 10 кВ условие выполняется.

Iном ? I1ном; Iраб.max ? I1ном,

346,4А < 800 А; 364,6 А < 800 А условие выполняется.

Проверяем трансформатор тока на термическую и динамическую устойчивость:

(кА) < (кА) условие выполняется.

< условие выполняется.

Проверяем ТТ на вторичную нагрузку.

Приборы и реле4:

Обмотка 0,5: 2 счетчика (активной и реактивной энергии);

Sсч=2,5 ВА;

Zсч==0,1 Ом;

Zдоп= - 0,1 - 0,2=0,3 Ом.

Обмотка Р: амперметр и 2 токовых реле.

Sпр=0,1 ВА;

Sр=0,8 ВА;

Zпр+р==0,068 Ом

Zдоп=-0,1-0,068=0,032 Ом

Далее только для обмотки 0.5, как наиболее загруженной:

S==0,85 ,

где 1,5 - коэффициент учитывающий увеличение длины соединительных проводов при схеме соединения ТТ в «неполную звезду»;

При установке счетчиков минимально допустимое сечение по условию механической прочности 2,5 .

Выбираем провод ПВ-2,5:

Zпр==0,1 Ом

S2расч=25 (0,1+0,2+0,1)=10 ВА

Sном= S2расч =10 ВА условие выполняется.

Выбранные трансформаторы соответствуют условиям работы.

Выбор трансформаторов напряжения на стороне 10 кВ

Выбираем трансформаторы напряжения типа НТМИ-10-66 [7].

Номинальное напряжение Uном=10 кВ;

номинальная мощность Sном=120 ВА;

класс точности 0,5;

обмотки: основная 100 В;

дополнительная 100/3 В.

Нагрузка вторичной цепи: вольтметр (S=2,6 ВА, цепи РЗА S=9 ВА, счетчики S=25 ВА);

S2расч=2,6 +25+9=36,6 ВА

Sном=120 S2расч=36,6 ВА условие выполняется.

Выбранные трансформаторы напряжения соответствуют условиям работы.

Выбор ограничителей перенапряжения

До 70-х годов традиционным аппаратом для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжения является вентильный разрядник, который содержал нелинейный элемент с симметричной вольт-амперной характеристикой на основе карбида кремния и последовательно включенные с ним искровые промежутки. Из-за относительно слабой нелинейности не линейного элемента он не мог подключаться к сети непосредственно, так как при рабочем напряжении через него протекал бы значительный ток.

В 70-х годах появились нелинейные элементы на основе окиси цинка, имеющие вольт-амперные характеристики с гораздо большей нелинейностью, что позволяло подключать их к сети непосредственно, без последовательных искровых промежутков. В нашей стране защитные аппараты с оксидно-цинковыми элементами получили название ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН). За рубежом подобные аппараты называются безыскровыми разрядниками. Отсутствие последовательных искровых промежутков позволяет значительно улучшить защитные характеристики аппарата и уменьшить его массогабаритные показатели. К началу 70-х годов безыскровые защитные аппараты получили преимущественное распространение.

ОПН представляет собой аппарат опорного типа и содержит высоконелинейный резистор, состоящий из последовательно соединенных в колонку дисков оксидно-цинковых варисторов производства лучших зарубежных фирм, помещенных в изоляционную оболочку. Огранчители исполнения УХЛ1 имеют взрывобезопасный чехол из комбинированной полимерной изоляции: стеклопластиковый цилиндр с оребренным покрытием из кремнийорганической резины.

Принцип работы ОПН заключается в следующем: в нормальном режиме через аппарат протекает незначительный ток (порядка долей мА) при появлении всплесков перенапряжений любой физической природы из-за резкой нелинейной вольт-амперные характеристики ограничителя ток через него возрастает до значений от ампер до десятков килоампер, снижая уровень перенапряжения до заданных значений [20].

Выбираем ограничители перенапряжения.

Для напряжения 10 кВ выбираем ОПН-10/12 УХЛ1.

Для напряжения 110 кВ выбираем ОПН-110/73 УХЛ1.

5. Расчёт ёмкостных токов замыкания на землю в фазных координатах

5.1 Общие сведения о методе фазных координат

Для расчетов любых несимметричных режимов необходимо учитывать собственные и взаимные параметры всех фаз линии. Для этого используют параметры в координатах 3-х симметричных составляющих или в фазных координатах. При этом параметры в 3-х симметричных составляющих справедливы лишь для симметричной линии, а фазные координаты учитывают пофазное различие параметров. Кроме того даже в распределительных сетях есть необходимость рассмотрения режимов 4-х, 5-ти , 6-ти проводных линий, для чего также удобно использовать фазные координаты.

По методу фазных координат любой элемент сети представляется
2К-полюсником относительно К -- числа фаз или проводов. Напряжения и токи на входах и выходах 2К-полюсников зависят от схемы и параметров устройства, замещаемого 2К-полюсником. Напряжение в каждой точке сети определяется относительно узла нулевого потенциала. По этим напряжениям находятся фазные и междуфазные напряжения в любой точке сети.

Метод фазных координат распространен гораздо меньше метода симметричных составляющих. Только в последнее время, благодаря широкому распространению вычислительных машин стало возможным применение этого метода для расчета распределительных сетей.

Суть метода заключается в том, что при расчетах несимметричных режимов схема сети разбивается на участки. Каждый из участков сети моделируется 2К-полюсником в форме Н или Y.

При этом метод фазных координат оперирует матрицами и векторами различной размерности, а численные значения всех элементов матриц и векторов являются комплексными величинами.

2К-полюсники в форме Н позволяют определять напряжение и ток на входе по значению напряжения и тока на выходе. Для каждого 2К-полюсника в форме Н справедливы соотношения [12]:

; (5.1.1)

. (5.1.2)

2К-полюсники в форме Y позволяют вычислять токи на входе и на выходе участка по напряжениям в начале и в конце участка:

; (5.1.3)

, (5.1.4)

где -- напряжения и токи в начале и в конце i-го участка, представляющие собой векторы-столбцы:

; ; ; ,

-- параметры 2К-полюсника i-го участка в форме Н;

-- параметры 2К-полюсника i-го участка в форме Y, представляющие собой квадратные матрицы.

От параметров 2К-полюсника в форме Н можно переходить к параметрам 2К-полюсника в форме Y по соотношениям:

; ; ; . (5.1.5)

Для получения параметров 2К-полюсника в форме Н через параметры 2К-полюсника в форме Y верны формулы:

А = - Yc-1 •Yd; В = Yc-1; С = -Ya •Yc-1 •Yd + Yb; D = Ya •Yс-1. (5.1.6)

Необходимость переходить от одной формы записи параметров элементов другой объясняется тем, что обычно гибридные параметры Н элементов нам не известны. Известными обычно являются схемы внутреннего соединения элементов и либо сопротивления, либо мощности, по которым в дальнейшем и составляется матрица проводимостей. Зная матрицу проводимостей по формулам (5.1.5) всегда можно перейти при расчете к гибридным параметрам Н.

После того, как матрицы параметров для всех элементов сети найдены, определяют матрицу эквивалентных параметров сети. Для этого попарно перемножают матрицы параметров двух ближайших элементов, начиная с конца линии. В конечном итоге формулу для нахождения обобщенных параметров сети можно записать:

. (5.1.6)

Для современного метода фазных координат свойственно предположение, что земля является не проводом, а узлом нулевого потенциала. Такое утверждение справедливо при расчетах сетей различной конфигурации при условии, что ни один ток не протекает по контуру, в котором одной из ветвей является земля. В случае несоблюдения данного условия (как, например, при замыкании на землю) токи в двух ветвях контура, связанных с землей, должны будут протекать во встречных направлениях, чего на практике не наблюдается. К тому же замыкание любой из ветвей на узел нулевого потенциала через малое сопротивление будет являться причиной появления в ветви токов короткого замыкания, что не реально для сети с изолированной нейтралью [14].

Для исключения подобной ошибки предлагается в расчетах сети с изолированной нейтралью учитывать влияние земли как дополнительного проводника, имеющего нулевое сопротивление. Стоит отметить, что данный проводник не должен быть связан с источником напряжения напрямую, иначе ошибка устранена не будет. Исследуя применение метода фазных координат для расчета сетей с глухозаземленной нейтралью можно заметить, что в этом случае влияние земли учитывается именно таким способом. Таким образом, учет влияния земли как дополнительного проводника, позволит избежать ошибки при расчетах режимов замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, а так же позволит согласовать модели элементов сетей с изолированной и глухозаземленной нейтралью. К достоинствам данного подхода так же можно отнести тот факт, что ранее для анализа несимметричных режимов работы сети с помощью метода фазных координат в расчетную схему необходимо было включать сложную модель трансформатора, чего более не требуется. Напряжения в начале линии теперь могут быть заданы вектором-столбцом напряжений непосредственно в начале линии.

5.2 Моделирование блока связи линии с источником

Для согласования линии и источника необходимо ввести модель блока связи линии с источником.

Этот участок линии можно представить в виде схемы замещения, изображённой на рисунке 5.1.



Рисунок 5.1 Схема замещения блока продольных сопротивлений перед линией

В соответствии со схемой (рис. 5.1) между началами и концами участка каждого фазного провода отсутствуют сопротивления, поэтому напряжения в начале и в конце этих участков равны UH1 = UK1, UH2 = UK2, UH3 = UK3.

Для согласования линии и источника, примем продольное сопротивление земли равным 106 Ом.

В матричном виде получим уравнения в форме Н для 2К-полюсника блока связи линии с источником:

(5.2)

- матрица продольных сопротивлений блока связи линии с источником, для четырёхпроводной сети имеет размерность 44.

В результате сравнения уравнений (5.2) с уравнениями (5.1.1) и (5.1.2), получаем параметры 2К- полюсника блока связи линии с источником:

А4 = ; В4 = ; С4 = ; D4 = .

5.3 Моделирование линии электропередач в фазных координатах

Для расчета сложных режимов, когда необходимо учитывать ток, протекающий по земле, или изменение потенциала земли модели, когда земля принимается за узел нулевого потенциала, неприемлемы. Поэтому следует рассчитывать землю, как дополнительный проводник.

Упрощённая модель линии электропередач

Участок линии можно представить «П»-образной схемой замещения в общем случае относительно всех ее «К» проводов. При этом проводимости линии разнесем по концам участка, т.е. получим матрицы:

; .

Так для трехфазной четырехпроводной линии электропередачи эта схема включает продольные активные и индуктивные сопротивления, а также поперечные проводимости между проводами и проводимости проводов на землю (рис. 5.2).

Собственные и взаимные активные и индуктивные (X) сопротивления проводов представлены элементами матрицы :

.

Собственные и взаимные активные (G) и емкостные (B) проводимости проводов представлены элементами матрицы [Y]:

.

Причем указанные полные проводимости разнесены по концам линии электропередачи и равны половине реальной проводимости линии.

проводник замыкание схема ток

Рисунок 5.2 «П»-образная схема замещения 3-х фазной четырехпроводной линии электропередачи

Для анализа работы линии электропередачи и для согласования с трансформаторами и с нагрузками, подключаемыми к линии, можно представить ее в виде 2К-полюсника, где К -- число проводов [12]. В соответствии с полной схемой замещения для получения общих параметров 2К-полюсника линии необходимо составлять большое число систем уравнений по законам Ома и Кирхгофа. Для упрощения получения общих параметров 2К-полюсника линии разделим полную схему замещения (рис. 5.2) на три блока: первый и третий блок включают только поперечные сосредоточенные проводимости [Y/2], а второй блок содержит только сопротивления [Z].

Модель линии состоит из нескольких блоков. Каждый из блоков представим в виде 2К- полюсника в форме «Н», у каждого блока напряжения и токи в начале и в конце связаны уравнениями (5.1.1) и (5.1.2).

Таким образом, для первого блока обозначим параметры 2К-полюсника A1, B1, C1, D1; для второго блока -- A2, B, C2, D2; для третьего блока -- A3, B3. C3, D3. Эти три блока включены последовательно (каскадом) (рис. 5.3). На этом рисунке под Z и Y следует понимать полные собственные и взаимные элементы соответствующих матриц сопротивлений и проводимостей.

Рисунок 5.3 Представление схемы замещения линии в виде 2К-полюсников

Тогда общие параметры 2К-полюсника линии определятся, как произведение параметров 2К-полюсников отдельных блоков. Прежде всего, смоделируем первый и третий блоки -- блоки проводимостей.

Проводимости между проводами ЛЭП и между проводами и землей зависят от параметров линии и могут для каждого провода иметь различную величину. Представим распределенные по всей длине линии проводимости в виде сосредоточенных элементов. Такие проводимости включим между проводами и землей (рис. 5.4).



Рисунок 5.4 Модель поперечных проводимостей линии электропередачи

В соответствии со схемой (рис. 5.4) между началами и концами участка каждого провода отсутствуют сопротивления, поэтому напряжения в начале и в конце участка равны UH1 = UK1, UH2 = UK2, UH3 = UK3, UH4 = UK4.

Проводя преобразования, получим соотношения:

[A1] = [E]; [B1] = [0]; (5.3.1)

[С1] = [Y]; [D1] = [E], (5.3.2)

Где

.

Поскольку для сети с изолированной нейтралью земля считается не нулевым узлом, а дополнительным проводником, то проводимость между фазным проводником и земли учитывается как взаимная проводимость проводников. В этом случае собственная проводимость между проводом и нулевым узлом считается настолько ничтожной, что в расчетах ей можно пренебречь. В теории возможно включение проводимости между любыми двумя узлами, в том числе один из них может быть нулевым. В этом случае часть значений будет стремиться к нулю. Тогда данную проводимость можно не учитывать. Именно поэтому при составлении матриц проводимостей для линии электропередачи сети с изолированной нейтралью проводимость между фазным проводом и нулевым узлом принято равным нулю.

Таким образом, для первого блока, по выражениям (5.3.1) и (5.3.2) получим параметры 2К-полюсника:

[A1] = [E]; [B1] = [0]; [С1] = [Y]; [D1] = [E]. (5.3.3)

Аналогично первому блоку для третьего блока схемы замещения линии (рис. 5.4) получим параметры:

[A3] = [E]; [B3] = [0]; [С3] = [Y]; [D3] = [E]. (5.3.4)

Из общей схемы замещения (рис. 5.3) выделим второй блок -- блок сопротивлений [Z] (рис. 5.5).

Рисунок 5.5 Модель продольных сопротивлений линии электропередачи

Для данного участка составляется матрица продольных сопротивлений, на основании которой вычисляются гибридные параметры в форме Н.

-- матрица собственных и взаимных сопротивлений, для четырехпроводной сети имеет размерность 44.

На примере все элементы матрицы продольных и взаимных сопротивлений отличны от нуля, что говорит о том, что между проводниками существует магнитная связь. Поскольку мы считаем взаимную индуктивность линии равной нулю, то в матрице стоит оставить ненулевыми только диагональные элементы.

В матричном виде получим уравнения в форме Н для 2К-полюсника второго блока линии:

(5.3.5)

где - единичная матрица; - нулевая матрица;

Подставляя уравнения, составленные по законам Ома и Кирхгофа, в уравнения (5.3.5) получим параметры 2К-полюсника второго блока линии:

[А2] = [E]; [В2] = [Z]; [С2] = [0]; [D2] = [E]. (5.3.6)

Для определения параметров 2К-полюсника всей линии объединим, прежде всего, первый и второй блоки [12]. При каскадном включении 2К-полюсников типа Н получим общие параметры по правилам умножения матриц:

.

Находим произведение матриц и затем подставляем значения параметров из (5.3.4, 5.3.5) и (5.3.6). Получим соотношения:

A12 = A1·A2 + B1·C2; A12 = E·E + 0·0 = E;

B12 = A1·B2 + B1·D2; B12 = E·Z + 0·E = Z;

C12 = C1·A2 + D1·C2; C12 = Y·E + E·0 = Y; (5.3.7)

D12 = C1·B2 + D1·D2; D12 = Y·Z + E·E = Y·Z + E.

Для нахождения результирующих параметров линии умножим полученные параметры (5.3.7) на параметры третьего блока (5.3.4), тогда:

.

Находим произведение матриц, а затем, подставляя значения из (5.3.7) и (5.3.4), получим результирующие значения параметров 2К-полюсника линии:

Al = A12·A3 + B12·C3; Al = E·E + Z·Y = E + Z·Y;

Bl = A12·B3 + B12·D3; Bl = E·0 + Z·E = Z;

Cl = C12·A3 + D12·C3; Cl = Y·E + (Y·Z + E) ·Y = 2Y + Y·Z·Y;

Dl = C12·B3 + D12·D3; Dl = Y·0 + (Y·Z + E) ·E = E + Y·Z.

Таким образом, получили параметры эквивалентного 2К-полюсника линии:

AE = E + Z·Y; BE = Z;

CE = 2Y + Y·Z·Y; DE = E + Y·Z. (5.3.8)

В соответствии с системой уравнений (5.1.1) и (5.1.2) для всей линии электропередачи получим уравнения, связывающие напряжения и токи в начале с напряжениями и токами в конце линии:

;

.

Если линия состоит, например, из двух участков разного сечения проводов, имеющих соответственно параметры AE1, BE1, CE1, DE1 и AE2, BE2, CE2, DE2, то общие параметры линии определятся:

AE = AE1·AE2 + BE1·CE2; BE = AE1·BE2 + BE1·DE2;

CE = CE1·AE2 + DE1·CE2; DE = CE1·BE2 + DE1·DE2.

Модель с учётом расположения проводников

Активные сопротивления фазных проводов R1, R2, R3 в общем случае могут отличаться друг от друга по величине. Индуктивные сопротивления фазы X1, X2, X3 учитывают Э.Д.С. самоиндукции и взаимоиндукции между проводами при протекании по ним переменного тока.

Полное комплексное сопротивление каждого провода линии с учётом погонных сопротивлений для каждой К-ой фазы находится как

,

где - длина участка сети.

Матрица полных сопротивлений для трёхфазной четырёхпроводной линии примет вид:

Для определения емкостных проводимостей используют матричные уравнения Максвелла:

,

откуда

.

где U,q - столбцовые матрицы напряжений и зарядов К-фаз линии;

-квадратная матрица потенциальных коэффициентов.

Для её составления находят собственные потенциальные коэффициенты проводов относительно земли и относительные потенциальные коэффициенты проводов относительно друг друга по формулам:

;

; km,

где - средняя высота подвеса провода в пролёте;

- действительный радиус провода;

, - расстояние проводов относительно земли;

А - расстояние между проводами;

С - расстояние между проекциями проводов по горизонтали.

Тогда матрица погонных емкостных проводимостей будет равна:

,

где = 8,8510-12 Ф/м - диэлектрическая проницаемость воздуха.

Полные комплексные проводимости фаз линии длиной (L) определяются как:

.

Таким образом, получаем параметры эквивалентного 2К-полюсника линии с учётом расположения проводов:

AE = E + Z·Y; BE = Z; CE = 2Y + Y·Z·Y; DE = E + Y·Z.

5.4 Моделирование нагрузки и замыкания на землю

Модель нагрузки

Для расчета сетей с изолированной нейтралью нет необходимости учитывать в расчете всю схему потребительской сети. Достаточно знать параметры эквивалентной нагрузки по фазам. Зная нагрузку по фазам потребительскую сеть можно заменить эквивалентной нагрузкой, включенной по схеме «звезда без нулевого провода». Включение нагрузки, соединенной «в звезду» без нулевого провода, в четырехпроводную сеть можно рассматривать как соединение «нулевой точки звезды» с нулевым проводом через большое сопротивление (рис 5.6). Проводимость, подключаемую к фазе, обозначим соответствующим подстрочным индексом.

Рисунок 5.6 Подключение электроприемников, соединенных «в звезду»

Приведенная схема имеет четыре узла и четыре ветви. В соответствии с принятым направлением токов получим матрицу узловых проводимостей:

Вид параметров 2К = 8-полюсника нагрузки, соединенной «в звезду» без нулевого провода, остается прежний [13]:

А=Е; В=0; С=Yф; D= ? E .

Имея матрицы передачи линий электропередачи и нагрузок, можно моделировать в фазных координатах любую распределительную сеть.

Модель замыкания на землю

Поскольку мы предполагаем рассматривать аварийные режимы замыкания одного из концов на землю, поэтому модель аварийного участка будет состоять из модели замыкания на землю. Данный элемент будет описываться матрицей поперечной проводимости. Данная матрица будет иметь размерность 4х4.

В каждой строке такой матрицы в элемент главной диагонали будут записаны собственный проводимости узлов, а в недиагональных элементах - с обратным знаком проводимости между данным узлом и узлом, номер которого соответствует номеру столбца. В случае замыкания на землю диагональный элемент в строке, соответствующей номеру повреждённой фазы, будет иметь большое значение, к примеру, YФА =106 См. А диагональные элементы в строках, соответствующих неповреждённым фазам, будут иметь небольшое значение проводимости, например YФВ = YФС =10-6 См [14].

Вид матрицы с замыканием на землю фазы А:

.

Параметры 2К-полюсника места замыкания фазного провода на землю со стороны потребителя имеют вид:

Az = E; Bz = 0; Cz = Y; Dz =?E.

5.5 Методика моделирования

Модель линии состоит из нескольких блоков. Каждый из блоков представляется в виде 2К- полюсника в форме «Н», у каждого блока напряжения и токи в начале и в конце связаны уравнениями (5.1.1) и (5.1.2).

Поскольку для каждого элемента схемы известны его сопротивления, то можно составить матрицы параметров элементов в Y или H форме. Далее, пользуясь матричной алгеброй, найти значение параметров эквивалентного 2К-полюсника и по заданным значениям напряжения в начале и тока в конце линии можно рассчитать токи и напряжения в любой точке сети. Покажем пример расчета сети с замыканием фазного провода на землю методом фазных координат.

Схема разбивается на четыре отдельных участка с различными параметрами, соединенных последовательно. Обозначим: A4, B4, C4, D4 -- параметры 2К-полюсника блока связи линии с источником; AЕ, BЕ, CЕ, DЕ -- параметры 2К-полюсника линии; Az, Bz, Cz, Dz -- параметры 2К-полюсника места короткого замыкания; Anag, Bnag, Cnag, Dnag -- параметры 2К-полюсника нагрузки. Вся модель сети представляется цепочкой последовательно соединенных 2К-полюсников. Схема замещения для расчета по методу фазных координат представлена на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 Расчетная схема сети 10 кВ для метода фазных координат

После вычисления параметров всех 2К-полюсников сети находим эквивалентный 2К-полюсник путем попарного объединения 2К-полюсников, начиная с конца. Объединение параметров 2К-полюсников производится по правилам умножения матриц. Сначала объединяются 2К-полюсники замыкания на землю и нагрузки:

An = Az·Anag + Bz·Cnag; Bn = Az·Bnag + Bn·Dnag;

Cn = Cz·Anag + Dz·Cnag; Dn = Cz·Bnag + Dz·Dnag.

Полученный 2К-полюсник объединяется с 2К-полюсником линии:

An1 = Al·An + Bl·Cn; Bn1 = Al·Bn + Bl·Dn;

Cn1 = Cl·An + Dl·Cn; Dn1 = Cl·Bn + Dl·Dn.

В конечном итоге получаем эквивалентный 2К-полюсник сети с учетом параметров 2К-полюсника блока связи линии с источником:

An2 = A4·An1 + B4·Cn1; Bn2 = A4·Bn1 + B4·Dn1;

Cn2 = C4·An1 + D4·Cn1; Dn2 = C4·Bn1 + D4·Dn1.

К полученному эквивалентному 2К-полюснику применим формулы (5.1.1) и (5.1.2):

Uн = An2·Uk + Bn2·Ik;

Iн = Cn2·Uk + Dn2·Ik. (5.5.1)

Для решения полученных уравнений задаемся напряжением на входе эквивалентного 2К-полюсника в виде вектора-столбца:

где , , , .

В соответствии со схемой (рис. 5.7) ток на выходе линии после нагрузки равен нулю, Ik = 0. С учетом этого из первого уравнения системы (5.5.1) находим напряжение на выходе эквивалентного 2К-полюсника (в конце сети):

.

Зная напряжение и ток в конце рассматриваемой сети в соответствии с системой уравнений (5.1.1) и (5.1.2) находим напряжение и ток на входе участка по напряжению и току на выходе. Двигаясь от конца сети к началу, находим напряжением в месте короткого замыкания и токи в фазных проводах.

По данной методике проведены исследования токов замыкания на землю для линии протяжённостью 10 км упрощённым методом (таблица А.1) и с учётом расположения проводов (таблица А.2). Результаты исследования представлены в приложении А.

Типовой расчёт в программе MathCAD представлен в приложении А.

5.6 Расчёт токов замыкания на землю отходящих линий подстанции

Алгоритм расчета данного режима по методу фазных координат не отличается от расчета режима с замыканием на землю или любого другого.

Обозначим: A4, B4, C4, D4 -- параметры 2К-полюсника отделяющий четвертый провод от источника питания; AL1, BL1, CL1, DL1 … AL10, BL10, CL10, DL10 -- параметры 2К-полюсника отходящих линий; Az1, Bz1, Cz1, Dz1… Az10, Bz10, Cz10, Dz10 -- параметры 2К-полюсника места замыкания на землю в линиях.

Рассмотрим режим с замыканием на землю со стороны потребителя с учетом дополнительных линий электропередачи, подключенных к тем же шинам, что и поврежденный участок. В расчетной схеме это отразится в виде еще одной модели линии. Поскольку отходящие линии подключены параллельно друг другу, то их входное напряжение будет одинаковым, а значения токов будут зависеть от внутренней схемы подключения и проводимостей элементов (рис. 5.8).

Рисунок 5.8 Схема сети с ответвлением в виде 2К-полюсников

В случае параллельного включения элементов по методу фазных координат возможно рассчитывать сеть, как одну линию с ответвлениями, заменяя другие линии эквивалентной дополнительно включенной нагрузкой к основной линии в точках разветвления. В этом случае, при известных параметрах A, B, C, D в форме H для дополнительных линий находят эквивалентные параметры. Для первой линии эквивалентные параметры Ae1, Be1, Ce1, De1 находят по формулам:

Aе1 = AL1·Az1 + BL1·Cz1; Bе1 = AL1·Bz1 + BL1·Dz1;

Cе1 = CL1·Az1 + DL1·Cz1; Dе1 = CL1·Bz1 + DL1·Dz1.

Аналогичным образом определяют параметры замещения всех отходящих линий.

После нахождения эквивалентных параметров всех линий их преобразуют в вид для подключения в качестве нагрузки:

Ag= E; Bg = 0; Cg = Ce • Ae-1; Dg =E.

В результате после всех преобразования сеть можно представить в виде простой схемы из трех 2К-полюсников (рис. 5.9).

Рисунок 5.9 Итоговая расчетная схема для метода фазных координат

Для нахождения токов и напряжений в любой точке по известным напряжению в начале и току в конце линии необходимо знать параметры эквивалентного 2К-полюсника всей линии. К полученному эквивалентному 2К-полюснику применим формулы (5.1.1 и 5.1.2).

Для решения полученных уравнений задаемся напряжение на входе эквивалентного 2К-полюсника в виде вектора-столбца:

где , , , .

В соответствии со схемой (рис. 5.8) ток на выходе линии после нагрузки равен нулю, Ik = 0. С учетом этого из первого уравнения системы (5.1.1) находим напряжение на выходе эквивалентного 2К-полюсника (в конце сети).

Зная напряжение и ток в конце рассматриваемой сети в соответствии с системой уравнений (5.1.1 и 5.1.2) находим напряжение и ток на входе участка по напряжению и току на выходе. Двигаясь от конца сети к началу, находим напряжением на шинах 10 кВ подстанции.

Результаты исследований токов замыкания на землю для отходящих от подстанции линий приведены в приложении Б.

6. Охрана труда. Безопасность и экологичность

6.1 Введение

Охрана труда - это система законодательных актов, социально - экономических организационных, технических, гигиенических и лечебно - профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Охрана труда включает в себя следующие разделы: 1) правовые основы охраны труда; 2) промышленная санитария; 3) техника безопасности.

В основе системы нормативно-правовых актов в области безопасности жизнедеятельности лежат Конституция Российской Федерации, Трудовой кодекс Российской Федерации, Кодекс РСФСР «Об административных правонарушениях», Гражданский кодекс Российской Федерации, Федеральный закон «Об основах охраны труда в Российской Федерации», Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан, Закон РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», Уголовный кодекс Российской Федерации, постановление Правительства Российской Федерации № 843 «О мерах по улучшению условий и охраны труда» [21].

Основными направлениями государственной политики в области охраны труда согласно статьи 210 Трудового Кодекса являются:

- обеспечение приоритета сохранения жизни и здоровья работников;

- принятие и реализация федеральных законов и иных нормативных правовых актов;

- государственное управление охраной труда;

- государственный контроль и надзор за соблюдением требований охраны труда;

- расследование и учет несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний;

- установление компенсаций за тяжелую работу и работу с вредными и опасными условиями труда, неустранимыми при современном техническом уровне производства и охраны труда;

- распространение передового отечественного и зарубежного опыта работы по улучшению условий и охраны труда;

- участие государства в финансировании мероприятий по охране труда;

- подготовка и повышение квалификации специалистов по охране труда;

- и другие мероприятия.

Требования охраны труда обязательны для исполнения юридическими и физическими лицами при осуществлении ими любых видов деятельности (статья 211).

Все работники организации, в т.ч. руководитель, а также поступающие на работу, обязаны проходить обучение по охране труда и проверку знаний требований охраны труда в порядке, установленном Правительством РФ (статья 225).

Согласно Постановлению Министерства труда и социального развития Российской Федерации от 29 октября 1999 г. № 39 в соответствии со статьей 17 Федерального закона «Об основах охраны труда в Российской Федерации» от 17 июля 1999 г. № 181-ФЗ и Трудового кодекса всем работникам, занятым в производстве с вредными и опасными условиями труда бесплатно (за счет работодателя) выдается специальная одежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты, соответствующие Типовым отраслевым нормам. Средства индивидуальной защиты проходят испытания в лабораториях.

6.2 Анализ состояния безопасности на подстанции

Требования безопасности зависят от вероятности и возможной тяжести электропоражения в тех или иных условиях эксплуатации электрооборудования. Электроустановки классифицируют по значению напряжения. Правила безопасности различают с номинальным напряжением до и выше 1000 В. Данная электроустановка относится к классу выше 1000 В, обслуживается оперативно - выездной бригадой и поэтому здесь требуется особое рассмотрение мер техники безопасности.

На подстанции «Судиславль» в обязательном порядке проводятся инструктажи и обучения безопасности труда, которые носят непрерывный многоуровневый характер. Своевременность обучения безопасности труда работников контролирует инженер по охране труда и техники безопасности, который является ответственным за охрану труда по предприятию.

Обучение безопасности труда при подготовке рабочих, переподготовке, получении второй профессии, повышении квалификации непосредственно на предприятиях организуют работники отдела подготовки кадров или технического обучения с привлечением необходимых специалистов отделов и служб предприятия и других организаций.

По характеру и времени проведения инструктажи подразделяют: вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый, целевой; каждый из которых проводиться в определенное время и имеет свои требования.

Так же работникам на предприятии выдается спецодежда и средства индивидуальной защиты (СИЗ) в соответствии с правилами утвержденные постановлением № 51 Минестерства труда и социального развития РФ от 18.12.1998 г. СИЗ, выдаются рабочим и служащим тех профессий и должностей, которые предусмотрены Типовыми отраслевыми нормами (ТОН) бесплатной выдачи спецодеждой, обуви и других СИЗ.

При несчастных случаях администрацией предприятия ежегодно составляется акт о пострадавших при несчастных случаях. В отчете фиксируются все случаи, вызвавшие утрату работоспособности на один рабочий день или более, в том числе с постоянной утратой трудоспособности или с неполной ее утратой. При приеме на работу, перед ее выполнением, а также при изменении техники безопасности с работниками проводится инструктаж по технике безопасности. Инструктаж проводит инженер по технике безопасности при участии главного специалиста по той отрасли, где работают работники, проходящие инструктаж.

Таблица 6 Анализ производственного травматизма

Показатели	Обозначение или формула	2008 год	2009 год	2010 год
1. Среднесписочная численность рабочих, чел	Р	32	30	35
2. Количество дней нетрудоспособности по заболеваемости, дней	ДЗ	19	14	10
3. Количество дней нетрудоспособности по травматизму, дней	ДТ	-	-	-
4. Число несчастных случаев, в том числе - с инвалидным исходом - со смертельным исходом	П1 П2	- - -	- - -	- - -
5. Показатели производственного травматизма коэффициент частоты коэффициент тяжести	Кч=П*1000/Р Кт=ДТ/(П1-П2)	- -	- -	- -

Анализируя данные таблицы можно сказать, что за последний год количество дней нетрудоспособности по заболеваниям уменьшилось. Несчастных случаев за последние три года зарегистрировано не было.

6.3 Характеристика опасных и вредных факторов

При эксплуатации объекта возможны следующие опасные факторы [18]:

поражение электрическим током при прикосновении к токоведущим частям;

влияние электромагнитного поля на организм;

поражение электрическим током при работе с неисправным инструментом и средств индивидуальной и коллективной защиты;

поражение обслуживающего персонала, находящегося в зоне растекания электрического потенциала при замыкании на землю;

возможность падения персонала с высоты;

возможность поражения персонала при проведении коммутационных операций;

другие факторы.

Для предотвращения влияния опасных факторов на персонал, необходимо предусматривать следующие мероприятия:

персонал должен действовать согласно ПТБ при работе в электроустановках; должна проводится ежегодная проверка знаний, инструктаж по технике безопасности;

при невозможности ограничения времени пребывания персонала под воздействием электрического поля необходимо применить экранирование рабочих мест: экраны над переходами, экранирующие козырьки и навесы над шкафами управления, вертикальные экраны между выключателями на ОРУ 110 кВ, съёмные экраны при ремонтных работах.

установка заземляющего контура, заземление и зануление оборудования;

соблюдение расстояний до токоведущих частей;

применение надлежащей изоляции, а в отдельных случаях - повышенной;

надежного и быстродействующего автоматического отключения частей электрооборудования, случайно оказавшихся под напряжением, и поврежденных участков сети, в том числе защитного отключения;

выравнивание потенциалов;

применения разделительных трансформаторов;

применения напряжений 42 В и ниже переменного тока частотой 50 Гц и 110 В и ниже постоянного тока;

применение предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

пожаро- и взрывобезопасность электроустановок, содержащих маслонаполненные аппараты и кабели, а также электрооборудования, покрытого и пропитанного маслами, лаками, битумами и т.п., должна обеспечиваться в соответствии с требованиями ПУЭ;

выполнение организационно-технических мероприятий для безопасного проведения работ.

6.4 Расчет заземляющего устройства подстанции «Судиславль»

В пределах территории подстанции возможно замыкание на землю в любой точке. В месте перехода тока в землю, если не предусмотрены особые устройства для проведения тока в землю, возникают значительные потенциалы, опасные для людей, находящихся вблизи. Для устранения этой опасности на подстанции предусматривают заземляющие устройства [22], назначение которых заключается в снижении потенциалов до приемлемых значений.

Вспомогательными заземлителями являются металлические предметы любого назначения, так или иначе соединенных с землей.

К основному заземлителю в общем случае присоединяют: вспомогательные заземлители; нейтрали генераторов, трансформаторов, подлежащих заземлению в соответствии с принятой системой рабочего заземления; разрядники и молниеотводы; металлические части электрического оборудования, нормально не находящиеся под напряжением; вторичные обмотки измерительных трансформаторов, нейтрали обмоток 380/220 В силовых трансформаторов.

Рассмотрим расчет заземляющего устройства для данной подстанции [22]:

1. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 0,5 Ом в любое время года.

Удельное сопротивление =100 Омм.

2. Определяем необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественного заземлителя, включенного параллельно, из выражения (6.1):

Rи = , (6.1)

где Rз - допустимое сопротивление заземляющего устройства принятое по п.1;

Rи - сопротивление искусственного заземлителя;

Rе - сопротивление естественного заземлителя.

При расчете заземляющего устройства сопротивлением естественных заземлителей пренебрегаем, они уменьшают общее сопротивление заземляющего устройства, их проводимость идет в запас надежности. Тогда Rи = 0,5 Ом.

3. Определим расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей по формулам:

р.г = удКп.г; р.в = удКп.в,

где уд - удельное сопротивление грунта;

Кп.г и Кп.в - повышающие коэффициенты для горизонтальных и вертикальных электродов соответственно. Принимаем Кп.г.=4,5 и Кп.в.=1,5.

р.г = 1004,5=450 Ом; р.в = 1001,5=150 Ом.

4. Находим сопротивление стеканию тока одного вертикального электрода по выражению (6.4):

Rв.о = , (6.4)

где l - длина стержня, м;

d - диаметр стержня, м;

t - глубина заложения, расстояние от поверхности почвы до середины стержневого заземлителя, м.

В качестве вертикального электрода примем круглый стальной стержень диаметром 14 мм, длиной 5м. Верхние концы стержней заглублены на глубину 0,8 м от поверхности земли.

Таким образом

Н=0,8 м; t=H+l/2; t=0,8+10/2=5,8 м; L=10 м; d=1410-3 м;

Rов.э = Ом.

5. Определим примерное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования по формуле (6.5):

N = , (6.5)

где Rо.в.э - сопротивление растеканию одного вертикального электрода, определенное в п.4;

Rи - сопротивление искусственного заземлителя, найденное в п.2.

Коэффициент использования заземлителя учитывает увеличение сопротивление заземлителя вследствие явления экранирования соседних электродов. Принимаем Ки.в.=0,3.

Тогда

N = .

6. Определим сопротивление стеканию тока горизонтального заземлителя по формуле (6.7):

Rг,э = , (6.7)

где l - длина электрода;

b - ширина полосы;

t - глубина заложения электрода.

Для выравнивания потенциалов по всей площади подстанции выполняется уравнительный контур из стальных полос сечением 40x4 мм2, прокладываемый на глубине 0,8 м от поверхности земли.

Н=0,8 м; t=0,802 м; L=1755 м; b=0,04 м;

Rг,э = Ом.

7. Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов:

Rв.э = ; Rв.э = Ом.

8. Определяем окончательное число вертикальных электродов:

N = ; N = .

9. Таким образом, заземляющее устройство подстанции «Судиславль» состоит из горизонтальных и вертикальных заземлителей. Горизонтальный заземлитель (стальные полосы) прокладывается на расстояние 0,8 - 1 м от фундаментов или оснований оборудования. Заземляющие стержни ввинчиваются в грунт по внешнему контуру заземляющего устройства с расстоянием между стержнями 4 м.

Вокруг заземляющего устройства, вынесенного за территорию подстанции, для выравнивания потенциала укладывается один выравнивающий проводник на расстоянии 1 м в направлении от его границ на глубине 1 м.

6.5 Пожарная безопасность

По пожарной безопасности подстанция относится к категории В. Пожаротушение этого объекта обеспечивается первичными средствами: углекислотными огнетушителями, песком и передвижными средствами ближайшего пожарного депо. На подстанции предусмотрен щит для хранения пожарного инвентаря и средств пожаротушения. Щит укомплектовывается инвентарем и средствами пожаротушения в соответствии с требованиями правил пожарной безопасности и местными инструкциями по пожарной безопасности.

Каждый работник должен четко знать и выполнять требования ППБ и установленный на энергообъекте противопожарный режим, не допускать лично и останавливать действия других лиц, которые могут привести к загоранию и пожару.

Для тушения пожаров в электроустановках под напряжением применяются порошковые или углекислотные огнетушители. На данной подстанции принимаем два углекислотных огнетушителя. Здания должны оборудоваться ручными огнетушителями ОП-5, которые находятся: 4 огнетушителя в дежурном помещении - 2 огнетушителя для ОРУ-110 и КРУН-10, - 2 огнетушителя для дежурного помещения. Огнетушители должны всегда содержаться в исправном состоянии, периодически осматриваться и своевременно перезаряжаться.

Приказом по предприятию назначается ответственный за комплектацию подстанции защитными средствами и средствами тушения пожара, а также за их исправность и своевременную замену при необходимости.

6.6 Экологичность

Влияние подстанции на окружающую среду крайне разнообразно.

Вредное действие магнитного поля на живые организмы, и в первую очередь на человека, проявляется только при очень высоких напряжённостях порядка 150-200 А/м, возникающих на расстояниях до 1-1,5 м от проводов фаз ВЛ, и представляет опасность при работе под напряжением [16].

Непосредственное (биологическое) влияние электромагнитного поля на человека связано с воздействием на сердечно-сосудистую, центральную и периферийную нервные системы, мышечную ткань и другие органы. Вредные последствия пребывания человека зависят от напряжённости поля Е и от продолжительности его воздействия.

Для эксплуатационного персонала подстанции установлена допустимая продолжительность периодического и длительного пребывания в электрическом поле при напряжённостях на уровне головы человека (1,8 м над уровнем земли): 5 кВ/м - время пребывания неограниченно; 10 кВ/м - 180 мин; 15 кВ/м - 90 мин; 20 кВ/м - 10 мин; 25 кВ/м - 5 мин. Выполнение этих условий обеспечивает самовосстановление организма в течении суток без остаточных реакций и функциональных или патологических изменений.

6.7 Мероприятия по совершенствованию безопасности и экологических условий

В качестве совершенствования безопасности и экологических условий необходимо проводить следующие мероприятия:

1. Вовремя проходить: а) все виды инструктажей; б) медицинские осмотры; в) сдачу экзаменов по: технике безопасности, пожарной безопасности, оказанию первой помощи и т.д.

2. Соблюдать осторожность, аккуратность и грамотность при проведении каких-либо работ на территории подстанции.

3. Ответственный за технику безопасности и пожарную безопасность должен вовремя проверять дату последнего испытания средств индивидуальной защиты и пожаротушения, которая указана на штампе.

4. Технические средства передвижения (автомобиль, трактор, бурильно-крановая машина, снегоход) должны находиться в исправном состоянии.

Для лучшего обеспечения безопасности труда на подстанции «Судиславль» необходимо увеличить объем средств, поступающих на охрану труда. Содержание пожарного инвентаря и средств пожаротушения в работоспособном состоянии помогут предотвратить возникновение пожароопасных ситуаций.

Заключение

В данной дипломной работе решены вопросы реконструкции зоны подстанции 110/10 кВ «Судиславль» с расчётом ёмкостных токов замыкания на землю методом фазных координат. Реконструкция зоны подстанции предусматривает замену морально устаревшего оборудования на стороне 110 кВ и на стороне 10 кВ.

Выбрана главная схема подстанции и в соответствии с этой схемой произведён выбор необходимого оборудования с проверкой его на действие токов короткого замыкания. Для этой цели произведён расчёт токов короткого замыкания на шинах подстанции.

Произведён расчёт нагрузки потребителей собственных нужд с выбором трансформаторов.

Проведены исследования ёмкостных токов замыкания на землю методом фазных координат. Проведено сравнение расчетов распределительных сетей в фазных координатах упрощённым методом и с учётом расположения проводов.

Сделан расчёт заземляющего устройства подстанции 110/10 кВ «Судиславль».

Изложена безопасность и экологичность.

Все вопросы решались в соответствии с директивными материалами и руководящими указаниями по проектированию и эксплуатации электроустановок, а также с указаниями руководителя дипломной работы.

Список использованных источников

Аджиманбеков С.Б., Рапутов Б.М. 50 советов сельскому электрику. М.: Колос, 1993. - 64 с.

Атабеков В.Б. Ремонт трансформаторов, электрических машин и аппаратов.: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1983. - 472 с., ил.

Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. - Л.: Агропромиздат, 1990. - 496 с.

Бургучев С.А. Электрические станции, подстанции и системы. 2-е изд., перераб. и доп. М.: издательство «Колос», 1966, 688 с.

Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 176с.

Гончарук В.Н. Расчет и конструирование трансформаторов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.

Каганов И.А. Курсовое и дипломное проектирование; - 3 - е изд., перераб. и доп. - М.: Агопромиздат, 1990. - 351 с.

Кораблев В. П. Электробезопасность (в вопросах и ответах). - М.: Московский рабочий, 1985. - 192 с.

Кунин Р. З., Прудников Н. И. Защитное отключение электроустановок. - Л.: Колос, 1984. - 112 с.

Мартыненко И. И., Тищенко Л. П. Курсовое и дипломное проектирование по комплексной электрификации и автоматизации. - М.: Колос,1978. - 223 с.

Методические указания по выбору трансформаторов, предназначенное для специальностей 0301 - «Электрические станции» и 0303 - «Электроснабжение промышленных предприятии и городов»: для курсового и дипломного проектирования. Составители: Василенко И. Н., Рахимов К. Р., Шеленберг В. Р., Сариев С. И.

Попов Н.М., Солдатов В.А. «Моделирование параметров К-фазных линий электропередачи в фазных координатах». (статья) - Депонирование в ВИНИТИ 08.07.2003, №13069 - В2003, 27 с.

Попов Н.М., Солдатов В.А. Моделирование нагрузок распределительных сетей в фазных координатах / В.А. Солдатов, Н.М. Попов. -- Кострома: Костромская ГСХА, 2003. -- 53 с. -- Деп. в ВИНИТИ. 08.07.2003, № 1308 - В2003.

Попов Н.М., Олин Д.М. Методы расчета однофазных коротких замыканий в электрических сетях 0,38 кВ с глухозаземленной нейтарлью. -- Кострома: Костромская ГСХА, 2006. -- 121 с. -- Деп. в ВИНИТИ 15.05.2006, №656 В2006

Попов Н. М., Олин Д. М. Справочник электрика по электрооборудованию сельского хозяйства для студентов 4, 5, 6 курсов по специальности «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства». - Кострома: КГСХА, 2005. - 102 с.

Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов: Учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов; 2 - е изд., перераб. и доп. / В. М. Блок Г. К., Обушев, Л. Б. Паперно и др.; Под ред. В. М. Блок. - М.: Высшая школа, 1990. - 383 с.

Правила безопасности при работе с инструментами и приспособлениями. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 176 с.

Правила устройства электроустановок. - 7-е изд. М.: изд-во НЦ ЭНАС. 2003.

Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - 3 - е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.

Тиходеев Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. - 2-е изд. С-Петербург: ПэиПК Минтопэнерго РФ, 1999.

Зотов Б.И., Курдюмов В.И Безопасность жизнедеятельности на производстве: Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: КолосС, 2003. - 432 с.: ил.

Фёдоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1972. - 416 с.

Приложение А

Типовой расчёт в программе Mathcad

Пагонные сопротивления проводов и длина линии (км

При обрыве провода R0 и X0 равны Zd

Модель блока связи линии с источником

Параметры блока:

Модель блока линии с учётом расположения проводов

Моделируем ёмкости проводов линии 10 кВ на участке длинной L относительно земли

Исходные данные для линии 10 кВ, провод АС 70

Диэлектрическая проницаемость

Расположение проводов по треугольнику со сторонами 1.3 м

Радиус и сопротивление провода

Стрела провеса

Высота крепления провода на опоре средней фазы относительно земли

Расстояние между проекциями проводов по вертикали

Расстояние между проекциями проводов по горизонтали

Фаза B вверху и посередине

Расстояние проводов относительно земли

Средняя высота подвеса провода в пролёте

Средняя высота подвеса провода в пролёте

Относительный потенциальный коэффициент проводов относительно друг друга:

Ёмкости проводов относительно земли

Модель блока замыкания на землю фазы А



Модель блока нагрузки в конце линии



Объединяем блоки всей линии начиная с конца

Объединяем блок замыкания на землю и блок нагрузки

Объединяем блок линии и полученный блок:

Задаём напряжение в начале линии

Объединяем блок связи линии с источником и полученный блок:



Вид цепи: 4 - вся цепь, 1...3 - характерные точки

Результаты расчётов замыканий на землю упрощённым методом и с учётом расположения проводов

Таблица А.1 Результаты расчётов замыкания на землю упрощённым методом

Замыкание на землю в фазе		A	B	C
Суммарная длина линии 10 км
А	U	6,825122,3	10010149,98	10000-150,03
	I	0,56787,62	0,328-121,77	0,326-61,79
B	U	10000-30,03	6,825-117,65	10010-90,018
	I	0,32658,145	0,567-152,37	0,328-1,77
С	U	1001029,98	1000089,96	6,8252,34
	I	0,328118,24	0,326178,46	0,567-32,373
Нормальный режим работы
	A	B	C
U	57740	5774120	5774-120
I	0,18988,245	0,189-151,75	0,189-31,755

Таблица А.2 Результаты расчётов замыкания на землю с учётом расположения проводов

Замыкание на землю в фазе		A	B	C
Суммарная длина линии 10 км
А	U	3,871127,47	10000149,99	10000-150,02
	I	0,64288,09	0,346-115,47	0,355-67,44
B	U	10000-30,02	3,904-112,78	10010-90,009
	I	0,35452,7	0,647-152,06	0,3544,54
С	U	1000029,99	1000089,97	3,8726,929
	I	0,365123,74	0,348172,15	0,642-32,256
Нормальный режим работы
	A	B	C
U	57570,266	5805120,01	5759-120,2
I	0,16687,91	0,163-152,02	0,166-31,9

Приложение Б

Результаты расчёта токов замыкания на землю отходящих линий подстанции 110/10 кВ «Судиславль» в фазных координатах

Таблица Б.1 Результаты расчёта токов замыкания на землю

Линия 1
Замыкание на землю в фазе		A	B	C
Суммарная длина линии с учётом ответвлений 24,42 км
А	U	23,114128,451	10020149,9	10000-150,13
	I	1,56889,23	0,848-114,57

Подобные документы

• Электроснабжение карьера

  Расчет электроснабжения участка разреза. Требования к схемам электроснабжения. Выбор подстанций и трансформаторов. Расчет электрических сетей, токов короткого замыкания, токов однофазного замыкания на землю в сети 6 кВ. Выбор защитной аппаратуры.
  
  курсовая работа [182,9 K], добавлен 06.01.2013
  

• Расчет токов коротких замыканий

  Расчет параметров схемы замещения прямой последовательности в именованных единицах для сверхпереходного и установившегося режима короткого замыкания. Расчет начального значения периодической составляющей токов трехфазного короткого замыкания в точках.
  
  дипломная работа [970,6 K], добавлен 04.03.2014
  

• Проверка соответствия заданного электрооборудования объекта нормам пожарной безопасности Правил устройства электроустановок, проверочный расчет силовой и осветительной сети

  Проверочный расчет силовой сети по условию нагрева. Расчет защиты электродвигателя от токов перегрузки. Защита магистральной сети от токов короткого замыкания предохранителем. Защита групп осветительной сети от токов короткого замыкания и перегрузки.
  
  курсовая работа [152,0 K], добавлен 22.03.2018
  

• Расчет токов короткого замыкания

  Расчет аналитическим способом сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания, используя точное и приближенное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах. Определение периодической составляющей короткого замыкания.
  
  курсовая работа [2,8 M], добавлен 21.08.2012
  

• Расчет токов короткого замыкания в энергосистеме

  Расчет токов сверхпереходного и установившегося режимов в аварийной цепи при симметричном и несимметричном коротком замыкании. Построение векторных диаграмм токов и напряжений в данных единицах в точке короткого замыкания. Аналитический расчет токов.
  
  курсовая работа [412,6 K], добавлен 13.05.2015
  

• Расчет токов короткого замыкания в сети внешнего и внутреннего электроснабжения промышленных предприятий

  Расчет короткого замыкания и его параметров в электроустановках напряжением до 1 кВ. Определение действующего значения периодической слагающей тока короткого замыкания в произвольный момент времени. Построение векторных диаграмм токов и напряжений.
  
  курсовая работа [431,9 K], добавлен 21.08.2012
  

• Расчёт токов короткого замыкания, релейной защиты и автоматики для кабельной линии

  Проектирование кабельной линии. Расчет токов короткого замыкания, определение сопротивлений элементов сети. Выбор комплектных трансформаторных подстанций и распределительных устройств. Расчет параметров релейной защиты, селективности ее действия.
  
  курсовая работа [677,2 K], добавлен 01.05.2010
  

• Проектирование РЭС ТОО "КЭЦ" с расчетом компенсирующей установки для шин на 10 кВ

  Детальная разработка электроснабжения цеха ЗРДТ "КЭЦ". Определение нагрузок на воздушную линию электропередачи, номинальных токов и токов короткого замыкания. Выбор электрооборудования понизительной подстанции. Расчет схемы заземления и молниезащиты.
  
  дипломная работа [596,0 K], добавлен 07.07.2015
  

• Расчет токов короткого замыкания и выбор электрооборудования

  Расчет трехфазного короткого замыкания, параметров и преобразования схемы замещения. Определение долевого участия источников в суммарном начальном токе короткого замыкания и расчет взаимных сопротивлений. Составление схемы нулевой последовательности.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.03.2015
  

• Расчет трансформаторной подстанции для питания потребителей

  Расчет нагрузки и выбор главной схемы соединений электрической подстанции. Выбор типа, числа и мощности трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания. Выбор электрических аппаратов и проводников. Релейная защита, расчет заземления подстанции.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 17.12.2014
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам