1) Составляем схему замещения, заменив элементы расчётной схемы эквивалентными сопротивлениями.
Рисунок 3
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись. |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2016. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 05 ПЗ |
| Данные для расчета | Последняя цифра шифра | |||||||||||
| Мощность короткого замыкания на шинах питающей подстанции | Sк.ш. | - | - | - | - | - | ||||||
| Iк.ш. | - | 1,6 | - | 1,4 | - | 1,2 | - | - | 2,5 | |||
| Uн1 кВ | ||||||||||||
| Длина L1, Км | ||||||||||||
| марка и сечение провода | AC70 | AC50 | AC95 | АС50 | АС35 | АС120 | АС70 | АС50 | АС95 | АС50 |
Таблица 5 Данные для расчета токов короткого замыкания
2. Примем базисные значения мощности Sб =200 МВА, напряженияUб1= 115,5 кВ; Uб2= 10.5кВ,Sк.ш.=60 МВА;
3. Определяем базисные токи по формуле
4. Найдем относительные сопротивления элементов цепи.
а) Относительное базисное сопротивление системы до известной точки
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись. |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2016. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 05 ПЗ |
(18)
где Sк.ш- мощность к.з на шинах подстанции, МВА;
б) Реактивное сопротивление линии напряжением 110кВ
(19)
где Хо1- удельное индуктивное сопротивление линии 110 кВ, Ом/км;
L1-длина линии 35 кВ, км;
в) Активное сопротивление линии напряжением 110 кВ
(20)
где Rо1 - удельное активное сопротивление линии 110 кВ Ом/км;
г) Реактивное сопротивление трансформатора напряжением 110/10 кВ
где Uк1= 6.5% - напряжение к.з. трансформатора,%;
д) Реактивное сопротивление линии напряжением 10кВ на участках
(22)
где Хо-удельное индуктивное сопротивление линии 10 кВ на участках, Ом/км;
L - длина линии 10 кВ на участках, км.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись. |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2016. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 05 ПЗ |
е) Активное сопротивление линии напряжением 10 кВ на участках
(23)
где Rо - удельное активное сопротивление линии 10 кВ, Ом/км;
5) Определяем расчётные результирующие сопротивления до точек к.з
А) До точки К1:
Б) До точки К2:
в) До точки К3:
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06.2016. 2-74 06 31-01. 1.5-27. 03 ПЗ |
Г) До точки К4:
Д) До точки К5:
6) Рассчитайте трехфазные токи и мощность в каждой точке к.з.
Действующее значение периодической составляющей трёхфазного тока:
В точке К1:
В точке К2:
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06.2016. 2-74 06 31-01. 1.5-27. 03 ПЗ |
В точке К3:
В точке К4:
В точке К5:
Амплитудное значение полного тока («ударный ток»)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись. |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2016. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 05 ПЗ |
В точке К2:
В точке К3:
В точке К4:
В точке К5:
Действующее значение полного тока к.з
В точке К1:
В точке К2:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись. |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2016. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 05 ПЗ |
В точке К3:
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06.2016. 2-74 06 31-01. 1.5-27. 03 ПЗ |
В точке К4:
В точке К5:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 06 ПЗ |
1) Суммарные мощности на отходящих от ТП линиях:
(23)
(24)
2) Максимальный рабочий ток на отходящих от ТП линиях:
(25)
3) Выбираем измерительные трансформаторы тока для обеих линий:
(26)
Принимаем трансформаторы тока для обеих линий ТПЛ-10, со следующими номинальными параметрами: UH=10кВ, IH=40А.
4) Проверим выбранные трансформаторы тока по величине рабочего тока:
(27)
5) Проверим выбранные трансформаторы тока по динамической устойчивости:
(28)
где КДИН – коэффициент динамической устойчивости;
iУ – ударный ток в точке К2 (на шинах низкого напряжения ТП), кА.
Для трансформатора тока на второй линии проверка идентична, так как для обеих линий выбраны одинаковые трансформаторы тока.
6) Проверим выбранные трансформаторы тока по термической устойчивости:
(29)
где КT – коэффициент термической устойчивости.
Для трансформатора тока на второй линии проверка идентична, так как для обеих линий выбраны одинаковые трансформаторы тока.
Трансформаторы выбраны верно.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 06 ПЗ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 07 ПЗ |
По расчетным данным из пункта №6 «Выбор измерительных трансформаторов» и согласно справочной литературе, выбираем высоковольтные выключатели для обеих линий: вакуумный выключатель типа ВБЭ-10-20/630-1600. Основные технические данные:
1) Номинальное напряжение, кВ: 10;
2) наибольшее рабочее напряжение, кВ: 12;
3) номинальный ток, А: 630;
4) время срабатывания выключателя, мс: 40;
5) ток электродинамической стойкости, кА: 51;
6) ток термической стойкости, кА: 20;
7) время протекания тока термической стойкости, с: 3.
Проведем проверку выключателей:
Высоковольтные выключатели выбраны верно.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 08 ПЗ |
Подстанция представляет собой два блока линия-трансформатор, соединённые между собой перемычкой с вакуумным выключателем и разъединителем. Силовые трансформаторы подключены к шинам 35 кВ через разъединитель и выключатель. В ОРУ 35 кВ предусмотрена защита от перенапряжений. Её обеспечивают комплекты вентильных разрядников, расположенные с высшей стороны трансформатора. С низшей стороны трансформатора установлены разрядники. Их начинают вытеснять более надёжные устройства – ограничители напряжения типа ОПН. Защита от прямых ударов молнии выполнена молниеотводами, установленными на порталах. Всё оборудование подстанции смонтировано на железобетонных стойках. Силовые кабели от трансформаторов и сигнальные кабели проложены по территории подстанции в туннелях или каналах, которые прикрыты плитами из негорючих материалов.
Распределительные устройства напряжением 10 кВ подстанций 35/10 и 110/10 кВ выполняют с применением комплектных распредустройств заводского исполнения наружной (КРУН) и внутренней (КРУ) установки. КРУН 10 кВ представляет собой металлические шкафы, в которые встроены все аппараты, сборные шины, измерительные приборы, а также всё вспомогательное оборудование.
Воздушней линией (ВЛ) называют устройство, предназначенное для передачи электрической энергии на расстояние, состоящее из металлических проводов, укреплённых на опорах при помощи изоляторов и сооруженное на открытом воздухе.
Основными элементами ВЛ являются фундаменты, опоры, провода, изоляторы и арматура.
Опоры линий- это сооружения, поддерживающие провода на необходимом расстоянии друг от друга и от поверхности земли и т.п. Опоры должны быть механически прочными и рассчитаны на различные метеорологические условия.
В зависимости от уровня напряжения опоры имеют различную высоту и конструкцию. Изготавливают опоры на напряжение 0.38, 10, 35, 110 кВ и выше в зависимости от назначения линии.
По назначению опоры подразделяются на промежуточные, анкерные, угловые, концевые, транспозиционные и специальные.
Для ВЛ электропередачи применяют как неизолированные провода, не имеющие специальных изолирующих покрытий, так и изолированные. Неизолированные провода выполняют из меди, алюминия и стали, но часто и из двух металлов: из алюминия и стали.
Сталь играет роль сердечника, увеличивающего механическую прочность провода. Изолированные провода состоят из одной или более изолированных фаз жил, скрученных поверх неизолированной или изолированной жилы.
В процессе эксплуатации провода линии подвергаются воздействием гололеда, ветра, влаги, колебания температуры, химическим воздействиям атмосферы, загрязненной солями морей и озер, выделениями промышленных предприятий. Все это обусловливает специфические требования к проводам: а) они должны иметь как можно выше электропроводность и достаточную механическую прочность;
б) материал провода должен хорошо противостоять атмосферным и химическим воздействиям;
в) провода должны быть максимально дешевыми.
Промышленность выпускает следующие марки неизолированных многопроволочных проводов из алюминия и его сплавов:
А- провод, состоящий из скрученных алюминиевых проводов марки АТ;
АС- повод, состоящий из скуренных алюминиевых проводов марки АТ и стальной жилой (сердечника);
АСК- провод марки АС, в котором стальной сердечник покрыт нейтральной смазкой повышенной теплостойкости изолирован от алюминиевых проводов двумя лентами полиэтилентерефталатной плёнки;
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 08 ПЗ |
В местах крепления проводов воздушных линий к опорам для надежной изоляции фаз друг от друга и от земли устанавливают специальные изоляционные конструкции, называемые изоляторы. Кроме хороших изоляционных свойств изоляторы должны обладать достаточной механической прочностью, что бы выдерживать значительные нагрузки от проводов. Изоляторы воздушных линий изготавливают из фарфора или специального стекла.
Наибольшее распространение получили фарфоровые изоляторы, так как электрический фарфор обладает сравнительно высокими электрическими и механическими характеристиками, высокой стойкостью к атмосферным воздействиям и небольшой стоимостью.
Все изоляторы, применяющиеся на воздушных линиях, называются линейными. По своим конструктивным особенностям они делятся на два класса – штыревые и подвесные. На линиях низкого напряжения применяют штыревые изоляторы типа ТФ, ТФО, ШЛН, ТСБ и другие различных размеров.
Для линий напряжением 20 и 35 кВ выпускаются штыревые изоляторы ШФ20-В и ШФ35-Б. Они выполняются составными, путем склеивания цементной связкой. Штыревые изоляторы крепятся на крюках или штырях в зависимости от конструкции опоры.
Различают подвесные изоляторы, предназначенные для работы нормальных условиях типов ПФ или ПС, и грязестойкие изоляторы, предназначенные для работы в районах с загрязненной атмосферой, типа ПР, НС, НЗ, ПСГ.
Арматура линии электропередачи представляет собой комплекс деталей и типовых конструкций, с помощью которых осуществляется крепление проводов к опорам.
На воздушных линиях напряжением до 35 кВ применяются штыревые изоляторы, поэтому они крепятся на крюках или штырях. Для крепления изоляторов на крюках и штырях применяются полиэтиленовые колпачки. Их насаживают на оголовок штыря, крюка, а на него навинчивается изолятор. В исключительных случаях вместо колпачков используется пропитанная суриком пакля.
Алюминиевые, медные и сталеалюминиевые провода сечением до 240 мм2 крепятся болтовыми натяжными зажимами.
К сцепной арматуре относятся скобы, серьги, пестики, ушки, регулирующие и промежуточные звенья, двух-и трехцепные коромысла. Скобы, серьги, ушки и пестики служат для крепления изоляторов к опоре и проводов – к изоляторам. Коромысла применяются для образования сдвоенных или строенных гирлянд.
На линиях электропередачи напряжением выше 35 кВ используются подвесные изоляторы. Арматура дя этих линий представляет собой конструкции, с помощью которых провода и тросы крепятся к гирляндам изоляторов и гирлянды к опорам, соединяются провода и тросы, поддерживаются провода расщепленных фаз на определенных расстояниях друг от друга.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 08 ПЗ |
По назначению эта арматура делится на натяжные и поддерживающие зажимы, сцепные детали, соединители, дистанционные распорки, гасители вибрации, защитные кольца и рога.
Соединение проводов в петлях анкерных опор работают как контактные соединения с незначительными нагрузками. Они бывают разъемными и неразъемными. Неразъемные соединения для проводов малых сечений выполняются овальными соединителями, монтируемыми обжатием. Разъемные соединения выполняются плашечными болтовыми зажимами, которые обеспечивают нормальный контакт в местах зажатия провода плашками. Плашечные зажимы могут быть переходными не только с одного диаметра провода на другой, но и проводов из различных металлов.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 09 ПЗ |
В электрических сетях перенапряжение – это непродолжительное повышение напряжения до значений, которые могут быть опасными для изоляции действующего электрооборудования. Подобные процессы могут возникать в результате электромагнитных колебательных процессов, которые появляются при изменении режимов работы электрических сетей или при разрядах молнии. При атмосферном перенапряжении между нижней частью грозового облака, имеющей отрицательный заряд, и земной поверхностью с положительным зарядом получается своего рода конденсатор. По мере того, как накапливаются заряды, между обкладками природного конденсатора начинает расти и напряжённость электрического поля. При достижении напряжённости значений 25-30 кВ/см происходит ионизация воздуха с последующим развитием разрядов от облаков на земную поверхность. Перед непосредственным разрядом молнии в проводах ВЛ появляется электрический ток, который обусловлен притягиванием с дальних участков линии к месту появления облака положительных зарядов. Сразу после разряда электрическое поле пропадает из-за нейтрализации зарядов природного конденсатора, а накопившиеся в ВЛ заряды электрическим полем больше не удерживаются и растекаются к обоим её концам. Таким образом, появляются две электромагнитные волны индуцированного перенапряжения, которые движутся по ВЛ в противоположных направлениях с очень высокой скоростью. В данном случае появление прямого удара молнии в линию не считается обязательным.
Однако, если всё же это произошло, то образуются две волны перенапряжения, идущие вдоль линии в противоположные стороны. При прямых ударах молнии перенапряжение особенно велико, когда величина тока может достигать, как правило, 25 кА, в редких случаях - 200 кА. В итоге между землёй и проводами возникает высокое напряжение, величина которого может превышать электрическую прочность изоляции на электрооборудовании подстанции или воздушной линии, что приводит к её пробою или перекрытию.
В настоящее время существуют следующие разновидности защитного оборудования:
Защита подстанций: Электрическое оборудование подстанций (ПС) от прямых ударов молнии защищается при помощи вертикальных и горизонтальных стержневых молниеотводов. Вертикальный стержневой молниеотвод – это высокая специальная опора, вдоль которой проложен стальной провод, соединённый с заземлителем. Горизонтальный молниеотвод – это отдельный провод, который располагается над фазными проводами.
Высота расположения данного провода получается расчётным путём, чтобы повысить эффективную защитную зону, где происходит перехват молнии и отвод в землю.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 09 ПЗ |
Защита ВЛ: осуществляется тросовым молниеотводом, который для отвода разрядов молнии в землю присоединяется к заземляющему устройству, называемому заземлителем. Заземлитель выполняется из стальной трубы, прутка, уголка, вбиваемого прямо в землю на определённую глубину, зависящую от сопротивления земли. Защита зданий на открытых распределительных устройствах подстанции. Данный тип защиты осуществляется благодаря заземлению специальной сетки, железобетонных несущих конструкций или металлических покрытий кровли. В случае отсутствия металлического покрытия на крышах зданий устанавливается стержневой молниеотвод.
Защита распределительных сетей: В данном случае речь идёт о трубчатых и вентильных разрядниках, о специальных защитных промежутках между изоляторами. Разрядник настраивается таким образом, чтобы пробой его разрядных промежутков происходил при возникновении следующих перенапряжений:
- в электроустановках до 35 кВ - при 9 разовом превышении номинального напряжения;
- в ЭУ 35 кВ – при 4 разовом превышении;
- в установках 110 кВ и выше - при 2 кратном превышении.
При пробое импульс напряжения «уходит» в землю, а электрическая дуга при этом гаснет в разрядниках при переходе тока через ноль.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 10 ПЗ |
1) Используйте энергосберегающие лампы. Энергосберегающие лампы потребляют энергии примерно на 80% меньше, чем традиционные лампы накаливания, а служат в 8-10 раз дольше.
2) Используйте более экономичные бытовые приборы. Современные бытовые приборы часто обходятся меньшей энергией, чем их предшественники.
Разумно расставляйте мебель на кухне. Плита и холодильник или морозильник – плохие соседи! Из-за теплоотдачи плиты холодильный агрегат потребляет больше энергии.
3) Следуйте советам по использованию энергосберегающих ламп:
– использование лампы всегда должно соответствовать фактической потребности в освещении;
– используйте лучше одну мощную лампу чем несколько слабомощных;
– избегайте отраженного освещения;
– оборудуйте рабочие места, всегда ориентируясь на дневной свет и используя его;
– выбирайте место расположения светильника в соответствии с его функцией (лампа для чтения там, где действительно читают, и т.д.).
В современном мире условием сохранения и развития цивилизации на Земле стало обеспечение человечества достаточным количеством топлива и энергии. Ограниченность запасов традиционно топливно-энергетических ресурсов заставила обратиться к энергосбережению как одному из основных элементов современной концепции развития мировой энергетики.Не возобновляемые источники энергии: торфа, угля, нефти, природного газа. Возобновляемые источники энергии: твердая биомасса и животные продукты, промышленные отходы, гидроэнергия, геотермальная энергия, солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов морских волн и океана. Энергосбережение означает рациональное энерго-использование во всех звеньях преобразования энергии – от добычи первичных энергоресурсов до потребления всех видов энергии конечными пользователями. Мероприятия по энергосбережению могут быть разными. Один из самых действенных способов увеличения эффективности использования энергии – применение современных технологий энергосбережения.
Технологии энергосбережения не только дают значительное уменьшение расходов на энергетические затраты, но и имеют очевидные экологические плюсы.
К сожалению, энергосбережение на предприятиях, как правило, оставляет желать лучшего. На большинстве фабрик и заводов установлены высоко мощные электродвигатели, расходующие до 60% больше энергии, чем это необходимо. Для оптимизации процесса применяются электроприводы со встроенными функциями снижения энергопотребления. Благодаря гибкому изменению частоты их вращения в зависимости от нагрузки энергосбережение может составить 30-50%.
Сокращение тепловых потерь и энергосбережение в зданиях разного назначения.
Более 30% всех энергоресурсов тратится на отопление жилых, офисных и производственных зданий. Поэтому технологии энергосбережения в зданиях разного назначения неэффективны без снижения непродуктивных потерь тепла.
Важнейшим мероприятием по энергосбережению в зданиях станут также установка батарей отопления с автоматической регуляцией. Применение систем вентиляции, имеющих функцию повторного использования тепловой энергии, позволят сберечь еще больше энергии.
В последние годы появилась новые технологии энергосбережения – пассивные дома, по сути обогреваемые за счет тепла, выделяемого людьми и электроприборами. По экономичности такие жилища в 10 раз превосходят типовые «хрущевки». При массовом строительстве пассивных домов потенциал энергосбережения составит не меньше 30-40% энергопотребления страны. Теперь рассмотрим лестницы, коридоры, склады и другие помещения такого же типа. Энергосбережение достигается за счет не постоянного использования освещения. Лестницей в многоэтажном доме пользуются крайне редко. В таких условиях лучше использовать светильники с датчиками движения, которые последовательно включают лампы по мере движения человека или светильники, которые включаются по звуку.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 10 ПЗ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 00 ПЗ |
1 Будзко, И.А. Электроснабжение сельского хозяйства/ И.А.Будзко, Т.Б.Лещинская, В.И.Сукманов. – Москва: Колос, 2000. – 536 с.
2 Будзко, И.А. Электроснабжение сельского хозяйства/ И.А.Будзко, Н.М.Зуль.–Минск: Агропромиздат,1990. – 496с.
3 Каганов, И.Л. Курсовое и дипломное проектирование/ И.Л. Каганов.-Минск: Агропромиздат, 1990. – 351с.
4 Казмерчук, А.С. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Электроснабжение сельского хозяйства»/ А. С. Казмерчук.- Пружаны: ПГАТК, 2015.- 63с.
5 Пестис, В.К. Основы энергосбережения в сельскохозяйственном производстве: 2-е издание: учебное пособие для студентов учреждений обеспечивающих получение высшего образования по сельскохозяйственным специальностям/ В.К.Пестис, П.Ф.Богданович, Д.А.Григорьев. – Минск: ИВЦ Минфина, 2008. – 200 с.
6 Рожкова, Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций/ Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин.–Минск: Энергоиздат, 1987.- 648с.
7 Харкута, К.С. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства/ К.С. Харкута, С.В. Яницкий.– Минск: Агропромиздат, 1992. – 224с.
8 Шеховцов, В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования/ В.П. Шеховцов. – Москва: Форум: ИНТРА – М, 2010. – 214 с.
9 Янукович, Г.И. Расчёт электрических нагрузок в сетях сельско-хозяйственного назначения: 2-е издан/ Г.И. Янукович. – Минск: БГАТУ, 2004. –108с.
10 Янукович, Г.И. Расчёт линий электропередачи сельскохозяйственного назначения: 2-е издан/ Г.И. Янукович. – Минск: БГАТУ, 2004.-108с.
11 Янукович, Г.И. Электроснабжение сельского хозяйства. Курсовое и дипломное проектирование: учебное пособие для студентов высших учебных заведений/ Г.И. Янукович. – Минск: ИВЦ Минфина, 2010. – 440с.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06. 2017. 2-74 06 31-01. 1. 5-27. 00 ПЗ |
1 Правила устройства электроустановок // Министерство топлива и энергетики Российской Федерации. - 7-е изд., перераб. И доп. – Москва.: Главгосэнергонадзор России, 2014.-608 с.
2 Положение о стандарте организации УО «Пружанский государственный аграрно-технический колледж» Проекты (работы) курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению СТП ПГАТК 1 – 2015.
3 Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Электроснабжение/ под общ.ред. А.А. Федорова.- Москва: Энергоатомиздат, 1986. – 568 с.
4 Технический кодекс установившейся практики. ТКП 339-2011 (02230). – Минск: Минэнерго, 2011. – 594 с.
5 НПС 0,38-10 Нормы проектирования электрических сетей напряжением 0,38-10 кВ сельскохозяйственного назначения. Утверждено приказом Министерства энергетики Республики Беларусь №36 от 05.07.1994.