Нормальное качество напряжения в системах электроснабжения городов по всем показателям должно соответствовать требованиям ГОСТ 13.109-97.

Обеспечение требуемого уровня напряжения у электроприемников достигается правильным выбором закона регулирования напряжения на шинах ЦП и ответвления на трансформаторах ТП. Исходными данными для анализа режимов напряжения в сетях являются результаты расчета потери напряжения в выбранных сечениях проводов и кабелей в режиме максимальных и минимальных нагрузок.

В соответствии с ПУЭ городские электрические сети должны обеспечивать на зажимах присоединенных к ним приемников электрической энергии в нормальном режиме отклонения напряжения, не превышающие следующие значения:

а) для основной массы электроприемников 5%;

б) на зажимах приборов рабочего освещения в производственных помещениях и общественных зданиях, где требуется длительное зрительное напряжение, а также в прожекторных установках наружного освещения от -2.5% до +5%;

в) на зажимах электродвигателей - их аппаратуры пуска и управления от - 5% до +10%.

При этом падение напряжения в нормальном режиме не должно превышать значения 6% -в сетях 10кВ, и 4-6% - в сетях 0.4 кВ от ТП до вводов в здание, причем меньшие потери напряжения относятся к высокоэтажным зданиям, а большие - к малоэтажным.. Падение напряжения во внутридомовой сети не должно превышать 2.5%.

Проверка выбранных сечений кабелей по допустимой потере напряжения

Допустимые потери напряжения для кабелей 0.38 кВ, по которым будет осуществляться проверка, составляют:

- в нормальном режиме ?U^н_доп.=5%;

- в послеаварийном режиме допускается потеря дополнительно 5% напряжения, т.е. ?U^п.ав_доп.=10%.

Определение потери напряжения в кабельных линиях покажем на примере линии Л1 ТП1-1 распределительной сети.

Потери напряжения в кабельной линии в нормальном режиме работы определяются по формуле:

,(40)

где I ^н_р- расчетный ток в нормальном режиме работы из таблицы 13;

cos- расчетный коэффициент, определяемый по табл.2.2.1-для общественных зданий, и по табл. 2.1.4 /1/-для жилых зданий, cos=0,95;

U_н - номинальное напряжение сети, U_н=380 В;

r₀ и x₀ -удельные сопротивления кабеля, которые зависят от сечения жилы, и определяется по табл. 20; r₀=0,17Ом/км; х₀=0,06 Ом/км

L - длина линии, L=0.095 км;

Тогда потери в нормальном режиме по формуле (40) будут:

.

Проверяем полученные потери по допустимой потере напряжения:

(41)

2,48% ? 5%

Таким образом, предварительно принятое сечение, в нормальном режиме работы удовлетворяет требованиям качества электрической энергии

Таблица 20 Удельное активное сопротивление кабеля

Проведем проверку предварительно выбранного сечения по потере напряжения в послеаварийном режиме работы.

Потери напряжения в кабельной линии в послеаварийном режиме работы определяются по формуле:

, (42)

где I ^пав_р- расчетный ток в послеаварийном режиме работы из таблицы 13;

.

Проводим проверку полученных потерь по допустимой потере напряжения в послеаварийном режиме работы:

(43)

4.47% ? 10%

Таким образом, полученные потери меньше допустимых значений, поэтому, можем сказать, что сечение кабеля выбрано верно.

В случае если условие (41) или (43) не выполняются, то необходимо увеличить сечение токопроводящей жилы кабеля и снова сделать проверку.

Аналогичные расчеты проводятся для всех линий сети, а результаты сводятся в таблицу 21

Таблица 21 Расчет потерь напряжения распределительной сети 0.4 кВ

Проверка распределительной сети 0.4 кВ на колебания напряжения при запуске асинхронных двигателей лифтовых установок

При пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, пусковой ток которого в 48 раз больше его номинального тока, возникает резкое снижение напряжения на некоторое малое время. Затем, по мере разгона двигателя и уменьшения его пускового тока, напряжение на зажимах снова повышается.

Для того, чтобы качество напряжения соответствовало ГОСТ 13.109-97 проверим спроектированную распределительную сеть 0.4 кВ на колебание напряжения при пуске АД.

В лифтовых установках рассматриваемых домов используются два типа электродвигателей:

АСМ 52-6 с параметрами: Р=4.5 кВт, I_н.д=14.11 А, К_п=4.5, m_п=2.2, m_мах=2.3, соs=0.57, соs_п=0.52;

4АМ-180S6/18НЛБ с параметрами: Р=7 кВт, I_н.д=16.23 А, К_п=5.5, m_п=2.5, m_мах=2.8, соs=0.78, соs _п=0.41.

При проектировании электрических сетей жилых и общественных зданий возможность совмещенного питания рабочего освещения и силовых электроприемников (лифтов) должна быть проверена специальным расчетом. Данным расчетом определяется: а) возможность прямого пуска электродвигателя; б) размах и изменение напряжения на шинах ВРУ, к которому, кроме силовых электроприемников, может быть присоединена и осветительная нагрузка.

Осуществим расчет колебаний напряжения при запуске АД лифтовых установок для наиболее длинных и наиболее загруженных линий из распределительной сети.

Пример расчета покажем для линии ТП3-12 (L=148м). Если для электродвигателей лифтовых установок питаемых по данным линиям выполнятся условия: а) прямого пуска наиболее удаленного двигателя и, б) устойчивой работы отдельных включенных двигателей при пуске еще одного; то с достаточной достоверностью можем сказать, что данные условия будут выполняться и для других линий.

Составим расчетную схему для линии ТП3-12, которая показана на рис.15. Определим параметры схемы используя справочные данные.

Сопротивления трансформатора: r_тр=5,5 мОм, х_тр=17,1 мОм.

Сопротивления линии в нормальном режиме определяются на основании табл. 20: r_аб=34.56 мОм, х_аб=7.68 мОм.

Сопротивления проводников соединяющих ВРУ и двигатели:

провод F=16 мм² r₀=1,95 Ом/км, х₀=0,095 Ом/км;

Рис. 15 . Расчетная схема для проверки распределительной сети 0.4 кВ на колебание напряжения при запуске АД

r_бв=r₀L_бв=1,95*20=39 мОм, х_бв=х₀L_бв=0,095*20=1.9 мОм;

r_бг=1,95*120= 234мОм, х_бг=0,095*120=11.4 мОм.

Определим значение расчетного коэффициента А, который необходим для вычисления дополнительного напряжения:

, (44)

где R и X - сопротивления рассматриваемого участка от ВРУ до АД, мОм;

n - количество последовательных участков линий до соответствующей точки, в которой определяется коэффициент А;

соs _п и sin _п - пусковые характеристики двигателя.

А_аб=[(34.56+5,5)*0,52+(7.68+17,1)*0,85]=41.894 мОм;

А_ав=[(34+39+5,5)*0,52+(7.68+1.9+17,1)*0,85]= 63.789 мОм;

А_аг=[(34+234+5,5)*0,52+(7.68+11.4+17,1)*0,85]=173.264 мОм.

Изменение напряжения на зажимах электродвигателя в момент его запуска определяется по формуле:

,(45)

где U_н=380 В - номинальное напряжение электродвигателя.

,

,

.

Принимая полную потерю в сети равной 10% (?U_с=10%) определим напряжение на зажимах электродвигателя при его пуске, по отношению к номинальному напряжению, т.е. в относительных единицах:

U^*_дв=1,05•U_н-(?U_с+?U_дв) , (46)

U^*_д.ав=1,05•1-(0,10+0,02439)=0,926 о.е.

U^*_д.аг=1,05•1-(0,10+0,0635)=0,894 о.е.

Т.е. это напряжения на зажимах ближайшего и самого удаленного электродвигателя соответственно. Возможность прямого пуска электродвигателей определяется из условия:

(U^*_дв)²•m_п ? 1.1•m_мех•К_з , (47)

где m_мех - кратность начального момента приводимого механизма, который для пассажирских лифтов равен m_мех=1,7, а для грузовых m_мех=1,8;

К_з - коэффициент загрузки, К_з=1;

m_п - кратность пускового момента двигателя.

0,926²*2,5>1,1*1.8*1

2,14>1.98

0,894²*2,5>1,1*1,8*1

1,99>1.98

Т.к. условие выполняется, то прямой пуск двигателей обеспечивается.

Проверим условие устойчивой работы электродвигателя лифта при пуске другого двигателя лифта.

(U^*_дв)²•m_max ? 1.1•К_з,(48)

0,926²*2,8>1,1*1

2,4>1,1

0,894²*2,8>1,1*1

2,23>1,1

Т.к. условие выполняется, то можно сказать, что двигатель лифта будет продолжать нормально работать.

Устойчивость работы пусковых аппаратов электродвигателей работающих от рассматриваемой сети не нарушается, т.к. магнитные пускатели и контакторы не отключаются при снижении напряжения на их зажимах до 65% от U_ном. В связи с этим в большинстве случаев проверка нормальной работы пусковой аппаратуры для остальных электродвигателей не требуется.

Наиболее серьезными случаями, которые требуют обязательной проверки на колебания напряжения, являются моменты включения электромагнитного тормоза лифтовой установки. Данное включение вызывает дополнительные пусковые токи. Практически выполненные расчеты для различных схем зданий и высотностей показали, что дополнительное снижение напряжения, вызванное включением электромагнитного тормоза, составляет 0.4% от U_ном. При этом допустимое снижение напряжения не более 10%.

Определим снижение напряжения на ВРУ (в точке б) при пуске двигателя лифта с учетом потерь напряжения при включении электромагнитного тормоза:

?U_{дв.б.общ.}=?U_дв.б+?U_{дв.эм.т.} ,(49)

?U_{дв.б.общ.}=1,616+0,4=2.016%

2.016%<10%

Получили, что суммарное снижение напряжения находится в допустимых пределах.

Т.к. линия ТП3-12 удовлетворяет всем установленным требованиям, то все другие линии тоже будут удовлетворять этим условиям.

9. Расчет токов короткого замыкания. Выбор и проверка аппаратуры защиты ТП и кабелей на стойкость токам короткого замыкания

Расчет токов КЗ на шинах ТП в сети напряжением 0.4 кВ.

Расчетаем токи трехфазного КЗ в сети напряжением 0.4 кВ на примере ТП-1.

Составляем схему замещения:

Рисунок 16 прямая последовательность.

Рисунок 17 нулевая последовательность.

Находим сопротивление системы :

гдеU_СР.НН - среднее номинальное напряжение сети, подключаемой к обмотке низшего напряжения трансформатора, В;

U_СР.ВН - среднее номинальное напряжение сети, подключаемой к обмотке высшего напряжения трансформатора, В;

I_КЗ - действующее значение тока короткого замыкания при трехфазном КЗ у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, МВА.

мОм.

Активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности трансформатора :

мОм

мОм

Параметры схемы замещения нулевой последовательности:

Активные и индуктивные сопротивления трансформатора таблица ( П 6.1) 11.

Расчет токов трехфазного короткого замыкания.

Болтовые контактные соединения

Результирующие сопротивления прямой последовательности:

мОм.

Расчитываем металлическое трехфазное КЗ:

кА.

Угол сдвига по фазе напряжения или ЭДС источника от периодической составляющей тока КЗ:

рад.

Время появления ударного тока:

Постоянная времени затухания апериодической составляющей токаКЗ:

Ударный коэффициент:

Ударный ток металлического трехфазного КЗ:

кА

Находим дуговой ток трехфазного КЗ:

Дуговой ток трехфазного КЗ рассчитывается с учетом поправочных коэффициентов:

Периодическая составляющая дугового максимального трехфазного тока КЗ:

Ударный дуговой максимальный ток трехфазного КЗ:

Расчет токов однофазного КЗ:

Находим результирующее сопротивление нулевой последовательности

мОм.

Полное сопротивление цепи при однофазном КЗ:

Однофазный ток металлического КЗ:

кА.

Поправочные коэффициенты для однофазного тока дугового КЗ:

Дуговые токи:

Для остальных точек КЗ ТП расчет аналогичен результаты расчетов сводятся в таблицу.

Выбор защитных аппаратов

Выбор вводного автоматического выключателя, устанавливаемого после трансформатора.

Выключатели выбирают по номинальным значениям тока и напряжения, роду установки и условиям работы, конструктивному исполнению и коммутационной способности. Выбор автоматов производится с учётом следующих требований: Номинальное напряжение автомата, В:

Номинальный ток автомата, А:

По номинальный ток расцепителя любого вида, А:

По предельно отключаемому току автомата, кА:

Выбираем автоматический выключатель марки "Электрон" типа Э25С-04 , рассчитанный на номинальное напряжение 380 В и токи расцепителей максимального тока 1000 -1600-2500 А. Расцепители максимального тока имеют полупроводниковый блок защиты с регулировкой пяти следующих уставок: Условия выбора и проверки выключателя

Таблица

Выбор уставок автомата Э25С-04.

1 - Номинальный ток автомата 3200 А

2 - Ток расцепителя 2500 А

3 - По току в зоне перегрузки 1.25*2500=3125

4 - Уставка в зоне тока КЗ по условию

Ток срабатывания 3*2500=7500 А

Где: ток однофазного дугового КЗ

номинальный ток расцепителя автомата

3- уставка по току в зоне КЗ

5 - По времени срабатывания 4с так как легкие условия пуска

6- По времени в зоне КЗ 0.25 так как за автоматом нет селективных выключателей.

Выбор предохранителей.

Для защиты отдельных элементов распределительных сетей напряжением 0.4 кВ в городских электрических сетях широко применяются предохранители и автоматические выключатели, чувствительные элементы которых включаются последовательно с сетью. Предохранители и автоматические выключатели выполняют функции защиты сети от теплового и динамического действия тока, которое возникает при его увеличении выше допустимого значения, например, при перегрузке. В связи с простотой конструкции, малой стоимостью и высокой надежностью в работе, преимущественное распространение в сетях 0.4 кВ городов получили предохранители.

В настоящее время для надежного электроснабжения качественной электроэнергией в городских условиях рекомендуется принимать к установке аппараты защиты, выполняемые плавкими предохранителями типа ПН-2.

В качестве примера рассматривается выбор плавкой вставки предохранителя, защищающего кабельную линию, которая запитывает жилой дом II категории (поз.1).

Расчетная схема для выбора плавкой вставки предохранителя приведена на рис.

Рис.16. Расчетная схема участка сети для выбора плавкой вставки предохранителя

а) нормальный режим;

б) послеаварийный режим.

Выбор тока плавкой вставки по нормальному режиму работы осуществляется согласно следующих неравенств:

а) в случае если защищаемый объект (кабель) не питает силовую нагрузку (электродвигатели лифтовых установок), ток плавкой вставки предохранителя I_в выбирается из условия:

I_в ? I_р.^н , (50)

б) в случае если кабель питает силовую нагрузку:

, (51)

где I_р.^н - максимальный расчетный ток нормального режима, определяемый по табл.13, I_р.^н= 318.302А;

К_п - кратность пускового тока электродвигателя;

б - коэффициент, учитывающий условия запуска электродвигателя, =2,5 т.к. запуск электродвигателя лифтовой установки легкий.

I_н.дв. - номинальный ток электродвигателя лифтовой установки, определяемый по формуле:

,(52)

где Р_н.дв - номинальная мощность электродвигателя лифта, кВт;

U_н.дв-номинальное напряжение электродвигателя лифта кВ, U_н.дв.=0,38кВ.

Вычисления по формуле (51) проводим для наибольшего номинального тока электродвигателя лифта I_н.дв=16,23 А:

.

По табл. 4-1 /8/ выбираем I_в.ном=350 А, ток предохранителя I_пред.=400 А, предельный ток отключения I_пр.отк.=25 кА.

Проверим выбранный номинальный ток плавкой вставки предохранителя в послеаварийном режиме по выражению:

,(53)

где I_{мах(пав)} - максимальный ток через защищаемый объект в послеаварийном режиме, определяемый по табл. 13 , I_{мах(пав)}= 572.944 А;

1.4 - коэффициент, учитывающий, что плавкая вставка не перегорит при токе равном 1.4I_в.ном в течение 3-х часов; это условие допустимо, т.к. расчетное время максимума нагрузки составляет 30 минут.

Если данное условие выполняется, то ток плавкой вставки считается выбранным верно; если же условие не выполняется, то следует взять следующую ступень тока плавкой вставки по отношению к ранее выбранному по условиям (50) или (51). Получаем:

,

350 А >409 А.

400 А >409 А.

500 А >409 А.

Увеличиваем ток I_в.ном=500 А, ток предохранителя I_пред.=600 А

Проверим согласование защитных характеристик предохранителя с тепловыми характеристиками кабеля. Данное согласование достигается путем сопоставления защитной характеристики аппарата с характеристикой нагрева защищаемого объекта. При этом последняя должна находиться выше характеристики защитного аппарата. Данное согласование проверяется по выражению:

I'_д 0,33I_в.ном , (54)

где I'_д - допустимый ток кабеля с учетом поправочных коэффициентов определяется по табл. 14 I'_д=437.4 А.

437.4 А>0,33*500 А.

437.4 А>165А

Видно, что условие выполняется, следовательно, предохранитель выбран правильно. Аналогичные расчеты проводятся для остальных кабельных линий в обоих вариантах распределительной сети низкого напряжения, а результаты расчетов приведены в таблице 22.

Таблица 22 Расчетная таблица для определения тока плавкой вставки и согласования его с защищаемым проводником.

• Расчет однофазного тока КЗ и проверка чувствительности защитного аппарата.
• Проверка надежности срабатывания защитных аппаратов- предохранителей типа ПН-2 - производится по току однофазного КЗ, определяемого в наиболее удаленной точке сети.
• В качестве примера рассматривается проверка правильности выбора плавкой вставки предохранителя, защищающего кабельную линию, которая питает жилой дом (поз.2).
• Рис.17. Расчетная схема для определения тока однофазного КЗ.
• Согласно ПУЭ ток однофазного КЗ определяется по формуле, в которой пренебрегают переходными сопротивлениями коммутационных аппаратов:
• (55),
• где U_ф.ср. - фазное среднее напряжение сети, U_ф.ср.=230 В;
• - полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ,
• =0,08 Ом =0.027 Ом;

• - полное сопротивление петли фаза-ноль, которое включает в себя сопротивление шин, шинопроводов, проводов и кабелей, аппаратов и контактов, определяемое по выражению:
• Z_п=Z_п.0L (56),
• здесь Z_п.0 - удельное сопротивление петли фаза-ноль, определяемое по табл. 5-12 /6/, Z_п.0=0.31 Ом/км;
• L - длина линии до точки КЗ, определяемая по табл.16, L=0.115 км.
• Таким образом, ток однофазного КЗ в точке К⁽¹⁾:
• Чувствительность защитного аппарата к данному току определяется коэффициентом чувствительности, который определяется по формуле:
• (57),
• где I_в.ном-номинальный ток плавкой вставки предохранителя установленного на рассматриваемой линии в распределительном пункте 0.4 кВ ТП.
• Для предохранителя кабеля ТП1-2:
• 9.17>3

• Полученное значение коэффициента чувствительности сравнивается с минимально допустимым значением К_{ч.мин.доп.}=3. Т.к. К_ч=9.17, то можно сказать, что предохранитель линии ПН-2-400 при однофазном токе КЗ отключит поврежденную линию. Если же получается, что К_ч<3, то в этом случае необходимо увеличить сечение фазной жилы кабеля F на один шаг и снова сделать проверку.
• Проверка правильности выбора плавких вставок предохранителей, защищающих кабельные линии, которые питают остальные ЭП, производится аналогично. Результаты расчетов представлены в таблице 23.
• Таблица 23 Расчет токов однофазного КЗ и проверка коэффициента чувствительности для распределительной сети 0.4 кВ

• Определение трехфазного тока КЗ и проверка аппаратов защиты на предельную отключающую способность
• Проверка защитных аппаратов (предохранителей типа ПН-2) на предельную отключающую способность производится по току трехфазного КЗ, определенного на шинах трансформаторной подстанции.
• Рис.18. Расчетная схема для определения тока трехфазного КЗ
• На основании данной схемы составлена схема замещения, показанная на рис.18.
• Рис. 19. Схема замещения для определения тока трехфазного КЗ
• Ток трехфазного КЗ будет одинаков для всех трех ТП (ТП-1, ТП-2, ТП-3,ТП-4) т.к. в них установлены одинаковые трансформаторы мощностью по 1000 кВА.
• Ток трехфазного КЗ на шинах ТП () определяется по выражению, кА:
• ,(58)

• где U_ср. - среднее линейное напряжение сети, U_ср.=0.4 кВ;
• Z_тр. - полное сопротивление трансформатора, которое равно, Z_тр., Z_{тр.1000кВА}=0.08 Ом по табл. 8.10 /5/.
• Таким образом, ток трехфазного КЗ для трансформаторов мощностью 400кВА равен:
• кА.
• Выбор предохранителя с точки зрения предельной отключающей способности оценивается условием:
• ,(59)
• где I_пр.отк.- предельный ток отключения предохранителя, т.е. максимальный ток, который может отключить выбранный предохранитель. Согласно табл. 17 из всего множества установленных предохранителей выберем минимальные значения I_пр.отк. для распределительной сети: - I_{пр.отк.мин.}=11кА.
• Проверим условие (60):
• I_{пр.отк.мин.}=11кА > =2,887 кА, условие выполняется.
• Т.к. условие (59) выполняется для сети и для всех предохранителей, то можем сказать, что предохранители ПН-2 выбраны верно.
• Таким образом, в результате всех проделанных расчетов и проверок окончательно получены сечения кабелей, которые представлены в таблице 24.

• Таблица 24 Марка кабеля и сечение его жил распределительной сети 0.4 кВ

Линия	Участок линии	Количество кабелей в линии	Марка кабеля-сечение фазной жилы-сечение нулевой жилы
---	---	штук	мм2
ТП-1
Л1	ТП1-1	2	ААБлУ-2(495)
Л2	ТП1-20	2	ААБлУ-416
Л3	ТП1-2	2	ААБлУ-2(470)
Л4	ТП1-6	2	ААБлУ-495
Л5	ТП1-7	2	ААБлУ-495
Л6	ТП1-3	2	ААБлУ-450
ТП-2
Л7	ТП2-4	1	ААБлУ-450
Л8	ТП2-5	2	ААБлУ -4185
Л9	ТП2-9	2	ААБлУ -2(470)
Л10	ТП2-8	2	ААБлУ-4185
Л11	ТП2-14	2	ААБлУ-4150
ТП-3
Л12	ТП3-10	2	ААБлУ-495
Л13	ТП3-11	2	ААБлУ-4185
Л14	ТП3-19	2	ААБлУ-4150
Л15	ТП3-12	2	ААБлУ -2(470)
Л15.1	ТП3-12	2	ААБлУ -2(470)
ТП-4
Л16	ТП4-15	2	ААБлУ-395+125
Л16.1	ТП4-15	2	ААБлУ-395+125
Л17	ТП4-16	2	ААБлУ-395+125
Л17.1	ТП4-16	2	ААБлУ-395+125
Л18	ТП4-13	2	ААБлУ-350+125
Л19	ТП4-17	2	ААБлУ-395+125
Л20	ТП4-18	2	ААБлУ-370+125


• 10. Определение потерь мощности и электроэнергии в элементах системы электроснабжения
• Определение потерь мощности и электроэнергии в распределительной сети низкого напряжения
• Определение потерь мощности и электроэнергии проводим в нормальном режимах работы сети. Покажем определение потерь мощности и электроэнергии на примере участкаТП1-2.
• Потери активной и реактивной мощности в линии трехфазной электрической сети в нормальном режиме определяются по выражениям:
• , (60)
• , (61)
• где -расчетный ток нормального режима, А, = 286.186 А;
• U_ном-номинальное напряжение сети U_ном=0,38кВ;
• r₀ и x₀ -удельные активное и реактивное сопротивления линии, мОм/м, r₀=0,21 мОм/м, x₀=0,06 мОм/м;
• L-длина линии, м, L=115 м;
• Так как участок линии ТП1-2 состоит из двух кабелей, то общие потери мощности в линии равны:

• Потери активной и реактивной электроэнергии в линии трехфазной электрической сети в нормальном режиме определяются по формулам:
• ,[кВт•час], (62)
• ,[кВАр•час], (63)
• где ф -время наибольших потерь, [час] вычисляемое по формуле:
• ф=(0,124+Т_мах*10^-4)²*8760 , (64)
• здесь Т_мах -годовое число часов использования максимума нагрузки, определяемое по табл.53.10./5/, Т_мах=3500
• ф=(0,124+3500*10^-4)²*8760=1968час,
• кВт•час,
• кВАр•час,
• Аналогичные расчеты проводим для других линий распределительной сети, а результаты сводим в таблицу 25


Таблица25 Расчетные значения потерь мощности и электрической энергии в КЛ 0,4кВ распределительной сети

Расчет потерь мощности и электроэнергии в трансформаторах ТП

Потери активной мощности в трансформаторе складываются: из потерь активной мощности в стали и потерь активной мощности в меди, которые соответственно определяются мощностью холостого хода (?Р_хх) и мощностью короткого замыкания (?Р_кз).

Расчет потерь мощности и электроэнергии в трансформаторах покажем на примере ТП1. Общие потери мощности в ТП в нормальном режиме работы определяются по выражениям:



, (65)

(66)

где ?Р_ст, ?Р_хх -потери активной мощности в стали трансформатора, ?Р_ст=1.9 кВт;

?Р_м, ?Р_кз -потери активной мощности в меди трансформатора при его номинальной нагрузке, ?Р_м=10.8 кВт;

К-количество трансформаторов ТП;

S_р.ТП-расчетная мощность трансформаторной подстанции, кВА;

I_xx-ток холостого хода, %, I_хх=1.2%;

U_к-напряжение короткого замыкания, %, U_к=5.5%;

S_н-номинальная мощность трансформатора, кВА, S_н=1000 кВА.

Таким образом, потери равны:

Потери активной энергии в трансформаторах ТП определяются по формуле:

=2*?Р_ст*t+0,5*?Р_м*в²*ф , (67)

где t=8760 часов -время работы ТП в год;

в-коэффициент загрузки в послеаварийном режиме;

ф -время наибольших потерь, определяемое по формуле (64).

По рис.2 /7/ т.к. нормальная загрузка трансформатора составляет 65-70%, то все что выше 70% и будет обуславливать максимальные потери, т.е. с 17 до 22 часов (в течении 5 часов в сутки), тогда: Т_мах=5*365=1825 часов.

ф=(0,124+1825*10^-4)²*8760=822,93 час

=2*1,9*8760+0,5*10.8*822,93*(1429/1000)²=42360кВт•час

Аналогичные расчеты проведены и для остальных ТП распределительной сети низкого напряжения, а результаты представлены в таблицах 26

Таблица26 Расчетные значения потерь мощности и электроэнергии в трансформаторах распределительной сети 0,4кВ



11. Заземление ТП 10/0,4 кВ

Согласно п 1.7.32. /2/ для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции следует применять, по крайней мере, одну из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение и т.д. Заземление следует применять во всех электроустановках напряжением выше 1кВ, а также в электроустановках до 1кв с изолированной нейтралью.

Назначение защитного заземления состоит в том, чтобы обеспечить между корпусами заземляемого электрооборудования и землей электрическое соединение с достаточно малым сопротивлением, и тем самым снизить до безопасного значения напряжение прикосновения во время замыкания на корпус оборудования.

Для электроустановок напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, согласно п 1.7.62. /2/ , сопротивление заземляющего устройства, при линейном напряжении 380 В, в любое время года должно быть не более 4 Ом. Рассчитаем заземляющее устройство для трансформаторной подстанции ТП-1, для остальных ТП расчет будет полностью аналогичен, т.к. их номинальные мощности одинаковы.

Предполагается сооружение заземляющего устройства с внешней стороны здания ТП с расположением вертикальных электродов по ее периметру. В качестве вертикальных заземлителей принимаем, стальные стержни диаметром 16 мм и длиной 2 м, которые погружаются в грунт методом ввертывания. Верхние концы электродов, погруженные на глубину 0.7 м. Предварительно, с учетом площади, занимаемой ТП, намечаем расположение заземлителей - по периметру с расстоянием между вертикальными электродами равным 4 м.

Определяем расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей по выражениям:



_р.г=с_уд*К_п.г ,(68)

_р.в=с_уд*К_п.в , (69)

где с_уд - удельное сопротивление грунта, которое для микрорайона по табл.8-1 /9/ берется равным с_уд=100 Ом•м, (тип почвы - суглинок);

К_п.г и К_п.в - повышающие коэффициенты для горизонтальных и вертикальных электродов, определяемые по табл.8-8 /9/.

Для грунта средней влажности (коэффициент К₂) по табл.8-8 /9/ эти коэффициенты равны К_п.г=2; К_п.в=1,5.

_р.г=100•2=200 Ом•м;

_р.в=100•1,5=150 Ом•м.

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа определяем по формуле:

, (70)

где l - длина электрода, l=2 м;

d - внешний диаметр электрода, d=0,016 м;

t -расстояние от поверхности земли до середины электрода, t=0.5*2+0.7=1.7 м.

Ом



Определим примерное число вертикальных заземлителей по формуле:

,(71)

где К_и.в. - коэффициент использования вертикальных заземлителей, размещенных по контуру, без учета влияния горизонтальных электродов связи, принимаемый по табл.8-5 /9/.

Коэффициент К_и.в. определяется по примерно выбранному количеству вертикальных электродов (в нашем случае принятому равным 20) и отношению расстояний между вертикальными электродами к их длине: 4/2=2, поэтому К_и.в.=0.66.

штук.

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов (шина полосовая 408 мм) по формуле:

,(72)

где К_и.г. - коэффициент использования горизонтальных соединительных электродов в контуре из вертикальных электродов, определяемый по табл.8-7 /9/, К_и.г.=0.32;

l -общая длина горизонтальных электродов, для принятого типа ТП l=42м;

t - расстояние до поверхности земли, t=0,7 м;

b - ширина полосы, b=0,08 м.



Ом.

Уточненное сопротивление вертикальных электродов определяется по формуле:

,(73)

Ом.

Определим уточненное число вертикальных электродов при коэффициенте использования вертикального электрода соответствующего N=27 (штук) определяемом по табл.8-5 /9/ и равном К_и.в.у.=0,61, по формуле:

,(74)

шт.

Таким образом, окончательно принимаем 25 вертикальных электродов, расположенных вокруг ТП. Тогда сопротивление вертикальных заземлителей из формулы (74) будет:

Ом.

Общее сопротивление заземлителя с таким количеством электродов будет:



, (75)

Ом.

Полученное сопротивление меньше 4 Ом, т.е. рассчитанный заземлитель удовлетворяет всем необходимым требованиям.