Расчет электрических сетей

2.1 Расчет допустимых потерь напряжения

Допустимые отклонения напряжения у потребителей в соответствии с ГОСТ 13109-97 составляют ±5%. Надбавка напряжения на шинах районной ТП 35/10 кВ в часы максимума нагрузки составляет +2,5%.

Минимальная нагрузка для сельских потребителей принимается Р_min= 0.25* Р_max. В часы минимума напряжение на шинах районной ТП составляет U_ТП35/10=0%. Добавку трансформатора КТП принимаем +5%. Потери напряжения в трансформаторе при максимальной нагрузке-4%; при минимальной-1%. Результаты сводим в таблицу 4.

Таблица 4. Отклонения напряжения в элементах сети

Элементы сети	Отклонение напряжения, % при нагрузке
Рmax	Рmin= 0.25* Рmax
Шины 10 кВ ( UТП35/10=0) Линия 10 кВ ( U10)	+2,5% -4%	-1%
Трансформатор 10/0,4 кВ Добавка ( Uдоб) Потери ( UТ)	+5% -4%	+5% -1%
Линия 0,38 кВ ( U0,38)	-4,5%	-1,125%
Потребитель ( Uпотр)	-5%	+1,875%

 

Отклонение напряжения у потребителя определяется формулой

(11)

где -отклонение напряжения на шинах ТП 35/10; - добавка и потери в трансформаторе 10/0,4, потеря напряжения в линии соответственно 10 кВ и 0,38 кВ.

Допустимая потеря напряжения в линиях 10 и 0,38 кВ при максимальной нагрузке составит

(12)

Допустимая потеря напряжения распределяется между воздушной линией 10 кВ и 0,38 кВ приблизительно поровну. Учитывая, что протяженность линии 10 кВ невелика, принимаем: для ВЛ 10кВ- =4%; для ВЛ 0,38 кВ- =4,5%.

Проверим уровень напряжения у потребителей при минимальной нагрузке 25% от Р_max. При этом учтем, что потери напряжения в линиях и трансформаторе уменьшаются в 4 раза:

что в пределах нормы.

2.2 Выбор сечения проводов ВЛ 0,38 кВ

Сечение проводов линий электропередач оказывает влияние на все основные характеристики системы электроснабжения: затраты на сооружение и эксплуатацию, уровень потерь мощности и энергии, надежность электроснабжения и качество электроэнергии.

Основными критериями при выборе сечения проводов являются:

· Технико-экономические показатели

· Механическая прочность проводов ВЛ

· Допустимый нагрев проводов

· Допустимая потеря напряжения

Максимальные нагрузки головных участков ВЛ 0,38 кВ не превосходят S=25 кВА, что соответствует току

(13)

где -номинальное напряжение сети.

Основным критерием при выборе сечения сельских распределительных сетей 0,38 кВ и 10 кВ является уровень напряжения у потребителей. При этом выполнение других критериев осуществляется проверкой.

Потеря напряжения в линии 0,38 кВ, состоящей из нескольких участков, определяется по формуле

(14)

где - активная и реактивная мощность участка; -активное и индуктивное сопротивление участка; - рабочее напряжение ВЛ; n- число участков.

Поскольку в целях удобства монтажа все участки одной ВЛ 0,38 кВ выполняются проводами одного сечения,

R_i=r₀*l_i; X_i=x₀*l_i. (15, 16)

Тогда формула может быть представлена в виде

(17)

или

(18)

где - суммарный момент активной мощности магистрали (кВт*км); - суммарный момент реактивной мощности (кВар *км).

Допустимой потерей напряжения воздушной линии 0,38 кВ является

(19)

Выберем сечение проводов ВЛ 0,38 кВ.

ВЛ-1 дневного максимума:

Максимальный момент активной нагрузки

M_а=7,14*0,18=1,28 кВт*км

Максимальный момент реактивной нагрузки

M_р=0,91 кВт*км

Определим потерю напряжения в магистрали при допустимых сечениях провода.

Потеря напряжения ВЛ в пределах допустимого. Выбираем провод СИП-2 3*16+1*25.

ВЛ-1 вечернего максимума:

Максимальный момент активной нагрузки

M_а=0,21кВт*км

Максимальный момент реактивной нагрузки

M_р=0,108 кВт*км

Определим потерю напряжения в магистрали при допустимых сечениях провода.

Потеря напряжения ВЛ в пределах допустимого. Выбираем провод СИП-2 3*16+1*25.

Результаты заносим в таблицу 5.

Таблица 5. Сечения самонесущих проводов воздушной линии ТП-1

№ ВЛ	Сечение провода (дневной max)
Mа, кВт*км	Mр, кВар*км		Марка провода
	1,25	0,91		СИП-2 3*16+1*25
№ ВЛ	Сечение провода (вечерний max)
Mа, кВт*км	Mр, кВар*км		Марка провода
	0,21	0,108		СИП-2 3*16+1*25

 

2.3 Расчет линии 10 кВ

Допустимая потеря напряжения ВЛ 10 кВ составляет

(20)

Определим моменты активной и реактивной нагрузки ВЛ.

Дневная.

M_а=7,938*12=95,256 кВт*км

M_р=8,09*12=97,08 кВт*км

Определим потерю напряжения в магистрали при допустимых сечениях провода.

Вечерняя

M_а=2,142*12=25,704 кВт*км

M_р=1,32*12=15,84кВт*км

Определим потерю напряжения в магистрали при допустимых сечениях провода.

Минимально допустимое по механической прочности сечение АС-16 для ВЛ 10 кВ обеспечивает допустимую потерю напряжения в часы максимальных нагрузок ВЛ. Принимаем для ВЛ 10кВ сечение провода АС-16.

№ ВЛ	Сечение провода (дневной max)
Mа, кВт*км	Mр, кВар*км		Марка провода
	95,256	97,08		АС-16
№ ВЛ	Сечение провода (вечерний max)
Mа, кВт*км	Mр, кВар*км		Марка провода
	25,704	15,84		АС-16

 

 

2 Расчет электрической части трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ

3.1 Расчетные схемы с схемы замещения электрической сети

Целью расчета токов короткого замыкания является: проверка аппаратов на термическую и электродинамическую стойкость; выбор защитных аппаратов линий и трансформатора; проверка условий надежности, селективности и чувствительности защиты.

Z_c-сопротивление системы.

(21)

Сопротивление системы, приведенное к напряжению 0,4 кВ

(22)

Для ВЛ 10кВ выбран провод АС-16. Длина которого l₁₀=12 км. Активное и индуктивное сопротивления линии составляют

(23)

(24)

(25)

Сопротивление ВЛ 10 кВ, приведенное к напряжению 0,4 кВ

(26)

Для ВЛ-1 выбран провод СИП-2 3*16+1*25, длина линии 0,18 км.

Активное и индуктивное сопротивления линии составляют

(27)

(28)

(29)

Результаты расчета приведены в таблицу 7.

Таблица 7. Параметры схемы замещения линий 0,38 кВ.

№ линии	Марка провода	Длина, км	Rл, Ом	Xл, Ом	Zл, Ом
	АС-16
	СИП-2 3*16+1*25	0,18	0,44	0,015	0,44

 

3.2 Расчет токов короткого замыкания

Для ТП-1 ток трехфазного короткого замыкания в точке Кв составит

(30)

Ток трехфазного КЗ в точке Кв. приведенный к напряжению 10 кВ, будет

(31)

Ток трехфазного короткого замыкания в точке Кн составит

(32)

Для определения Z_т определяем следующие значения

(33)

где =2,13 кВт, U_н=0,4 кВ, S_н- мощность выбранного трансформатора.

(34)

где =4,7 кВ.

(35)

где R₀=0,002 Ом.

 

Ток трехфазного КЗ в точке К1 ВЛ-1:

(36)

Ток двухфазного короткого замыкания в точке К1 (ВЛ-1):

(37)

Ток однофазного короткого замыкания в точке К1 (ВЛ-1):

(38)

где =220-фазное напряжение; - полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ на стороне 0,4 кВ, Z_ТО=2,58 Ом; - сопротивление петли «фаза-ноль».

(39)

Результаты расчетов токов короткого замыкания представляем в таблицу

Расчетные токи КЗ, А	На ТП	Ток 3-фазного КЗ в точке Кв, А
Ток 3-фазного КЗ в точке Кн, А
В линиях	№ линии	3-фаз	2-фаз	1-фаз

 

3.3 Выбор электрических аппаратов ТП 10/0,4 кВ

Для ТП-1 максимальный рабочий ток на стороне высокого напряжения составит

(40)

Максимальный рабочий ток на стороне высокого напряжения составит

(41)

Ударный ток при трехфазном КЗ на шинах 10 кВ

(42)

где - ударный коэффициент.

(43)

,4

Постоянная времени затухания определяется из соотношения параметров сети короткого замыкания

(44)

где X_к=8,74 Ом, =314, =24,72 Ом.

Ударный ток на шинах высокого напряжения ТП

(45)

Ударный ток на шинах низкого напряжения ТП

(46)

Намечаем к установке на ТП разъединитель РЛНД-1-10Б/200У.

Для установки на стороне 0,4 кВ ТП принимаем рубильник Р32У3.

Выбираем счетчик электронный многотарифный типа Ф669М, он имеет нагрузку 3,4 ВА. Сопротивление проводов вторичной цепи

(47)

где l=1 м- длина провода; - коэффициент, учитывающий схему соединения ТТ (для полной звезды ); =32 м/Ом*мм²- удельная проводимость алюминиевого проводника; F=2,5 мм²- сечение провода.

Расчетная мощность нагрузки измерительного трансформатора при номинальном вторичном токе I_{изм. тр.}=5 А.

(48)

S_{max p}=3,4+25+0,78+25*0,1=25,4 ВА

 

3.4 Защита силового трансформатора 10/0,4 кВ

Силовые трансформаторы защищаются от многофазных КЗ в обмотках и выводах, а также от токов, обусловленных внешними КЗ. Как правило, при мощности трансформаторов с S_н≤1000 кВА для защиты применяют предохранители типа ПК.

 

Плавкая вставка предохранителя выбирается с учетом отстройки от максимального тока нагрузки

I_ПВ≥1,25*I_{max p} (49)

I_ПВ≥65,47 А

Выбираем для установки на ТП-1 предохранитель типа ПН-250 с током плавкой вставки 250 А.

 

3.5 Защита линий 0,38 кВ

Для защита ВЛ 0,38 кВ применяют, как правило, автоматические выключатели типа ВА51, АЕ20, А37, имеющие как тепловой, так и электромагнитный расцепитель.

Максимальный рабочий ток в линии определяется как:

(50)

Для ВЛ-1

I_т≥(1,1-1,3) * I_{max p} (51)

I_т ≥ 1,95 А.

Выбираем автоматический выключатель типа ВА-51-25 с номинальным током теплового расцепителя I_ТН=25 А.

Коэффициент чувствительности для проверки теплового расцепителя определяется как

(52)