Реконструкция электроснабжения села

 

Таблица 3.3 – Сечения  проводов марки СИП-3 по участкам линии

№ линии	Номинальное сечение жилы, мм2	Наружный диаметр, мм	Наружный диаметр  жилы, мм	Удельное  активное сопротивление, Ом/км
1	2	3	4	5
1	35	11,2	6,7	1,043
4	50	12,6	8,1	0,72
3	50	12,6	8,1	0,72
2	50	12,6	8,1	0,72
5	35	11,2	6,7	1,043
6	35	11,2	6,7	1,043
7	35	11,2	6,7	1,043
8	35	11,2	6,7	1,043
9	35	11,2	6,7	1,043
10	35	11,2	6,7	1,043
11	35	11,2	6,7	1,043
12	35	11,2	6,7	1,043
13	35	11,2	6,7	1,043
14	50	12,6	8,1	0,72
15	50	12,6	8,1	0,72
16	35	11,2	6,7	1,043
17	35	11,2	6,7	1,043
18	70	14,3	9,7	0,493
19	70	14,3	9,7	0,493
20	50	12,6	8,1	0,72
21	50	12,6	8,1	0,72
22	35	11,2	6,7	1,043
23	35	11,2	6,7	1,043
24	35	11,2	6,7	1,043
25	35	11,2	6,7	1,043
26	35	11,2	6,7	1,043
27	35	11,2	6,7	1,043
28	50	12,6	8,1	0,72
29	50	12,6	8,1	0,72
30	70	14,3	9,7	0,493
33	50	12,6	8,1	0,72
32	70	14,3	9,7	0,493
35	70	14,3	9,7	0,493
36	50	12,6	8,1	0,72
37	95	16,0	11,3	0,363

 

Пересчитаем реактивное сопротивление  выбранных нами сечений в соответствии с формулой (3.2):

 

, (3.2)

 

где – реактивное удельное сопротивление, Ом/км;

 – расстояние между проводами  равное 0,4 м;

 – номинальный наружный диаметр  жилы, мм.

Получаем следующие  значения:

для сечения 35 мм Ом/км;

для сечения 50 мм Ом/км;

для сечения 70 мм Ом/км;

для сечения 95 мм Ом/км.

Проверка выбранных  нами марок проводов на термическую  стойкость производиться в пункте 4.2.2.

 

 

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДСТАНЦИИ

 

4.1 Возможные  варианты схемы электрических  соединений на ПС «Наумовка» 35/10 кВ

 

4.1.1 Возможные  варианты схемы электрических  соединений на стороне 10 кВ

На стороне 10 кВ используются следующие варианты схемы электрических соединений:

– с одной системой сборных шин (рисунок 4.1, а);

– с двумя системами  сборных шин (рисунок 4.1, б).

 

 

 а) б)

Рисунок 4.1 – Варианты схем электрических соединений на стороне 10 кВ

а) с одной системой сборных шин, б) с двумя системами сборных шин

 

Наиболее простой схемой электроустановок на стороне 10 кВ является схема с одной несекционированной системой сборных шин.

Источники питания и  линии присоединяются к сборным  шинам с помощью выключателей и разъединителей. При повреждении  линии достаточно отключить только один выключатель. Операции с разъединителями необходимы только при выводе присоединения в целях обеспечения безопасного производства работ. Такая схема позволяет использовать комплектные распределительные устройству (КРУ), что снижает стоимость монтажа, позволяет широко применять механизацию и уменьшить время сооружения электроустановок.

Недостатки схемы:

– много коммутационной аппаратуры;

– при повреждении  шины и шинных разъединителей, а  также при их ремонте необходимо отключить источники питания, что приводит к перерыву электроснабжения всех потребителей;

– при КЗ на сборных  шинах также вызывает отключение источников питания и потребителей.

Эти недостатки частично устраняются путем разделения сборных  шин на секции, число которых соответствует числу источников питания. Секционирование может быть осуществлено с помощью только разъединителей и с помощью разъединителей и выключателя (рисунок 4.2). Схема с секционным выключателем сохраняет все достоинства схемы с одной системой шин, кроме того, авария на сборных шинах приводит к отключению только одного источника и половины потребителей.

В схеме с двумя  системами сборных шин каждый элемент присоединяется через развилку из двух шинных разъединителей, что  позволяет осуществлять работу как на одной, так и на другой системе шин (рисунок 4.1, б). Такая схема позволяет производить ремонт одной системы сборных шин, сохраняя в работе все присоединения. К недостаткам относятся: большое количество разъединителей, изоляторов, токоведущих материалов и выключателей, более сложную конструкцию распределительного устройства, что ведет к увеличению капитальных затрат на сооружения КРУ, использование разъединителей в качестве оперативных аппаратов, что увеличивает количество ошибочных операций производимых персоналом [5].

 

Рисунок 4.2 – Схема с секционным выключателями и с разъединителями

 

На стороне 10 кВ выбираем схему с двумя секциями сборных.

 

4.1.2 Возможные варианты схемы электрических соединений на стороне 35 кВ

На стороне 35 кВ используются следующие схемы электрических соединении:

– схема блок трансформатор–линия;

– схема мостиков;

– кольцевые схемы.

Схема блок трансформатор–линия  является упрощенной схемой электрических соединений, которая используется при небольшом количестве присоединений (рисунок 4.3, а). Такие схемы позволяют уме6ньшить расход электрооборудования и строительных материалов, снизить стоимость распределительного устройства, ускорить его монтаж.

 

 

 а) б)

в)

Рисунок 4.3 – Варианты схем электрических соединений на стороне 35 кВ

а) схема блок трансформатор-линия, б) схема кольцевая, в) схема мостиковая.

мощность напряжение трансформатор электрический схема

Мостиковая схема применяется  при двух линиях и двух трансформаторах. По существу это схема двух блоков трансформатор–линия, соединенных между собой на высокой стороне перемычкой (мостиком) (рисунок 4.3, в). В перемычке устанавливается выключатель, в цепях трансформаторов предусматриваются отделители, а также ремонтная перемычка с разъединителями. Достоинством такой схемы является экономичность и простота. Конструкция позволяет осуществить переход от схемы мостика к другим схемам при расширении.

В кольцевых схемах выключатели  соединяются между собой, образуя  кольцо (рисунок 4.3, б). Каждый элемент – линия, трансформатор присоединяется между двумя соседними выключателями. Самой простой кольцевой схемой является схема треугольника. Присоединение каждого элемента через два выключателя увеличивает гибкость схемы и надежность работы, при этом число выключателей не превышает числа присоединений. В кольцевых схемах надежность работы выключателей выше, чем в других схемах, так как имеется возможность опробования любого выключателя в период нормальной работы. Конструктивное выполнение распределительных устройств по кольцевым схемам позволяет достаточно просто переходить от схемы треугольника к схеме четырехугольника, а затем к схеме блоков трансформатор шины или к схемам со сборными шинами [5].

На стороне 35 кВ выбираем мостиковую схему с выключателями  в сторону трансформаторов.

 

4.2 Расчет токов КЗ

 

Расчет токов КЗ производится для выбора и проверки электрических  аппаратов и проводников, проектирования и настройки релейной защиты и автоматики.

Для вычисления токов  КЗ составим расчетную схему (рисунок 4.4, а) с указанными на ней мест нахождения токов КЗ (точки К1 и К2), а также исходными данными для их определения. По ней составляем схему замещения (рисунок 4.4, б).

Расчет будем вести  в именованных единицах. Базисное напряжение для каждой ступени берем на 5% больше, соответственно для стороны 35 кВ принимаем кВ, а для стороны 10 кВ кВ. Ток КЗ находим по формуле [18]:

 

; (4.1)

 

где – ток короткого замыкания, кА;

 – базисное напряжение, кВ;

 – эквивалентное сопротивление  участка от источника питания  до точки КЗ, Ом.

 

а)

б)

Рисунок 12 – Схемы для расчета  токов КЗ: а) расчетная схема сети; б) схема замещения.

 

Для выбора аппаратуры также  нужно знать ударный ток КЗ который определяется по формуле [18]:

 

, (4.2)

 

где – ударный коэффициент.

Ударный коэффициент может быть определен следующим образом [18]:

 

, (4.3)

 

где Та – постоянная времени  затухания апериодического тока, с.

Постоянную времени  затухания апериодического тока находим по формуле:

 

, (4.4)

 

где , – эквивалентные реактивные и активные сопротивления до точки КЗ, Ом.

В качестве примера приведем расчет тока КЗ в точке К1, для этого  найдем сопротивления всех элементов находящихся до этой точки.

Параметры проводов сечением АС-70 берем  из таблицы 1.3. Находим активное и реактивное сопротивления линии по формулам (1.11-1.12).

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом.

Находим эквивалентное активное и  реактивное сопротивления на участке  до точки К1. Так как линии включены параллельно, тогда:

 

 Ом,

 

 Ом.

 

Тогда полное эквивалентное сопротивление  имеет следующее значение:

 

 Ом.

 

Следовательно, ток КЗ равняется:

 

 кА.

 

Найдем постоянную времени затухания  апериодического тока, ударный коэффициент и ударный ток по формулам (4.2-4.4):

,

,

 кА.

Ток КЗ в точке К2 рассчитывается аналогично. Для нее получаем следующие  значения:

 кА, , , кА.

 

4.3 Проверка выбранных сечений проводов на термическую стойкость

 

Проверка сечений выбранных  проводов проводится в соответствии с соотношением:

, (4.5)

 

где – тепловой импульс тока КЗ, А2∙с;

 – ток термической стойкости  из справочника, кА.

 – допустимое время действия  тока термической стойкости, с.

Тепловой импульс тока КЗ определяется по формуле:

 

, (4.6)

 

где – ток КЗ протекающий по линии, кА;

 –время отключения головного  выключателя релейной защиты, с.

Принимаем время отключения с.

Ток термической стойкости  и допустимое время его действия для разных сечений СИП-3 указаны в таблице 4.1.

Рассчитаем токи КЗ на всех участков линий аналогично пункту 4.2. Для участка 1 ток КЗ равен:

 кА.

Следовательно:

 кА2∙с.

Получаем что 1,88 кА2∙с < 10,24 кА2∙с. Условие выполняется.

Полученные значения токов КЗ, допустимого времени  действия тока КЗ, тепловой импульс тока КЗ по участкам заносим в таблицу 4.2.

 

Таблица 4.1 – Токи термической стойкости  и допустимое время его действия

Сечение провода, мм2	Ток термической стойкости, кА	Время действия тока термической стойкости, с	Тепловой импульс тока термической стойкости, кА2∙с
35	3,2	1	10,24
50	4,3	1	18,49
70	6,4	1	40,96
95	8,6	1	73,96

 

Таблица 4.2 – Токи КЗ по участкам линии

№ линии	, кА	, кА2∙с	, кА2∙с
1	2	3	4
1	1,69	1,71	10,24
4	1,43	1,23	18,49
3	1,55	1,44	18,49
2	1,77	1,88	18,49
5	2,09	2,62	10,24
6	0,86	0,44	10,24
7	0,87	0,45	10,24
8	1,25	0,94	10,24
9	1,61	1,66	10,24
10	1,81	1,97	10,84
11	2,09	2,62	10,24
12	2,45	3,6	10,24
13	2,71	4,41	18,49
14	3,14	5,92	18,49
15	4,95	14,7	18,49
16	2,57	3,96	10,24
17	2,98	5,33	10,24
18	4,75	13,54	40,96
19	1,702	1,74	40,96
20	1,75	1,84	18,49
21	2,07	2,57	18,49
22	1,11	0,74	10,24
23	1,11	0,74	10,24
24	1,15	0,79	10,24
25	1,13	0,77	10,24
26	1,28	0,98	10,24
27	2,85	4,87	10,24
28	3,13	5,88	18,49
29	3,56	7,60	18,49
30	4,36	11,41	40,96
33	3,56	7,6	18,49
32	3,74	8,39	40,96