Электроснабжение жилого микрорайона города

Вид работы:

Дипломная (ВКР)
Предмет:

Физика
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

234,57 Кб
Опубликовано:

2014-03-06

Все дипломные работы по физике

Скачать дипломную работу Читать текст online Заказать дипломную
*Помощь в написании! Посмотреть все дипломные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Электроснабжение жилого микрорайона города

Содержание

Введение

1. Краткая характеристика электропотребителей микрорайона

2. Определение расчетных нагрузок

2.1 Определение расчетной нагрузки жилых зданий

2.2 Определение расчетной нагрузки общественных зданий

3. Проектирование системы электроосвещения микрорайона

3.1 Выбор и обоснование источника света

3.2 Определение расчетной нагрузки электроосвещения микрорайона

3.3 Выбор сечения проводников осветительной сети

3.4 Выбор опор электроосвещения

3.5 Управление освещением

4. Выбор и обоснование числа ТП, силовых трансформаторов ТП и их мощности

4.1 Выбор места расположения ТП

4.2 Выбор числа и мощности трансформаторов

4.3 Технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформаторов

5. Проектирование связи с питающей системой

5.1 Выбор питающей линии

5.2 Выбор и расчет релейной защиты

6. Проектирование системы электроснабжения микрорайона города на напряжение 10 кВ

6.1 Схема распределительной сети 10кВ

6.2 Выбор сечения кабелей сети 10кВ

7. Проектирование электрической сети до 1 кв в электроснабжении микрорайона города

7.1 Выбор сечения кабелей на напряжение 0,4 кВ

7.2 Выбор проводов внутридомовой сети

8. Расчет токов короткого замыкания на всех уровнях напряжения

8.1 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 10 кВ

8.2 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 0,4 кВ

9. Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры

9.1 Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры на напряжение 10 кВ

9.2 Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры на напряжение 0,4 кВ

9.3 Учет электроэнергии

10. Безопасность и экологичность проекта

10.1 Введение. Требования электробезопасности при обслуживании электроустановок 10 кВ

10.2 Выбор и обоснование электросетей до 1 кВ в городских сетях. Применение в качестве защитной меры зануления. Проектирование защитного отключения (при необходимости)

10.3 Расчет заземляющего устройства ЗТП. Монтаж заземляющего устройства ЗТП 10/0,4 кВ. Расчет зануления электродвигателя с нагрузкой 60 А

10.4 Тушение пожаров в ЗРУ 10 кВ. Тушение пожаров с применением ОУ

10.5. Задачи гражданской обороны в современных условиях

11. Организационно экономическая часть

11.1 Расчет сметной стоимости выбранной схемы электроснабжения

11.2 Пересчёт сметной стоимости в цены 2011 года

11.3 Расчет численности электромонтажной бригады

11.4 Определение срока окупаемости капитальных вложений

11.5 Организация электромонтажных работ

Заключение

Введение

Развитие электроэнергетики нашей страны в программе экономического подъема и развития Российской Федерации, предусматривает проведение в жизнь активной энергосберегающей политики на базе ускорения научно-технического прогресса во всех звеньях народного хозяйства. На сегодняшний день идет развитие новых технологических решений, которые возможно помогут решить задачи высокого уровня развития экономики.

Электрификация народного хозяйства России развивается по пути разработки и внедрения электроустановок с использованием современных высокоэффективных электрических машин и аппаратов, линий электропередач, разнообразного электротехнологического оборудования, средств автоматики и телемеханики. Поэтому наметилась тенденция к снижению энергопотребления и потерь электроэнергии у потребителей. В нашей стране создан мощный высокоэффективный топливно-энергетический комплекс, экономное и рациональное использование которого должно обеспечивать успешное решение народнохозяйственных планов.

Основной задачей проектирования новых промышленных объектов является создание наиболее простой схемы энергоснабжения наименее энергоемкого производства, наиболее полного использования всех видов энергии с наименьшими потерями.

электроснабжение электрическая сеть микрорайон

1. Краткая характеристика электропотребителей микрорайона

В дипломном проекте рассматривается электроснабжение жилого микрорайона города. Исходными данными для проектирования является генеральный план микрорайона, который представлен на листе 1. Данные о количестве и удельной нагрузке квартир жилых домов представлены в табл. 1.1.

На территории рассматриваемого микрорайона города находятся объекты социально-культурной сферы: детские сады, школы, магазины. Жилой фонд представлен домами различной этажности, оборудованными электроплитами и плитами на природном газе.

Электроприемники рассматриваемого микрорайона города требуют различной надежности электроснабжения. Основная часть потребителей электроэнергии относятся ко второй и третьей категории надежности.

Питание потребителей будем осуществлять от отдельно стоящих трансформаторных подстанций, которые будут получать питание от распределительного пункта, расположенного на территории микрорайона города.

Микрорайон ограничивают улицы, являющиеся магистральными, районного значения категории Б по классификации. Внутрирайонные улицы относятся к категории В.

Дипломным проектом предусматривается система электроосвещения улиц, ограничивающих микрорайон и внутрирайонных дорог.

Таблица 1.1

Список электроприемников микрорайона города

Номер по генплану		Потребитель		Удельная мощность, кВт/кв.
1		Пятиэтажный жилой дом (90 квартир)		0,9
2		Девятиэтажный жилой дом (180 квартир)		1,39
3		Пятиэтажный жилой дом (60 квартир)		1,05
4		Школа на 1100 учеников		0,25
5		Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры)		1,78
6		Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры)		1,78
7		Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры)		1,78
8		Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры)		1,78
9		Девятиэтажный жилой дом (180 квартир)		1,39
10		Пятиэтажный жилой дом (60 квартир)		1,05
11		Пятиэтажный жилой дом (90 квартир)		0,9
12		Продовольственный магазин (площадь 140 м²)		0,25
13		Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры)		1,78
14		Девятиэтажный жилой дом (180 квартир)		1,39
15		Торговый центр (площадь 1600 м²)		0,16
16		Девятиэтажный жилой дом (180 квартир)		1,39
17		Детские ясли-сад на 150 человек		0,46
18		Продовольственный магазин (площадь 160 м²)		0,25
18 А		Промтоварный магазин (площадь 160 м²)		0,16
19		Пятиэтажный жилой дом (60 квартир)		1,05
20		Пятиэтажный жилой дом (40 квартир)		1,2
21		Пятиэтажный жилой дом (40 квартир)		1,2
22		Кафе на 100 человек		1,04
23		Пятиэтажный жилой дом (60 квартир)		1,05
24		Пятиэтажный жилой дом (40 квартир)		1,2
25		Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры)		1,78
26		Пятиэтажный жилой дом (90 квартир)		0,9
27	Девятиэтажный жилой дом (180 квартир)		1,39
28	Девятиэтажный жилой дом (243 квартир)		1,34
29	Пятиэтажный жилой дом (40 квартир)		1,2
30	Продовольственный магазин (площадь 180 м²)		0,25
31	Пятиэтажный жилой дом (40 квартир)		1,2
32	Пятиэтажный жилой дом (40 квартир)		1,2
33	Пятиэтажный жилой дом (40 квартир)		1,2
34	Детские ясли-сад на 150 человек		0,46
35	Пятиэтажный жилой дом (40 квартир)		1,2
36	Промтоварный магазин (площадь 150 м²)		0,16
37	Девятиэтажный жилой дом (144 квартир)		1,44

2. Определение расчетных нагрузок

2.1 Определение расчетной нагрузки жилых зданий

Расчетная нагрузка потребителей электроэнергии микрорайона города определяется по удельной мощности по методике, изложенной в [1].

Расчетная электрическая нагрузка квартир Р_кв, кВт, приведенная к вводу жилого здания определяется по формуле:

, кВт, (2.1)

где Р_{кв. уд -}удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир (зданий) [1, табл.6.1], кВт/квартира;

n - количество квартир.

Расчетная нагрузка силовых электроприемников Р_с, кВт, приведенная к вводу жилого дома, определятся по формуле:

, кВт, (2.2)

где Р_{р. л} - мощность лифтовых установок зданий, кВт;

Р_{ст. у} - мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств, кВт.

Мощность лифтовых установок Р_{р. л}, кВт определяется по формуле:

, кВт, (2.3)

где - установленная мощность электродвигателя i-го лифта по паспорту, кВт;

n - число лифтовых установок, питаемых линией;

- коэффициент спроса, определяемый в зависимости от количества лифтовых установок и этажности зданий [1, табл.6.4].

Расчетная нагрузка линий питания электродвигателей санитарно-технических устройств определяется по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса [1, табл.6.9].

Мощность резервных электродвигателей, а также электроприемников противопожарных устройств, при расчете электрических нагрузок не учитывается.

Расчетная нагрузка жилого дома (квартир и силовых приемников) Р_р.
ж._д, кВт, определяется по формуле:

, кВт, (2.4)

Где Р_{кв -}расчетная нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт;

Р_{с -}расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт;

К_{у -}коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников.

Расчетная реактивная мощность жилого дома Q_{р. ж. д}, кВар, определяем следующим образом:

, квар, (2.5)

где - расчетные коэффициенты реактивной мощности;

Р_кв - расчетная электрическая нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт;

Р_{р. л} - мощность лифтовых установок зданий, кВт;

Расчетные коэффициенты реактивной мощности жилых домов принимаем по [1, табл.6.12].

Полная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) S_{р.
ж. д}, кВ·А, определяется по формуле:

, кВ·А, (2.6)

где Р_{р. ж.}_д - расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников), кВт;

Q_{р. ж. д} - расчетная реактивная мощность жилого дома, квар.

Расчетный ток здания I_{р. ж. д}, А, определяется по формуле:

, А, (2.7)

где S_{р. ж. д} - полная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников), кВ·А;

U_{н. -}номинальное напряжение, кВ.

Для примера произведем расчет нагрузок пятиэтажного жилого дома, имеющего 6 подъездов и 90 квартир. Дом оборудован кухонными плитами на природном газе. Данное здание на генплане (лист 1) обозначено номером 1.

По формуле (2.1) определяем расчетную нагрузку квартир:

(кВт)

Силовые электроприемники в пятиэтажном доме отсутствуют, следовательно, расчетная нагрузка жилого дома равна расчетной нагрузке квартир [1]:

(кВт)

Реактивную нагрузку силовых электроприемников здания определим по формуле (2.5)

;

(квар).

Полную электрическую нагрузку жилого дома (квартир и силовых электроприемников) S_{р.
ж. д}, кВ·А, определим по формуле (2.6):

(кВ·А).

Расчетный ток здания определим по формуле (2.7):

(А).

Расчеты для остальных потребителей выполняются аналогичным образом, результаты представлены в табл.2.1.

Таблица 2.1

Расчетные электрические нагрузки жилых зданий

№ Наименование потребителя n, шт P_y, кВт tgφ P_кв, кВтP_л,

кВтP_ст.
у.,

кВтР_р,

кВтQ_р,

кварS_p,

кВ·АI_p,

А
1	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	90	0,9	0,28	-	-	-	-	81	22,68	84,1	121,4
2	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	180	1,39	0,2		250,2			316	105	332,98	461,3
		Лифты	5	8	1,17	0,7		28
		Насосы	3	14	0,75	0,9			37,8
3	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	60	1,05	0,28	-	-	-	-	63	17,64	65,42	94,43
5	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	54	1,78	0,2		96,12			136,9	51,6	146,3	195,57
		Лифты	2	8	1,17	0,8		12,8
		Насосы	2	14	0,75	1			28
6	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	54	1,78	0,2		96,12			136,9	51,6	146,3	195,57
		Лифты	2	8	1,17	0,8		12,8
		Насосы	2	14	0,75	1			28
7	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	54	1,78	0,2		96,12			136,9	51,6	146,3	195,57
		Лифты	2	8	1,17	0,8		12,8
		Насосы	14	0,75	1			28
8	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	54	1,78	0,2		96,12			136,9	51,6	146,3	195,57
		Лифты	2	8	1,17	0,8		12,8
		Насосы	2	14	0,75	1			28
9	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	180	1,39	0,2		250,2			316	105	332,98	461,3
		Лифты	5	8	1,17	0,7		28
		Насосы	3	14	0,75	0,9			37,8
10	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	60	1,05	0,28	-	-	-	-	63	17,64	65,42	94,43
11	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	90	0,9	0,28	-	-	-	-	81	22,68	84,1	121,4
13	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	54	1,78	0,2		96,12			136,9	51,6	146,3	195,57
		Лифты	2	8	1,17	0,8		12,8
		Насосы	2	14	0,75	1			28
14	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	180	1,39	0,2		250,2			316	105	332,98	461,3
		Лифты	5	8	1,17	0,7		28
		Насосы	3	14	0,75	0,9			37,8
16	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	180	1,39	0,2		250,2			316	105	332,98	461,3
		Лифты	5	8	1,17	0,7		28
		Насосы	3	14	0,75	0,9			37,8
19	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	60	1,05	0,28	-	-	-	-	63	17,64	65,42	94,43
20	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	40	1,2	0,28	-	-	-	-	48	13,44	49,85	71,95
21	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	40	1,2	0,28	-	-	-	-	48	13,44	49,85	71,95
23	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	60	1,05	0,28	-	-	-	-	63	17,64	65,42	94,43
24	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	40	1,2	0,28	-	-	-	-	48	13,44	49,85	71,95
25	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	54	1,78	0,2		96,12			136,9	51,6	146,3	195,57
		Лифты	2	8	1,17	0,8		12,8
		Насосы	2	14	0,75	1			28
26	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	90	0,9	0,28	-	-	-	-	81	22,68	84,1	121,4
27	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	180	1,39	0,2		250,2			316	105	332,98	461,3
		Лифты	5	8	1,17	0,7		28
		Насосы	3	14	0,75	0,9			37,8
28	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	243	1,34	0,2		325,62			397,6	126,6	417,2	588,2
		Лифты	7	8	1,17	0,61		34,16
		Насосы	3	14	0,75	0,9			37,8
29	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	40	1,2	0,28	-	-	-	-	48	13,44	49,85	71,95
31	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	40	1,2	0,28	-	-	-	-	48	13,44	49,85	71,95
32	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	40	1,2	0,28	-	-	-	-	48	13,44	49,85	71,95
33	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	40	1,2	0,28	-	-	-	48	13,44	49,85	71,95
35	Пятиэтажный жилой дом	Квартиры	40	1,2	0,28	-	-	-	-	48	13,44	49,85	71,95
37	Девятиэтажный жилой дом	Квартиры	144	1,44	0,2		207,36			257,76	83,96	271,1	374,04
		Лифты	4	8	1,17	0,7		22,4
		Насосы	2	14	0,75	1			28
Итого										3772,5	1291,28	3990,42	5759,68

2.2 Определение расчетной нагрузки общественных зданий

Укрупненные удельные нагрузки и коэффициенты мощности общественных зданий массового строительства для ориентировочных расчетов рекомендуется принимать по [1, табл.6.14].

Пример расчета (для школы на 1100 учеников):

Активная нагрузка:

, кВт, (2.8)

где - активная нагрузка здания, кВт;

Р_{уд -}удельная нагрузка, кВт/чел;

n - число учащихся, чел.

Реактивная нагрузка здания:

, квар, (2.9)

где - активная нагрузка здания, кВт.

Полная нагрузка здания:

, кВ·А, (2.10)

где - активная нагрузка здания, кВт;

- реактивная нагрузка здания, квар;

Расчетный ток здания определяется по формуле:

, А; (2.11)

(кВт);

(квар);

(кВ·А);

(А).

Результаты расчета представлены в табл. (2.2) - (2.5). В табл.2.6 представлены суммарные расчетные нагрузки по жилым и общественным зданиям.

Таблица 2.2

Расчетная нагрузка образовательных учреждений

Номер по генплану	Наименование электроприемника	n, чел	Р_уд, кВт/чел	Р_зд., кВт	tgφ	Q_зд., квар	S_зд., кВ·А	I_зд, А
4	Школа на 30 классов	1100	0,25	275	0,31	85,25	283,7	409,5
17	Детские ясли-сад	150	0,46	69	0,2	13,8	70,37	101,57
34	Детские ясли-сад	150	0,46	69	0,2	13,8	70,37	101,57

Таблица 2.3

Расчетная нагрузка предприятий бытового обслуживания

Номер по генплану	Наименование электроприемника	n, чел	Р_уд, кВт/чел	Р_зд., кВт	tgφ	Q_зд., квар	S_зд., кВ·А	I_зд, А
22	Кафе	100	1,04	104	0,2	20,8	106,06	153,08

Таблица 2.4

Расчетная нагрузка предприятий торговли

Номер по генплану	Наименование электроприемника	S, м²	Р_уд, кВт/м²	Р_зд., кВт	tgφ,	Q_зд., квар	S_зд., кВ·А	I_зд, А
12	Продовольственный магазин	140	0,25	35	0,52	18,2	39,45	56,94
15	Торговый центр	1600	0,16	256	0,52	133,12	288,54	416,47
18	Продовольственный магазин	160	0,25	40	0,52	20,8	45,08	65,08
18А	Промтоварный магазин	160	0,16	25,6	0,52	13,312	28,85	41,65
30	Продовольственный магазин	180	0,25	45	0,52	23,4	50,72	73,2
36	Промтоварный магазин	140	0,16	22,4	0,52	11,648	25,25	36,44

Таблица 2.5

Суммарная расчетная нагрузка потребителей микрорайона города

Потребители	Р, кВт	Q, квар	S, кВ·А	I, А
Жилые дома	3772,5	1291,28	3990,42	5759,68
Общественные здания	941	354,13	1008,39	1455,5

3. Проектирование системы электроосвещения микрорайона

3.1 Выбор и обоснование источника света

Основной задачей электроосвещения микрорайона города является обеспечение безопасности движения транспорта и пешеходов в темное время суток.

Наружное освещение включает в себя осветительные установки улиц, дорог, площадей пешеходных переходов, территорий микрорайонов, детских дошкольных и школьных учреждений и других зданий коммунального и общественного назначения.

Согласно постановлению администрации города Вологды от 2 августа 2010 года №4039 принята программа "Энергосбережение и повышение энергетической эффективности муниципального образования "Город Вологда" на 2010-2015 годы с перспективой до 2020 года". Основной целью этой программы является повышение энергетической эффективности при производстве, передаче и потреблении энергетических ресурсов в муниципальном образовании "Город Вологда" за счет снижения к 2015 году удельных показателей энергоемкости и энергопотребления предприятий, организаций и муниципальных учреждений на 15 процентов создание условий для перевода экономики и бюджетной сферы муниципального образования на энергосберегающий путь развития [2]. Наиболее экономичными источниками света являются светильники на светодиодах.

По сравнению с традиционными видами светильников (лампы накаливания, энергосберегающие лампы дневного света, ртутными лампами типа ДРЛ, натриевыми лампами типа ДНаТ) светодиодные светильники имеют ряд преимуществ. Благодаря высокому КПД светодиодная технология обеспечивает низкое энергопотребление и малое тепловыделение. Светодиодные светильники характеризует: высокая надежность, механическая прочность и виброустойчивость. Светодиодный светильник создает освещенность с более высокой контрастностью, что улучшает качество освещения объекта. В современных светодиодных прожекторах <#"723315.files/image028.gif">, (3.1)

Где ф_{л -}световой поток светильника, лм; U₁ - коэффициенты использования светового потока по освещенности (табл.3.2); N - число светильников на одной опоре, шт; Е_ср - средняя освещенность, лк; к_з - коэффициент запаса, принимаемый по [4]; b - ширина освещаемой площади, м;

Для улиц, ограничивающих микрорайон, расстояние между опорами:

(м).

Шаг между опорами наружного освещения принимаем равным 30 метрам.

Для дорог категории В расстояние между опорами:

(м).

Шаг между опорами наружного освещения принимаем равным 50 метрам.

Расчетная активная электрическая нагрузка осветительных установок определяется по формуле:

кВт, (3.2)

Где Р_св - мощность одного светильника, кВт;

к_с - коэффициент спроса [4];

n - количество светильников.

Расчетная реактивная электрическая нагрузка осветительных установок определяется по формуле (3.3)

квар, (3.3)

Где - расчетный коэффициент реактивной мощности [3];

Полная электрическая нагрузка осветительных установок определяется по формуле (3.4):

, кВ·А, (3.4)

где - расчетная активная мощность осветительных приборов, кВт;

- расчетная реактивная мощность осветительных приборов, квар.

, А, (3.5)

где - полная электрическая мощность светильников, кВ·А;

- номинальное напряжение, кВ.

Расчет для улиц категории Б:

(кВт); (квар);

(кВ·А); (А).

Расчет для улиц категории В аналогичен, результаты сведены в табл.3.3.

Таблица 3.3

Осветительная нагрузка микрорайона

Категория	Тип светильника	Мощность лампы, Вт	Кол-во	P_р_,кВт	Q_р_,квар	S_р_,кВ·А	I_р_,А
Улицы категории Б	УСС-90-01-У1	95	61	5,8	2,8	6,5	9,3
Улицы категории В	УСС-36-01-У1	36	51	1,84	0,9	2	2,9
Итого	-	-	-	7,64	3,7	8,5	12,2

Питание светильников уличного освещения для различных участков дороги будет осуществляться от различных трансформаторных подстанций. Распределение светильников по ТП представлено в табл.3.4.

Таблица 3.4

Распределение уличного освещения по ТП

ТП	P_р,кВт	Q_р, квар	S_р, кВ·А	I_р, А

ТП-1	3,3	1,6	3,67	5,3
ТП-4	4,4	2,11	4,88	7,04

3.3 Выбор сечения проводников осветительной сети

Сети наружного освещения рекомендуется выполнять кабельными или воздушными с использованием самонесущих изолированных проводов. В обоснованных случаях для воздушных распределительных сетей освещения улиц, дорог, площадей, территорий микрорайонов и населенных пунктов допускается использование неизолированных проводов [5].

Осветительные установки улиц и дорог категории Б и В относятся к электроприемникам третьей категории, поэтому резервирование между крайними светильниками соседних участков улиц не предусматривается. При выборе питающих кабельных линий ведется расчет по нагрузке светильников, подключенных к данной ТП.

Сети наружного освещения городов выполняются трехфазными с глухозаземленной нейтралью, в них применяются четырех - и пятипроводные линии. Пятипроводные линии, в которых реализуется система заземления TN-S, рекомендуется применять на улицах с интенсивным пешеходным движением и на территориях детских учреждений. На территории детских учреждений в целях электробезопасности система уличного освещения выполняется кабелем, прокладываемым в земле.

Ответвления от распределительных линий к светильникам выполняется по трехпроводной схеме. Предусматривается защитное заземление каждой опоры и кронштейна для крепления светильника.

Выбирается кабель от каждой ТП до первой опоры и провод воздушной линии.

Выбранный тип провода или кабеля должен строго соответствовать его назначению, характеру среды, способу прокладки.

Результаты выбора кабелей и проводов воздушных линий приведены в табл.3.5.

Таблица 3.5

Кабели и провода воздушных линий наружного освещения

	Кабель до первой опоры	Провод воздушной линии
ТП-1	АВБ_бШ_В5х16	СИП-2А 4х16+1х25
ТП-4	АВБ_бШ_В5х16	СИП-2А 4х16+1х25

3.4 Выбор опор электроосвещения

В данном дипломном проекте примем к установке металлические опоры уличного освещения. Металлические опоры имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционно применяемыми железобетонными и решетчатыми опорами.

Металлические опоры значительно надежнее бетонных, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. В аварийном режиме стальная опора выдерживает нагрузки в 2-3 раза больше, чем железобетонная опора. Объемы разрушений при авариях снижаются в несколько раз.

Металлические опоры в несколько раз легче железобетонных. В связи с малым весом и удобством транспортировки резко снижаются объемы транспортных и погрузочно-разгрузочных работ. Для транспортировки не требуются специальные транспортные средства (сцепки платформ, опоровозы). Опоры не разрушаются в процессе транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ.

Малый вес и высокая степень заводской готовности позволяют устанавливать опору за короткое время. При этом не требуется использования специальных дорогостоящих подъемных механизмов и заливки мощных фундаментов. Резко сокращаются трудозатраты на монтаже и сроки сооружения объектов.

Срок службы металлических опор в два раза выше, чем железобетонных. Долговечность может быть повышена при использовании полимерных покрытий, наносимых в заводских условиях.

Для ввода кабеля от ТП примем к установке опору СПГ-400-9,0/11,5-02 - опора освещения силовая прямостоечная граненая с номинальной нагрузкой 400 кг, высотой 11,5 м, с внутренним подводом кабеля. Обслуживание осуществляется через боковой лючок в нижней части опоры (подземный подвод кабеля с последующей разделкой в ревизионном окне люка в нижней части опоры).

Для воздушных линий примем к установке опору СПГ-400-9,0/11,5-01 с воздушным подводом провода к верхней части опоры, в которой имеется отверстие диаметром не менее 30 мм.

Опоры СПГ предназначены для установки светильников, освещающих дороги и магистрали, воздушной подвески кабелей электрической сети наружного освещения (СИП), щитов различного назначения - рекламных, информационных и т.п. Опоры равнопрочны по любым поперечным осям и выдерживают максимальную суммарную нагрузку, эквивалентную нормированной нагрузке, приложенной к верхней части опоры. Опоры выполнены из листового материала толщиной 6 мм и более.

Прямостоечные опоры устанавливаются в заранее подготовленный земляной котлован с последующей заливкой бетоном.

Для крепления светильника к опоре будем использовать кронштейн типа К1К-1,0-1,5-0,048 - кронштейн консольный гусеобразный с высотой подвеса светильника 1,5 м, диаметром 48 мм. И кронштейн типа К2К-1,0-1,5-0,048 для крепления светильников около школы.

3.5 Управление освещением

Комплекс автоматизированной системы управления наружным освещением "Луч" - предназначен для создания систем (с использованием GSM) автоматического и автоматизированного централизованного управления уличным освещением на предприятиях городских электрических сетей, промышленных предприятиях и других объектах. Комплекс также осуществляет учет электроэнергии, контроль состояния сетей уличного освещения, диагностику оборудования и может интегрироваться с другими системами диспетчерского контроля и управления [6].

Использование комплекса позволяет:

оптимизировать структуру и режим управления уличного освещения;

обеспечить оптимальный уровень освещенности улиц;

соблюдать график включения/отключения уличного освещения;

исключить нерациональное использование электроэнергии;

снизить затраты связанные с выездом оперативного персонала на объекты - управления освещением;

оперативно выявлять и устранять повреждения сетей освещения;

производить анализ потребления электроэнергии за заданные периоды времени;

качественно повысить уровень оперативно-диспетчерского управления;

организовать шлюз данных для дальнейшей автоматизации (телемеханизации) подстанции.

Комплекс осуществляет:

централизованное телеуправление включением и отключением освещения с тремя уровнями освещенности (День, Вечер, Ночь) в автоматическом режиме по утвержденному годовому графику;

централизованное оперативное (индивидуальное и групповое) телеуправление включением и отключением освещения в ручном режиме;

ручное местное управление режимами освещения обслуживающим персоналом;

телеизмерения:

учет потребляемой электроэнергии - активной и реактивной;

контроль фазных напряжений на выход за нормативные показатели;

контроль фазных токов на превышение допустимых пределов;

возможность контроля дополнительных показателей на выход за допустимые нормы (активная и реактивная мощность пофазно, частота сети и др.)

непрерывный мониторинг за состоянием каналов связи и исправностью контроллеров TSP-305;

контроль за состоянием коммутаторов уличного освещения (например, отключения по срабатыванию защиты);

контроль за состоянием охранной сигнализации объекта с регистрацией времени ее срабатывания и оповещением диспетчерского персонала.

Для обеспечения высокой надежности комплекса в качестве cервера используется промышленный компьютер Fastwel на базе PIV-2.4ГГц, с RAID-массивом дисков и резервированным блоком питания.

В стойке сервера также установлены:

источник бесперебойного питания для обеспечения работы сервера при сбоях в питающей сети;

коммуникационный блок с модемами, обеспечивающими связь с объектами уличного освещения;

дополнительное оборудование, соответствующее конфигурации комплекса.

Контроллер уличного освещения TSP-305 предназначен для применения в составе комплекса управления уличным освещением на предприятиях Городских Электрических Сетей. TSP-305 предназначен для автоматического локального (согласно хранимого годового расписания) и централизованного управления уличным освещением. TSP-305 в составе комплекса управления освещением обеспечивает сбор, обработку и передачу информации с пункта включения (ПВ) на сервер АСДТУ (аппаратуру диспетчерского пункта). Возможно также автономное использование TSP-305 с заданным на год расписанием без связи с верхним уровнем (как замена механическим и электронным реле времени).

Комплекс поддерживает различные способы организации связи с объектами уличного освещения (как проводные, так и беспроводные):nternet;

выделенная телефонная пара;

4. Выбор и обоснование числа ТП, силовых трансформаторов ТП и их мощности

4.1 Выбор места расположения ТП

Оптимальное расположение ТП на генеральном плане микрорайона определяется по методике из [7]. Условный центр активной нагрузки (УЦН) определяется по выражениям:

, , (4.1)

Условный центр реактивной нагрузки (УЦН) определяется по выражениям:

, , (4.2)

Где P_i_-активная мощность i-го потребителя, кВт;

Q_i_-реактивная мощность i-го потребителя, квар;

x_i_-координата по оси ОХ i-го потребителя;

y_i_-координата по оси ОY i-го потребителя.

В данной методике доказано, что областью размещения координат условного центра нагрузок являются эллипсы. Если источник питания (в нашем случае ТП) расположить в зоне эллипса рассеяния, то затраты на систему электроснабжения (в нашем случае на кабельные линии) будут минимальными.

Предварительно намечаем количество ТП, равное пяти. Далее расчет производим по формулам, приведенным выше.

Найдем условные центры нагрузок (УЦН) для всех частей микрорайона. Данные расчетов приведены в табл. 4.1 Координаты по генплану (лист 1).

Таблица 4.1

Результаты расчета УЦН

Номер по генплану	Электропотребитель	х_i, см	у_i, см	Р_i, кВт	Q_i, квар
ТП 1
1	Пятиэтажный жилой дом	5	40,5	81	22,68
2	Девятиэтажный жилой дом	21,5	40,5	316	105
3	Пятиэтажный жилой дом	3,4	30	63	17,64
4	Школа	12	30,5	275	85,25
5	Девятиэтажный жилой дом	5	22,5	136,9	51,6
6	Девятиэтажный жилой дом	9	22,5	136,9	51,6
ТП 2
9	Девятиэтажный жилой дом	5	12	316	105
10	Пятиэтажный жилой дом	15	16,7	63	17,64
11	Пятиэтажный жилой дом	18,5	10	81	22,68
12	Продовольственный магазин	11,5	9,5	35	18,2
13	Девятиэтажный жилой дом	5,3	3,8	136,9	51,6
14	Девятиэтажный жилой дом	13	2,5	316	105
19	Пятиэтажный жилой дом	26,3	8,7	63	17,64
ТП 3
7	Девятиэтажный жилой дом	13	22,5	136,9	51,6
8	Девятиэтажный жилой дом	17	22,5	136,9	51,6
15	Торговый центр	42	34,7	256	133,12
16	Девятиэтажный жилой дом	27,5	32,7	316	105
17	Детские ясли-сад	28,5	18,7	69	13,8
18	Продовольственный магазин	37,5	20,7	40	20,8
18а	Промтоварный магазин	36	18,2	25,6	13,312
ТП 4
27	Девятиэтажный жилой дом	54	35,2	316	105
28	Девятиэтажный жилой дом	62	38,2	397,6	126,6
29	Пятиэтажный жилой дом	56	26	48	13,44
30	Продовольственный магазин	64	26,2	45	23,4
ТП 5
20	Пятиэтажный жилой дом	34,3	11,2	48	13,44
21	Пятиэтажный жилой дом	34,2	4,2	48	13,44
22	Кафе	28,8	2	104	20,8
23	Пятиэтажный жилой дом	47,5	21,2	63	17,64
24	Пятиэтажный жилой дом	39,3	9,7	48	13,44
25	Девятиэтажный жилой дом	45,2	12	136,9	51,6
26	Пятиэтажный жилой дом	42,5	3,7	81	22,68
31	Пятиэтажный жилой дом	62,5	21,5	48	13,44
32	Пятиэтажный жилой дом	62,5	15,2	48	13,44
33	Пятиэтажный жилой дом	62,5	9,2	48	13,44
34	Детские ясли-сад	54	11,2	69	13,8
35	Пятиэтажный жилой дом	55	3,2	48	13,44
36	Промтоварный магазин	52	2,2	22,4	11,648
37	Девятиэтажный жилой дом	61	2,7	257,76	83,96

По формулам (4.1), (4.2), определяется оптимальное расположение ТП на генплане (лист 1). Результаты расчета приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Условный центр нагрузок

№ ТП	X, см	Y, см
ТП-1	12,52	32,34
ТП-2	10,91	7,82
ТП-3	28,84	28,60
ТП-4	58,66	35,6
ТП-5	49,48	8,024

В результате расчетов было определено оптимальное размещение ТП на территории микрорайона города. ТП-1, ТП-2, ТП-3, ТП-4, ТП-5 располагается в расчетном центре нагрузок. Если ТП попадает на здание, то его координаты смещаются в сторону источника питания.

Согласно [7] расчетный максимум активной нагрузки на шинах 0,4 кВ ТП при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений) Р_{р. тп}, кВт, определяется по формуле:

, кВт, (4.3)

Где Р_зд._max_{. -}наибольшая расчетная активная нагрузка общественного здания или суммарная активная нагрузка жилых зданий с одинаковым типом кухонных плит, питаемых от ТП, кВт;

к_{у, i -}коэффициент участия в максимуме электрических нагрузок потребителя относительно потребителя с наибольшей нагрузкой [7, табл.52.8];

Р_зд._i - расчетная активная нагрузка другого здания, питаемого от ТП, кВт;

Р_{о -}расчетная активная нагрузка наружного освещения, кВт.

Расчетный максимум реактивной нагрузки на шинах 0,4 кВ ТП при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений) Q_{р. м.,} квар, определяется по формуле:

(4.4)

Где Q_зд._max_{. -}наибольшая расчетная реактивная нагрузка общественного здания или суммарная реактивная нагрузка жилых зданий с одинаковым типом кухонных плит, питаемых от ТП, кВт;

Q_зд._i - расчетная реактивная нагрузка другого здания, питаемого от ТП, кВт.

Q_о - расчетная реактивная нагрузка наружного освещения, квар.

Пример расчета для ТП-1

;

(кВт);

;

(квар).

Результаты расчетов нагрузок ТП сведены в табл.4.3

Таблица 4.3

Результаты расчетов нагрузки ТП

	Р_р, кВт	Q_р, квар	S_р, кВ·А
ТП 1	795,32	284,22	844,6
ТП 2	890,02	298,684	938,8
ТП 3	824,18	340,68	891,8
ТП 4	780	257,9	821,5
ТП 5	910,2	240,3	941,4

4.2 Выбор числа и мощности трансформаторов

Основным требованием при выборе числа трансформаторов является: надежность электроснабжения потребителей (учет категории приемников электроэнергии в отношении требуемой надежности), а также минимум приведенных затрат на трансформаторы с учетом динамики роста электрических нагрузок.

В рассматриваемом микрорайоне присутствуют потребители первой, второй и третьей категории по надежности электроснабжения, поэтому примем к установке двухтрансформаторные подстанции. При этом мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из строя одного, другой трансформатор принял бы на себя нагрузку всех потребителей, с учетом допустимой перегрузки. В аварийной ситуации допускается отключение потребителей III категории на срок до одних суток.

На двухтрансформаторных подстанциях следует стремиться применять однотипные трансформаторы одинаковой мощности для упрощения замены в случае выхода одного трансформатора из строя.

При выборе трансформаторов используем методику, приведенную в [8]. Минимальное число трансформаторов определяется:

, (4.5)

Где S_{р -}расчетная нагрузка потребителей, кВ·А;

к_{з -}коэффициент загрузки трансформатора (принимается в зависимости от категории надежности потребителей);

S_{н. т. -}номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Полученное N_T_._min округляется до ближайшего целого числа - N_T.

Согласно [1] для жилых и общественных зданий компенсация реактивной нагрузки не предусматривается, поэтому вопрос о компенсации реактивной мощности не рассматривается

Загрузка силовых трансформаторов в нормальном режиме работы характеризуется коэффициентом k_з, который определяется по формуле:

, (4.6)

Р_р - расчетная активная нагрузка потребителей, питаемых от ТП, кВт;

Q_p - расчетная реактивная нагрузка потребителей, питаемых от ТП, квар;

N_T - число силовых трансформаторов, устанавливаемых в ТП, шт;

S_HT - номинальная мощность силового трансформатора, кВ·А.

Загрузка силовых трансформаторов в аварийном режиме характеризуется коэффициентом k_{з, АВ}, который определяется по формуле [8]:

. (4.7)

Приведем пример расчета для ТП-1.

От ТП-1 питаются потребители II и III категории надежности, следовательно по [1] примем значение коэффициента загрузки 0,8.

Принимаем N_T=2

, .

Расчет для остальных ТП выполняется аналогично. Результаты расчета сведены в табл.4.4.

Таблица 4.4

Результаты выбора трансформаторов

	S_{н. т}, кВ·А	N_т	к_з	к_з, ав
ТП 1	400	0,7	0,87
	630	2	0,67	1,1
ТП 2	400	3	0,78	1,06
	630	2	0,74	1,35
ТП 3	400	3	0,74	1,11
	630	2	0,7	1,4
ТП 4	400	3	0,68	0,94
	630	2	0,65	1, 19
ТП 5	400	3	0,785	0,77
	630	2	0,75	0,98

k_{з, АВ} рассчитываем с учетом, что в аварийном режиме отключены потребители III категории.

Для окончательного решения по выбору числа и мощности трансформаторов КТП необходимо провести технико-экономическое сравнение вариантов из табл.4.4 Примем к установке трансформаторы марки ТМГ.

Трансформаторы ТМГ служат для преобразования электроэнергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии в условиях наружной или внутренней установки умеренного или холодного климата.

Номинальная частота ТМГ 50 Гц. Регулирование напряжения в ТМГ осуществляется в диапазоне до ± 5 % на полностью отключенном трансформаторе (ПБВ) переключением ответвлений обмотки ВН ступенями по 2,5 %.

Трансформаторы герметичного исполнения, без маслорасширителей. Температурные изменения объема масла компенсируются изменением объема гофров бака за счет их пластичной деформации.

Для контроля уровня масла трансформаторы снабжаются маслоуказателем поплавкового типа.

Для компенсации избыточного давления в баке сверх допустимого в трансформаторах мощностью от 16 до 63 кВА устанавливается предохранительный клапан.

Для измерения температуры верхних слоев масла на крышке трансформатора предусматривается гильза для установки термометра.

Срок службы силового трансформатора ТМГ составляет не менее 25 лет.

Паспортные характеристики трансформаторов представлены в табл.4.5.

Таблица 4.5

Паспортные характеристики трансформаторов

Тип трансформатора	Номинальная мощность	Номинальное напряжение обмоток		Потери		U_КЗ	Стоимость
		ВН	НН	ΔР_хх	ΔР_КЗ
	кВ×А	кВ	кВ	кВт	кВт	%	руб.
ТМГ-400/10/0,4	400	10	0,4	0,95	5,5	4,5	176715
ТМГ-630/10/0,4	630	10	0,4	1,24	7,6	5,5	260820

4.3 Технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформаторов

Проведем технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформаторов на основании методики из [8].

Основные соотношения:

Приведенные затраты

, руб, (4.8)

Где К_{ктп -}капитальные вложения на городскую трансформаторную подстанцию, руб; Н_{Д -}норма дисконта; Е_а
-норма амортизационных отчислений, на кап. ремонт и текущий ремонт, руб; И - годовые издержки на содержание схемы, руб.

Капитальные вложения определяются по формуле:

, руб/год, (4.9)

Где N_T - число трансформаторов;

- цена, тыс. руб. (определяется по прайс-листам);

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, связанные с приобретением оборудования (=0,05 - для оборудования массой выше 1 т);

- коэффициент, учитывающий затраты на строительные работы (= (0,020,08) - в зависимости от массы и сложности оборудования);

- коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования (= (0,10,15) - в зависимости от оптовой цены оборудования).

Потери энергии в трансформаторах (раздельная работа):

, кВт·ч, (4.10)

где N_T_-количество трансформаторов; ΔР_{хх -}потери холостого хода в трансформаторах, кВт; Т_{год -}число часов в году (8760 ч); К_{з -}коэффициент загрузки; ΔР_к
-потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт; τ - время максимальных потерь для коммунально-бытовых потребителей, ч.

Время максимальных потерь электроэнергии определяется по формуле:

, ч, (4.11)

где - время использования максимума нагрузок [7].

(ч).

Стоимость потерь электроэнергии

, (4.12)

Где С_{о -}стоимость электроэнергии (С₀=2,79 руб.)

Приведем пример расчета для ТП1 (вариант 2·630 кВ·А):

;

Результаты расчета сведены в табл.4.6.

Таблица 4.6

Технико-экономического сравнения вариантов трансформаторов

	Мощность трансформатора, кВ·А	N_T	K_З	ΔР_хх, кВт	ΔР_КЗ, кВт	W_T, кВт·час	И_Т, руб	З, руб
ТП 1	400	3	0,7	0,95	5,5	46987	136598	367888
	630	2	0,67	1,24	7,6	43754	122075
ТП 2	400	3	0,78	0,95	5,5	50026	141574	369654
	630	2	0,74	1,24	7,6	45114	125868	355364
ТП 3	400	3	0,74	0,95	5,5	48465	138644	368473
	630	2	0,7	1,24	7,6	44213	123668	357974
ТП 4	400	3	0,68	0,95	5,5	44214	134561	364279
	630	2	0,65	1,24	7,6	42321	120965	346795
ТП 5	400	3	0,785	0,95	5,5	50944	142764	370168
	630	2	0,75	1,24	7,6	46210	126832	359134

Анализируя полученные результаты, окончательно принимаем к установке вариант, требующий минимальных приведенных затрат. Для ТП-1, ТП-2, ТП-3, ТП-4, ТП-5 два трансформатора ТМГ по 630 кВ·А каждый. В таком варианте достигается необходимая загрузка трансформаторов и обеспечивается требуемая надежность электроснабжения по отношению к потребителям I и II категории.

5. Проектирование связи с питающей системой

5.1 Выбор питающей линии

Питание распределительного пункта, находящегося в рассматриваемом микрорайоне, осуществляется кабельной линией длиной 3 км от главной понизительной подстанции города, на которой установлены 2 трансформатора ТДТН-25000/110/35/10. От РП запитаны трансформаторные подстанции микрорайона города.

Расчетная активная нагрузка распределительного пункта определяется по формуле:

, кВт (5.1)

где - коэффициент совмещения максимумов нагрузок ТП [7];

- активная нагрузка i-ой ТП, кВт;

(кВт).

Расчетная реактивная нагрузка распределительного пункта определяется по формуле:

, квар (5.2)

где - расчетная активная нагрузка распределительного пункта, кВт;

- коэффициент реактивной мощности [7].

(квар).

Полная электрическая нагрузка распределительного пункта определяется по формуле:

, кВ·А (5.3)

где - расчетная активная нагрузка распределительного пункта, кВт;

_-расчетная реактивная мощность линии, квар.

(кВ·А)

Расчетный ток кабельной линии _, А, определяется по формуле:

, А (5.4)

где _{. -}полная электрическая нагрузка распределительного пункта, кВ·А;

_-номинальное напряжение, кВ

(А)

Выбираем марку кабеля: АПвБП - алюминиевая токопроводящая жила, изоляция из пероксидносшиваемого полиэтилена, броня из двух стальных оцинкованных лент, наложенных так, чтобы верхняя лента перекрывала зазоры между кромками нижней ленты, оболочка из полиэтилена.

Кабель АПвБП предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10, 20, 35 кВ номинальной частотой 50 Гц для сетей с заземленной и изолированной нейтралью. Пригоден для прокладки в земле (в траншеях).

Примем к прокладке кабель АПвБП 3х150 мм².

Согласно [8] кабели выбирают по следующим условиям:

По экономической плотности тока:

. (5.5)

где F_р - расчетное сечение кабеля, мм²; I_p - расчетный ток линий, А;

j_эк - экономическая плотность тока, А/мм², [5];

(мм²)

По нагреву током послеаварийного режима:

, А. (5.6)

где I_ПА - ток послеаварийного режима, А; I_д - длительно допустимый ток кабеля, А, [5]; К_пр - коэффициент прокладки, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки при параллельной прокладке [5]; К_ср - коэффициент среды, учитывает отличие температуры среды от заданной [5]; К_пер - коэффициент перегрузки [5];

(А);

условие соблюдается.

По потере напряжения:

, (5.7)

где ΔU_доп - допустимые потери напряжения, % из [1];

I_p - расчетный ток линии, А;

l - длина кабеля, км;

R₀, - удельное активное сопротивление кабеля, мОм/м, [8];

x₀ - удельное реактивное сопротивление кабеля, мОм/м, [8];

cosφ_н, sinφ_н - коэффициенты мощности нагрузки [1];

U_ном - номинальное напряжение кабеля, В.

условие соблюдается.

По термической стойкости

, (5.8)

где F_p - расчетное сечение кабеля, мм²;

F_T_._C_{. -}термически стойкое сечение кабеля, мм²;

I_K^{(3) -}ток трехфазного короткого замыкания, А;

t_{р. з. -}время отключения КЗ, с [9];

С - температурный коэффициент, учитывающий ограничение допустимой температуры нагрева кабеля, А·с/мм² [9].

(мм²).

Выбранный кабель удовлетворяет всем условиям, следовательно принимаем к прокладке кабель АПвБП 3х150 мм².

5.2 Выбор и расчет релейной защиты

Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надёжное и экономичное функционирование СЭС возможно только при автоматическом управлении ими. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики.

Для линий в сетях 10 кВ с изолированной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю. На одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных замыканий должна устанавливаться, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, а вторая - в виде максимальной токовой защиты [5].

Защита от однофазных замыканий на землю выполняется в виде селективной защиты, действующей на сигнал [5].

Данным дипломным проектом предусматривается релейная защита на цифровой базе с использованием микропроцессорных устройств фирмы OOO "Электронприбор".

На линий W1 и W6 предусматриваем токовую отсечку и МТЗ, которая обеспечена микропроцессорным устройством защиты напряжением 10 кВ - Сириус - 2Л.

Для восстановления питания потребителей предусматриваем АПВ (автоматическое повторное включение) линий W1 и W6 согласно [5]. Расчет будем проводить для схемы сети, изображенной на рис.8.1 на примере линии W1. Выбор трансформаторов тока осуществляется по номинальному напряжению и номинальному рабочему току. Проверка трансформаторов тока по условию 10% погрешности не требуется, так как сопротивление устройств автоматики значительно меньше допустимых значений. Выбирается трансформатор тока типа ТПОЛ-10-0,5 с коэффициентом трансформации 200/5 и общая схема соединения вторичных обмоток ТТ и катушек реле - "неполная звезда - неполная звезда". Обозначим величину тока, вводимую в устройство, как . Определяется ток срабатывания селективной токовой отсечки по условию отстройки от максимального тока КЗ в точке К5:

, А, (5.9)

где - коэффициент запаса [10].

- максимальный ток КЗ в точке 5 (см. табл.8.2).

(А).

По условию отстройки от бросков тока намагничивания трансформаторов, [10]:

(5.10)

где - максимальный рабочий ток линии W1, А.

(А).

С учетом выбранных трансформаторов тока, вторичный ток, вводимый в устройство определяется:

, А, (5.11)

где - коэффициент схемы (=1);

- коэффициент трансформации трансформаторов тока.

(А).

Устройство микропроцессорной системы предполагает выбор уставок срабатывания по току для каждой ступени МТЗ в диапазоне от до с шагом [10]. Окончательно выбираем уставку селективной токовой отсечки: А.

Рис.5.1 - Зона действия селективной отсечки

Чувствительность токовой отсечки определяется по зоне действия. С выбранной уставкой токовая отсечка защищает 32,5% линии, что говорит об её эффективности.

МТЗ отстраивается от максимального рабочего тока в контролируемой линии. Ток срабатывания защиты находится по формуле:

, А, (5.12)

где - коэффициент запаса [10];

- коэффициент возврата [10];

- коэффициент самозапуска [10].

(А).

С учетом выбранных трансформаторов тока, вторичный ток, вводимый в устройство, определяется:

, А, (5.13)

(А).

Чувствительность максимальной токовой защиты проверяется при двухфазном к. з. в конце защищаемого объекта:

, (5.14)

где - ток при двухфазном КЗ в конце защищаемого объекта.

Время срабатывания МТЗ-3 отстраиваем от времени перегорания плавкой вставки предохранителя, защищающего трансформатор. Время перегорания плавкой вставки для предохранителя типа ПКТ103-10-80-20У3 по [10] равно 1 с., тогда с учетом времени перегорания плавкой вставки:

, с, (5.15)

(с).

С помощью устройства "Сириус-2Л" можно реализовать другие виды защит, например защиту от однофазного замыкания на землю (ОЗЗ). Данная защита действует на сигнал.

Время срабатывания защиты отстраивается от времени срабатывания самой долгой защиты линии W1.

, с, (5.16), (с).

Для обеспечения селективного действия защиты необходимо отстроить её ток срабатывания от ёмкостного тока, проходящего по защищаемой линии при замыканиях на землю, и от тока небаланса при КЗ в сети.

Ток замыкания на землю в кабельной линии электрических сетей с изолированной нейтралью определяется по формуле (8.10):

(А).

Ток срабатывания защиты:

, А, (5.17)

где - коэффициент запаса [10];

- коэффициент, учитывающий бросок ёмкостного тока, при наличии выдержки времени принимаем ) [10].

(А).

Выбирается трансформатор тока нулевой последовательности ТТНПТ 1/100, предназначенный для сигнализации замыканий на землю 6-10 кВ. Коэффициент трансформации . С учетом этого ток срабатывания, вводимый в устройство:

, А, (5.18)

(А).

Устройство микропроцессорной системы "Сириус-2Л" предполагает выбор уставок срабатывания по току для защиты от замыкания на землю в диапазоне от 0,01 А до 1 А. Окончательно выбираем уставку по току защиты от замыкания на землю: А.

Устройство АПВ предусматривается для быстрого восстановления питания потребителей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами РЗА

Выбираем АПВ однократного действия. С учетом того, что в устройстве есть функция, задающая условие срабатывания АПВ после срабатывания другой защиты (отсечка, МТЗ и др.), выдержка времени срабатывания однократного АПВ линии W1 будет определяться по выражению:

, (5.19)

где - время включения и отключения выключателя (для вакуумных выключателей принимаем , ) [10];

- время запаса (принимается равным 0,4 с) [10];

- время деионизации среды в месте КЗ (для сетей напряжением до 35 кВ включительно = 0,1 с) [10];

(с).

Для устройств микропроцессорной защиты время срабатывания АПВ не отстраивается напрямую от времени срабатывания основных защит, что упрощает расчеты [10].

Расчеты для линии W6 аналогичны, уставки защит линий W1, W6 представлены в табл. (5.1), (5.2).

Таблица 5.1

Уставки защит линии W1

ТО	Функция	Вкл.
	АПВ при срабатывании	Вкл.
	0,1
	82,8
МТЗ	Функция	Вкл.
	АПВ при срабатывании	Вкл.
	1,4
	7,33
ОЗЗ	Функция	Вкл.
	Действие	Сигнал
	0,065
	АПВ при срабатывании	Откл.
АПВ	Функция	1 крат
	0,6
	Фиксация блокирования	Вкл.

Таблица 5.2

Уставки защит линии W6

ТО	Функция	Вкл.
	АПВ при срабатывании	Вкл.
	0,1
	82,2
МТЗ	Функция	Вкл.
	АПВ при срабатывании	Вкл.
	1,4
	7,33
ОЗЗ	Функция	Вкл.
	Действие	Сигнал
	1,8
	0,0645
	АПВ при срабатывании	Откл.
АПВ	Функция	1 крат
	0,6
	Фиксация блокирования	Вкл.

6. Проектирование системы электроснабжения микрорайона города на напряжение 10 кВ

Назначением системы электроснабжения микрорайона города является обеспечение электроэнергией всех технологических процессов потребителей, располагающихся на территории микрорайона города.

В состав системы электроснабжения микрорайона входят источники питания жилых и промышленных зон; питающие и распределительные электрические сети средних номинальных напряжений 10-20 кВ, включая распределительные пункты данных напряжений и трансформаторные подстанции 10 - 20/0,38 кВ; внешние и внутренние сети напряжением до 1 кВ жилых, общественных и производственных зданий (как правило 0,38/0,22 кВ); электроприемники всех технологических типов потребителей, расположенных на территории микрорайона города.

Основными задачами проектирования системы электроснабжения микрорайона города являются выбор экономически целесообразных структур номинальных напряжений, номинальных параметров основного электрооборудования линий, подстанций, распределительных пунктов. При этом должны учитываться электротехнические, экологические и градостроительные требования и ограничения, а также развитие потребителей электроэнергии, источников питания, электрических сетей и возможная неопределенность перспективной технико-экономической информации.

Выбор схемы и числа источников питания определяется по требованию к бесперебойности питания, по категории надежности потребителей и приемников в соответствии с [7].

К первой категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, нарушение функционирования особо важных элементов городского хозяйства. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания и перерыв их электроснабжения может быть допущен только на время автоматического восстановления питания.

Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к нарушению нормальной деятельности значительного количества городских жителей. Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаиморезервирующих источников питания, и перерыв в электроснабжении этих потребителей допустим на время, которое необходимо для включения резервного питания.

К третьей категории относятся все остальные электроприемники, не подходящие под определение первой и второй категории. Электроприемники третьей категории могут питаться от одного источника питания. Допустимы перерывы на время, необходимое для подачи временного питания, ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но не более чем на одни сутки.

При рассмотрении надежности электроснабжения коммунально-бытовых потребителей к соответствующей категории следует, как правило, относить отдельные электропремники. Требования к надежности электроснабжения электроприемника следует относить к ближайшему вводному устройству, к которому приемник подключен через коммутационный аппарат.

В качестве независимых источников питания используются две секции сборных шин, каждая из которых в свою очередь запитана от независимого источника.

6.1 Схема распределительной сети 10кВ

Согласно [11] построение городской электрической сети по условиям обеспечения необходимой надежности электроснабжения потребителей, как правило, выполняется применительно к основной массе электроприемников рассматриваемого микрорайона города. При наличии отдельных электроприемников более высокой категории, или особой группы первой категории, этот принцип построения сетей дополняется необходимыми мерами по созданию требуемой надежности электроснабжения этих электроприемников.

Для распределительной сети 10 кВ примем двухлучевую схему с двухсторонним питанием, которая в сравнении с петлевой, может обеспечить достаточную надежность электроснабжения всех категорий электроприемников.

Основной недостаток петлевых схем заключаются в низкой надежности электроснабжения. При питании трансформаторных подстанций по двухлучевой схеме с односторонним питанием может возникнуть аварийная ситуация (пожар на ТП), в результате которой остальные ТП окажутся обесточенными на длительный промежуток времени. При двухстороннем питании в такой ситуации отключенными окажутся только потребители, присоединенные к аварийной ТП.

Линии, питающие ТП, отходят от распределительного пункта (РП). Распределительный пункт, как правило, следует выполнять с одной секционированной системой сборных шин с питанием по взаиморезервируемым линиям, подключенным к разным секциям. На секционном выключателе предусмотрено устройство АВР.

6.2 Выбор сечения кабелей сети 10кВ

Электрические нагрузки городских сетей 10кВ в соответствии с [7] определяются умножением суммы расчетных нагрузок трансформаторов отдельных ТП, присоединенных к данному элементу сети (ЦП, РП, линии и др.), на коэффициент, учитывающий совмещение максимумов их нагрузок (коэффициент участия в максимуме нагрузок), принимаемый по [7]. Коэффициент мощности для линий 10 кВ в период максимума нагрузки принимается равным 0,92 ().

Расчетная активная нагрузка линии определяется по формуле:

, кВт (6.1)

где - коэффициент совмещения максимумов нагрузок трансформаторов [7];

- активная нагрузка i-ой ТП в послеаварийном режиме, кВт.

Расчетная реактивная нагрузка линии определяется по формуле:

, квар (6.2)

где - расчетная активная нагрузка в послеаварийном режиме, кВт;

- коэффициент реактивной мощности.

Полная электрическая нагрузка определяется по формуле:

(кВ·А) (6.3)

где - расчетная электрическая нагрузка линии, кВт; _-расчетная реактивная мощность линии, квар. Расчетный ток линии в послеаварийном режиме работы _, А, определяется по формуле

, А (6.4)

где _{. -}полная электрическая нагрузка линии, кВ·А;

_-номинальное напряжение, кВ.

Выбранный кабель АПвБП проверяется по условиям (5.5) - (5.8).

Для примера проведем расчет линии W1 (см. лист 1) по формулам (6.1), (6.2) и (6.3)

(кВт);

(квар);

(кВ·А).

Расчетный ток линии в послеаварийном режиме работы определим по формуле (6.4)

(А).

Далее выберем кабель, соответствующий условию (5.5):

(мм²)

где j_эк=1,7 по [5].

Принимаем ближайшее сечение - 150 мм². Для кабеля этого сечения [5], следовательно, подставив численные значения в выражение (5.6) получим:

(А);

<331,65 условие соблюдается.

Отклонение напряжения составит:

,36 %<6 % условие соблюдается.

где I_K^{(3) -}из пункта 8 пояснительной записки (табл.8.2) в точке К1;

t_{п -}определим по кривым [9];

С - по таблице [9].

Принимаем для этой линии окончательно сечение F_.= 120 мм².

Результаты расчетов других линий представлены в табл.6.1

Таблица 6.1

Выбор сечения кабелей на напряжение 10 кВ

Номер линии	Назначение	P_р	Q_р	S_р	I_р	L	I_р/j	k_ср∙k_пр∙k_пер∙I_доп	R₀	X₀	ΔU	F_тс	F
		кВт	квар	кВ·А	А	км	мм²	А	Ом/км	Ом/км	℅	мм²	мм²
W1	РП-ТП1	3360	1445	3657	211	0,439	124	331,65	0, 208	0,078	0,36	51,28	150
W2	ТП1-ТП2	2724	1171	2965	171	0,439	101	292,05	0,261	0,08	0,35	47,31	120
W3	ТП2-ТП3	2012	865	2190	126	0,324	74	252,45	0,329	0,081	0,24	44,05	95
W4	ТП3-ТП4	1352	581	1472	85	0,384	50	207,90	0,447	0,082	0,25	39,74	70
W5	ТП4-ТП5	728	313	793	46	0,378	27	173,25	0,625	0,085	0,18	35,08	50
W6	РП-ТП5	3360	1445	3657	211	0,430	124	331,65	0, 208	0,078	0,35	51,28	150
W7	ТП5-ТП4	2632	1132	2865	165	0,378	97	292,05	0,261	0,08	0,29	47,78	120
W8	ТП4-ТП3	2008	863	2185	126	0,384	74	252,45	0,329	0,081	0,28	44,05	95
W9	ТП3-ТП2	1348	580	1468	85	0,324	50	207,90	0,447	0,082	0,21	40,32	70
W10	ТП2-ТП1	636	274	693	40	0,439	24	173,25	0,625	0,085	0,18	34,84	50

7. Проектирование электрической сети до 1 кв в электроснабжении микрорайона города

Категории надежности электроприемников принимаем в соответствии с [1]. Результаты приведены в табл.7.1.

Таблица 7.1

Категории надежности электроприемников 0,4 кВ

Номер по генплану	Потребитель	Категория электроснабжения
1	Пятиэтажный жилой дом	3
2	Девятиэтажный жилой дом	2
3	Пятиэтажный жилой дом	3
4	Школа	2
5	Девятиэтажный жилой дом	2
6	Девятиэтажный жилой дом	2
7	Девятиэтажный жилой дом	2
8	Девятиэтажный жилой дом	2
9	Девятиэтажный жилой дом	2
10	Пятиэтажный жилой дом	3
11	Пятиэтажный жилой дом	3
12	Продовольственный магазин	2
13	Девятиэтажный жилой дом	2
14	Девятиэтажный жилой дом	2
15	Торговый центр	2
16	Девятиэтажный жилой дом	2
17	Детские ясли-сад	2
18	Продовольственный магазин	2
18 А	Промтоварный магазин	2
19	Пятиэтажный жилой дом	3
20	Пятиэтажный жилой дом	3
21	Пятиэтажный жилой дом	3
22	Кафе	2
23	Пятиэтажный жилой дом	3
24	Пятиэтажный жилой дом	3
25	Девятиэтажный жилой дом	2
26	Пятиэтажный жилой дом	3
27	Девятиэтажный жилой дом	2
28	Девятиэтажный жилой дом
29	Пятиэтажный жилой дом	3
30	Продовольственный магазин	2
31	Пятиэтажный жилой дом	3
32	Пятиэтажный жилой дом	3
33	Пятиэтажный жилой дом	3
34	Детские ясли-сад	2
35	Пятиэтажный жилой дом	3
36	Промтоварный магазин	2
37	Девятиэтажный жилой дом	2

Для потребителей первой и второй категории, согласно [7], применяют радиальную схему электроснабжения с прокладкой двух кабелей к каждому зданию. Для того чтобы определиться со схемой электроснабжения потребителей третьей категории проведем технико-экономическое сравнение двух возможных вариантов, а именно: магистральной схемы, при которой потребители подключаются последовательно к одному кабелю и радиальной схемы, при которой каждое здание получает питание по отдельному кабелю.

Сравнение проведем на примере пятиэтажных жилых домов №31, №32, №33 (см. Лист 1) в упрощенном варианте, учитывая только стоимость кабеля. Результаты расчета магистральной и радиальной схем приведены в табл. (7.2), (7.3) соответственно.

Таблица 7.2

Стоимость магистральной схемы

Линия	P_р	Q_р	S_р	I_р	L	F	Цена за 100м	Стоимость линии
	кВт	квар	кВ·А	А	км	мм²	руб.	руб.
ТП5-ВРУ33	144	40,32	150	216	0,11	240	45645	50210
ВРУ33-ВРУ32	96	27	100	144	0,125	150	28744	35930
ВРУ32-ВРУ31	48	13,44	49,85	71,95	0,125	50	10565	13207
Итог	-	-	-	-	-	-	-	99347

Таблица 7.3

Стоимость радиальной схемы

Линия	P_р	Q_р	S_р	I_р	L	F	Цена за 100м	Стоимость линии
	кВт	квар	кВ·А	А	км	мм²	руб.	руб.
ТП5-ВРУ33	48	13,44	49,85	71,95	0,11	50	10565	11621,5
ТП5-ВРУ32	48	13,44	49,85	71,95	0,13	70	14255	18531,5
ТП5-ВРУ31	48	13,44	49,85	71,95	0,245	95	19565	47934,3
Итог	-	-	-	-	-	-	-	78087,3

Из сравнения полученных результатов видно, что затраты на радиальную схему электроснабжения ниже затрат на магистральную схему. Радиальная схема значительно надежнее магистральной, поэтому примем для электроснабжения потребителей третьей категории радиальную схему, причем для повышения надежности будем прокладывать по 2 кабеля к каждому зданию.

7.1 Выбор сечения кабелей на напряжение 0,4 кВ

Кабели выбирают по следующим условиям:

) по нагреву расчетным током

, А, (7.1)

где К_{ср -}коэффициент среды, учитывает отличие температуры среды от заданной в [5];

К_{пр -}коэффициент прокладки, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки при параллельной прокладке [5];

К_{пер -}коэффициент перегрузки [5];

I_{доп -}допустимый ток кабеля, А по [5].

) по потере напряжения

, %, (7.2)

где ΔU_доп
-допустимая потеря напряжения (ΔU_доп≤ 4% для жилых и общественных зданий из [1]); I_p_-расчетный ток линии, А; L - длина кабеля, км; r₀,x_{0 -}удельное сопротивление кабеля, Ом/км из [8]; cosφ_{н -}косинус нагрузки [1]; sinφ_{н -}синус нагрузки [1]; U_{ном -}номинальное напряжение кабеля, В.

Для сети напряжением 0,4 кВ выбираем кабель марки АВБбШв.

Кабель с алюминиевой жилой, внутренняя оболочка из поливинилхлорида, броня из двух оцинкованных стальных лент, наружный покров кабеля из поливинилхлоридового шланга.

Предназначением АвБбШв является передача и распределение электроэнергии в стационарных установках на номинальное напряжение 0.66, частотой 1кВ до 50Hz или постоянное напряжение до 1кВ - для прокладки в траншеях, туннелях, шахтах, на открытом воздухе, при условии, что кабель не будет подвергаться существенной растяжке, но при наличии опасности повреждения при эксплуатации.

Результаты расчетов представлены в табл.7.4.

Таблица 7.4

Результаты выбора кабелей на напряжение 0,4 кВ

Электроприемник		Р_{р. л.,} кВт		Q_{р. л.,} квар		S_{р. л.,} кВ·А		I_{р. л.,} А		I_д,, А		К_ср		К_пр	I_д·К_ср·К_пр,Kпер, А			F, мм²		L, км	R_0,Ом/км		х_0,Ом/км			ΔU_р, %
1		81		22,68		84,12		121,41		175		1		0,9	196,875			50		0,085	0,625		0,0625			2,68
2		316		105		332,99		461,3		670		1		0,8	670			2*150		0,08	0, 208		0,0596			3,43
3		63		17,64		65,42		94,43		210		1		0,9	236,25			70		0, 192	0,447		0,0612			3,42
4		275		85,25		283,70		409,49		670		1		0,8	670			2*150		0,102	0, 208		0,0596			3,88
5		136,9		51,6		146,30		195,57		385		1		0,9	433,125			185		0,242	0,169		0,0596			3,66
6		136,9		51,6		146,30		195,57		385		1		0,9	433,125			185		0,261	0,169		0,0596			3,95
7		136,9		51,6		146,30		195,57		385		1		0,9	433,125			185		0,212	0,169		0,0596			3,21
8		136,9		51,6		146,30		195,57		385		1		0,9	433,125			185		0,176	0,169		0,0596			2,66
9		316		105		332,99		461,3		670		1		0,8	670			2*150		0,072	0, 208		0,0596			3,09
10		63		17,64		65,42		94,43		140		1		0,9	157,5			35		0,037	0,894		0,0637			1,28
11		81		22,68		84,12		121,41		175		1		0,9	196,875			50		0,054	0,625		0,0625			1,70
12		35		18,2		39,45		56,94		140		1		0,9	157,5			35		0,023	0,894		0,0637			0,48
13		136,9		51,6		146,30		195,57		255		1		0,9	286,875			95		0,139	0,329		3,84
14		316		105		332,99		461,3		670		1		0,8	670			2*150		0,074	0, 208		0,0596			3,17
15		256		133,12		288,54		416,48		670		1		0,8	670			2*150		0,088	0, 208		0,0596			3,41
16		316		105		332,99		461,3		670		1		0,8	670			2*150		0,072	0, 208		0,0596			3,09
17		69		13,8		70,37		101,57		175		1		0,9	196,875			50		0,109	0,625		0,0625			2,87
18	40		20,8		45,08		65,07		140		1		0,9			157,5	35		0,141			0,894		0,0637	3,37
18а	25,6		13,312		28,85		41,65		140		1		0,9			157,5	35		0,15			0,894		0,0637	2,29
19	63		17,64		65,42		94,43		175		1		0,9			196,875	50		0,151			0,625		0,0625	3,70
20	48		13,44		49,85		71,95		175		1		0,9			196,875	50		0,212			0,625		0,0625	3,96
21	48		13,44		49,85		71,95		175		1		0,9			196,875	50		0,183			0,625		0,0625	3,42
22	104		20,8		106,06		153,08		335		1		0,9			376,875	150		0,266			0, 208		0,0596	3,78
23	63		17,64		65,42		94,43		175		1		0,9			196,875	50		0,162			0,625		0,0625	3,97
24	48		13,44		49,85		71,95		175		1		0,9			196,875	50		0,152			0,625		0,0625	2,84
25	136,9		51,6		146,30		195,57		255		1		0,9			286,875	95		0,106			0,329		0,0602	2,93
26	81		22,68		84,12		121,41		175		1		0,9			196,875	50		0,119			0,625		0,0625	3,75
27	316		105		332,99		461,3		670		1		0,8			670	2*150		0,057			0, 208		0,0596	2,44
28	397,6		126,6		417,27		588,2		770		1		0,8			770	2*185		0,042			0,169		0,0596	1,91
29	48		13,44		49,85		71,95		140		1		0,9			157,5	35		0,0125			0,894		0,0637	0,33
30	45		23,4		50,72		73,21		140		1		0,9			157,5	35		0,11			0,894		0,0637	2,95
31	48		13,44		49,85		71,95		210		1		0,9			236,25	70		0,246			0,447		0,0612	3,33
32	48		13,44		49,85		71,95		140		1		0,9			157,5	35		0,13			0,894		0,0637	3,43
33	48		13,44		49,85		71,95		140		1		0,9			157,5	35		0,11			0,894		0,0637	2,90
34	69		13,8		70,37		101,57		140		1		0,9			157,5	35		0,051			0,894		0,0637	1,90
35	48		13,44		49,85		71,95		140		1		0,9			157,5	35		0,028			0,894		0,0637	0,74
36	22,4		11,648		25,25		36,44		140		1		0,9			157,5	35		0,019			0,894		0,0637	0,25
37	257,76		83,96		271,09		374,04		770		1		0,8			770	2*185		0,132			0,169		0,0596

7.2 Выбор проводов внутридомовой сети

Проведем расчет проводов внутридомовой сети на примере пятиэтажного жилого дома №23 (см. лист 1). Кабель, питающий этот дом, имеет наибольшие потери напряжения (3,97 %). Рассматриваемый дом имеет 4 подъезда, 3 квартиры на этаже.

Рассчитаем нагрузку подъезда. Расчетную активную нагрузку определим по формуле:

, кВт, (7.3)

где Р_{кв. уд}_{. -}удельная мощность на квартиру, кВт/кв [1];

n - количество квартир.

(кВт).

Расчетную реактивную нагрузку определим по формуле:

, квар, (7.4)

где tgφ - коэффициент реактивной мощности [1].

(квар).

Расчетный ток определим по формуле:

, А, (7.5)

где U_{ном -}номинальное напряжение, кВ.

(А).

Магистральные линии от вводного устройства к этажным щитам прокладываются по техподполью открыто в поливинилхлоридных трубах.

По расчетному току выбирается магистральный провод: ПВ3 сечением 6 мм².

У проводов марки ПВ3 токопроводящая жила медная, многопроволочная. Изоляция - из ПВХ пластиката, различных цветов. Расцветка выполняется сплошной или нанесением двух продольных полос на изоляции натурального цвета, расположенных диаметрально. Для проводов, используемых только для целей заземления, изоляция имеет зелено-желтую расцветку.

Провода применяются для электрических установок при стационарной прокладке, в осветительных и силовых сетях.

Провода марки ПВ3 предназначены для монтажа участков электрических цепей, где возможны изгибы проводов.

Расчетные условия:

) по допустимому току

I_доп=46 А; I_p=23,6 A; 50>23,6 (условие соблюдается);

) по потере напряжения

;

ΔU_p=1,15 %; ΔU_доп=2 %; 1,04<2 (условие соблюдается).

Выберем кабель квартирной сети: ВВГнг 3х1,5

Кабель марки ВВГнг силовой, предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Преимуществом кабеля ВВГнг является возможность его прокладки в пучках.

Изоляция жил из ПВХ пластиката. Оболочка кабеля из светотермостойкого ПВХ пластиката пониженной горючести.

Кабель ВВГнг не распространяет горение при прокладки в пучках, в земле (траншеях), в помещениях (туннелях), каналах, коллекторах, производственных помещениях, на кабельных эстакадах, по мостам, если кабель при эксплуатации не подвергается растягивающим усилиям, в среде с любой степенью коррозионной активности. Способ прокладки - скрыто под штукатуркой. Расчетные условия:

) по допустимому току

I_доп=33; I_{н. в}=16 A; 33>16 (условие соблюдается);

) по потере напряжения

;

ΔU_p=1,5%; ΔU_доп=2 %; 1,5<2 (условие соблюдается).

Общая потеря напряжения в сети от ТП до самой удаленной розетки 4-го подъезда дома №23 будет равна:

, что допустимо.

8. Расчет токов короткого замыкания на всех уровнях напряжения

8.1 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 10 кВ

Распределительный пункт (РП) примем в расчете как систему с током трехфазного КЗ I_{к. с}⁽³⁾=4,5 кА.

Определим параметры схемы замещения.

Реактивное сопротивление системы определяется по формуле:

, Ом, (8.1)

где U_{ср -}среднее напряжение, кВ;

I_{к. с}^{(3) -}ток трехфазного КЗ на стороне 10 кВ, кА.

Активное сопротивление для кабельных линий определим по выражению:

, Ом, (8.2)

где R_o_._w_-удельное активное сопротивление, Ом/км;

l - длина линии, км.

Реактивное сопротивление кабельных линий определим по выражению:

, Ом, (8.3)

где - удельное активное сопротивление, Ом/км;

l - длина линии, км.

Полное сопротивление кабельной лини:

, Ом. (8.4)

Пример расчета для линии W1:

Активным сопротивлением системы пренебрегаем.

(Ом);

(Ом).

Параметры остальных линий рассчитываются аналогично. Результаты расчетов приведены в табл.8.1.

Таблица 8.1

Параметры схемы замещения

Элемент	R₀, Ом/км	Х₀, Ом/км	L, км	R, Ом	Х, Ом	Z, Ом
Система	-	-	-	-	1,34	1,34
W1	0, 208	0,078	0,439	0,091	0,034	0,098
W2	0,261	0,08	0,439	0,115	0,035	0,120
W3	0,329	0,081	0,324	0,107	0,026	0,110
W4	0,447	0,082	0,384	0,172	0,031	0,175
W5	0,625	0,085	0,378	0,236	0,032	0,238
W6	0, 208	0,078	0,43	0,089	0,034	0,096
W7	0,261	0,08	0,378	0,099	0,030	0,103
W8	0,329	0,081	0,384	0,126	0,031	0,130
W9	0,447	0,082	0,324	0,145	0,027	0,147
W10	0,625	0,085	0,439	0,274	0,037	0,277

Расчетная схема и схема замещения для расчета токов короткого замыкания представлена на рис.8.1.

Рис. 8.1 - Расчетная схема и схема замещения

Рассчитаем токи трехфазного КЗ в точках, обозначенных на рис.8.1

Расчет будем вести по методике, изложенной в [9]

Ток трехфазного КЗ рассчитывается по формуле:

, кА, (8.5)

где х_Σ_-реактивное сопротивление до точки КЗ, Ом;

R_Σ - активное сопротивление до точки КЗ, Ом.

Ударный ток рассчитывается по формуле:

, кА, (8.6)

где К_{у -}ударный коэффициент, который находится по формуле:

, (8.7)

где Та - постоянная времени переходного процесса [9].

, (8.8)

где Х - реактивное сопротивление контура, образованного КЗ, Ом;

ω - угловая частота (ω=314 при частоте питающей сети 50 Гц);

R - активное сопротивление контура, образованного КЗ, Ом.

Ток двухфазного КЗ рассчитывается по формуле:

, кА (8.9)

где I_к^{(3) -}ток трехфазного короткого замыкания.

Для сети 10 кВ необходимо рассчитать емкостной ток замыкания на землю.

Емкостной ток замыкания на землю рассчитаем по формуле:

, А, (8.10)

где L_{к -}общая длина электрически связанных кабельных линий, км;

L_{в -}общая длина электрически связанных воздушных линий, км.

В нашем случае воздушных линий нет. Если емкостной ток замыкания на землю меньше 20 А, то компенсация емкостного тока не требуется.

Пример расчета для точки К1:

(кА);

;

(кА);

(А).

Компенсация емкостного тока не требуется, т.к.1,964 А < 20 А.

Для других точек КЗ расчет аналогичен. Результаты расчетов представлены в табл.8.2.

Таблица 8.2

Результаты расчета токов КЗ в сети 10 кВ

Точка КЗ	I_к^(3), кА	I_к^(2), кА	i_y, кА
К1	4,40	3,81	11,28
К2	4,06	3,51	10,13
К3	3,78	3,28	9,31
К4	3,41	2,96	8,30
К5	3,01	2,61	7,29
К6	4,40	3,81	11,30
К7	4,10	3,55	10,30
К8	3,78	3,27	9,31
К9	3,46	3,00	8,45
К10	2,99	2,59	7,25

8.2 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 0,4 кВ

В электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ расчет токов короткого замыкания выполняется с целью проверки коммутационной аппаратуры и шинопроводов на динамическую стойкость, проверки чувствительности и селективности действия защит. При напряжении до 1кВ даже небольшое сопротивление оказывает существенное влияние на ток короткого замыкания. Поэтому в расчетах учитываются все активные и индуктивные сопротивления короткозамкнутой цепи, включая активные сопротивления различных контактов и контактных соединений, а также сопротивление электрической дуги в месте короткого замыкания. [8]

Расчет будем проводить в именованных единицах на основании методики и соотношений изложенных в [8].

Определим параметры трансформатора.

Активное сопротивление

, мОм, (8.10)

где ΔP_{к -}потери КЗ, кВт;

U_{ном -}низшее номинальное напряжение трансформатора, кВ;

S_{ном. т}_{. -}номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Реактивное сопротивление

, мОм, (8.11)

где U_{к -}напряжение КЗ, %. Активное и реактивное сопротивление линии находятся по формулам (8.2) и (8.3).

Ток трехфазного КЗ находим по формуле:

, кА, (8.12)

где Х_Σ_-суммарное реактивное сопротивление от шин ТП до точки КЗ, мОм;

R_Σ_-суммарное активное сопротивление от шин ТП до точки КЗ, мОм.

Ток трехфазного КЗ с учетом дуги находим по формуле:

, кА, (8.13)

где R_{Д -}сопротивление дуги, мОм.

Сопротивление дуги находим по формуле:

, мОм, (8.14)

где Е_{Д -}напряженность в стволе дуги, В/мм [8];

L_{Д -}длина дуги, мм из [8].

Ток двухфазного КЗ с учетом дуги находим по формуле:

, кА, (8.15)

Ток однофазного КЗ с учетом дуги находим по формуле:

, кА, (8.16)

где I⁽¹⁾_к._min_-ток однофазного КЗ, кА;

U_{ф -}фазное напряжение, В;

Z_{Т -}сопротивление трансформатора в случае однофазного КЗ, мОм.

Z_{П -}полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, мОм [8].

, мОм, (8.17)

где Х_Т1, Х_Т2, Х_{Т0 -}индуктивные сопротивления трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм;

R_T₁, R_T₂, R_T_{0 -}активные сопротивления трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм;

R_{Д -}сопротивление дуги, мОм.

При соединении обмоток трансформатора по схеме Δ/Y₀ сопротивления всех последовательностей равны [9]. Следовательно, в нашем случае Z_Tнайдем по формуле:

, мОм, (8.18)

где Х_Т, R_{Т -}сопротивления трансформатора, мОм;

R_{Д -}сопротивление дуги, мОм.

Ударный ток находится по формуле:

, кА, (8.19)

где К_{у -}ударный коэффициент;

I⁽³⁾_к._max_-ток трехфазного КЗ без учета сопротивления дуги, кА.

Проведем расчет токов КЗ для сети, питающей потребителя - пятиэтажный жилой дом №23 (см. лист 1).

Сопротивление элементов схемы замещения представлены в табл. (8.3) - (8.7).

Таблица 8.3

Параметры схемы замещения трансформатора

Элемент	S_{н. т.,} кВА	U_к, %	ΔР_к, кВт	U_н, кВ	Х_Т, мОм	R_Т, мОм	Z_T, мОм
ТМГ-630/10/0,4	630	5,5	7,6	0,4	21,65	3,90	22,00

Таблица 8.4

Параметры схемы замещения кабельных линий

Линия	L,	Х₀,	R₀,	Z_{П. Ф-0. уд},	Х_W,	R_W,	Z_{П. Ф-0},
	м	мОм/м	мОм/м	мОм/м	мОм	мОм	мОм
W1	162	0,0625	0,625	1,26	10,125	101,25	204,12
W2	40	0,09	3,09	6,18	3,6	123,6	247,2
W3	20	0,1	12,5	25	2	250	500

Сопротивления коммутационных аппаратов, трансформаторов тока и контактных соединений шин выбираются по номинальному току аппарата, а сопротивления контактные соединения кабелей - по номинальному сечению кабеля.

Номинальный ток аппарата выбираем исходя из условия:

, А, (8.20)

где - расчетный максимальный ток, А;

_{. -}номинальный ток аппарата, А;

Таблица 8.5

Параметры схемы замещения коммутационных аппаратов и трансформатора тока

элемент	номинальный ток лини в месте установки, A	номинальный ток аппарата, А	R, мОм	X, мОм	Z, мОм
QF1	1359	1600	0,14	0,16
TA	1359	1600	0,05	0,07	0,09
S1	1359	1600	0,08	-	0,08
QF2	94,43	100	2,15	1,2	2,46
QF3	94,43	100	2,15	1,2	2,46
QF4	23,6	25	7	4,5	8,32
QF5	16	16	11	9,5	14,53

Таблица 8.6

Параметры схемы замещения контактных соединений

элемент	номинальный ток в месте установки, A	номинальный ток шины, А	R, мОм
контактное соединение шины в т. К1	1359	1600	0,0034
контактное соединение шины в т. К2	94,43	250	0,009

Таблица 8.7

Параметры схемы замещения контактных соединений кабелей

Элемент	Сечение кабеля, мм²	R, мОм
контактное соединение кабеля линии W1	50	0,043
контактное соединение кабеля линии W2	6	0,085

Расчетная схема и схема замещения для расчетов токов короткого замыкания представлены на рис.8.2.

Рис.8.2 - Расчетная схема и схема замещения

Рассчитаем токи КЗ в точке К1:

(кА);

;

(кА);

(мОм);

(кА);

(мОм);

(кА).

Результаты расчетов токов КЗ в других точках представлены в табл. (8.8).

Таблица 8.8

Результаты расчетов токов КЗ в сети 0,4 кВ

Точка	i_y, кА	I⁽³⁾_{к. max}, кА	I⁽³⁾_{к. min}, кА	I⁽²⁾_{к. min}, кА	I⁽¹⁾_{к. min}, кА
К1	28,88	10,42	9,04	7,83	8,69
К2	3,87	2	1,86	1,61	0,96
К3	2,14	0,95	0,91	0,79	0,46
К4	-	-	-	-	0,23

9. Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры

9.1 Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры на напряжение 10 кВ

На стороне 10 кВ РП укомплектован ячейками КСО-298 со встроенной аппаратурой, расчет параметров которой приведен ниже. Камеры КСО представляют собой металлоконструкцию, сваренную из гнутых профилей. Доступ в камеру обеспечивают две двери: верхняя в зону выключателя, трансформатора напряжения или предохранителя, нижняя в зону кабельных присоединений, ОПН. На дверь с внутренней стороны установлен защитный экран, который отделяет аппаратуру вспомогательных цепей от зоны высокого напряжения. Камеры сборные серии КСО-298 по сравнению с камерами более ранних серий имеют меньшие габаритные размеры. Ячейки КСО-298 комплектуются вакуумными выключателями BB/TEL-10, разъединителями РВЗ-10, трансформаторами напряжения НАМИТ-10, ограничителями напряжения ОПН-10, трансформаторами тока ТПОЛ-10.

Условия выбора и проверки высоковольтных выключателей, разъединителей в сети 10 кВ [8]:

1. Соответствие номинального напряжения выключателя номинальному напряжении сети :

, кВ, (9.1)

где - номинальное напряжение сети, кВ;

- номинальное напряжение выключателя (разъединителя), кВ;

. Соответствие номинального тока выключателя расчетному току защищаемой цепи:

, А, (9.2)

где - расчетный максимальный ток, А;

_{. -}номинальный ток выключателя (разъединителя), А;

. Проверка по условиям стойкости при КЗ (разъединители по этому условию не проверяются):

, кА, (9.3)

где - расчетное значение тока трехфазного КЗ, кА;

- предельная коммутационная способность выключателя, кА;

. Проверка на электродинамическую стойкость:

, кА, (9.4)

где - ударный ток трехфазного КЗ, кА;

- ток электродинамической стойкости, кА;

. Выбор времени срабатывания отсечки:

, с, (9.5)

где - полное время отключения выключателя, с;

- наибольшее время срабатывания отсечки, принимается 0,1 с.

. Проверка на термическую стойкость:

, кА²·с, (9.6)

где - тепловой импульс, кА²·с;

- ток термической стойкости, кА;

- время протекания тока термической стойкости, с;

- время затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, среднее расчетное значение принимается 0,01 с [9].

Время отключения КЗ:

(с).

Ячейки КСО-298 содержат вакуумные выключатели марки BB/TEL, параметры которых определяются согласно условиям (9.1) - (9.6).

Ячейки КСО-298 комплектуются оборудованием, выбор которого представлен в табл. (9.1) - (9.3).

Таблица 9.1

Выбор выключателей и разъединителей

Расчетные данные	Тип оборудования
	BB/TEL-10-12,5/630 У2	РВЗ-10/630 УХЛ2
кВкВкВ
ААА
кАкАкА
кАкАкА
кА²·скА²·скА²·с

Таблица 9.2

Выбор трансформаторов напряжения и ограничителей перенапряжения

Условия выбора	Тип оборудования
	НАМИТ-10-2 УХЛ2	ОПН-PT/TEL-10/10,5 УХЛ2
кВкВкВ

Таблица 9.3

Выбор измерительного трансформатора тока

Условие выбора	ТПОЛ-10-0,5УХЛ2.1
кВкВ
АА
кАкА
кА²·с кА²·с

На стороне 10 кВ в КТП дипломным проектом предусматривается установка ячеек КСО-305. В КСО серии 305 предусматриваются инвентарные перегородки, которые используются для ограждения пространства сборных шин на время производства работ в камере. Внутри ячеек КСО размещена аппаратура и шины главных цепей, а на фасаде - приводы управлением выключателем нагрузки и разъединителем. Ячейки КСО-305 комплектуются оборудованием, выбор которого представлен в табл. (9.4) - (9.7) на примере ТП-5.

Таблица 9.4

Выбор разъединителей ТП-5 на стороне ВН

Расчетные данные	Тип оборудования
	РВЗ-10/400 III УХЛ2
кВкВ
АА
кАкА
кА²·скА²·с

Таблица 9.5

Выбор выключателей нагрузки ТП-5

Расчетные данные	Тип оборудования
	Для КСО-305-3	Для КСО-305-4
	ВНП-10/400-20зпЗ	ВНП-10/400-20зпЗ
кВкВкВ
ААА
кАкАкА
кА²·скА²·скА²·с

Таблица 9.6

Выбор предохранителей ТП-5

Условия выбора		Тип оборудования
		ПКТ103-10-80-31,5У3
кВкВ
АА
кАкА

9.2 Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры на напряжение 0,4 кВ

В распределительном устройстве НН 0,38 кВ примем к установке типовые панелей ЩО. Панели ЩО предназначены для комплектования устройств напряжением 380/220 В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью, служащих для приема, распределения электрической энергии защиты, отходящих линий от перегрузок и токов короткого замыкания. Панели изготавливаются с ошиновками, имеющими электродинамическую стойкость 20 кА.

В данном разделе пояснительной записки производится выбор панелей ЩО, коммутационной аппаратуры, а также трансформатора тока на 0,4 кВ для ТП №2.

Выберем вводные панели марки ЩО99-1-44У3. Для передачи электроэнергии домам на каждую секцию шин в ТП ставим панели ЩО99-1-14У3 с номинальным током аппаратов 100 А, панели ЩО99-1-15У3 с номинальным током аппаратов 200 А, панели ЩО99-1-21У3 с номинальным током аппаратов 400 А. Также выбираем секционную панель ЩО99-1-74У3, панель диспетчерского управления уличным освещением ЩО99-1-93У3 и панель с аппаратурой АВР ЩО99-1-90У3.

В сети 0,4 кВ используются два вида защитных аппаратов: предохранители и выключатели. Данный дипломный проект также предусматривает установку устройства защитного отключения (УЗО).

Условия выбора и проверки выключателей в сети 0,4 кВ [8]:

1. Соответствие номинального напряжения АВ номинальному напряжению сети :

, В, (9.7)

где - номинальное напряжение сети, В;

- номинальное напряжение выключателя, В;

. Соответствие номинального тока выключателя расчетному току защищаемой цепи:

, А, (9.8)

где - расчетный максимальный ток, А;

- номинальный ток выключателя, А;

. По току срабатывания при перегрузке:

, А, (9.9)

где - ток срабатывания при перегрузке, А;

-длительно допустимый ток проводки, А;

. Токовая отсечка АВ отстраивается от пиковых токов электроприемника:

, А, (9.10)

где - коэффициент надежности отстройки [8];

- пиковый ток, А;

- ток срабатывания отсечки, А;

, (9.11)

где - коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пиковом токе электроприемника [8];

- коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно тока уставки [8];

- коэффициент запаса [8];

. Проверка на отключающую способность:

, кА, (9.12)

где - ток трехфазного КЗ для вводных и секционных выключателей, кА;

- ток предельной коммутационной способности, кА;

. Проверка на требуемую чувствительность защиты:

, (9.13)

где - коэффициент чувствительности отсечки;

- минимальный ток КЗ в конце защищаемой линии, А;

- ток срабатывания отсечки, А;

- коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки [8].

Рассмотрим выбор защитной аппаратуры для участка сети от квартиры 80 дома № 23 до выключателя, защищающего трансформатор ТП5.

Таблица 9.7

Выбор автоматического выключателя QF5

Тип оборудования	ВА 47-29
ВВВ
, А
ААА
ААА
кАкАкА

Произведем выбор устройства защитного отключения.

УЗО предназначены для:

. Защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 мА).

2. Предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

Выбираем УЗО марки Ф-1211 типа АС с параметрами:

Таблица 9.8

Выбор автоматического выключателя QF4

Тип оборудования	ВА 47-29
ВВВ
, А
ААА
ААА
кАкАкА

Таблица 9.9

Выбор автоматического выключателя QF3

Тип оборудования	ВА 52-31
ВВВ
, А
ААА
ААА
кАкАкА

Таблица 9.10

Выбор автоматического выключателя QF2

Тип оборудования	ВА 52-31
ВВВ
, А
ААА
ААА
кАкАкА

Выбор автоматического выключателя и разъединителя для вводной ячейки ТП-5. Определяется ток допустимой перегрузки трансформатора:

, А (9.14)

где - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора [6]);

- номинальная мощность силового трансформатора, кВ·А;

- номинальное напряжение, кВ.

(А).

Таблица 9.11

Выбор разъединителя S1

Расчетные данные	Тип оборудования
	РЕ-13-43
кВВВ
, ААА
, кАкА
, кА²·с

Таблица 9.12

Выбор автоматического выключателя QF1

Тип оборудования	ВА 53-43
ВВВ
, А
ААА
ААА
кАкАкА

Ячейки на напряжение 0,4 кВ укомплектованы трансформаторами тока марки ТШЛ-0,66 II 1500/5 У2.

Таблица 9.13 Выбор измерительных трансформаторов тока

Условие выбора	Параметры выбора
, кВкВкВ
, ААА

Вводные панели имеют отделение учета, в котором устанавливаются трансформаторы тока серии ТШЛ-0,66, трехфазный счетчик, приборы контроля тока и напряжения. Трансформаторы тока серии ТШЛ-0,66 предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам.

Технические характеристики трансформаторов тока ТШЛ-0,66 представлены в табл.9.14.

Таблица 9.14 Технические характеристики трансформаторов тока ТШЛ-0,66 II 1500/5 У2

Наименование	Значения
Номинальное напряжение, кВ	0,66
Номинальная частота, Гц	50
Номинальный первичный ток, А	1500
Номинальный вторичный ток, А	5
Класс точности	0,5

Выбранные автоматические выключатели в линейных панелях ЩО, устанавливаемых в ТП - 5 представлены в табл.9.15.

Таблица 9.15

Результаты выбора автоматических выключателей для ТП5

Номер защищаемой линии	I_{р. л, А}	I_{н. в, А}	I_{ПКС, к}А	Марка АВ
W20	71,95	100	30	ВА52-31
W21	71,95	100	30	ВА52-31
W22	153,08	160	55
W23	94,43	100	30	ВА52-31
W24	71,95	100	30	ВА52-31
W25	195,57	250	47,5	ВА53-37
W26	121,41	160	55	ВА53-39
W31	71,95	100	30	ВА52-31
W32	71,95	100	30	ВА52-31
W33	71,95	100	30	ВА52-31
W34	101,57	160	55	ВА53-39
W35	71,95	100	30	ВА52-31
W36	36,44	100	30	ВА52-31
W37	374,04	630	55	ВА53-39

9.3 Учет электроэнергии

Учет израсходованной электрической энергии осуществляется счетчиком электрической энергии. С помощью однофазных счетчиков производится учет электроэнергии однофазного тока, а трехфазного тока - с помощью трехфазных счетчиков.

Счетчики электрической энергии следует устанавливать в точках балансового разграничения с энергоснабжающей организацией: на ВРУ, на вводах низшего напряжения силовых трансформаторов ТП, в которых щит низшего напряжения обслуживается эксплуатационным персоналом абонента, на вводах в квартиры жилых домов [7].

В общественных зданиях, в которых размещено несколько потребителей электроэнергии, должны предусматриваться для каждого потребителя, обособленного в административно-хозяйственном отношении (ателье, магазины, мастерские, склады, жилищно-эксплуатационные конторы и т.п.).

В жилых зданиях квартирного типа следует устанавливать один однофазный расчетный счетчик на каждую квартиру. Их рекомендуется размещать совместно с аппаратами защиты (предохранителями, автоматическими выключателями) и выключателями (для счетчиков) на общих квартирных щитках.

В соответствии с потребителем выбор счетчика представлен в табл.9.16.

Таблица 9.16

Выбор счетчиков

Потребитель	Марка счетчика	Технические характеристики
квартира	Меркурий-200.02	трехфазный многофункциональный
		класс точности	2
		, В220 В
		, 5/50 А
общественные здания	ПСЧ-3ТА.03.01	трехфазный многофункциональный
		класс точности	1,2
		, В220/380 В
		, А5/50 А
ВРУ	ПСЧ-3ТА.03.01	трехфазный многофункциональный
		класс точности	1,2
		, В220/380 В
		, А5/50 А
ввод НН ТП	СЭТЗ	трехфазный многотарифный
		класс точности	1,2
		, В220/380 В
		, А5/50, 10/100 А

10. Безопасность и экологичность проекта

10.1 Введение. Требования электробезопасности при обслуживании электроустановок 10 кВ

Под термином "электробезопасность" понимается система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электротехнический персонал, обслуживающий электроустановки, должен пройти проверку знаний межотраслевых правил по охране труда, правил и инструкций по технической эксплуатации, пожарной безопасности, пользованию защитными средствами, устройства электроустановок в пределах требований, предъявляемых к соответствующей должности или профессии, и иметь соответствующую группу по электробезопасности.

Оперативные переключения должен выполнять оперативный или оперативно-ремонтный персонал, допущенный распорядительным документом руководителя организации.

В электроустановках напряжением выше 1000 В работники из числа оперативного персонала, единолично обслуживающие электроустановки, и старшие по смене должны иметь группу по электробезопасности IV, остальные работники в смене - группу III.

В электроустановках не допускается приближение людей, механизмов и грузоподъемных машин к находящимся под напряжением неогражденным токоведущим частям на расстояния менее указанных в межотраслевых правилах по охране труда [12, табл.1.1]

Единоличный осмотр электроустановок, электротехнической части технологического оборудования может выполнять работник, имеющий группу не ниже III, из числа оперативного персонала, обслуживающего данную электроустановку в рабочее время или находящегося на дежурстве, либо работник из числа административно-технического персонала, имеющий группу V, для электроустановок напряжением выше 1000 В.

При осмотре электроустановок напряжением выше 1000 В не допускается входить в помещения, камеры, не оборудованные ограждениями.

Работы в действующих электроустановках должны проводиться по наряду-допуску, по распоряжению, по перечню работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации.

Не допускается самовольное проведение работ, а также расширение рабочих мест и объема задания, определенных нарядом или распоряжением или утвержденным перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации.

Не допускается в электроустановках работать в согнутом положении, если при выпрямлении расстояние до токоведущих частей будет менее расстояния, указанного в [12, табл.1.1].

Не допускается при работе около неогражденных токоведущих частей располагаться так, чтобы эти части находились сзади работника или с двух боковых сторон.

10.2 Выбор и обоснование электросетей до 1 кВ в городских сетях. Применение в качестве защитной меры зануления. Проектирование защитного отключения (при необходимости)

Схема сети, а следовательно, и режим нейтрали источника тока, питающего эту сеть, выбирается по технологическим требованиям, а также по условиям безопасности [13].

При напряжении до 1000 В в нашей стране распространение получили две схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочтение, как правило, отдается четырехпроводной сети, поскольку она позволяет использовать два рабочих напряжения - линейное и фазное.

По условиям безопасности выбор одной из двух схем производится с учетом следующих условий: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасна, как правило, сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период - сеть с глухозаземленной нейтралью.

Поэтому по условиям безопасности сети с изолированной нейтралью целесообразно применять на объектах с повышенной опасностью поражения током и в тех случаях, когда имеется возможность поддержать высокий уровень изоляции проводов сети относительно земли и когда емкость проводов относительно земли незначительна. Такими являются сравнительно короткие сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором электротехнического персонала. ПУЭ рекомендует использовать трехфазные трехпроводные сети с изолированной нейтралью при повышенных требованиях безопасности (для передвижных установок, торфяных разработок, шахт и т.п.)

Сети с глухозаземленной нейтралью (четырехпроводные) следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды, большой протяженности и т.п.), когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции или когда емкостные токи замыкания на землю достигают больших значений, опасных для человека. Примером таких сетей могут служить сети крупных промышленных предприятий, городские и сельские сети, сети собственного расхода электростанций и т.п.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок с глухозаземленной нейтральной точкой генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Для соединения открытых проводящих частей потребителя электроэнергии с глухозаземленной нейтральной точкой источника используется нулевой защитный проводник.

Нулевым защитным проводником (PE - проводник в системе TN - S) называется проводник, соединяющий зануляемые части (открытые проводящие части) с глухозаземленной нейтральной точкой источника питания трехфазного тока или с заземленным выводом источника питания однофазного тока, или с заземленной средней точкой источника питания в сетях постоянного тока.

Нулевой рабочий проводник (N - проводник в системе TN - S) - проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников соединенный с глухозаземленной нейтральной точкой генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.

Совмещенный (PEN - проводник в системе TN - C) нулевой защитный и нулевой рабочий проводник - проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника.

Зануление необходимо для обеспечения защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении за счет снижения напряжения корпуса относительно земли и быстрого отключения электроустановки от сети.

Область применения зануления:

электроустановки напряжением до 1 кВ в трехфазных сетях переменного тока с заземленной нейтралью (система TN - S; обычно это сети 220/127, 380/220, 660/380 В);

электроустановки напряжением до 1 кВ в однофазных сетях переменного тока с заземленным выводом;

электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях постоянного тока с заземленной средней точкой источника.

Принцип действия зануления заключается в том, что при замыкании фазного провода на зануленный корпус электропотребителя образуется цепь тока однофазного короткого замыкания (то есть замыкания между фазным и нулевым защитным проводниками). Ток однофазного короткого замыкания вызывает срабатывание токовой защиты, в результате чего происходит отключение поврежденной электроустановки от питающей сети. Кроме того, до срабатывания токовой защиты происходит снижение напряжения поврежденного корпуса относительно земли, что связано с защитным действием повторного заземления нулевого защитного проводника и перераспределением напряжений в сети при протекании тока короткого замыкания.

Следовательно, зануление обеспечивает защиту от поражения электрическим током при замыкании на корпус за счет ограничения времени прохождения тока через тело человека и за счет снижения напряжения прикосновения.

Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током. Такая опасность может возникнуть, в частности, при замыкании фазы на корпус, снижении сопротивления изоляции сети ниже определенного предела и, наконец, в случае прикосновения человека непосредственно к токоведущей части, находящейся под напряжением [13].

Если при прикосновении человека к корпусу оборудования или фазе сети напряжение прикосновения (или ток через человека) превысит длительно допустимое значение, то возникнет реальная угроза поражения человека током и мерой защиты в том случае может быть, в частности, быстрый разрыв цепи тока через человека, т.е. отключение соответствующего участка сети. Для выполнения этой задачи и предназначено защитное отключение.

Защитное отключение является весьма рациональной мерой защиты в любых электроустановках, но особенно когда по каким-либо причинам трудно осуществить эффективное заземление или зануление, а также когда высока вероятность случайного прикосновения людей к токоведущим частям [13].

10.3 Расчет заземляющего устройства ЗТП. Монтаж заземляющего устройства ЗТП 10/0,4 кВ. Расчет зануления электродвигателя с нагрузкой 60 А

Цель расчета: определить число и длину вертикальных заземлителей (стержней), длину горизонтальных элементов и разместить заземлитель на плане электроустановки.

Выполним расчет заземления ТП 10/0,4 с двумя трансформаторами ТСЗГЛ - 630/10.

Наибольший ток через заземление при КЗ на землю при напряжении 10 кВ согласно ПУЭ составляет 20 А, грунт в месте сооружения - суглинок, климатическая зона 3, естественные заземлители не используются. При расчете используется методика, приведенная в [7].

В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные стержни диаметром 20 мм и длиной 5 м по рекомендациям, изложенным в [13]. Верхние концы электродов располагают на глубине 0,5 м от поверхности земли, к ним приваривают горизонтальные электроды стержневого типа из той же стали, что и вертикальные электроды.

Для стороны 10 кВ сопротивление заземляющего устройства определяем по формуле:

, Ом, (10.1)

где U_р=125 В, т.к. заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок до 1 кВ и выше;

- ток замыкания на землю, А;

(Ом),

Сопротивление заземляющего устройства для электроустановок напряжением до 1 кВ не должно быть больше 4 Ом. Поэтому расчетное сопротивление принимаем R_з=4 Ом.

Предварительно с учетом площади, занимаемой объектом, намечаем расположение заземлителей по периметру. Берем вертикальных электродов 10 штук.

Сопротивление искусственного заземлителя при отсутствии естественных заземлителей принимаем равным допустимому сопротивлению заземляющего устройства:

R_и=R_з=4 Ом,

Определяем расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей:

, Ом∙м; (10.2)

(Ом∙м); , Ом∙м; (10.3)

(Ом∙м)

где - удельное сопротивление грунта, Ом∙м;

_{п. г}, _{п. в -}повышающие коэффициенты для вертикальных и горизонтальных электродов, принятые по [13] для климатической зоны 3.

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа определим по выражению из [13]

, Ом, (10.4)

где l - длина стержня, м;

t - расстояние от поверхности земли до середины стержня, м;

d - диаметр стержня, м.

(Ом),

Определяем примерное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом по [13] коэффициенте использования К_{и. в.}=0,56 (отношение расстояния между электродами к их длине), ориентировочное число вертикальных электродов в соответствии с планом объекта составляет 10.

, (10.5),

Принимаем к установке 12 заземлителей.

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов по формуле из [13]:

, Ом, (10.6)

где l - длина горизонтального электрода, м;

К_{и. г}=0,34 из [13], (Ом),

Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов:

, Ом, (10.7)

(Ом),

Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования К_{и. в. у}=0,56, принятом из [13] при N=10 (исходим из условия уменьшения числа вертикальных электродов при учете проводимости горизонтальных электродов):

, (10.8)

Окончательно принимаем к установке 10 вертикальных электродов, расположенных по контуру заземления ТП.

Электроснабжение жилого микрорайона города

Электроснабжение жилого микрорайона города

1. Краткая характеристика электропотребителей микрорайона

2. Определение расчетных нагрузок

2.1 Определение расчетной нагрузки жилых зданий

2.2 Определение расчетной нагрузки общественных зданий

3. Проектирование системы электроосвещения микрорайона

3.1 Выбор и обоснование источника света

3.3 Выбор сечения проводников осветительной сети

3.4 Выбор опор электроосвещения

3.5 Управление освещением

4. Выбор и обоснование числа ТП, силовых трансформаторов ТП и их мощности

4.1 Выбор места расположения ТП

4.2 Выбор числа и мощности трансформаторов

4.3 Технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформаторов

5. Проектирование связи с питающей системой

5.1 Выбор питающей линии

5.2 Выбор и расчет релейной защиты

6. Проектирование системы электроснабжения микрорайона города на напряжение 10 кВ

6.1 Схема распределительной сети 10кВ

6.2 Выбор сечения кабелей сети 10кВ

7. Проектирование электрической сети до 1 кв в электроснабжении микрорайона города

7.1 Выбор сечения кабелей на напряжение 0,4 кВ

7.2 Выбор проводов внутридомовой сети

8. Расчет токов короткого замыкания на всех уровнях напряжения

8.1 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 10 кВ

8.2 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 0,4 кВ

9. Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры

9.1 Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры на напряжение 10 кВ

Выбор трансформаторов напряжения и ограничителей перенапряжения

Выбор предохранителей ТП-5

9.2 Выбор и проверка коммутационной защитной аппаратуры на напряжение 0,4 кВ

9.3 Учет электроэнергии

10. Безопасность и экологичность проекта

10.1 Введение. Требования электробезопасности при обслуживании электроустановок 10 кВ

10.3 Расчет заземляющего устройства ЗТП. Монтаж заземляющего устройства ЗТП 10/0,4 кВ. Расчет зануления электродвигателя с нагрузкой 60 А

Похожие работы на - Электроснабжение жилого микрорайона города