Электроснабжение 8-го микрорайона города Оренбурга

Рисунок 4 - Кольцевая схема электроснабжения

Для увеличения электроснабжения магистральная сеть выполняется с двумя источниками питания (от разных секущих шин РП) рисунок 5.

Рисунок 5 - Магистральная схема электроснабжения

В дипломном проекте для сравнения рассматриваются две схемы распределительных сетей ВН: кольцевая схема электроснабжения и магистральная схема с двумя источниками питания.

Согласно /4/ электрические сети 10 кВ на территории городов, в районах застройки зданиями высотой 4 этажа и выше выполняются, как правило, кабельными. Кабельные линии прокладывают в траншеях на глубине не менее 0,7 м /1/.

9 Предварительный выбор сечения кабельной линии 10 кВ

В соответствии с /3/ сечение кабелей с алюминиевыми жилами в распределительных сетях 10кВ при прокладке их в земляных траншеях, следует принимать не менее 35 мм2. Выбор экономически целесообразного сечения производится по экономической плотности тока в зависимости от металла провода и числа часов использования максимума нагрузки /1/:

(9.1)

где Im - расчетный максимальный ток, А;

jэ - нормальное значение экономической плотности тока, А/мм2,

jэ=1,6 А/мм2 /3/

(9.2)

где Sm - максимальная расчетная мощность, передающаяся по кабелю, кВА;

(9.3)

Выбираем сечение кабеля на участке п/ст «Шелковая» - РП с ТП-2 (Рисунок 6).

(.9.4)

где Ку=0,8 /2/

РУi - суммарная расчетная нагрузка i-й ТП.

Рm0-2=( РУ1+ РУ2+ РУ3+ РУ4+ РУ5+ РУ6)*0,8=(355,64+237+323+450,4+417+

+512)*0,8=1836 кВ

cos ц=0,92 - на шинах РП /2/

tg ц=0,43

Qm0-2= Qm0-1*tg ц=1836*0,43=789,5 кВт

Выбираем кабель марки ААБ с сечением жилы 95 мм2 Iдоп = 240А

Расчет кольцевой распределительной сети 10 кВ

Рисунок 6 - Расчетная схема распределительных сетей 10 кВ, Вариант I, кольцевая схема.

Выбираем сечения кабелей распределительной сети 10 кВ от РП.

Определяется точка потокораздела:

Проверка:

S21+S23=УSm

1015,2+1078,8=2094

2094 кВА=2094 кВА

Потоки мощности по участкам:

S36=S23-S3=1078,8-378=700,8 кВА;

S65=S36-S6=700,8-550=150,8 кВА;

S54=S65-S5=150,8-433=-282,2 кВА;

S14=S12-S1=1015,2-249=766,2 кВА;

S45=S14-S4=766,2-484=282,2 кВА;

S56=S45-S5=282,2-433=-150,8 кВА;

ТП-5 является точкой потокораздела:

P21=S21*cos цср.вз.=1015,2*0,94=954,3 кВт;

P23=S23*cos цср.вз.=1078,8*0,94=1014 кВт;

P36=S36*cos цср.вз.=700,2*0,94=658,2 кВт;

P65=S65*cos цср.вз.=150,8*0,94=141,75 кВт;

P14=S14*cos цср.вз.=766,2*0,94=720,2 кВт;

P45=S45*cos цср.вз.=282,2*0,94=265,3 кВт.

Определяется ток на каждом участке сети 10 кВ:

(9.5)

По определенному току рассчитывается экономическая плотность тока и принимается стандартное большее сечение кабеля. Марка кабеля - ААБ, стандартное сечение кабеля 35-240 мм2 /9/.

F21=36,7 мм2; Fст.21=50 мм2; Iдоп=140 А

F14=27,7 мм2; Fст.14=35 мм2; Iдоп=115 А

F45=10,2 мм2; Fст.45=35 мм2; Iдоп=115 А

F56=5,4 мм2; Fст.56=35 мм2; Iдоп=115 А

F63=25,3 мм2; Fст.63=35 мм2; Iдоп=115 А

F23=39 мм2; Fст.23=50 мм2; Iдоп=140 А

Производится проверка выбранных сечений кабеля в аварийных режимах: обрыв линии 1-2 или обрыв линии 2-3. Питание распределительной сети 10 кВ осуществляется от одной из двух секций шин РП-10кВ. Расчет производится аналогично расчету в нормальном режиме. Результаты расчетов снесены в таблицу 11.

Обрыв участка	№ i-го участка	Siав, кВА	Рiав, кВт	Iiав, А	Fст., мм2	Uдоп,А	Fст.принятое, мм2
1-2	2-3	2094	1968	121	50	140	50
	3-6	1716	1613	99,2	35	115	35
	6-5	1166	1094	67,4	35	115	35
	5-4	733	689	42,4	35	115	35
	4,1	249	234	14,4	35	115	35
2-3	1-2	2094	1968	121	50	140	50
	1-4	1845	1734	107	35	115	35
	4-5	1361	1279	79	35	115	35
	5-6	928	872	54	35	115	35
	6-3	378	355	22	35	115	35

Таблица 11

Потери напряжения при найденном сечении определяются по формуле /9/:

(9.6)

где ДUтб- табличное значение удельной величины потери напряжения, %/кВт*км /9/;

Ма -сумма произведений активных нагрузок на длины участков линий, кВт*м.

Расчетная потеря напряжений ДU сравнивается с допустимой потерей напряжения ДUдоп.

(9.7)

ДUдоп=5% - в нормальном режиме работы;

ДUдоп=10% - в аварийном режиме работы.

Определяются потери напряжения в нормальном режиме работы:

Потеря напряжения на участке 2-1-4-5:

ДU2-1-4-5=0,654*954,3*220*10-6+0,925*(720,2*320+265,3*300)*10-6=

=0,42%<5%

Потеря напряжения на участке 2-3-6-5:

ДU2-3-6-5=0,654*1014*320*10-6+0,925*(658,2*230+147,75*310)*10-6=

=0,4%<5%

Определяются потери напряжения в аварийном режиме работы:

Обрыв участка 1-2

ДU2-3-6-5-4-1=0,654*1968*320*10-6+0,925*(1613*230+1094*310+689*300

+234*320)*10-6=1,33%<10%

Обрыв участка 2-3

ДU2-1-4-5-6-3=0,654*1968*220*10-6+0,925*(1734*320+1279*300+

+872*310+355*230)*10-6=1,48%<10%

Выбранные сечения кабельной сети удовлетворяют условиям проверки по нагреву длительно допустимым током и по потери напряжения.

Расчет двухлучевой схемы распределительной сети 10 кВ

Рисунок 7 - Двухлучевая схема . Вариант II

Определяются потоки мощности по участкам:

S21=S1+S4+S5=249+484+433=1166 кВА;

S14=S4+S5=484+433 кВА;

S45=S5=433 кВА;

S23=S6+S3=378+550 кВА;

S36=S6=550 кВА.

Расчет и выбор сечений кабельной сети производится аналогично, как и для варианта I. Расчет в аварийном режиме производится при обрыве из цепи двухцепной линии. Результаты расчетов снесены в таблицу 12.

Таблица 12

№ участка	Smi,кВА	Ipi, А	Fi, мм2	Fст.i, мм2	Iдоп, А	Iавi,А
2-1	1166	33,7	21	35	115	67,4
1-4	917	26,5	17	35	115	53
4-5	433	12,5	7,8	35	115	25
2-3	928	26,8	17	35	115	53,6
3-6	550	16	10	35	115	32

Проверка выбранных сечений кабеля по допустимой потери напряжения ДUдоп, производится в нормальном и в аварийном режимах. Проверка по потере напряжения в аварийном режиме производится при выходе из работы одного из двух кабелей в начале ветви (участок 2-1 или 2-3). Результаты расчетов сведены в таблицу 13.

Таблица 13

№ участка	Pi, кВт	li, м	ДUтб, % км*мВт	ДUр, %	ДUдоп, %	ДUрав, %	ДUдопав, %
2-1	1096	220	0,925	0,59	5	1,2	10
1-4	862	320	0,925
4-5	407	300	0,925
2-3	872	320	0,925	0,4	5	0,8	10
3-6	517	230	0,925

Выбранные сечения кабельной сети удовлетворяют условиям проверки по нагреву длительно допустимым током и по потери напряжения.

10 Расчет токов короткого замыкания

Для проверки кабеля на термическую устойчивость производится расчет токов короткого замыкания.

I вариант

Составляется схема замещения кольцевой сети (рисунок 8).

Рисунок 8

Сопротивление системы -0,63 Ом; Iпо = 9,2 кА; iуд = 19 кА.

Рассчитываем индуктивные и активные сопротивления линий:

(10.1)

(10.2)

где Х0 - погонное индуктивное сопротивление, Ом/км;

ro - погонное активное сопротивление, Ом/км;

l - длина участка линии, км.

Для кабеля сечением 95 мм2: X0=0,083 Ом/км, rо=0,326 Ом/км;

для кабеля сечением 50 мм2: X0=0,09 Ом/км, rо=0,62 Ом/км;

для кабеля сечением 35 мм2: X0=0,095 Ом/км, rо=0,89 Ом/км.

Хл1=0,09*0,22=0,02Ом	rл1=0,62*0,22=0,136 Ом
Хл2=0,095*0,32=0,03Ом	rл2=0,89*0,32=0,285 Ом
Хл3=0,095*0,3=0,025Ом	rл3=0,89*0,3=0,267 Ом
Хл4=0,095*0,31=0,029Ом	rл4=0,89*0,31=0,276 Ом
Хл5=0,09*0,32=0,03Ом	rл5=0,62*0,32=0,198 Ом
Хл6=0,095*0,23=0,02Ом	rл6=0,89*0,23=0,21 Ом

Таблица 14 - Результаты расчета сопротивлений

Производим выбор базисных величин:

Sб=100 МВА, Uб=10,5 кВ

rк1=rn=0,2 Ом;

хк1=хс+хл=0,63+0,051=0,681 Ом;

Определяется сопротивление в относительных единицах:

1. Определяется ток Iкз в точке К1

По данным кривым определяется установившийся ток короткого замыкания в относительных единицах /10/:

I*?k1=1,55;

Переводим I*? в именованные единицы:

По расчетным кривым определяется ток короткого замыкания в начальный момент времени (t=0) /10/:

I*on=1.51;

Определяется ударный ток:

(10.4)

где kуд - ударный коэффициент

kуд=1,45 /1/

2. Определяется ток Iкз в точке К2

I*?=1,5; I*0=1,42;

3. Определяется ток Iкз в точке К3

I*?=1,38; I*0=1,25;

4. Определяется ток Iкз в точке К4

I*?=1,35; I*0=1,2;

5. Определяется ток Iкз в точке К5

I*?=1,39; I*0=1,28;

6. Определяется ток Iкз в точке К6

I*?=1,48; I*0=1,4;

II вариант

Составляется схема замещения двухлучевой сети (рисунок 9)

Рисунок 9

Расчет токов короткого замыкания выполняется аналогично. Результаты расчетов снесены в таблицу 15.

Таблица 15

№ линии	Хл, Ом	rл, Ом	Хki, Ом	rki, Ом	Zk, Ом	X*	I*?	I?,кА	I*0	I0, кА	iуд
1	0,021	0,196	0,702	0,396	0,81	0,735	1,46	8,03	1,38	7,6	12,3
2	0,03	0,285	0,732	0,681	0,99	0,9	1,25	6,88	1,11	6,11	8,6
3	0,029	0,267	0,761	0,948	1,21	1,1	1,05	5,78	0,91	5,01	7,1
5	0,03	0,285	0,711	0,485	0,86	0,78	1,38	7,59	1,26	6,94	9,8
6	0,022	0,205	0,733	0,69	1,01	0,91	1,25	6,88	1,11	6,11	8,6

11 Проверка кабеля 10 кВ на термическую устойчивость

к токам короткого замыкания

При проверке кабелей ПУЭ рекомендует для одиночных кабелей место короткого замыкания принимать в начале линии, если она выполняется одним сечением или в начале каждого участка нового сечения, если линия имеет по длине разные сечения. При наличии пучка из двух и более параллельно выполненных кабелей ток короткого замыкания определяют, исходя из того, что замыкание произошло непосредственно за пучком, т.е. учитывается сквозной ток короткого замыкания.

Проверка сечения кабелей по термической стойкости производится по формуле:

(11.1)

(11.1)

где I? - действующее значение установившегося тока короткого замыкания;

tn - приведенное время короткого замыкания;

С - расчетный коэффициент.

С=95 А*с1/2/мм2 /7/

При проверке кабелей 10 кВ городских сетей на термическую стойкость затухание тока короткого замыкания, как правило, не учитывается и tn принимается равным действительному, которое слагается из выдержки времени релейной защиты линий 10 кВ и собственного времени отключающего аппарат.

При проверке кабелей 10 кВ городских сетей на термическую стойкость затухание тока короткого замыкания, как правило, не учитывается и tn принимается равным действительному, которое слагается из выдержки времени релейной защиты линий 10 кВ и собственного времени отключающего аппарат. /8/

(11.2)

tотк.ап=0,03 с;

Проверяем выбранное сечение кабеля на участке п/ст «Шелковая» - РП с ТП-2 по термической устойчивости:

Расчетная точка короткого замыкания - К1.

I?=8530 А; tр.з=0,1 с.; tn=0,13 с.

Fст>Fтерм

95 мм2>32,4 мм2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

Проверим сечения кабелей кольцевой схемы, вариант I.

Проверяем сечение кабеля на участке РП - ТП-1, расчетная точка короткого замыкания - К1.

I?=8530 А; tр.з=0,05 с.; tn=0,08 с.

50 мм2>25,4 мм2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

Проверяем сечение кабеля на участке ТП-1 - ТП-4, расчетная точка короткого замыкания - К2.

I?=8250 А; tр.з=0,05 с.; tn=0,08 с.

35 мм2>24,6 мм2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

Проверяем сечение кабеля на участке ТП-3 - ТП-6, расчетная точка короткого замыкания - К6.

I?=8150 А; tр.з=0,05 с.; tn=0,08 с.

35 мм2>24,3 мм2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

Двухлучевая схема. Вариант II.

Проверяем сечение кабеля на участке РП - ТП-1, расчетная точка короткого замыкания - К1.

I?=8530 А; tр.з=0,05 с.; tn=0,08 с.

35 мм2>25,4 мм2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

12 Выбор и расчет оборудования сети 10 кВ

В данном разделе мною рассмотрены вопросы по выбору электрооборудования в ячейках РП-10 кВ, РЦ 10 кВ на трансформаторных подстанциях и в ячейках питающих линий 10 кВ на п/ст «Шелковая».

В проектируемом жилом микрорайоне распределительный пункт совмещен с трансформаторной подстанцией, с трансформаторами на 250 кВА.

Распределительный пункт 10 кВ предназначен для приема и распределения электрической энергии в городских сетях 10 кВ и размещается в отдельно стоящем здании. Выбираем распределительный пункт типа II РПК-2Т на восемь отходящих линий /9/. Силовые трансформаторы, распределительный щит 0,4 кВ и РУ 10 кВ размещаются в отдельных помещениях.

РУ 10 кВ комплектуется камерами КСО-212, распределительное устройство 0,4 кВ - панелями серии ЩО-70 /14/. Соединение трансформаторов со щитом 0,4 кВ осуществляется голыми шинами, с РУ 10 кВ - кабелем. Крепление металлоконструкций (камер, щитов, панелей) осуществляется сварным соединением к закладным металлическим деталям в стенах и полу, предусмотренных в строительной части проекта.

Панель собственных нужд размещается вместе со щитом освещения и электроотопления, навесного исполнения в помещении РУ 0,4 кВ. Снаружи
РУ 0,4 кВ предусмотрено место для панели внутриквартального освещения. Для автоматического регулирования уличного освещения в ночное время устанавливается щит уличного освещения ЩУО-200, который комплектуется вводным аппаратом на 100 А, трансформатором тока и счетчиком, четырьмя групповыми автоматами на 25 и 40 А.

12.1 Выбор оборудования в ячейках питающих линий 10 кВ на п/ст «Шелковая»

12.1.1 Выбор разъединителя

Разъединитель выбираем:

- по роду установки - внутренний;

- по номинальному напряжению установки:

Uрн ? Uном; Uрн = 10 кВ; Uном = 10 кВ;

- по длительному току:

Iрн ? Iрасч; Iрн = 400 А; Iрасч = 126 А;

Выбираем разъединитель типа РВЗ-10/400 /12/.

Выбранный разъединитель проверяем:

- на термическую стойкость:

Iпр.тер2•tтер ? I?2tф, (12.1.1.1)

где Iпр.тер - предельный термический ток, кА,

Iпр.тер = 16 кА /12/;

tтер - допустимое время прохождения предельного термического

тока, с,

tтер = 4 с /12/;

I? - установившееся значение тока короткого замыкания, кА,

I? = 9,2 кА (из расчета токов КЗ);

tф - фиктивное время прохождения тока короткого замыкания, с,

tф = 0,6 с;

162•4 ? 9,220,6

1024 кА2•с > 50,8 кА2с;

- на электродинамическую стойкость:

iу < iпр.с, (12.1.1.2)

где iу - ударный ток КЗ, кА,

iу = 19 кА;

iпр.с - предельный сквозной ток, кА,

iпр.с = 41 кА /12/;

19 кА < 41 кА.

Выбранный разъединитель типа РВЗ-10/400 с приводом РП-10 удовлетворяет условиям проверки.

12.1.2 Выбор выключателя

Выключатели выбираются:

- по роду установки - внутренний;

- по номинальному напряжению установки:

Uвыкл.н ? Uном; Uвыкл.н = 10 кВ; Uном = 10 кВ;

- по длительному току:

Iвыкл.н ? Iрасч; Iвыкл.н = 630 А; Iрасч = 126 А;

- по отключающей способности:

Iо(3) ? Iпр.с.,

Iпр.с. = 12,5 кА; Iо(3) = 8,7 кА;

8,7 < 12,5

Выбираем выключатель вакуумный типа ВВ/TEL-10-12,5/630-У2.

Проверяем выключатель:

- на термическую стойкость по формуле (12.1.1.1):

12,52•3 ? 9,220,6

469 кА2•с > 50,8 кА2с;

- на электродинамическую стойкость:

19 кА < 32 кА.

Выбранный вакуумный выключатель типа ВВ/TEL-10-12,5/630-У2 удовлетворяет условиям проверки.

12.1.3 Выбор трансформатора тока

Трансформатор тока выбирается:

- по роду установки - внутренний;

- по номинальному напряжению установки:

Uтт.н ? Uном; Uтт.н = 10 кВ; Uном = 10 кВ;

- по длительному току:

Iтт.н ? Iрасч; Iтт.н = 150 А; Iрасч = 126 А;

Выбираем трансформатор тока типа ТПЛ-10-У3 класса точности 0,5/10Р.

Проверяем трансформатор тока:

- на термическую стойкость по формуле (12.1.1.1):

6,752•3 ? 9,220,6

137 кА2•с > 50,8 кА2с;

- на электродинамическую стойкость:

19 кА < 37,5 кА.

- по допустимой нагрузке вторичных цепей:

Z2 ? Zном2;

Zном2 = 0,4 Ом (для класса точности 0,5)

Полное сопротивление внешней цепи определяется по формуле:

Z2 = Уrприб + rпров+ rконт; (12.1.3.1)

где Уrприб - сумма сопротивлений всех последовательно включенных

обмоток приборов, Ом;

rпров- сопротивление соединительных проводов, Ом;

rконт - сопротивление контактных соединений, Ом,

rконт = 0,05 Ом;

rпров = с?m•l/F, (12.1.3.2)

где с - удельное сопротивление провода, Ом/м•мм2,

с = 0,0283 Ом/м•мм2;

m - коэффициент, зависящий от схемы включения,

m = 1;

l - длина проводом, м,

l = 5 м;

q - сечение провода, мм2,

q = 4 мм2;

rпров = 0,0283•1•5/4 = 0,061 Ом;

Нагрузка от измерительных приборов составляет 3 ВА, тогда:

Уrприб = Sприб/I2н2, (12.1.3.3)

Уrприб = 3/52 = 0,12 Ом;

Z2 = 0,12 + 0,061+ 0,05 = 0,231 Ом;

0,231 Ом < 0,4 Ом

Трансформатор тока обеспечивает заданную точность измерений.

Выбранный трансформатор тока типа ТПЛ-10-У3 удовлетворяет условиям проверки.

12.1.4 Выбор оборудования РП-10 кВ

Выбор разъединителей, вакуумных выключателей, трансформаторов тока производится аналогично, результаты снесены в сводные таблицы 16 - 18.

Таблица 16 - Выбор электрооборудования ячейки ввода РП-10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
		Разъединители	Вакуумный выключатель
		шинный РВ	линейный РВ
Uрн ? Uном	10 кВ	10 кВ	10 кВ	10 кВ
Iрн ? Iрасч	126 А	400 А	400 А	630 А
Iпр.тер2•tтер ? I?2tф	36,3 кА2•с	1024 кА2•с	1024 кА2•с	469 кА2•с
iпр.с ? iу	17,1 кА	41 кА	41 кА	32 кА
Iпр.с ?. Iо(3)	8,31 кА	-	-	12,5 кА

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10