Проект внешнего электроснабжения с. Котлубань СПК-Котлубань

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 11 -

4. Определение числа ТП 10/0,38 кВ и числа трансформаторов на ТП с учетом надежности электроснабжения потребителей 1-й категории. Определение места установки ТП, ее типа и схемы соединения обмоток трансформаторов.

 

4.1. Определение  числа ТП  10/0,38 кВ.

 

Число ТП приближенно (при равномерной  нагрузке по площади НП) можно определить по формуле:

            

           - для протяженного НП

;   ( 11 )

 

          - для остальных случаев

 

;   ( 12 )

 

где: L- длина населенного пункта, км;

       Sp- полная расчетная мощность, кВА;

       F- площадь НП, км² (определяется приближенно по контуру НП).

 

Протяженным считается НП, в котором  не более 2 улиц, а его длина больше ширины в 4 раза и более.

 

Если населенный пункт имеет  длину более 1 км и нагрузку более 200 кВА, особенно сосредоточенную по концам НП, целесообразна установка 2 ТП. В этом случае площадь НП делят пополам и местоположение каждого ТП определяют раздельно, помещая каждый в центр тяжести нагрузок ЦТН.

 

По полученным выше данным:  Sp = 157,8 кВА, ∆Uдоп% =    (табл. 4), и площадь НП F =       , получим по формуле ( 12 )

 

 

Принимаем Nтп =

 

 

 

 

 

 

 

- 12 -

 

 

4.2. Определение   ЦТН  ТП 10/0,38 кВ .

 

Для определения ЦТН каждого  ТП на плане НП, выполненного в масштабе,

Наносятся точки приложения нагрузок: вечерней Sв_i и  дневной Sд_i каждого  потребителя (без учета Ко и ∆Р).

            Бытовую нагрузку делят на несколько крупных групп- кварталов, в центре которых приложена их суммарная нагрузка. Остальные нагрузки представляются индивидуально. Наносят оси произвольно и определяют координаты ЦТН по формулам для дневного и вечернего максимумов нагрузки:

        

 

   ( 13 ), ( 14 )

где х, y – абсцисса и ордината ввода i – того потребителя по координатной сетке.

Помещают ТП в середину линии, соединяющей  два ЦТП.

 

Таблица 5.

К расчету координат трансформаторной подстанции

 

Х_д = 1232,12 / 178,64 = 6,90

Y_д = 1216,48 / 178,64 = 6,80

Х_в = 959,16 / 127,52 = 7,52

Y_д =940,64 / 127,52 = 7,38

 Координаты полученной точки  определяют центр нагрузок населенного пункта, в котором будет расположена ТП 10/0,4 кВ.

 

 

- 13 -

5. Составление расчетной  схемы ВЛ 0,38 кВ, выбор сечения проводов по экономическим интервалам нагрузок с проверкой на допустимую потерю напряжения в ВЛ 0,38 кВ.

5.1. Расчетная  схема ВЛ 0,38 кВ .

 

После трассировки линии на плане  НП составляют расчетные схемы линий.

 

 

В качестве электрических распределительных 0,38 кВ и питающих 10 кВ сетей используются воздушные линии (ВЛ). Конфигурация ВЛ разрабатывается в соответствии с планом населенного пункта и района электроснабжения на принципах кратчайшей сети и равномерности нагрузки по линиям.

Количество отходящих от ТП линий  – 4 (принимается согласно заданию).

Схема распределительной сети 0,38 кВ приведена на рис. 1, схема сети 10 кВ приведена на рис. 2.

 

 

5. Расчет электрических  нагрузок в сетях 0,38 кВ

 

Определение суммарных электрических  нагрузок по линиям 0,38 кВ производится отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки, начиная с наиболее удаленного от ТП участка.

В случае если значение нагрузок потребителей отличается менее чем в 4 раза - расчет производится по формуле:

   (5,1)

где: к₀ – коэффициент одновременности

В противном случае суммирование нагрузок производится путем добавок к большей слагаемой  нагрузке:

  (5,2)

где: Р_{(д,в)макс} – наибольшая из дневных или вечерних активных нагрузок на вводе потребителя расчетного участка, кВт;

DР_(д,в) – добавки (приложение 11)

Средневзвешенные коэффициенты мощности и реактивной мощности расчетного участка, для дневного и вечернего максимумов нагрузки, определяются из выражения:

   (5,3)

  (5,4)

где: Cosf_(д,в)i , tgf_(д,в)i – соответственно коэффициенты мощности и реактивной мощности потребителей расчетного участка

Результаты расчетов электрических  нагрузок в сетях 0,38 кВ заносятся  в таблицу 5,1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5,1

Нагрузки участков линий 0,38 кВ

 

6. Компенсация реактивной  мощности на ТП

 

На шинах 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ расчетная  мощность компенсации определяется из выражения:

 

Q_{К ТП} £ Q_max     (6,1)

 

где: Q_max – максимальная реактивная нагрузка на шинах 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ, кВАр.

Принимаем конденсаторную установку  КС2-0,38-IIIY3 мощностью 50 кВАр.

Результаты расчета и выбора компенсирующих устройств сводим в  таблицу 6,1.

Таблица 6,1

Выбор компенсирующих устройств в  сетях 0,38 кВ и на ТП 10/0,4 кВ

 

№ потребит.	Реакт. мощность компенсации		Мощн. конденсат.	Марка  конденсат.	Остаток неском. реакт. мощн., кВАр
	Qк д, кВАр	Qк в, кВАр
15	30,60	4,40	18	КС1-038-IIY3	12,60
17	30,60	8,80	18	КС1-038-IIY3	12,60
ТП	78,31	63,02	50	КС2-0,38-IIIY3	28,31

 

7. Выбор силового трансформатора  и КТП10/0,4 кВ

 

Силовой трансформатор КТП выбирается из условия

S_эн £ S_р £ S_эв     (7,1)

где: S_эн и S_эв – соответственно нижняя и верхняя границы экономических интервалов нагрузки для трансформатора принятой номинальной мощности, кВА;

S_р – расчетная мощность ТП, кВА.

Расчетная мощность ТП определяется по формуле

S_р = к_рн × S_{тп макс}      (7,2)

где: к_рн – коэффициент роста нагрузок

S_р =2,0 × 214,73 = 429,46 кВА

По экономическим интервалам нагрузок принимаем трансформатор мощностью 400 кВА. Проверим выбранный трансформатор по систематически допустимой перегрузке в номинальном и после аварийном режимах:

S_р £ S_{тр макс}      (7,3)

S_р < S_{тр ном} × к_{ном А}    (7,4)

где: S_{тр макс} – максимальная систематическая перегрузка трансформатора, кВА;

к_{ном А} - коэффициент допустимых после аварийных перегрузок трансформаторов.

429,46 <  520

429,46 < 1,48 × 400 = 592,00

Условия выполняются.

                        

8. Расчет электрических нагрузок  в сетях 10 кВ

 

Суммирование эл. нагрузок в сетях 10 кВ производится по методике изложенной в разделе 5. Результаты расчета сводим в таблицу 8,1.

Таблица 8,1

Нагрузки участков линий 10 кВ

 

9. Расчет сети 0,38 кВ

 

электрический расчет сети 0,38 кВ производится по методу наименьших затрат с последующей  проверкой по потере напряжения.

Марки и площадь сечения проводов по наименьшим приведенным затратам выбираются по таблицам интервалов экономических нагрузок. Основой выбора является расчетная эквивалентная мощность по участкам сети, которая определяется по дневному или по вечернему максимуму,

S_{э уч д} = к_д × S_{д уч}     (9,1)

S_{э уч в} = к_д × S_{в уч}     (9,2)

где: к_д – коэффициент динамики роста нагрузок.

S_{д уч}, S_{в уч} – соответственно полная мощность дневного и вечернего максимума, кВА.

Провод выбирается по наибольшему  значению.

Данные расчетов сводятся в таблицу 9,1.

 

Таблица 9,1

Выбор проводов по участкам линий 0,38 кВ

 

 

Потеря напряжения по участкам линий  определяется по формуле:

    (9,3)

где: DU_уд - удельная потеря напряжения, %/кВА км;

l_уч – длина участка, км.

Удельная потеря напряжения зависит от сечения провода и коэффициента мощности, она определяется графически по приложению 23, 22.

Результаты расчета сводим в  таблицу 9,1.

10. Расчет сети 10 кВ

 

Выбор проводов воздушных линий  ВЛ 10 кВ производится аналогично выбору проводов ВЛ 0,38 кВ.

Результаты выбора сводим в таблицу 10,1

Таблица 10,1

Выбор проводов ВЛ 10 кВ

 

11. Проверка ВЛ 0,38 кВ  по условию пуска электродвигателя

 

Электродвигатель серии 4А мощностью 15 кВт устанавливаем на объекте  №17. Произведем проверку ВЛ 0,38 кВ по условию пуска электродвигателя. При пуске данного двигателя напряжение на его зажимах не должно снизиться долее чем на 30% от номинального напряжения линии, в то время, как напряжение на остальных электроприемниках не должно уменьшиться более чем на 20% от номинального напряжения линии.

Потеря напряжения при пуске  электродвигателя определяется

 

   (11,1)

где: Z_тр⁽³⁾ – полное сопротивление трансформатора при коротком замыкании, Ом;

Z_л – полное сопротивление линии от ТП до электродвигателя, Ом;

Z_дв – полное сопротивление электродвигателя при коротком замыкании, Ом.

Полное сопротивление линии:

    (11,2)

где: åZ_{уч i} – сумма полных сопротивлений участков сети, Ом;

 

    (11,3)

где: Z₀ и Х₀ – соответственно активное и индуктивное сопротивление участков линии, Ом.

Z_Л = 0,0238 + 0,0383 = 0,0621 Ом

Сопротивление электродвигателя  при коротком замыкании

 

   (11,4)

где: U_ф - фазное напряжение электродвигателя, В;

K_п – кратность пускового тока;

I_ф – фазный ток двигателя, А.

Для двигателя 4А160М6У3:

Потеря напряжения при пуске  электродвигателя:

Полученное значение падения напряжения не выходит за пределы допустимой величины (30%). Поскольку полученное значение меньше 20%, и объект №20 является самым удаленным от ТП по линии №4, то заведомо известно, что падание напряжения на остальных электроприемниках составит менее 20%.

13. Расчет токов КЗ

Расчет токов короткого замыкания  производится с целью проверки защитной аппаратуры на термическую и динамическую стойкость, а так же чувствительность и селективность действия. Расчет токов КЗ производится в именованных единицах. Для расчета токов КЗ составим эквивалентную однолинейную схему:

 

 

Рис. 13.1. Эквивалентная однолинейная схема

 

 

 

 

 

 

Z₁ – Сопротивление питающей сети.

Z₂, Z₈ – Сопротивление ВЛ 10 кВ.

Z₃ – Сопротивление трансформатора ТП 10/0,4 кВ току КЗ.

Z₄ – Z₇ – Сопротивление отходящих линий 0,38 кВ.

Рис. 13.2. Схема замещения

 

Приведенное сопротивление питающей сети определяется по формуле:

    (13,1)

 

где: U_б – базисное напряжение, принимается 400 В;

S_кз – мощность КЗ на шинах РТП 35/10 кВ, ВА

 

Z_с = 400² / 200 × 10⁶ = 8 × 10^-4 Ом

 

Для линий 10 кВ приведенные сопротивления  определяют по формулам:

R_лi = 1,45 × 10^-3 × R_у × l_у   (13,2)

Х_лi = 1,45 × 10^-3 × Х_у × l_у  (13,3)

где: R_у и Х_у – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления участков линий 10 кВ, Ом/км.

Сопротивление ВЛ 10 кВ:

Z_л = Z_3-ртп + Z_1-3 + Z_2-1

R_3-ртп = 1,45 × 10^-3 × 0,85 × 2 = 0,00247 Ом

Х_3-ртп = 1,45 × 10^-3 × 0,4 × 2 = 0,00116 Ом

R_1-3= 1,45 × 10^-3 × 1,1 × 2,83 = 0,00451 Ом

Х_1-3 = 1,45 × 10^-3 × 0,4 × 2,83 = 0,00164 Ом

R_2-1= 1,45 × 10^-3 × 1,1 × 3,16 = 0,00504 Ом

Х_2-1 = 1,45 × 10^-3 × 0,4 × 3,16 = 0,00183 Ом

Z_л = 0,00273 + 0,0048 + 0,00536 = 0,01289  Ом

 

Сопротивление линий 0,38 кВ определяются по формулам:

R_лi = R_у × l_у    (13,4)

Х_лi = Х_у × l_у    (13,5)

где: R_у и Х_у – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления участков линий 0,38 кВ, Ом/км.

Линия 1

R_7-ТП = 0,588 × 0,056 = 0,0329 Ом

R_15-7 = 0,85 × 0,108 = 0,0918 Ом

R_12-14-15 = 1,10 × 0,090 = 0,099 Ом

R_Л1 = 0,0329 + 0,0918 + 0,099 = 0,2237 Ом

Х_Л1 =  0,3 × 0,254 = 0,0762 Ом

Линия 2

R_{19 - 16 – 4 - ТП} = 0,42 × 0,355 =0,1491 Ом

R_20-19 = 0,588 × 0,042 = 0,0247 Ом

R_Л2 = 0,1491 + 0,0247 = 0,1738 Ом

Х_Л2 =  0,3 × 0,397 = 0,1191 Ом

Линия 3

R_{1 – 6  - ТП} = 0,588 × 0,044 = 0,0259 Ом

R_2-1 = 0,85 × 0,060 = 0,051 Ом

R_Л3 = 0,0259 + 0,051 = 0,0769 Ом

Х_Л3 =  0,3 × 0,104 = 0,0312 Ом

Линия 4

R_Л4 = 0,588 × 0,191 = 0,1123 Ом

Х_Л4 =  0,3 × 0,191 = 0,0573 Ом

 

Ток трехфазного КЗ на элементах  сети 10 кВ определяется по формуле:

  (13,6)

где: Z_å суммарное сопротивление ВЛ от РТП до точки КЗ

Ток трехфазного КЗ на элементах  сети 0,38 кВ определяется по формуле:

   (13,7)

Ток двухфазного КЗ определяется по формуле:

I_КЗ⁽²⁾ = 0,87 I_КЗ⁽³⁾   (13,8)

Ток однофазного КЗ определяется по формуле:

   (13,9)

где: Z_ТР⁽¹⁾ / 3 – приведенное сопротивление трансформатора току однофазного КЗ, Ом;

Z_Ф-0 – сопротивление петли фаза – нуль, Ом.

Результаты расчета токов КЗ сводим в таблицу 13,1.

Таблица 13,1