Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально-технический университет

Имени академика Зулхарнай Алдамжар

Технический факультет

Кафедра "Физики информатики и электроэнергетики"

Специальность 050718 "Электроэнергетика"

Допускается к защите

зав. кафедрой "ФИиЭЭ"

Джаманбалин К.К.

Дипломная работа

Электроснабжение ТОО "Аяз" и выбор электрооборудования

Дипломник Бекмухамбетов М.А.

Руководитель дипломной работы:

Умбеталин Т.С., профессор, к.т.н.

Костанай, 2009

Содержание

• Обозначения и сокращения
• Введение

1. Краткая технологическая и энергетическая характеристика ТОО "Аяз"

1.1 Технологическая характеристика предприятия

1.2 Энергетическая характеристика цеха

2. Расчет электрической части ГПП

2.1 Расчетные электрические нагрузки предприятия

2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП

2.3 Выбор высоковольтных выключателей

2.4 Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей

2.5 Выбор шин РУ 10 кВ

2.6 Выбор изоляторов

2.7 Выбор трансформаторов тока

2.8 Выбор трансформаторов напряжения

2.9 Выбор разрядников

3. Расчет высоковольтной распределительной сети

3.1 Расчет токов короткого замыкания в установках выше 1 кВ

3.2 Выбор сечения кабеля 10 кВ

3.3 Выбор шин РУ 0,4 кВ

4. Расчет цеховой распределительной сети приготовительного участка

4.1 Выбор схемы электроснабжения цеховой электрической сети приготовительного участка

4.2 Расчет электрических нагрузок приготовительного участка

4.3 Расчет осветительных нагрузок приготовительного участка

4.3.1 Выбор и расположение светильников

4.3.2 Расчет осветительной установки

4.4 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

4.5 Выбор комплектных шинопроводов

4.6 Выбор сечения проводников осветительной сети

4.7 Выбор осветительных щитков

4.8 Расчет токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ

4.9 Выбор защитной и коммутационной аппаратуры

4.9.1 Выбор автоматических воздушных выключателей

4.9.2 Выбор защиты осветительных сетей

5. Расчет заземления и молниезащиты

5.1 Расчёт защитного заземления

5.2 Расчет молниезащиты

6. Экономика

7. Охрана труда

7.1 Общие требования

7.2 Закон о труде

7.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов

7.4 Мероприятия по устранению опасных и вредных факторов

7.5 Классификация цеха по пожароопасности и взрывоопасности

7.5.1 Профилактические работы по предупреждению пожаров на заводе резинотехнических изделий

7.5.2 Средства, используемые для пожаротушения и оповещения пожарных служб при возникновении очагов возгорания в цехе

8. Промышленная экология

Заключение

Список использованной литературы

Обозначения и сокращения

ГПП - главная понизительная подстанция

КТП - комплектная трансформаторная подстанция

КЗ - короткое замыкание

ЗРУ - закрытое распределительное устройство

ОРУ - открытое распределительное устройство

КРУ - комплектное распределительное устройство

КРУН - то же, наружной установки

ТП - трансформаторная подстанция

РУ - распределительное устройство

ПВ - повторное включение

КЛ - кабельная линия

ВЛ - воздушная линия

ПР - пункт распределительный

ПУЭ - правила устройства электроустановок

ДРЛ - дуговые ртутные лампы высокого давления

АВР - автоматическое включение резерва

АПВ - автоматическое повторное включение

Введение

Целью данного дипломного проекта является разработка системы электроснабжения приготовительного участка ТОО "Аяз". Электрические сети напряжением до 1 кВ обслуживают технологические процессы на промышленных предприятиях. Доля приемников электроэнергии низкого напряжения составляет 60-80% всех потребителей. Укрупнение мощностей и рост производительности технологических агрегатов, а также автоматизация многочисленных производственных процессов требуют постоянного совершенствования и повышения надежности разветвленных внутрицеховых электрических сетей, внедрения новых технических решений и электрооборудования. Сети низкого напряжения промышленных предприятий отличаются большим числом электродвигателей, элементов пусковой и защитной аппаратуры и коммутационных аппаратов. В них расходуется огромное количество проводникового материала и кабельной продукции, поэтому рациональное построение цеховых электрических сетей имеет важное значение.

При проектировании конструктивного исполнения цеховой электрической сети мною учтена безопасность ее эксплуатации в зависимости от окружающей среды, возможность перестановки технологического оборудования в цехе без перерыва электроснабжения, защита токоведущих частей от механических повреждений, а также удобство и безопасность при обслуживании приемников электроэнергии в условиях эксплуатации.

1. Краткая технологическая и энергетическая характеристика ТОО "Аяз"

1.1 Технологическая характеристика предприятия

История ТОО "Аяз" начинается с 30-х с промыслово-кооперативной артели "Пимокат". В условиях тяжелого ручного труда и полного отсутствия механизации артель в 1934 году выпустила 4,8 тысяч пар валяной обуви. Это были первые самокатки, выпущенные на Костанайщине в условиях коллективного труда. В первую зиму войны для бойцов Красной Армии город Костанай отправил на фронт 12548 пар валенок. В 50-60 годы артель расширилась, строились здания и сооружения, на замену ручного труда внедрились механизмы с электроприводом. В 1967 году промыслово-кооперативная картель "Пимокат" была преобразована в Сапоговаляльную фабрику. В 1970 году на северо-западе города началось строительство нового комплекса сапоговаляльной фабрики производительностью 300 тысяч пар валяной обуви в год, и был сдан в эксплуатацию в феврале 1974 года. Решением Исполкома Костанайского городского совета народных депутатов №365 от 16 июля 1990 года Министерством местной промышленности КазССР сапоговаляльная фабрика была преобразована в Костанайское арендное предприятие валяной обуви. В рамках выполнения Национальной программы разгосударствление и приватизации в Республике Казахстан в 1995 году Арендное предприятие валяной обуви было в Акционерное общество открытого типа "Аяз", а затем в ТОО "Костанайская фабрика валяной обуви".

Фабрика располагает 2-х этажным корпусом, оснащенным современным технологическим оборудованием для производства валяльно-войлочной продукции.

На фабрике внедрена современная прогрессивная технология валки полуфабриката, позволяющая совместить три технологических процесса.

Сушка валяной обуви осуществляется в автоматизированной сушильной камере.

В 1997 году специалистами ТОО "Аяз" разработана нормативная и технологическая документация на новый вид продукции для Республики Казахстан: войлок иглопробивной из натуральной шерсти. Установлена и действует поточная линия АИН-1800М-1.

Предприятие имеет собственную котельную, работающую на жидком и газообразном топливе, благоустроенное общежитие на 216 койко-мест. Фабричная столовая обеспечивает своих работников горячим питанием.

Освоен выпуск продукции из отходов собственного производства: войлок технологически, войлок подошвенный.

Предприятие имеет собственную котельную, работающую на жидком и газообразном топливе

В перспективе развития предприятия расширение ассортимента валяльно-войлочных изделии и освоение выпуска юртового, седельного войлока, возобновление производства строительного войлока, изготовление тонкошерстного войлока для спецодежды рабочим горячих цехов.

Обеспечение производственной деятельности предприятия осуществляется собственными службами: транспортным цехом, электроцехом, службой главного механика и д.р.

Продукция ТОО "Аяз" пользуется большим спросом большим спросом в северных регионах России, имеются представительства в городах Челябинск, Екатеринбург, Пермь, и т.д.

1.2 Энергетическая характеристика цеха

Приготовительный и чесальный участки объединены поточной линией с пневматическим транспортированием смеси. Используется усовершенствованная технологическая операция "основообразование" позволяющая увеличить производительность труда.

На фабрике внедрена современная прогрессивная технология валки полуфабриката, позволяющая совместить три технологических перехода.

Цех по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества. В таблице 1.1 приведен перечень станков, установленных в цехе, их количество и номинальные мощности.

Таблица 1.1. Исходные данные по цеху

Наименование оборудования	Количество, шт	Номинальная мощность, Рном, кВт
1	2	3
ПСК	12	73
Сварочный аппарат	4	12
Конвейерная лента	1	45
Основоваляльный станок	6	106
Вентилятор	4	44
Наждачный станок	2	5
Станок настольно-нарезной	1	1

2. Расчет электрической части ГПП

2.1 Расчетные электрические нагрузки предприятия

Основой рационального решения комплекса технико-экономических вопросов при проектировании электроснабжения современного промышленного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.

Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вдиа нагрузок: активная мощность Р, реактивная мощность Q и ток I.

Номинальная (установленная) мощность одного электроприемника рн - мощность, обозначенная на заводской табличке или в его паспорте.

Номинальная реактивная мощность qн одного электроприемника - реактивная мощность, потребляемая из сети или отдаваемая в сеть при номинальной активной мощности и номинальном напряжении, а для синхронных двигателей - при номинальном токе возбуждения.

Расчетные электрические нагрузки в целом по предприятию показаны в таблице 2.1. В таблице 2.2 приведены расчетные значения мощности и тока , а также длины кабельных линий, питающих различных потребителей от шин главной понизительной подстанции. Показаны сечения этих линий, выбранные по нагреву длительно допустимым током и экономической плотности по формулам:

где Iдоп - допустимый длительный ток, А; Iр - расчетный ток линии, А; jэк - экономическая плотность тока (по таблице 1.3.36 [4]).

Таблица 2.1 Расчетные электрические нагрузки по предприятию

№	Потребитель электроэнергии	Номинальная мощность Руст, кВт	Кс	Расчетная мощность Рр, кВт	cos ц	Расчетная реактивная мощность Qр, кВар	Полная расчетная мощность Sр, кВА
1	ТП №1	1330	0,5	665	0,7	678	952
2	ТП №2	937	0,7	656	0,8	480	820
3	ТП №3	1307	0,6	784	0,9	376	980
4	ТП №4	893	0,4	357	0,65	418	857
5	ТП №5	3122	0,5	1561	0,7	1592	2230
6	ТП №6	1400	0,6	840	0,7	857	1200
7	ТП №7	788	0,65	473	0,8	355	591
8	ТП №8	780	0,8	624	0,8	480	780
	Итого:						8410

Для расчетов токов короткого замыкания приведены удельные активные и реактивные сопротивления этих линии rуд, худ (по справочным данным, в зависимости от сечения токопроводящей жилы), активные и реактивные сопротивления, выраженные в базисных единицах, трансформатора rт*, хт*, кабельных линий rкл*, хкл*, активные, реактивные и полные сопротивления, определенные для соответствующих точек короткого замыкания r?*, х?*, z?*, рассчитанные по формулам:

где Sб = Sном.т - базисная мощность, МВА, Uб = Uср - базисное напряжение, равное среднему напряжению ступени, кВ.

Приведен ток короткого замыкания, рассчитанный по формуле:

.

Для проверки электрооборудования ГПП по электродинамической стойкости к токам короткого замыкания, приведен ударный ток, определенный по формуле:

где Куд - ударный коэффициент (таблица 8.3 [2]).

Таблица 2.2 - Расчетные данные по предприятию

Потребитель электроэнергии	Sр, кВА	Iр, А	I?, А	l, км	s, мм2	rуд, Ом/км	худ, Ом/км	rт*, отн. ед.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ТП №1	952	55	486	0,2	16	1,94	0,113	0,0074
ТП №2	820	46,2		0,8	16	1,94	0,113
ТП №3	980	56,6		0,15	16	1,94	0,113
ТП №4	857	49,5		0,4	16	1,94	0,113
ТП №5	2230	129		0,8	50	0,62	0,09
ТП №6	1200	69		0,25	16	1,94	0,113
ТП №7	591	34,2		0,7	16	1,94	0,113
ТП №8	780	46,2		0,8	16	1,94	0,113

Таблица 2.3 Расчетные нагрузки по предприятию

хт*, отн.ед.	rкл*, отн.ед.	хкл*, отн.ед.	r?*, отн.ед.	х?*, отн.ед.	z?*, отн.ед.	IК, кА	iуд, кА
0,1046	0,022	0,001	0,029	0,106	0,11	3,16	6,23
	0,088	0,005	0,103	0,11	0,15	2,31	3,51
	0,017	0,001	0,032	0,106	0,111	3,13	6,1
	0,044	0,003	0,059	0,108	0,12	2,89	4,8
	0,028	0,004	0,043	0,109	0,117	2,96	5,4
	0,028	0,002	0,043	0,107	0,113	3,02	5,5
	0,077	0,005	0,092	0,11	0,14	2,48	3,7
	0,088	0,005	0,103	0,11	0,15	2,31	3,51

2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных подстанций промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснован, так как это оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. В целях удешевления подстанции примем схему без установки выключателей на стороне высшего напряжения (по схеме блока линия - трансформатор).

Надежности электроснабжения предприятия достигают за счет установки на подстанции двух трансформаторов.

Мощность трансформатора выбираем так, чтобы при выходе из строя одного из них второй (с учетом допустимой перегрузки) обеспечивал питание потребителей I и II категории.

Резервное питание потребителей I и II категории вводится автоматически.

Выбор силовых трансформаторов производится с учётом того, что нормальным режимом работы трансформатора, при котором увеличивается срок действия его работы, считается режим, при котором трансформатор загружен на 65-70% от его номинальной мощности [2]. Поэтому мощность силового трансформатора определяется из выражения:

(2.1)

где S р? - расчетная мощность по подстанции,

S р? =8442 кВА;

n - число трансформаторов, n = 2.

При выборе трансформатора будем учитывать также, что в послеаварийном режиме (при отключении одного трансформатора) оставшийся в работе трансформатор обеспечивал необходимую нагрузку предприятия.

Критерием допустимости аварийных перегрузок трансформатора служит износ изоляции, который допускается значительно выше нормального, а перегрузка ограничивается только температурой наиболее нагретой точки обмотки, которая должна быть еще безопасной для дальнейшей нормальной эксплуатации трансформатора.

Если нагрузка трансформатора до аварийной перегрузки не превышала 0,93 паспортной мощности, его можно перегружать до 5 суток на 40%, но не более 6 часов каждые сутки.

Допустимая аварийная перегрузка трансформатора определяется из выражения:

. (2.2)

Определим номинальную мощность трансформаторов по формуле (2.1):

Принимаем к установке масляные трансформаторы с номинальной мощностью 6300 кВА.

Проверяем перегрузочную способность выбранного трансформатора в аварийном режиме по условию (2.2):

Такая перегрузка трансформатора допустима в течение 5 суток с продолжительностью по 6 часов в сутки (если приняты меры по охлаждению трансформатора).

Основные параметры трансформатора представлены в таблице 4.3.

Таблица 2.4 Технические данные трансформатора ТМ 6300/35/10

Тип	Номинальная мощность, кВА	Верхний предел номин. напряж., кВ	Потери, кВт	Uk, %	Ik, %	Макс.размеры, м	Полн. масса, т
		ВН	НН	ДPxх	ДPкз			длина	ширина	высота
ТМ 6300/35	6300	38,5	10,5	8	46,5	10,5	0,6	3,64	2,11	3,4	11,7

2.3 Выбор высоковольтных выключателей

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная нагрузка. Наиболее тяжелой операцией является отключение КЗ и включение на существующее КЗ.

Для установки в ячейках КРУ главной понизительной подстанции выберем вакуумные выключатели, которые являются более безопасными с точки зрения пожаробезопасности.

Основным элементом вакуумного выключателя является вакуумная дугогасительная камера, в которой происходит гашение дуги. Из-за высокой электрической прочности вакуумного промежутка и отсутствия среды, поддерживающей горение дуги, время существования электрической дуги минимально (tоткл = 0,05 с).

К выключателям предъявляются следующие требования:

- надежное отключение любых токов;

- быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

- быстрое включение выключателя сразу же после отключения (АПВ);

- легкость ревизии и осмотра контактов;

- взрыво- и пожаробезопасность;

- удобство транспортировки и эксплуатации.

Выбор высоковольтного выключателей производим по следующим параметрам: номинальному напряжению выключателя Uном.в, номинальному длительному току выключателя Iном.в, номинальному току отключения Iном.о и проверяем по электродинамической стойкости в режиме короткого замыкания.

а) Выбор по номинальному напряжению выключателя Uном.в. сводится к сравнению номинального напряжения установки и номинального напряжения выключателя с учетом того, что выключатель в нормальных условиях эксплуатации допускает продолжительное повышение напряжения до 15% номинального:

б) Выбор по номинальному длительному току выключателя Iном.в. сводится к выбору выключателя, у которого номинальный ток является ближайшим большим к расчетному току установки, т.е. должно быть соблюдено условие:

в) Выбор по номинальному току отключения Iном.о. сводится к к выбору выключателя, у которого номинальный ток отключения больше расчетного значения тока короткого замыкания:

г) Проверка по допустимому току динамической стойкости (амплитудное значение ударного тока):

где iу - ударный ток короткого замыкания, кА.

По приведенным выше условиям выберем высоковольтный выключатель на линию, отходящую к ТП №3. К установке принимаем вакуумный выключатель ВВ-10-20/630У3.

а) Номинальное напряжение выключателя Uном.в:



б) Номинальный длительный ток выключателя Iном.в:

в) Номинальный ток отключения Iном.о., кА:

г) Допустимый ток динамической стойкости (амплитудное значение ударного тока):

Выбранный выключатель проходит по всем параметрам. Технические данные выключателя показаны в таблице 2.5.

Таблица 2.5 Технические данные высоковольтного выключателя ВВ-10-20/630У3

Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальный ток, А	630
Номинальный ток отключения выключателя, кА	20
Ток стойкости, кА: термической (четырехсекундный) электродинамической	20 52
Время отключения выключателя с приводом, с	0,075
Тип привода	пружинный

Аналогично выберем высоковольтные выключатели для остальных отходящих линий ГПП.

Результаты расчетов сведем в таблицу 2.6.

Таблица 2.6. Выбор высоковольтных выключателей

Назначение фидера	Тип выключателя	Параметры выбора	Расчетные значения	Паспортные значения
1	2	3	4	5
ТП№1	ВВ-10-20/630У3		10 кВ	10 кВ
			55 А	630 А
			3,16 кА	20 кА
			6,23 кА	52 кА
ТП№2	ВВ-10-20/630У3		10 кВ	10 кВ
			46,2 А	630 А
			2,31 кА	20 кА
			3,51 кА	52 кА
ТП№3	ВВ-10-20/630У3		10 кВ	10 кВ
			56,6 А	630 А
			3,13 кА	20 кА
			6,1 кА	52 кА
ТП№4	ВВ-10-20/630У3		10 кВ	10 кВ
			49,5 А	630 А
			2,89 кА	20 кА
			4,8 кА	52 кА
ТП№5	ВВ-10-20/630У3		10 кВ	10 кВ
			129 А	630 А
			2,96 кА	20 кА
			5,4 кА	52 кА
ТП№6	ВВ-10-20/630У3		10 кВ	10 кВ
			69 А	630 А
			3,02 кА	20 кА
			5,5 кА	52 кА
ТП№7	ВВ-10-20/630У3		10 кВ	10 кВ
			34,2 А	630 А
			2,48 кА	20 кА
			3,7 кА	52 кА
ТП№8	ВВ-10-20/630У3		10 кВ	10 кВ
			46,2 А	630 А
			2,31 кА	20 кА
			3,51 кА	52 кА

2.4 Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Однако для упрощения схем электроустановок допускается использовать разъединители для производства следующих операций:

- отключение и включение нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;

- отключения и включения зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов);

- отключения и включения нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже;

- разъединителем разрешается производить также операции, если он надежно шунтирован низкоомной параллельной цепью (шиносоединительным или обходным выключателем);

- разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и зарядный ток воздушных и кабельных линий.

Отключаемый разъединителем ток зависит от его конструкции (вертикальное или горизонтальное расположение ножей), от расстояния между полюсами, от номинального напряжения установки, поэтому допустимость такой операции устанавливается инструкциями и директивными указаниями.

Разъединители выбирают по конструктивному выполнению, роду установки (внутренняя или наружная) и номинальным характеристикам: напряжение, длительный ток, динамическая устойчивость при токах короткого замыкания.

К установке на ОРУ 35 кВ принимаем стандартные горизонтально установленные разъединители наружной установки. РНДЗ-35. Проверим выбранный разъединитель по следующим параметрам.

а) По напряжению установки:

Uуст ? Uном,

где Uуст - напряжение установки, кВ; Uном - номинальное напряжение разъединителя, кВ.

б) По длительному току Iном - наибольший длительный ток, который аппарат способен проводить длительное время при номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре воздуха, при этом температура аппарата не должна превышать допустимых значений.

Iр ? Iном,

Iмах ? Iном.

где Iр - расчетный ток в нормальном режиме, А; Imах - расчетный ток в послеаварийном режиме, А, Iмах - номинальный ток разъединителя, А.

в) Проверка разъединителя на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания по амплитудному значению производится по следующему условию:

iу ? iпр,с ,

где iу - ударный ток короткого замыкания, кА; iдин - номинальный ток динамической устойчивости разъединителя, кА.

Произведем выбор разъединителей по вышеуказанным условиям:

а) номинального напряжения:

Uуст ? Uном,

35 кв = 35 кВ.

б) номинального тока:

Iр ? Iном,

243 А < 630 А,

Iмах ? Iном,

483 А < 630 А.

в) динамической устойчивости к токам КЗ:

iу ? iпр,с ,

14,3 кА < 64 кА.

Разъединитель данной марки проходит по всем условиям. Технические характеристики разъединителя РНДЗ-35-630-У1 представлены в таблице 4.6.

Таблица 2.6 Технические характеристики разъединителя РНДЗ-35-630-У1

Номинальное напряжение, кВ	35
Номинальный ток, А	630
Предельный сквозной ток, кА (амплитудное значение)	64
Привод	ПРН-220М

Во избежание произвольного отключения разъединителя при протекании тока короткого замыкания привод его должен иметь запирающее устройство.

Отделитель - это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения обесточенной цепи. Также могут отключать ток намагничивания трансформатора, но отключать ток КЗ, возникающий при срабатывании короткозамыкателя, отделителем нельзя, поэтому в схемах управления ОД и КЗ имеется блокировка, которая запрещает отключение отделителя, если через трансформатор тока, установленный в цепи короткозамыкателя, проходит ток.

Отделители выбирают по конструктивному выполнению, роду установки (внутренняя или наружная) и номинальным характеристикам: напряжение, длительный ток, динамическая устойчивость при токах короткого замыкания.

К установке на ОРУ 35 кВ принимаем отделитель наружной установки. ОДЗ-35/630. Проверим выбранный отделитель по номинальным значениям.

а) По напряжению установки:

Uуст ? Uном,

где Uуст - напряжение установки, кВ; Uном - номинальное напряжение отделителя, кВ.

б) По длительному току Iном - наибольший длительный ток, который аппарат способен проводить длительное время при номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре воздуха, при этом температура аппарата не должна превышать допустимых значений.

Iр ? Iном,

Imах ? Iном,

где Iр - расчетный ток в нормальном режиме, А; Iмах - расчетный ток в послеаварийном режиме, А, Iмах - номинальный ток отделителя, А.

в) Проверка отделителей на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания по амплитудному значению производится по следующему условию:

iу ? iпр,с,

где iу - ударный ток короткого замыкания, кА; iдин - номинальный ток динамической устойчивости отделителя, кА.

Произведем выбор отделителей по вышеуказанным условиям:

а) номинального напряжения:

Uуст ? Uном,

35 кв = 35 кВ.

б) номинального тока:

Iр ? Iном,

243 А < 630 А;

Iмах ? Iном,

483 А < 630 А.

в) динамической устойчивости к токам КЗ:

iу ? iпр,с ,

14,3 кА < 80 кА.

Отделитель данной марки проходит по всем условиям. Технические характеристики отделителя ОДЗ-35/630представлены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 Технические характеристики отделителя ОДЗ-35/630

Номинальное напряжение, кВ	35
Номинальный ток, А	630
Предельный сквозной ток, кА (амплитудное значение)	80
Привод	ШПОМ, ПРН-110М

Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанций для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного КЗ действием релейной защиты питающей линии.

В установках 35 кВ применяют 2 полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создается искусственное двухфазное КЗ. При включении короткозамыкателя, во избежание возникновения дуги и повреждения аппарата, необходимо обеспечить большую скорость движения ножа (0,4-0,5 с). Для ускорения включения имеются конструкции короткозамыкателей, в которых движение ножу сообщается с силой взрыва порохового заряда.

Короткозамыкатели выбирают по конструктивному выполнению, роду установки (внутренняя или наружная) и номинальным характеристикам: напряжение, номинальный ток включения, динамическая устойчивость при токах короткого замыкания.

К установке на ОРУ 35 кВ принимаем короткозамыкатель наружной установки. КЗ-35. Проверим выбранный короткозамыкатель по номинальным значениям.

а) По напряжению установки:

Uуст ? Uном,

где Uуст - напряжение установки, кВ; Uном - номинальное напряжение короткозамыкателя, кВ.

б) По номинальному току включения:

iу ? iвкл,

где iу - ударный ток короткого замыкания, кА; iвкл - номинальный ток включения, кА.

в) Проверка короткозамыкателя на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания по амплитудному значению производится по следующему условию:

iу ? iпр,с,

где iу - ударный ток короткого замыкания, кА; iдин - номинальный ток динамической устойчивости короткозамыкателя, кА.

Произведем выбор короткозамыкателей по вышеуказанным условиям:

а) номинального напряжения:

Uуст ? Uном,

35 кв = 35 кВ.

б) номинального тока включения:

iу ? iвкл,

кА < 12,5 кА.

в) динамической устойчивости к токам КЗ:

iу ? iпр,с,

14,3 кА < 80 кА.

Короткозамыкатель данной марки проходит по всем условиям. Технические характеристики короткозамыкателя КЗ-35/630 представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 Технические характеристики короткозамыкателя КЗ-35/630

Номинальное напряжение, кВ	35
Номинальный ток включения, кА	12,5
Предельный сквозной ток, кА (амплитудное значение)	42
Привод	ШПКМ

2.5 Выбор шин РУ 10 кВ

В РУ 10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жёсткими алюминиевыми шинами. Шины предназначены для жёсткого соединения электрических аппаратов на подстанции. Главная их задача -- пропускать через себя электрический номинальный ток и различные аварийные токи без разрушения. Сечения шин выбирают по длительно допустимому току. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам короткого замыкания.

Выбор шин по длительно допустимому току. Для нормальной работы шин в пределах установленных температур нагрева, необходимо, чтобы длительно допустимый ток шин был больше наибольшего расчетного тока:

. (4.3)

Длительно допустимый ток для прямоугольных шин определяется из выражения:

(4.4)

где k1 - поправочный коэффициент при расположении шин горизонтально (плашмя) (k1 = 0,95); k2 - поправочный коэффициент длительно допустимого тока для многополосных шин; k3 - поправочный коэффициент для шин при температуре окружающей среды (воздуха) ио,с, отличной от 25⁰С (по таблице 9.8 [2]), Iдоп,о - длительно допустимый ток полосы при температуре шины иш = 70⁰С, температура окружающей среды ио,с = 25⁰С и расположении шин вертикально (на ребро) (таблица 9.6 [2]), А.

Проверка шин на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания. Для соблюдения условий достаточной механической прочности шин при токах короткого замыкания расчетное напряжение в шинах ур не должно превосходить допустимого механического напряжения удоп для данного металла шин на изгиб (таблица 9.9 [2]):

(4.5)

Допустимое максимальное усилие на изгиб в шине в зависимости от допустимого механического напряжения удоп определим из выражения:

(4.6)

где W - момент сопротивления (таблица 9.10 [2]), см³; l - длина пролета между изоляторами, см.

Расчетное усилие от динамического воздействия тока короткого замыкания определим из выражения:

где а - расстояние между шинами разных фаз, см; l - длина пролета между изоляторами, см, iу--ударный ток короткого замыкания, кА.

Из требования Fр < Fдоп следует

Или

Максимальное расчетное напряжение в шинах ур определим из выражения:

Выберем сечение шины для РУ 10 кВ по приведенным выше условиям. К установке принимаем прямоугольные алюминиевые шины марки АТ, сечением 40х5 мм²:

Рассчитаем длительно допустимый ток, по формуле (2.4) учитывая, что k1 = 1; k2 = 1; k3 = 0,94; Iдоп,о = 540 А:



Произведем проверку сечения выбранных шин по допустимому нагреву из условия (2.3):

,

Условие выполняется.

Определим допустимое максимальное усилие на изгиб в шине по формуле (2.6), учитывая, что удоп = 650 кгс/см²; W = 0,17hb2 (h - высота шины, см b- толщина шины, см

Определим расчетное усилие от динамического воздействия тока КЗ, учитывая, что iуд = 6,5 кА, а = 50 см:

Определим максимальное расчетное напряжение в шинах ур:

Произведем проверку шин на механическую прочность по условию(2.5):

,

Выбранная шина проходит по условию механической прочности.

2.6 Выбор изоляторов

В распределительных устройствах шины крепятся на опорных, проходных и подвесных изоляторах.

Опорные изоляторы выбирают и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока короткого замыкания. Наихудшим видом нагрузки ля изоляторов является тот, который создает наибольший изгибающий момент. На растяжение и сжатие фарфор имеет значительно большее разрушающее усилие, чем на изгиб. Допустимое усилие определяют умножением разрушающего усилия на коэффициент запаса. Выбор опорных изоляторов будем производить по следующим условиям:

а) по номинальному напряжению:

Uуст ? Uном.

б) по допустимой нагрузке на головку изолятора:

Fрасч ? Fдоп,

где: Fрасч--сила, действующая на изолятор, кгс;

Fдоп--допустимая нагрузка на головку изолятора, кгс.

Fдоп=0,6 Fразр,

где: Fразр--разрушающая нагрузка на изгиб (по каталогу), кгс.

При вертикальном или горизонтальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила определяется из выражения:

,

где: kh--поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на "ребро", iу - ударный ток короткого замыкания, кА.

,

.

где: Hиз--высота изолятора (по каталогу), мм.

Произведём выбор изоляторов по выше перечисленным параметрам. Принимаем изолятор марки ОИ-10-375У3.

а) Номинальное напряжение:

Uуст ? Uном,

10кВ = 10кВ.

б) Допустимая нагрузка на головку изолятора равна:

Fдоп=0,6 Fразр,

Расчетная нагрузка, действующая на изолятор равна:

Коэффициент в данном случае равен kh = 1, так как шины расположены плашмя.

Проверяем изолятор на допустимую нагрузку по условию:

Fрасч ? Fдоп,

175 кгс < 225 кгс.

Изолятор данной марки проходит по всем параметрам.

Проходные изоляторы выбирают и проверяют по тем же условиям, что и опорные изоляторы и проверяют на стойкость электродинамического воздействия тока короткого замыкания. Выбор опорных изоляторов будем производить по следующим условиям:

а) по номинальному напряжению:

Uуст ? Uном,

б) по номинальному току:

Imax ? Iном.

в) по допускаемой нагрузке:

Fрасч ?Fдоп.

Для проходных изоляторов расчётная сила определяется из выражения, Н:

где iу - ударный ток короткого замыкания, кА.

Выберем проходные изоляторы по приведенным выше условиям.

Принимаем изолятор марки ИП-10/630-750.

а) Номинальное напряжение:

Uуст ? Uном,

10кВ = 10кВ.

б) Номинальный ток:

Imax ? Iном,

486 А < 630А.

в) Допустимая нагрузка на головку изолятора равна:

Fдоп=0,6 Fразр,

Расчетная нагрузка, действующая на изолятор составит:



Проверяем изолятор на допустимую нагрузку по условию:

Fрасч ? Fдоп,

175 кгс < 450 кгс.

Изолятор данной марки проходит по всем параметрам.

2.7 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерительных приборов и защиты от первичных цепей электрооборудования.

Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению, номинальному току, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах паспортного класса точности. Трансформаторы тока проверяют на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания.

а) Выбор трансформаторов тока по номинальному напряжению сводится к сравнению напряжения трансформатора тока и установки, для которой он предназначен. Для этого необходимо соблюсти условие:

Uуст ? Uном.

б) Выбор трансформаторов тока по номинальному току состоит в выполнении условия:

Imax.p ? Iном.т.т.

в) Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы в требуемом классе точности состоит в соблюдении условия:

S2p ? S2ном,

где S2ном - допустимая (номинальная) нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока (по справочным данным), ВА; S2p - расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме, ВА.

Расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока равна:

где I2ном - номинальный ток вторичной обмотки (по справочным данным), А; Z2p - полное сопротивление внешней цепи, Ом.

Полное сопротивление внешней цепи равно:

где ?rприб - сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток приборов, Ом; rдоп - допустимое сопротивление соединительных проводов, Ом; rконт - сопротивление контактов (в расчете принимают равным 0,1 Ом).

Необходимое минимальное сечение соединительных проводов:

где lр - расчетная длина соединительных проводов, м; с - удельное сопротивление провода, (по справочным данным), Ом/м.

Расчетную длину соединительных проводов определяют с учетом схемы включения приборов. При одном трансформаторе тока

lр = 2l,

где l - длина провода (в один конец), соединяющего трансформатор тока и прибор.

г) При проверке трансформаторов тока на электродинамическую стойкость находят отношение iу к амплитуде номинального первичного тока, которое называют коэффициентом внутренней электродинамической стойкости:

Этот коэффициент определяется заводом-изготовителем. Следовательно, условие проверки трансформаторов тока записывается так:

.

Произведём выбор трансформаторов тока на сторону высокого напряжения рассчитываемой подстанции по перечисленным выше параметрам.

Принимаем трансформатор марки ТФЗМ-35М-У1, S2ном = 20 ВА, класс точности 0,5.

а) Номинальное напряжение:

Uуст ? Uном,

35 кВ = 35 кВ.

б) Номинальный ток:

Imax.p ? Iном.т.т,

140 А < 150 А.

в) Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 2.9.

Таблица 2.9. Вторичная нагрузка трансформатора тока ВН

Прибор	Тип	Нагрузка , ВА, фазы.
		А	В	С
а) Амперметр (выключатель) б) Амперметр (линия 35кВ) в) Счётчик активной энергии г) Счётчик реактивной энергии	Э-335 Э-335 И-680 И-676	0,5 0,5 1,5 1,5	0,5 0,5	0,5 0,5 1,5 1,5
Итого:		4	1	4

Найдем суммарное сопротивление приборов:

Допустимое сопротивление соединительных проводов, при длине расчетной линии lр = 40 м, rдоп = 0,484 Ом.

Тогда, полное сопротивление внешней цепи равно:

.

Расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока равна:

Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы в требуемом классе точности состоит в соблюдении условия:

S2p ? S2ном,

18,6 ВА < 20 ВА.

Необходимое минимальное сечение соединительных проводов равно:

Принимаем кабель АКВРГ сечением 2,5 мм².

г) Проверим электродинамическую стойкость трансформаторов тока:

, ,

Выбранный трансформатор проходит по всем параметрам выбора.

Выберем трансформаторы тока на низкую сторону рассчитываемой подстанции.

Принимаем трансформатор марки ТШЛП-10 с номинальным током первичной обмотки 1000А и классом точности 0,5, для цепи трансформатора и секционного выключателя. Проверяем его по тем же условиям.

а) Номинальное напряжение:

Uуст ? Uном,

10 кВ = 10 кВ.

б) Номинальный ток:

Imax.p ? Iном.т.т,

486 А < 1000 А.

в) Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 2.10.

Таблица 2.10. Вторичная нагрузка трансформатора тока НН

Прибор	Тип	Нагрузка, ВА, фазы.
		А	В	С
а) Амперметр б) Амперметр (секц. выкл.) в) Счётчик активной энергии г) Счётчик реактивной энергии	Э-335 Э-335 И-680 И-676	0,5 0,5 1,5 1,5	0,5 0,5	0,5 0,5 1,5 1,5
Итого:		4	1	4

Найдем суммарное сопротивление приборов:

Допустимое сопротивление соединительных проводов, при длине расчетной линии lр = 20 м, rдоп = 0,148 Ом.

Тогда, полное сопротивление внешней цепи равно:

Расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока равна:

Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы в требуемом классе точности состоит в соблюдении условия:

S2p ? S2ном,

10,2 ВА < 20 ВА.

Необходимое минимальное сечение соединительных проводов:

Принимаем кабель АКВРГ сечением 2,5 мм².

г) Проверим электродинамическую стойкость трансформаторов тока:

,

,

Выбранный трансформатор тока проходит по всем параметрам выбора.

2.8 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения предназначены для понижения высокого напряжения до стандартной величины и для отделения цепей измерительных приборов и релейной защиты от цепей высокого напряжения. Для безопасности обслуживания один из выводов вторичной обмотки заземляют.

Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному напряжению первичной цепи и классу точности. Соответствие классу точности следует проверить сопоставлением номинальной нагрузки вторичной цепи с фактической нагрузкой от подключенных приборов. Проверку на электродинамичеcкую стойкость аппаратов и ошиновки цепей трансформаторов напряжения производить не нужно [2].

Выбор трансформаторов напряжения по номинальному напряжению сводится к сравнению напряжения трансформатора напряжения и установки, для которой он предназначен. Для этого необходимо соблюсти условие:

Uуст ? Uном.

Выбор трансформаторов напряжения по вторичной нагрузке cводится к выполнению условия:

S2У ? Sном (4.7)

где: Sном -- номинальная мощность в выбранном классе точности, ВА; S2У--нагрузка всех измерительных приборов, присоединённых к трансформатору напряжения.

Нагрузка измерительных приборов присоединённых к трансформатору напряжения определяется по формуле:

где Pприб и Qприб - соответственно активная и реактивная мощность приборов (по справочным данным)

Выбираем трансформатор напряжения на стороне ВН рассчитываемой подстанции. Принимаем трансформатор марки НОМ-35, класс точности 0,5, Sном = 75ВА. Проверяем его по приведенным выше условиям.

Номинальное напряжение:

Uуст ? Uном,

35 кВ = 35 кВ.

Подсчёт нагрузки основной обмотки сведён в таблицу 2.11.

Определим нагрузку измерительных приборов присоединённых к трансформатору напряжения:

По условию (2.7) проверяем будет ли выбранный трансформатор работать в данном классе точности:

S2У ? Sном,

30 ВА < 75 ВА.

Выбранный трансформатор будет работать в данном классе точности.

Таблица 2.11. Нагрузка основной обмотки трансформатора напряжения ВН

Прибор	Тип	Потребляемая мощность одной катушки, ВА	Число катушек	Число приборв	Общая потребляемая мощность
					P, Вт	Q, ВА
Вольтметр Счетчик активной энергии Счётчик реактивной энергии	Э-335 И-680 И-676	2 2 3	1 2 2	2 1 1	4 4 6	9,7 14,5
Итого:					14	24,2

Выбираем трансформатор напряжения на стороне НН рассчитываемой подстанции. Принимаем трансформатор марки НОМ-10, класс точности 0,5, Sном = 150ВА. Параметры выбора такие же, как и при выборе трансформатора напряжения на высокую сторону.

Номинальное напряжение:

Uуст ? Uном,

10 кВ = 10 кВ.

Подсчёт нагрузки основной обмотки сведён в таблицу 2.12.

Таблица 2.12 Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Прибор	Тип	Потребляемая мощность одной катушки, ВА	Число катушек	Число приборов	Общая потребляемая мощность
					P, Вт	Q, ВА
Вольтметр	Э-335	2	1	2	4
Счетчик активной энергии	И-680	2	2	5	20	38,8
Счётчик реактивной энергии	И-676	3	2	5	30	87
Итого:		7	5	12	54	125,8

Определим нагрузку измерительных приборов присоединённых к трансформатору напряжения:

.

По условию (2.7) проверяем будет ли выбранный трансформатор работать в данном классе точности:

S2У ? Sном,

136,9 ВА < 150 ВА.

Условие выполняется, поэтому выбранный трансформатор будет работать в данном классе точности.

2.9 Выбор разрядников

Разрядники предназначены для защиты от перенапряжений изоляции.

Вентильный разрядник заключён в фарфоровый корпус и состоит из последовательно включённых многократных искровых промежутков и рабочего сопротивления, выполненного в виде велитовых дисков, имеющего нелинейную вольт-амперную характеристику и обладающего способностью снижать сопротивление при повышении напряжения на нём. Благодаря этому при высоких импульсных напряжениях через разрядник протекают большие токи. Вентильные разрядник применяются для защиты подстанции. Они размещаются недалеко от силовых трансформаторов и являются основными средствами защиты оборудования от перенапряжений. Вентильные разрядники выбираются по номинальному напряжению установки.

Для стороны высокого напряжения принимаем вентильные разрядники марки РВМ-35У1.

Для стороны низкого напряжения принимаем вентильные разрядники марки РВО-10.

Технические данные разрядников представлены в таблице 2.13.

Таблица 2.13. Технические данные разрядников

Тип	Номинальное напряжение, кВ	Допустимое напряжение, кВ	Пробивное напряжение, кВ
			Не менее	Не более
РВМ-35У1	35	40,5	78	98
РВО-10	10	12,7	20	30,5

3. Расчет высоковольтной распределительной сети

3.1 Расчет токов короткого замыкания в установках выше 1 кВ

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения, является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала.

Последствия КЗ весьма разнообразны:

а) механические и термические повреждения оборудования;

б) снижение уровня напряжения в сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности и возможно к полной остановке;

в) выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы;

г) возгорания электроустановок;

д) электромагнитное влияние на линии связи и на системы железнодорожных блокировок и т.п.

Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определить токи КЗ и по ним выбрать электрооборудование и защитную аппаратуру.

Расчет токов КЗ в крупной электрической системе представляет достаточно трудную задачу. Поэтому при расчетах примем ряд упрощений, не вносящих существенных погрешностей в расчеты:

а) отсутствие качаний генераторов (принимается, что в процессе КЗ генераторы вращаются синхронно);

б) линейность всех элементов схемы (неуче насыщения магнитных систем);

в) приближенный учет нагрузок (все нагрузки представляются в виде постоянных по величине активных и индуктивных сопротивлений);

г) пренебрежение распределенной емкостью линий;

д) пренебрежение током намагничивания трансформаторов.

Расчетным видом КЗ для выбора параметров электрооборудования будем считать трехфазное КЗ. При этом будем считать, что КЗ питается от системы с неограниченной мощностью. В этом случае можно считать, что в точке КЗ амплитуда периодической составляющей тока КЗ во времени не изменяется, а следовательно, остается также неизменным в течение всего процесса КЗ и ее действующее значение IП0 = IП.t = I?.

Расчет токов КЗ будем вести в относительных единицах. Принимаем за базисные единицы номинальную мощность трансформатора Sб = Sном.т = 6,3 МВА и среднее напряжение ступени Uб = Uср = 10,5 кВ.

Рисунок 3.1 Расчетная схема и схема замещения для расчета токов короткого замыкания

Базисный ток определим по формуле:

.

Подставляя значения базисной мощности Sб и базисного напряжения Uб определим значение базисного тока:

Ток короткого замыкания определим из выражения:

(3.1)

где Z?* - суммарное полное сопротивление до точки короткого замыкания, отн.ед.

Составляем схему замещения расчетной схемы (рисунок 3.1).

Сопротивления элементов схемы замещения в базисных единицах найдем следующим образом.

Трансформатор:

активное сопротивление:

(3.2)

где ?РК - мощность короткого замыкания трансформатора (по справочным данным), кВт; Sном.т - номинальная мощность трансформатора, МВА.

реактивное сопротивление:

(3.3)

где Uk - напряжение короткого замыкания трансформатора.

Кабельная линия:

активное сопротивление:

(3.4)

где rуд - удельное активное сопротивление линии, Ом/км; l - длина кабельной линии.

реактивное сопротивление:

(3.5)

где худ - удельное активное сопротивление линии, Ом/км; l - длина кабельной линии.

По формулам (3.2-5) определим сопротивления в базисных единицах для трансформатора и кабельной линии. Значения ?РК, Uk, rуд, худ принимаем по справочным данным.

Трансформатор Т1:

активное сопротивление:

,

реактивное сопротивление:

Кабельная линия:

активное сопротивление:

,

реактивное сопротивление:

Суммарное сопротивление до точки К1 составит:

Суммарное сопротивление до точки К2 составит:

Токи короткого замыкания в рассматриваемых точках по формуле (3.1) составят:

Для выбора и проверки электрооборудования по условию электродинамической стойкости необходимо знать наибольшее значение токов КЗ, которое называют ударным током и определяют по формуле:

, (3.6)

где Куд - ударный коэффициент.

Определим ударный ток в точках К1 и К2. Ударный коэффициент Куд определяем по кривой зависимости ударного коэффициента от постоянной времени [5]. Для точки К1 Куд1 = 1,72, для точки К2 - Куд2 = 1,18.

Тогда, ударные токи в рассматриваемых точках по формуле (3.6) составят:

3.2 Выбор сечения кабеля 10 кВ

Передачу электроэнергии от источника питания (главной понизительной подстанции) до приемного пункта (трансформаторной подстанции) осуществим кабельными линиями по радиальной схеме.

Сечения жил кабеля выберем по техническим и экономическим условиям. К техническим условиям выбора относят выбор сечений по нагреву расчетным током и проверка по допустимым потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах. Экономические условия выбора сечения жил кабелей заключаются в определении сечения линии, приведенные затраты на сооружение которой будут минимальны. Экономически целесообразное сечение определяют в результате сопоставления приведенных затрат для линий, имеющих различное сечение. За основу принимают стандартное сечение, выбранное по техническим условиям. Дополнительно рассматривают стандартные ближайшее большее и ближайшее меньшее сечения.

Выбор сечения жил кабелей по нагреву осуществляется по расчетному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока принимаем ток послеаварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя.

Выбор сечения кабеля будем вести в следующей последовательности.

Определяем расчетные токи в нормальном Ip и аварийном Imax,р режимах по формулам:

(3.7)

(3.8)

Определяем допустимый ток кабельных линий I'доп, зависящее от конкретных условий среды и способа прокладки кабеля, из соотношения:

(3.9)

где Iдоп - длительно допустимый ток одиночного кабеля, А; Кдоп - допустимая кратковременная перегрузка по таблице 3.3 [5]; Кс,н - коэффициент снижения токовой нагрузки по таблице 1.3.26 [2].

В зависимости от расчетного тока определяем стандартное большее сечение кабеля из условия:

(3.10)

Приемники электроэнергии в условиях эксплуатации должны быть обеспечены качественной электроэнергией. О качестве электроэнергии судят по подводимому к приемникам напряжению. Так как в проводах линий, подводящих к приемникам электроэнергию, неизбежно происходят потери напряжения, то эти потери нормируются. Для силовых сетей они составляют 5% номинального напряжения.

Проверяем рассматриваемый кабель на потерю напряжения нормальном и аварийном режимах.

Потери напряжения в кабельной линии в нормальном режиме находятся по формуле:

, (3.11)

где rуд и xуд - удельное активное и индуктивное сопротивления кабеля, Ом/км; l - длина кабельной линии, км; Ip - расчетный ток линии в нормальном режиме, А.

Потери напряжения в кабельной линии в аварийном режиме находятся по формуле:

, (3.12)

где Imax.p - расчетный ток линии в аварийном режиме, А.

Выберем сечение кабельной линии, питающей ТП №3. Прокладку кабеля выполним в траншее. Для потребителей II второй категории с целью обеспечения требуемой бесперебойности питания принимаем две параллельно проложенные в траншее кабельные линии с расстоянием между ними 100 мм.

Определим расчетные токи в нормальном Ip и аварийном Imax,р режимах по формулам (3.7-8).

Расчетный ток в нормальном режиме по формуле (3.7) составит:

.

Расчетный ток в аварийном режиме по формуле (3.8) составит:

.

В зависимости от места прокладки, свойств среды, механических усилий, воздействующих на кабель, рекомендуются различные марки кабелей.

Выбираем кабель марки ААБл - с алюминиевыми жилами, изоляцией жил из пропитанной бумаги, в алюминиевой оболочке, бронированной стальными лентами, с подушкой из битума.

Выбираем сечение жил кабельных линий, учитывая допустимую перегрузку в аварийном режиме и снижение допустимого тока в нормальном режиме при прокладке кабелей в одной траншее. Принимаем время ликвидации аварии максимальным (6 часов), а коэффициент загрузки линий в нормальном режиме 0,6. Принимаем ближайшее большее стандартное сечение жил трехжильного кабеля равным 16 мм2 (Iдоп = 75 А).

Допустимый ток кабельных линий I'доп определяем из соотношения (3.9):

где Кдоп =1,25 [5]; Кс,н = 0,9 [5].

Тогда, допустимый ток кабельной линии:

.

В зависимости от расчетного тока определим стандартное большее сечение кабеля из условия (3.10):

,

Выбранный кабель проходит по условию нагрева длительно допустимым током.

Проверим рассматриваемый кабель на потерю напряжения нормальном и аварийном режимах.

Определим потери напряжения в линии в нормальном и аварийном режимах по формулам (3.11) и (3.12) соответственно: