Забезпечення об'єктів електричною енергією

2.5 Оцінка результатів розрахунків і рекомендації по вибору місткості комутуючих конденсаторів

Результати розрахунків дозволили оцінити погрішність наближеного аналітичного методу. На рис. 2.24 приведені результати розрахунку погрішності у визначенні величини напруги на конденсаторі в кінці комутації струмів у фазах. Уточнений чисельний розрахунок дає дещо менші значення напруги , що пояснюється, перш за все тим, що ЕРС двигуна не залишається незмінної на інтервалі комутації струмів у фазах, а також тим, що і уточнюється тривалість інтервалу .

Максимальна погрішність відповідає режиму холостого ходу і збільшується із зменшенням , оскільки із зростанням місткості комутуючих конденсаторів збільшується величина і погрішність від її наближеної оцінки.

Рисунок 2.24 - Погрішність розрахунку величини напруги на онденсаторі аналітичним методом порівняно з розрахунком на ЕОМ

На рис. 2.25 приведені результати розрахунку погрішності визначення величини - сумарної тривалості двох етапів перезаряду комутуючих конденсаторів.

Основну роль в зменшенні величини в порівнянні з наближеним аналітичним розрахунком грає зменшення , що зв'язано, по-перше, з тим, що розряд походить від меншої напруги (відповідно до рис. 2.25), а по-друге з тим, що розряд відбувається більш швидко за рахунок наявності пульсацій в струмі . Остання причина найбільш істотна, тобто зняття допущення про нескінченну величину індуктивності дроселя, що розгладжує приводить до зменшення величини . Найбільша погрішність відповідає режиму холостого ходу ((), в якому пульсації максимальні. В цьому ж режимі найбільш істотно виявляється вплив на зміна місткості комутуючих конденсаторів. Так із зменшенням погрішність аналітичного методу збільшується за рахунок зростання пульсацій. Аналогічним чином впливає і зміна величини , проте при зміні індуктивності згладжуючого дроселя в реальних межах цей вплив трохи і їм можна нехтувати. Це, у свою чергу, дозволяє провести оцінку оптимального значення і вибір комутуючого конденсатора незалежно від величини індуктивності згладжуючого дроселя.

Рисунок 2.25 - Погрішність розрахунку величини сумарного часу перезарядів конденсаторів аналітичним методом порівняно з розрахунком на ЕОМ

Критерій вибору місткості комутуючих конденсаторів виступає умова зниження комутаційних перенапружень на двигуні [6]:

,

найважчим режимом для виконання якого є режим холостого ходу . При цьому, як показали чисельні розрахунки на ЕОМ, реальна величина менше значення, визначеного по наближених аналітичних виразах, тобто існує можливість збільшення місткості комутуючих конденсаторів з відповідним зниженням рівня перенапружень. Як випливає з рис. 2.26, при граничне значення місткості відповідає значенню , а згідно уточненим чисельним розрахункам гранична нерівність буде досягнута при . На рис. 2.27 приведена залежність для і , розраховані по наближених аналітичних виразах і ЕОМ. Рис. 2.27 ілюструє те, що досягається при зміні від значення 7,4 до 5,24 зниження перенапружень: збільшення місткості на 40% дозволяє понизити перенапруження при номінальному навантаженні приблизно на 15%, при полуторократному перевантаженні по струму - на 18% (порядку 100В). Залежність на рис. 2.27 розраховані по аналітичних виразах, оскільки в оцінюваних режимах номінального навантаження і перевантаження по струму погрішність у визначенні невелика.

Рисунок 2.26 - Залежність при розрахунку аналітичним методом і на ЕОМ

Рисунок 2.27 - До розрахунку можливого зниження перенапружень на двигуні при збільшенні місткості комутуючих конденсаторів

електропостачання мережа безпечність аеродром

3. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ АЕРОПОРТУ

3.1 Визначення розрахункового силового навантаження об'єктів системи електропостачання аеропорту

Вихідні дані до розрахунку системи електропостачання аеропорту приведені у додатку А.

З формули (3.1) виведено розрахункове силове активне навантаження для окремого об'єкта аеропорту при напрузі 0,38/0,22 кВ:

, (3.1)

де - коефіцієнт попиту і-го об'єкта;

- установлена активна потужність і-го об'єкта.

Розрахункове силове реактивне навантаження і-го об'єкта визначено за формулою:

, квар, (3.2)

де tgц - відповідає значенню коефіцієнта потужності cosц і-го об'єкта.

Розрахункове силове повне навантаження і-го об'єкта визначено як:

, кВА, (3.3)

За формулами (3.1), (3.2) і (3.3) визначено розрахункове силове активне, реактивне та повне навантаження кожного об'єкта аеропорту.

, кВт;

, квар;

, кВА

Результати розрахунків для об'єктів аеропорту наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 - Визначення розрахункового силового навантаження об'єктів аеропорту

№ об'єкта	Назва об'єкта	Рустс кВт	Кп,во		Результати розрахунків
					Pр.с, кВт	Qр.с, квар	Sр.с, кВА
1	КДП, РСП	6900	0,19	0,65/1,17	1311	1534	2018
2	Аеродром	6300	0,14	0,65/1,17	882	1032	1358
3	БРЛГ, ВЗ	5800	0,11	0,7/1,02	638	651	912
4	Сховище ПММ, Сховище	4800	0,16	0,60/1,33	768	1021	1278
5	Авто ТЕЧ, Авіо ТЕЧ	5000	0,12	0,65/1,17	600	702	923
6	СКП, КПІ, РСБН,	6200	0,17	0,65/1,17	1054	1233	1622
7	БПРМ, ДПРМ, Техпозиція, компресорна станція	1800	0,17	0,66/1,14	306	349	464
Усього	5559	6522	8575

Визначення розрахункового навантаження загального електричного освітлення об'єктів аеропорту.

Методом коефіцієнта попиту визначається розрахункове навантаження загального електричного освітлення об'єкта [11]. Для цього спочатку визначено установлене (номінальне) активне навантаження і-го об'єкта Р_р.о.і , якщо воно не визначено розрахунком, який у курсовій роботі не проводиться. На етапі визначення загального навантаження об'єкта його розраховано за формулою:

, (3.4)

де k - коефіцієнт, що враховує потужність пускових приладів залежно від джерела світла (для ламп розжарювання приймається k = 1,0; для ламп типу ДРЛ k = 1,1; для ЛЛ низького тиску стартерних k = 1,2, безстартерних - k=1,35);

р_п.о.і. - питоме навантаження загального освітлення і-го об'єкта, Вт/м;

F_і. - площа і-го об'єкта, що підлягає освітленню, м².

Розрахункове активне навантаження загального освітлення і-го об'єкта визначено як:

, кВт (3.5)

де k _п.о - коефіцієнт попиту загального освітлення.

Для невеликих виробничих будівель (об'єктів аеропорту) приймається коефіцієнт попиту загального освітлення k _п.о = 1; для виробничих будівель, що складаються з окремих великих прольотів, - k _п.о = 0,95; для виробничих будівель, що складаються з багатьох окремих приміщень, - k _п.о = 0,85.

Розрахункове реактивне навантаження загального освітлення і-го об'єкта визначено за формулою:

, квар, (3.6)

де - відповідає значенню коефіцієнта потужності і-го об'єкта залежно від типу джерела світла.

Розрахункове повне навантаження загального освітлення і-го об'єкта визначено за формулою:

,кВА (3.7)

За формулою (3.4) розраховується установлене (номінальне) активне навантаження загального освітлення, за формулами (3.5) - (3.7) - розрахункові активне, реактивне та повне навантаження загального освітлення кожного об'єкта підприємства.

кВт;

кВт;

, квар;

, кВА

Результати розрахунків для об'єктів аеропорту наведені в таблиці 3.2.

Визначення розрахункового навантаження БПРМ, ДПРМ, Техпозиції, компресорної станції

Якщо у вихідних даних задана кількість ЕД 4, 6 та більше, то кількість робочих ЕД обчислюють за формулою:

, (3.8)

де N - задана кількість ЕД, шт.;

2 - кількість резервних ЕД.

.

Таблиця 3.2 - Визначення розрахункового навантаження загального електричного освітлення об'єктів аеропорту

№ об'єкту	Площа об'єкту, м	Тип ламп	, Вт/м	Результати розрахунків
				Pуст.о, кВт	Pр.о, кВт	Qр.о, квар	Sр.о, кВА
1	4320	Розжарювання	16	69	66	0	66
2	2160	Люмінесцентні	11	29	27,6	9,1	29
3	4320	Дугові ртутні	12	57	54	93,4	108
4	5760	Розжарювання	16	92	87	0	87
5	8640	Люмінесцентні	12	124	118	39	124
6	5760	Дугові ртутні	11	69,7	66	114	132
7	648	Розжарювання	18	12	11,4	0	11,4
Усього	452,7	430	255,5	557,4

Таким чином, для компресорної станції слід визначити загальне розрахункове навантаження з СД силовим навантаженням та навантаженням загального електричного освітлення.

Розрахункова активна потужність СД напругою 10 кВ визначено за формулою (3.9).

, (3.9)

де - кількість робочих СД, що працюють одночасно, шт.;

- коефіцієнт завантаження СД активною потужністю, в.о;

- номінальна активна потужність СД, кВт.

Коефіцієнт завантаження СД активною потужністю приймається = 0,8.

Мінімальна реактивна потужність, що генерується СД, визначається як:

,

- номінальна реактивна потужність СД, яка приймається залежно від серії, номінальної активної потужності та частоти обертання з паспортних даних та довідкових таблиць, квар;

tgц_ном.СД - відповідає значенню номінального коефіцієнта потужності СД cos_ном.СД, який є випереджальним і приймається для всіх типів СД cos_ном.СД = 0,9.

При такому значенні мінімальної реактивної потужності ЕД зберігає властивості СД і стабільно працює. У даному випадку ця потужність і є розрахунковою реактивною потужністю СД, яку можна визначити так:

. (3.10)

Оскільки СД генерує реактивну потужність, то вона береться зі знаком "мінус". Загальне розрахункове активне навантаження компресорної станції з СД визначається з урахуванням розрахункового силового навантаження Р_р.с та розрахункового навантаження загального електричного освітлення Р_р.о:

, (3.11)

Загальне розрахункове реактивне навантаження компресорної станції з СД визначається так:

. (3.12)

Загальне розрахункове повне навантаження компресорної станції з СД:

. (3.13)

, кВт;

, квар;

, кВт;

, квар;

, кВА.

Визначення розрахункового навантаження підприємства

Загальне розрахункове активне навантаження і-го об'єкта визначено за формулою:

Р_р.о = Р_р.с + Р_р.о, (3.14)

Загальне розрахункове реактивне навантаження і-го об'єкта:

Q _р.о =Q _р.с +Q_р.о, (3.15)

Таким чином, загальне розрахункове повне навантаження І-го об'єкта:

. (3.16)

, кВт;

, квар;

, кВА.

Результати розрахунків для об'єктів аеропорту наведені в таблиці 3.3.

Загальне розрахункове активне та реактивне навантаження кількох груп або об'єктів аеропорту визначено з урахуванням коефіцієнта одночасності збігання максимумів навантаження К₀ цих груп або об'єктів аеропорту:

, кВт, (3.18)

, квар, (3.19)

де m - кількість розрахункових груп (об'єктів аеропорту підприємства), шт.

Коефіцієнт одночасності збігання максимумів навантаження К₀ = 0,9.

Розрахункову повну потужність можна визначено так:

, кВА (3.20)

Таблиця 3.3 - Визначення розрахункового навантаження аеропорту

№ об'єкта	Назва об'єкта	Pр.о, кВт	Qр.о, квар	Sр.о, кВА
1	КДП, РСП	1377	1534	2061
2	Аеродром	910	1041	1383
3	БРЛГ, ВЗ	692	744	1016
4	Сховище ПММ, Сховище	855	1021	1332
5	Авто ТЕЧ, Авіо ТЕЧ	718	741	1032
6	СКП, КПІ, РСБН,	1120	1347	1752
7	БПРМ, ДПРМ, Техпозиція, компресорна станція	Наван.	317	349	471
		Двиг.	3200	-1536	-
		Усього	3517	-1187	3712
Усього	9189	5241	10579
Усього з урахуванням Ко=0,88	8086,3	4612,1	9309,5

3.2 Визначення центра електричних навантажень та місця розташування головної понижувальної підстанції

Площа кола в прийнятому масштабі t дорівнює повному розрахунковому навантаженню об'єкта:

S_р.п. = р·r_ц²·m, кВА, (3.21)

де S_р.п - розрахункове повне навантаження і-го об'єкта, кВА;

r_ц - радіус кола і-го об'єкта, см або мм;

m - масштаб, кВА/см² або кВА/мм².

Приймаємо .

З цього виразу визначається радіус кола:

,см (3.22)

см.

Розрахунки для об'єктів аеропорту підприємства наведені в таблиці 3.4.

Координати ЦЕН визначені в умовній системі координат, яка нанесена на план підприємства довільним чином з умовними одиницями виміру.

Координати ЦЕН підприємства обчислені за формулами:

од, (3.23)

од. (3.24)

де - координати ЦЕН і-го об'єкта;

- кількість об'єктів аеропорту.

Таблиця 3.4 - Координати та радіуси кіл картограм окремих об'єктів аеропорту

№ об'єкта	Назва об'єкта	Координати	rоі см
		Хо.і, см	Yо.і, см
1	КДП, РСП	11,3	2	1,15
2	Аеродром	11,3	4,3	0,94
3	БРЛГ, ВЗ	11,3	6,8	0,8
4	Сховище ПММ, Сховище	11,3	11	0,92
5	Авто ТЕЧ, Авіо ТЕЧ	4,6	2,5	0,81
6	СКП, КПІ, РСБН,	5,8	8,9	1,06
7	БПРМ, ДПРМ, Техпозиція, компресорна станція	5,4	6,2	0,55

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.1 - Генплан об'єктів з нанесенням картограми навантажень і визначенням центра електричних навантажень

3.З Вибір кількості та потужності трансформаторів головної понижувальної підстанції

Вибрати номінальну потужність трансформаторів ГПП залежно від вихідних даних можна за графіком навантаження чи за розрахунковим повним навантаженням у нормальному режимі роботи з урахуванням режиму електропередавальної організації за реактивною потужністю, яке визначається як:

, (3.25)

де Р_p.5 - розрахункова активна потужність аеропорту на V рівні електропостачання (дані з таблиці 3.3);

Q_e.5 - економічна реактивна потужність на V рівні електропостачання, що споживається аеропортом з мережі енергосистеми.

При проектуванні, величину економічної реактивної потужності доцільно визначати за формулою:

. (3.26)

Економічна величина реактивної потужності за формулою (3.26) становить:

, квар

Розрахункове повне навантаження в нормальному режимі роботи з урахуванням режиму електропередавальної організації за реактивною потужністю визначаємо за формулою (3.25):

кВА.

За першою умовою мінімальна номінальна потужність трансформаторів ГПП дорівнює:

кВА.

Таким чином, для ГПП попередньо вибрано трансформатори типу ТМН-6300/110.За другою умовою:

;

, кВА;

;

, кВА.

Отже, вибрані трансформатори за умовами перевантажень відповідають вимогам.

Остаточно вибрано два трансформатори типу ТМН-6300/110, технічні дані яких наведені в таблиці 3.5.

Таблиця 3.5 - Технічні дані трансформаторів головної понижувальної підстанції

Тип	Номінальна потужність кВА	Поєднання напруг, кВ	Втрати	Напруга КЗ	Струм ХХ
		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТМН-6300/110	6300	115	11	11,5	33,5	10,5	1,0

3.4 Вибір кількості та потужності трансформаторів аеродромних трансформаторних підстанцій

При трьох і менше трансформаторах їх стандартну номінальну потужність вибирають за формулою:

, (3.27)

де S_ном.т.р - повна номінальна розрахункова потужність трансформатора;

Р_р.з - розрахункове активне навантаження на ІІІ рівні електропостачання (розрахункове активне навантаження об'єкта Р_р.о таблиці 3.3);

N - кількість трансформаторів ПС;

в_Т - коефіцієнт завантаження трансформатора аеродромної ПС.

, кВА

Розрахунки для вибору номінальної потужності трансформаторів еародромних ПС наведені в таблиці 3.6.

3.5 Вибір потужності компенсуючих пристроїв у системі електропостачання аеропорту

Визначення реактивної потужності компенсуючих пристроїв споживачів електроенергії:

Q_кп = Q_р.5 - Q_е.5, (3.28)

де Q_e.5 - розрахункова реактивна потужність підприємства на V рівні електропостачання (береться з таблиці 3.3 з урахуванням коефіцієнта одночасності збігання максимумів навантаження), квар:

,квар

Таблиця 3.6 - Вибір кількості та номінальної потужності трансформаторів аеродромних підстанцій

№ об'єкта	Назва об'єкта	Рр.о, кВт	N, шт.	Вт, в.о	Sном.т.р., кВА	Трансформатор
1	КДП, РСП	1377	2	0,8	860	ТМЗ-1000/10
2	Аеродром	910	2	0,8	569	ТМЗ-630/10
3	БРЛГ, ВЗ	692	2	0,8	433	ТМЗ-400/10
4	Сховище ПММ, Сховище	855	1	0,9	950	ТМЗ-1000/10
5	Авто ТЕЧ, Авіо ТЕЧ	718	2	0,8	449	ТМЗ-630/10
6	СКП, КПІ, РСБН,	1120	1	0,9	1244	ТМЗ-1600/10
7	БПРМ, ДПРМ, Техпозиція, компресорна станція	317	2	0,7	226	ТМЗ-250/10

Загальна встановлена потужність компенсуючого пристрою підприємства:

Q_з = Q_н.к + Q_a.д + Q_в.к, (3.29)

де Q_н.к - реактивна потужність конденсаторних установок (КУ) споживача з напругою конденсаторів до 1кВ, квар.

Q_СД - реактивна потужність одержувана від СД, квар;

Q_в.к - реактивна потужність КУ споживача з напругою конденсаторів понад 1кВ, квар.

При застосуванні на компресорній станції СД визначення структури складу та потужності двох окремих складових компенсуючого пристрою підприємства (Q_н.к і Q_в.к) виконано в послідовності, як це записано в формулі (3.29).

Визначення потужності конденсаторних установок з номінальною напругою конденсаторів до 1 кВ

Потужність цих КУ визначається при розрахунках систем внутрішнього електропостачання. Максимальна реактивна потужність, яку доцільно передавати через трансформатор 10/0,4 кВ у мережу напругою до 1 кВ для забезпечення бажаного коефіцієнта його завантаження , становить

, квар, (3.30)

де N - кількість трансформаторів ТП, шт.;

S_ном. - повна номінальна потужність трансформатора ТП, кВА;

Р_р.3 - розрахункова активна потужність навантаження на III рівні електропостачання (розрахункова активна потужність об'єкта Р_р.о з таблиці 3.3), кВт.

Якщо під коренем величина зі знаком "мінус", то приймають Q_Т = 0.

Потужність КУ із конденсаторами номінальною напругою до 1 кВ визначено як:

Q_н.к = Q_р.т - Q_т, (3.31)

де Q_р.т. - розрахункова реактивна потужність на III рівні електропостачання, яка дорівнює розрахунковій реактивній потужності об'єкта Q_р.о з таблиці 3.3, квар.

, квар;

, квар.

Розрахунки для вибору номінальної потужності конденсаторів номінальною напругою 0,4 кВ для цехових ПС наведені в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7 - Визначення потужності комплектних конденсаторних установок

№ об'єкта	Qт, квар	Qн.к, квар	Тип і номінал	Потужність, квар	Кількість ККУ
1	815	719	УКРП 0,4-360-40У3	360	2
2	434	607	УКРП 0,4-300-20У3	300	2
3	0	744	УКРП 0,4-375-25У3	375	2
4	281	740	УКРП 0,4-375-25У3	375	2
5	707	34	УКРП 0,4-25-5У3	25	2
6	905	442	УКРП 0,4-475-40У3	475	1
7	148	201	УКРП 0,4-100-10У3	100	2

Визначення потужності конденсаторних установок з номінальною напругою конденсаторів 10,5 кВ

Потужність цих КУ визначено при розрахунках систем електропостачання за формулою:

Q_в.к = У Q_к.н - У Q_н.к.ст, (3.32)

де У Q_н.к.ст - сумарна потужність встановлених низьковольтних ККУ.

, квар

Для застосування приймається найближча стандартна величина потужності ККУ Q_н.к.ст що вибрана зі спеціальної технічної літератури. Кількість ККУ повинна бути парною. Обираємо УКЛ -10,5-450У3.

3.6 Розробка схеми електропостачання аеродрому

Схема електропостачання показує зв'язок між ДЖ та споживачами електроенергії аеропорту.

Питання живлення електроенергією аеропортів вирішуються проектними організаціями разом з енергосистемою, залежно від необхідної споживаної електроенергії, особливостей технології аеропорту, перспектив розвитку електропостачання даного району та інших факторів.

Крім того, схема живлення аеропорту також залежить від відстані до ДЖ, загальної схеми електропостачання даного району, величини необхідної потужності з урахуванням її зростання, територіального розміщення навантажень, необхідного ступеня надійності електропостачання, наявності в аеропорту власного ДЖ -теплоелектроцентралі (ТЕЦ).

Радіальні схеми розподільних мереж напругою 6-10 кВ

Радіальні схеми - це такі схеми, в яких електроенергія від ДЖ (ГПП, ПГВ, ЦРП, РП) передається до цехових ТП або до окремих ЛЕП напругою понад 1 кВ окремою лінією без відгалуження для живлення інших споживачів.

Радіальні схеми слід застосовувати при навантаженнях, розташованих у різних напрямках від ДЖ. Найбільш поширеними є одно- та двоступеневі схеми.

Одноступеневі радіальні схеми краще застосовувати на невеликих аеродромах і на великих аеродромах для живлення потужних зосереджених навантажень (компресорні та насосні станції, Авто ТЕЧ, Авіо ТЕЧ та ін.).

Перевагою радіальних схем є висока надійність електропостачання. Так, вихід із ладу однієї лінії не впливає на роботу споживачів, що живляться від інших ліній.

Основним недоліком радіального живлення однотрансформаторних ПС є втрата живлення всіма ЕП у разі відсутності резервування, наприклад, при КЗ в живильній лінії ТП1 чи в самому трансформаторі ТП1. Тому радіальне живлення аеродромних однотрансформаторних ПС залежно від конкретних вимог (категорії всіх ЕП, необхідного відсотка резервування, розташування ПС, схем та виконання аеродромних мереж та ін.) потребує резервування, яке здійснюється за такими схемами [11] з:

- резервною перемичкою на боці ВН між сусідніми ТП;

- резервною магістраллю ВН;

- резервним радіусом ВН;

- резервною кабельною перемичкою на боці НН між сусідніми ТП;

- резервною шинною перемичкою між кінцями двох магістралей НН одного об'єкта в разі застосування схеми БТМ.

Живлення ТП, що взаємно резервуються, слід здійснювати від різних секцій ГПП, ПГВ, ЦРП, РП.

Радіальне живлення аеродромних двотрансформаторних ПС необхідно здійснювати від різних секцій РП, як правило, окремими лініями для кожного трансформатора. Кожна лінія і трансформатор мають бути розраховані на покриття усіх навантажень 1-ї та основних навантажень 2-ї категорій даної ПС у післяаварійному режимі.

Двоступеневі радіальні схеми застосовують на великих і середніх аеродромах з цехами (групами об'єктів аеропорту), які розташовані на великій території. Живлення розташованих поруч одно та двотрансформаторних ПС без шин ВН та ЕП з напругою понад 1 кВ здійснюється від проміжних РП, що живляться від ГПП радіальними лініями першого ступеня. При цьому всі комутаційні та захисні апарати розміщуються на РП. На аеродромних ТП передбачається глухе приєднання трансформаторів до радіальних ліній другого ступеня. Це дуже спрощує конструкцію та зменшує габарити ТП, що має велике значення при застосуванні внутрішньоцехових ТП.

Питання про спорудження РП розглядають при кількості радіальних ліній, що перевищує вісім. Сумарна потужність секцій РП повинна забезпечувати повне використання пропускної здатності головних вимикачів і ліній, які живлять ці секції.

При використанні радіальних схем здійснюється глибоке секціонування всієї СЕП - від основних ДЖ (ГПП) і до шин напругою до 1кВ, а іноді навіть цеховими СРШ. За допомогою секційних апаратів може здійснюватися АВР для живлення в післяаварійному режимі роботи СЕП.

У другому випадку, здійснюється радіальне живлення цехових двотрансформаторних підстанцій від різних секцій РП окремими лініями для кожного трансформатора. Крім того, радіальне живлення цехових ТП є доцільним від шин ГПП при навантаженнях, розташованих у різних напрямках від неї.

3.7 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання на шинах низької напруги головної понижувальної підстанції

Розрахунку струмів КЗ передує аналіз схеми електричної мережі та визначення найбільш складних, але ймовірних розрахункових умов, у яких може бути той чи інший її елемент. Ці умови повинні відображатися в розрахунковій схемі, яка являє собою однолінійну схему електричної мережі з ЕА та провідниками, що підлягають вибору і перевірці за умовами КЗ [3, 5, 6].

Режим СЕП, при якому струм КЗ в елементі, що вибирається або перевіряється, буде найбільшим, досягається за умов, коли в мережі між джерелами і точкою КЗ ввімкнена найменша кількість послідовних елементів і найбільша кількість - паралельних.

У схемі електропостачання аеропорту в нормальному режимі передбачена роздільна робота трансформаторів ГПП на збірні шини 6 або 10 кВ (секційний вимикач вимкнений). У разі наявності РП його секційний вимикач також вимкнений.

У розрахунковій схемі максимального режиму (рис. 3.2) один із трансформаторів вимкнений, а секційний вимикач увімкнений. Цей режим можливий у таких випадках: один із трансформаторів знаходиться в планово-попереджувальному ремонті або післяаварійному режимі. Крім того, усі робочі ЕД перебувають в роботі, а трансформатори ГПП працюють з максимальною добавкою напруги. Алгоритм розрахунку струмів трифазного короткого замикання на шинах низької напруги головної понижувальної підстанції для максимального режиму

Розрахунок виконано в іменованих одиницях. У розрахункових формулах прийнято такі розмірності величин: повна потужність -МВА, активна потужність - МВт, напруга - кВ, струм - кА, опір - Ом.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.1 - Розрахункова схема для максимального режиму

1 етап. Розрахунок параметрів елементів схеми заміщення:

1) Визначається величина номінальної напруги обмотки ВН трансформатора в максимальному режимі при роботі на крайньому відгалуженні регульованої обмотки "-РО"

, кВ (3.33)

- відносна максимальна величина діапазону РПН в один із боків від середнього відгалуження регульованої обмотки.

2) З урахуванням того що за основний ступінь прийнятий ступінь 2, коефіцієнт трансформації трансформатора ГПП у максимальному режимі визначається як:

. (3.34)

3) ЕРС та опір системи визначаються за формулами:

, кВ (3.35)

,Ом (3.36)

4) Індуктивний опір трансформатора розраховується так:

, Ом (3.37)

5) Параметри кабелю для схеми заміщення визначаються за формулами

, Ом (3.38)

, Ом (3.39)

6) При розрахунках струмів КЗ для максимального режиму вважають, що в попередньому до КЗ режимі СД працюють з номінальною напругою, номінальним струмом і номінальним коефіцієнтом потужності. Ці параметри подаються v відносних одиницях , , cosц₀ =cosц_ном

ЕРС СД для попереднього номінального режиму їх роботи та опір розраховуються так:

, (3.40)

, кВ; (3.41)

, Ом. (3.42)

7) Параметри узагальненого навантаження розраховуються за формулами:

, кВ, (3.43)

, Ом, (3.44)

де - середня номінальна напруга ступеня.

Усі розрахункові значення ЕРС та опорів наносяться на схему заміщення.

2 етап. Перетворення схеми заміщення до елементарного вигляду відносно точки короткого замикання К1.

Параметри для перетвореної схеми визначено як:

, Ом, (3.45)

,Ом. (3.46)

3 етап. Визначення діючого значення періодичної складової струму трифазного КЗ у початковий момент (початкового надперехідного струму) у точці К1.

Для визначення цього струму на шинах ГПП 10 кВ знайдено його складові від системи, високовольтних двигунів СД і узагальненого навантаження за формулою:

, кА. (3.47)

4 етап. Визначення ударного струму в точці К.

Для визначення ударного струму необхідно також знайти його складові від системи, високовольтних ЕД і узагальненого навантаження, для чого визначаються ударні коефіцієнти від системи, ЕД і узагальненого навантаження.

У приблизних розрахунках прийнято ударний коефіцієнт: на шинах 10 кВ ГПП К_С = 1,8 - 1,85 при потужності трансформаторів 16 МВА та менше; для СД ударний коефіцієнт К_уСД = 1,8; для узагальненого навантаження ударний коефіцієнт К_НВ = 1,0.

Ударний струм у точці К визначено так:

, кА. (3.48)

Вихідні дані системи:

- напруга в максимальному режимі U_с.макс = 30,5 кВ;

- величина початкового струму трифазного КЗ від системи на боці ВН трансформатора ГПП у максимальному режимі кА;

Вихідні дані трансформаторів ГПП:

- два трансформатори ТМН-4000/110;

- номінальна потужність трансформаторів S_{ном т} = 4 МВА;

- номінальна напруга регульованої обмотки ВН на середньому відгалуженні U_ном.ВН =115кВ;

- номінальна напруга обмотки НН U_ном.НН = 6,6 кВ;

- діапазон РПН ДU_рпн= ±16 %;

- напруга КЗ для крайнього відгалуження "-РО" =10,58 %.

Вихідні дані кабелів, що відходять від шин ГПП :

- середній індуктивний питомий опір x₀ = 0,08 Ом/км;

- довжина кабелю ? = 0,295 км.

Вихідні дані високовольтних СД:

- тип СДНЗ-2-18-49-16;

- номінальна напруга U_{ном CД} = 10 кВ;

- кількість двигунів N = 4 шт.;

- номінальна активна потужність Р_{ном СД} =1250 кВт;

- номінальний ККД ?_ном =0,94 в.о;

- номінальний коефіцієнт потужності cosц_{вном СД} =0,9;

- подовжній над перехідний індуктивний опір при номінальних умовах роботи машини = 0,197 в.о.;

Вихідні дані навантаження:

- повне узагальнене навантаження =8,1 МВА (без навантаження високовольтних ЕД);

- надперехідна електрорушійна сила (ЕРС-навантаження у відносних одиницях) = 0,85 в.о.;

- надперехідний індуктивний опір навантаження у відносних одиницях = 0,35.

ЕРС та опір навантаження приведені до потужності навантаження і до середньої номінальної напруги ступеня, на якому воно приєднано.

Розв'язання. Схему заміщення для максимального режиму, наведено на рисунку 3.3.

1 етап. Розрахунок параметрів елементів схема заміщення.

1) За формулою (3.33) визначена величина номінальної напруги обмотки ВН трансформатора в максимальному режимі при роботі на крайньому відгалуженні регульованої обмотки "-РО":

кВ.

Рисунок 3.3 - Схема заміщення для максимального режиму

2) За формулою (3.34) коефіцієнт трансформації трансформатора ГПП у максимальному режимі визначено як

.

3) За формулами (3.35) та (3.36) ЕРС та опір системи визначено як:

кВ;

Ом.

4) За формулою (3.37) індуктивний опір трансформатора:

Ом.

5) Параметри кабелю для схеми заміщення (рисунок 3.2) визначено за формулами (3.38) та (3.39)

Ом;

Ом.

6) За формулами (3.40), (3.41) та (3.42) ЕРС СД для попереднього номінального режиму їх роботи та опір розраховано як:

кВ;

кВ;

Ом.

7) Параметри узагальненого навантаження розраховано за формулами (3.43) та (3.44) як:

кВ

Ом

Усі розрахункові значення ЕРС та опорів нанесено на схему заміщення (рис. 3.4).

2 етап. Перетворення схеми заміщення до елементарного вигляду відносно точки короткого замикання К.

На рис. 3.4 наведено перетворену схему заміщення відповідно до вихідної схеми заміщення (рис. 3.3).

Параметри для перетвореної схеми заміщення (рис. 3.4) визначено за формулами (3.45) та (3.46):

, Ом;

, Ом.

Рисунок 3.4 - Перетворена схема заміщення

3 етап. Визначення діючого значення періодичної складової струму трифазного КЗ у початковий момент (початкового надперехідного струму) у точці К.

Для визначення цього струму на шинах ГПП 10 кВ знайдено його складові від системи, високовольтних СД і узагальненого навантаження за формулою (3.47) як:

кА,

4 етап. Визначення ударного струму в точці К.

Прийнято ударний коефіцієнт на шинах 10 кВ ГПП К_ус =1,8. Для СД - ударний коефіцієнт ; для узагальненого навантаження - ударний коефіцієнт К _{у н.в} -1,0.

Ударний струм у точці К визначено за формулою (3.48) як:

кА,

3.8 Вибір перерізу провідників в електричній мережі напругою 10 кВ

Економічно вигідний переріз провідників визначають за формулою:

, (3.49)

де - струм нормального режиму, А;

- нормоване значення економічно вигідної щільності струму, А/мм², яку вибрано з таблиці 1.3.36 ПУЭ. Розрахунковий економічно вигідний переріз S_ек який визначено за формулою (3.49), округлюється до найближчого більшого або меншого стандартного перерізу S_ст , мм².

Номінальний первинний струм трансформатора визначено як:

,А, (3.50)

де - номінальна потужність трансформатора, кВА;

- номінальна первинна напруга трансформатора, кВ.

При виборі перерізу кабелю, що живить високовольтний ЕД, визначено номінальний струм ЕД за формулою:

, A, (3.51)

де - номінальна активна потужність ЕД, кВт;

U - номінальна напруга електричної мережі, кВ;"

соsц_ном - номінальний коефіцієнт потужності ЕД, в.о;

?_ном - номінальний ККД ЕД, в.о.

При виборі перерізу кабелю, що живить високовольтні КУ

,А, (3.52)

де - - номінальна реактивна потужність КУ, квар.

Перевірка перерізу провідників за максимальним режимом

Режим максимального навантаження провідників може призвести не тільки до їх перегрівання з порушенням ізоляції, але й до розплавлення жил. Тому переріз провідника, вибраний за економічною щільністю струму, перевіряють на нагрівання за величиною струму його максимального навантаження.

Для цього допустимий для даного провідника струм з урахуванням відхилення параметрів навколишнього середовища від стандартних умов I_доп та коефіцієнтів допустимого перевантаження К_пер (наведені в таблицях 1.3.1 та 1.3.2 ПУЭ) порівнюють зі струмом його форсованого режиму (І_ф з урахуванням коефіцієнта резервування К_рез):

, А. (3.53)

Приймаємо коефіцієнт допустимого перевантаження К_пер = 1.

При визначенні допустимого тривалого струму для кабелів необхідно враховувати відхилення параметрів навколишнього середовища від стандартних умов (якщо вони мають довготривалий характер) за допомогою поправкових коефіцієнтів К_пр та К_сер:

, А, (3.54)

де Кпр - поправковий коефіцієнт на кількість кабелів, що лежать поруч у землі (таблиця 1.3.26 ПУЭ);

Ксер - поправковий коефіцієнт на температуру навколишнього середовища, якщо вона відрізняється від стандартної (таблиця 1.3.3 ПУЭ);

I_доп - допустимий тривалий струм провідника стандартного перерізу для стандартних умов (для однієї окремої лінії; стандартних температур для землі та води +15 °С і +25 °С для повітря) залежно від матеріалу жил, їхньої ізоляції та способу прокладання, А (таблиці ПУЭ).

Поправковий коефіцієнт на температуру навколишнього середовища можна також обчислити за формулою:

, (3.55)

де Т_ж.н і Т_сер.н - відповідно нормована тривало допустима температура жили та нормована температура середовища;

Т_сер. - фактична температура середовища.

Для кабелів з паперовою просоченою маслоканіфольною та нестікаючою масами ізоляцією (ААБ, АСБ, ААШв та ін.) нормована тривало допустима температура жили Т_ж.н = +65 °С (при напрузі 10 кВ) .

На аеродромі кабелі прокладені в землі (траншеях).

Прокладку в траншеях (від одного до шести кабелів) застосовують на не асфальтованих територіях у випадку малої ймовірності пошкодження кабелів землерийними механізмами, зсувом ґрунту, корозією.

Перевагами траншейної прокладки вважають малу вартість ліній, хороші умови охолодження кабелю, малу ймовірність поширення аварії одного кабелю на сусідні паралельні кабелі.

Для кабелів, прокладених у землі, нормована температура середовища Т_сер.н = +15 °С, а на повітрі - Т_сер.н = +25 °С.

Для ЕД та КУ приймається К_рез = 1,0 (I_ф= I_норм ).

Якщо умова за формулою (3.55) не виконується, то необхідно прийняти нове значення найближчого більшого стандартного перерізу кабелю, щоб вона виконувалась.

Перевірка перерізу провідників на термічну стійкість

При напрузі понад 1 кВ перевірці на термічну стійкість при КЗ підлягають усі провідники, крім тих, що захищаються високовольтними запобіжниками.

Критерієм термічної стійкості провідників є кінцева температура їх нагрівання при проходженні по них струму КЗ, яка не повинна перевищувати короткотривалої допустимої нормованої температури.

Для спрощення розрахунків термічна здатність може бути оцінена найменшим перерізом провідника (мм²), термостійким до струмів КЗ

, мм², (3.56)

де В_к - тепловий імпульс струму КЗ, А²с;

І_к = І_п.о - початкове значення періодичної складової струму трифазного КЗ, А;

t - дійсний час вимикання КЗ, с;

С - температурний коефіцієнт, який враховує обмеження допустимої температури провідника (наводиться в довідкових таблицях), Ас^1/2 /мм².

Величина дійсного часу вимикання КЗ визначається так:

, с, (3.57)

де - час дії основного РЗ, с;

- час вимикання вимикача (можна прийняти = 0,05 с);

Т_а - стала часу аперіодичної складової струму КЗ (Т_а = 0,05 с).

Величина початкового значення періодичної складової струму трифазного КЗ на шинах НН ГПП I_к1(0) розрахована в підрозділі 3.7.

,А; ; ; , А

, А; ,

умова виконується, попередньо обираємо кабель марки ААШв-10.

с; Ас^1/2 /мм².

мм².

Таким чином, кабель відповідає вимогам, остаточно обираємо кабель марки ААШв-10.

Розрахунки для вибору перерізу провідників наведені в таблиці 3.8

Таблиця 3.8 - Розрахунок вибору перерізу провідників

Споживач	Іном	Sек	Sст	Ідоп	І'доп	ААШв-10
ТП1	57,8	41,28	50	140	130,2	3х50
ТП2	36,4	26	35	115	106,9	3х35
ТП3	23,1	16,5	35	90	83,97	3х35
ТП4	57,8	41,28	50	140	140	3х50
ТП5	36,4	37,8	50	155	144,2	3х50
ТП6	153,9	26	35	115	106,9	3х35
ТП7	14,5	29	35	115	106,9	3х35
КУ1,2	26	18,6	35	115	115	3х35
СД	133	95	95	205	205	3х95

Вибір комутаційної апаратури приведений у додатку Б.

Електрична принципова однолінійна схема електропостачання аеродрому приведена у графічному матеріалі дипломного проекту.

4. ОХОРОНА ПРАЦІ

4.1. Аналіз потенційних небезпечних і шкідливих в системі електропостачання аеродрому

Об'єкти системи електропостачання аеродрому відносяться до об'єктів з підвищеною небезпекою. Через те що ТП аеродрому знаходяться під високою напругою, основним небезпечним фактором, існуючим при роботі на ТП є ураження електричним струмом. Схеми ввімкнення людини в коло струму можуть бути різними. Однак найбільш характерні дві схеми ввімкнення: між двома фазами електричної мережі та між однією фазою та землею. Стосовно до мереж змінного струму перша схема відповідає двофазному торканню, а друга - однофазному.

Двофазне торкання, як правило, більш небезпечне, оскільки до тіла людини прикладається найбільша в даній мережі напруга - лінійна, а струм, що проходить крізь людину, оказуючись незалежним від схеми мережі, режиму її нейтралі та інших факторів, має найбільше значення.

Однофазне торкання, як правило, менш небезпечне, ніж двофазне, оскільки струм, що проходить крізь людину, обмежується впливом багатьох факторів.

Однак однофазне торкання виникає на багато разів частіше. Тому однофазне торкання до струмоведучих частин і ураження струмом є найбільш небезпечним виробничим фактором при роботі на спроектованій підстанції.

Другим небезпечним виробничим фактором є падіння з висоти. Це можливо через те, що РП 10 кВ та 6 кВ виконано відкритого типу, а тому струмоведучі частини розташовані на висоті і при роботі на них можливе падіння.

Через велику кількість великих за розмірами пристроїв та механізмів для ремонту різних ліній електропередач існує можливість появи забиттів від падіння цих механізмів та приладів.

Одним з основних небезпечних факторів виробництва є пожар. Цей фактор обумовлений тим, що трансформатори та вимикачі заповнені маслом, яке є швидко займистим, а струмоведучі частини, знаходячись під струмом, оказуються у нагрітому стані.

При роботах на лініях актуальним є такий небезпечний фактор як наїзд потягу.

Крім небезпечних виробничих факторів для ТП притаманні і шкідливі для здоров'я персоналу фактори.

Основним з цих факторів є вплив електромагнітних полів на людину під час робіт на високовольтних лініях без зняття напруги, під час робіт біля інших струмоведучих частин.

При роботі суміщеної електричної машини КУ з'являється шум та вібрація. Це також являється шкідливим виробничим фактором, бо шум та вібрація мають значний вплив на здоров'я людини.

Велику частку робочого часу робітники проводять у приміщенні ТП, а тому є актуальним і такий шкідливий виробничий фактор як погане освітлення.

4.2 Заходи, щодо забезпечення безпечних умов праці

При заміні проводів 10 кВ обов'язково повинна бути знятою напруга з усіх сигнальних проводів, які мають напругу більше 24 В. Будь-які роботи на низьковольтних лініях без відключення та заземлення забороняються. Ці роботи виконуються по наряду, де вказується про відключення інших ліній, до яких не виключене випадкове наближення на відстань менше допустимої (0,8 - 1м.).

По усному та телефонному розпорядженню (без наряду) можуть виконуватись роботи, що проводяться на трасі лінії, біля фундаменту опор та на опорах з підйомом не вище 1 м від землі. Крім того, без наряду по наказу енергодиспетчера виконуються роботи в аварійних випадках.

Дозволяється по усному або телефонному розпорядженню заміна плавких вставок запобіжників ПКН з землі з допомогою ізолюючої штанги на окремо ТП 6, 10 кВ.

З ізолюючою штангою працює бригада, що складається не менше ніж з двох чоловік, які мають III та IV групи по електробезпеці. Роботи проводяться в світлий час доби в діелектричних рукавичках.

Обходи з оглядом ліній СЕП аеродрому 6, 10 кВ виконуються по наряду. Оглядати лінію треба з землі, не піднімаючись на опору чи конструкцію.

При виявленні проводу, що обірвався та лежить на землі, забороняється наближатися до нього на відстань ближче 10 м. Приймаються міри, щодо запобігання можливості наближення до проводу інших людей.

Умовами безпечного виконання робіт в електроустановках являється виконання організаційно-технічних заходів при виконанні робіт.

Організаційні заходи:

1) Оформлення роботи нарядом або розпорядженням;

2) Інструктаж перед початком робіт;

3) Допуск до роботи;

4) Оформлення перерви та переходу на інше робоче місце;

5) Нагляд під час роботи;

6) Закінчення робіт та закриття наряду.

Технічні заходи:

1) Підготовка робочого місця.

Для підготовки робочого місця при роботі, що потребує зняття напруги, повинні бути виконанні наступні заходи:

- виконанні необхідні відключення та прийняті міри, що перешкоджають помилковому або самовільному включенню комутаційної апаратури;

- вивішені плакати заборони на приводах ручного та на ключах дистанційного керування комутаційної апаратури;

- перевірена відсутність напруги на струмоведучих частинах, які повинні бути заземлені;

- встановлене заземлення;

- огородженні, при необхідності, робочі місця або струмоведучі частини, що залишились під напругою, та вивішені на огородженнях плакати безпеки.

2) Зняття напруги.

Повинні бути відключеними:

- струмоведучі частини, на яких буде проводитися робота;

- не огороджені струмоведучі частини, до яких можливе наближення людей або ремонтної оснастки та інструменту.

3) Вивішування плакатів безпеки та огородження робочого місця;

Постійні знаки безпеки та переносні плакати безпеки виконуються у відповідності з ССБТ ГОСТ 121.4.026-76 «Цвета сигнальные и знаки безопасности».

На приводах роз'єднувачів, при ввімкнені яких може бути подана напруга на місце робіт, повинні бути вивішені плакати «Не вмикати! Працюють люди».

Біля роз'єднувачів, керованих оперативною штангою, плакати вивішуються на огородженнях, а біля однополюсних роз'єднувачів - на приводі кожного полюса.

На приводах роз'єднувачів, якими вимкнена для робіт мережі 6 та 10 кВ, вивішується один плакат «Не вмикати! Робота на лінії». Цей плакат вивішується та знімається за вказівкою робітника, який дає розпорядження на підготовку робочих місць та веде облік кількості працюючих на лінії бригад.

При одночасному виконанні робіт на лінії та лінійному роз'єднувачі в тій електроустановці, до якої належить лінійний роз'єднувач, плакати «Не вмикати! Робота на лінії» вивішуються на приводах найближчих по схемі роз'єднувачів, якими може бути подана напруга на лінійний роз'єднувач.

4) Перевірка відсутності напруги;

Перевірка відсутності напруги виконується вказівником напруги заводського виготовлення, справність якого перед застосуванням встановлюється застосуванням призначених для цієї цілі приладів або наближенням до струмоведучих частин, що розташовуються поблизу та такими, що завідомо находяться під напругою.

Перевірка відсутності напруги здійснюється робітником з кваліфікаційною групою не нижче ІІІ, в діелектричних рукавичках.

5) Накладання заземлень.

Виконується відповідно вимогам ГОСТ 12.1.030-81. «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.» та «ПТЭ электроустановок потребителей».

Накладання та зняття заземлень здійснюється робітником з кваліфікаційною групою не нижче ІІІ, в діелектричних рукавичках. Кожна бригада на своїй дільниці робіт закорочує та заземлює проводи на трьох фазах, заземлення встановлюється з двох сторін від місця робіт.

ТП будується та комплектується наступним пожежним інвентарем: щит, пофарбований в червоний колір, на якому знаходяться цебро, лопати, багор, вогнегасник ОУ-5, ящик з піском, згідно СНиП 2.01.02-85. При обслуговуванні електроустановок, виконанні в них монтажних та ремонтних робіт дотримуються вимог «Правил безпечної експлуатації електроустановок споживачів»: ДНАОП 0.00-1.21-98.

Природне освітлення будинку ТП здійснюється встановленням бокових отворів у стінах будівлі. Штучне - за допомогою люмінесцентних ламп та ламп накалювання за системою загального освітлення (СНиП 11-4-79. «Естественное и исскуственное освещение»). Аварійне освітлювання повинне забезпечувати нормальну роботу у випадку відключення робочого. Освітленість в щитовій повинна бути не меншою 150 лк, на території підстанції - не меншою 5 лк на рівні землі (ГОСТ 12.2.046-85 ССБТ).

При проектуванні підстанції та встановленні обладнання для нормалізації рівня шуму та вібрації при роботі обладнання, користуються нормами закладеними в СНиП «Защита от шума. Нормы проэктирования.», ДСН 3.3.6.037-99 «Санитарные нормы производственного шума, ультразвука и инфрозвука.» та вимогами ГОСТ 12.1.012-90. «Вибрационная опасность. Общие требования.»

4.3 Розрахунок заземлювача підстанції

Територія підстанції займає площу S, яку приймаємо дорівнюючою 6300 м², тобто S = 6300 м². Заземлювач припустимо виконуємо з горизонтальних смугових електродів перерізом 4 40 мм та вертикальних стержневих електродів довжиною l_в = 5 м, діаметром d = 12 мм; глибина закладання електродів в землю t = 0,8 м. Розрахункові питомі опори верхнього та нижнього шарів землі ₁ = 230 Ом · м, ₂ = 80 Ом · м; потужність верхнього шару землі h₁ = 2,8 м. В якості природного заземлювача припустимо використовуємо систему трос - опори двох повітряних ліній електропередачі 10 кВ, що підходять до підстанції, на металічних опорах з довжиною прольотів l = 250 м; кожна лінія має один стальний трос блискавко захисту перерізом s = 50 мм²; розрахунковий (з урахуванням сезонних коливань) опір заземлення однієї опори r_оп = 12 Ом; кількість опор з тросом на кожній лінії більше 20. Струм замикання на землю на стороні 110 кВ складає 5 кА, на стороні 27,5 кВ - 30 кА, на стороні 10 кВ - 20 кА.

Опір заземлювача розтіканню струму R_з відповідно вимогам ПУЕ повинний бути не більше 0,5 Ом.

Опір природного заземлювача для двох ліній R_п знаходимо з виразу:

(4.1)

де r_т - активний опір тросу на довжині одного прольоту, Ом;

п_т - кількість тросів на опорі.

r_т = 0,15 l / s, (4.2)

Сполучивши вирази (4.1) та (4.2) отримаємо:

(4.3)

Ом.

Потрібний опір штучного заземлювача R_ш отримаємо з виразу:

R_ш = R_п R_з / (R_п - R_з ), (4.4)

R_ш = 1,5 · 0,5 / (1,5 - 0,5) = 0,75 Ом.

Складаємо попередню схему заземлення і наносимо її на план підстанції, прийнявши контурний (розподільчий) тип заземлювача, тобто у вигляді сітки з горизонтальних смугових та вертикальних стержневих (довжиною l_в = 5 м) електродів. Вертикальні електроди розміщуємо по периметру заземлювача (рис. 4.1, а).

По попередній схемі визначаємо сумарну довжину горизонтальних та кількість вертикальних електродів: L_г = 820 м; п = 24 шт.

Складаємо розрахункову модель заземлювача у вигляді квадратної сітки площею S = 3600 м². Довжина однієї сторони її буде м (рис. 4.1, б).

Кількість чарунок по одній стороні моделі:

(4.5)

т = 820 / 2 · 60 - 1 = 6,8.

Приймаємо т = 7.

Уточнюємо сумарну довжину горизонтальних електродів:

(4.6)

L_г = 2(7+1)· 60 = 960 м.

Довжина сторони чарунки в моделі:

(4.7)

b = 60 / 7 = 8,5 м.

Рисунок 4.1 - Попередня схема заземлювача (а), розрахункова модель(б):

1 - Трансформаторна підстанція; 2 - дріт заземлення; 3 - заземлюючи електроди; 4 - горизонтальні електроди заземлення

Відстань між вертикальними електродами:

. (4.8)

а = 4 · 60 / 24 = 10 м.

Сумарна довжина вертикальних електродів:

L_в = п · l_в. (4.9)

L_в = 24 · 5 = 120 м.

Відносна глибина занурювання в землю:

(4.10)

t_від = (5 + 0,8) / 60 = 0,096.

Відносна довжина:

l_від = (h - t) / l_в. (4.11)

l_від = (2,8 - 0,8) / 5 = 0,4.

Розрахунковий еквівалентний питомий опір ґрунту _е визначаємо з виразу:

_е = ₂ (₁ / ₂)^k, (4.12)

де ₁ та ₂ - питомий опір верхнього та нижнього шарів землі відповідно, Ом · м;

k - показник ступеню.

₁ / ₂ = 230 / 60 = 3,87.

Оскільки 1 < ₁ / ₂ < 10, значення k знаходимо по виразу:

(4.13)

_е = 60 (230 / 60)^0,294 = 60 Р.

Знаходимо значення Р:

lп Р = 0,294 lп · 3,87 = 0,28; Р = 1,24.

Значить, _е = 108 Ом · м.

Знаходимо розрахунковий опір R штучного заземлювача:

(4.14)

де А - коефіцієнт.

А = 0,444 - 0,84 t_від. (4.15)

А = 0,444 - 0,84 · 0,096 = 0,36.

Тоді

R = 0,36 · 108 / 60 + 108 / (820 + 120) = 0,743 Ом.

Це значення опору практично співпадає з необхідним опором штучного заземлювача (0,75 Ом); деяка різниця допускається, тим більше, що в даному випадку вона підвищує умови безпеки.

Загальний опір заземлювача підстанції (з урахуванням опору штучного заземлювача)

R_з = R · R_е / (R + R_е). (4.16)

_з = 0,62 · 1,5 / (0,62 + 1,5) = 0,44 Ом.

Визначаємо потенціал заземлюючого пристрою в аварійний період

_з.п = І_з · R_з. (4.17)

_з.п = 5000 · 0,44 = 2200 В.

Цей потенціал допустимий, бо він менше 10 кВ.

Таким чином, штучний заземлювач підстанції виконуємо з горизонтальних смугових електродів, що пересікаються, перерізом 4 40 мм та загальною довжиною не менше 1280 м та вертикальних стержньових в якості не менше 32 т. діаметром 12 мм, довжиною по 5 м, розміщених по периметру заземлювача по можливості рівномірно, тобто на однаковій відстані один від одного; глибина занурення електродів в землю 0,8 м. При цих умовах опір R_ш штучного заземлювача в саму несприятливу пору року не буде перевищувати 0,62 Ом, а опір заземлювача підстанції в цілому R_з, буде не більше 0,5 Ом.

4.4 Електробезпечність

Для запобігання ураження людини електричним струмом в усіх РУ передбачаємо наступні міри безпеки:

Фарбування струмоведучих частин

Для забезпечення розпізнавання частин, що відносяться до окремих елементів, офарбуємо:

Фазу A жовтий колір

фазу В зелений колір

фазу C червоний колір

Нульові шини при заземленій нейтралі - в чорний колір, усі відкрито розташовані провідники, що заземлюють, і всі що відноситься до заземлення фарбуємо так само в чорний колір. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ

Ізоляція струмоведучих частин

Усі проводи напругою до 0,4 кВ ізолюються і прокладаються в трубах. Струмоведучі частини напругою до 0,4 кВ виконуються неізольованими і розташовуються на висоті недоступної для випадкового дотику. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ.

Огородження струмоведучих частин і устаткування

Електроустаткування, струмоведучі частини, ізолятори, кріплення, огородження вибираються і встановлюються так, щоб не могли заподіяти шкоди обслуговуючому персоналу. А при знятті напруги піддаються безпечному огляду і заміні. Сітчасті і змішані огородження мають висоту 2 м і отвору розміром 25 на 25 мм, а також пристосування для запирання на замок.