Участок 3-4:
Fрасч.=32,8/1,3=24,2 мм2.
Применим провод АС25.
Проверим выбранное сечение провода по допустимому нагреву:
Iдоп=135 А ≥ Iр=27,4 А — выполняется.
Участок 5-6:
Участок Л3:
Намечаем использовать неизолированный сталеалюминевый провод марки «АС». При времени использования максимальной нагрузки Tmax=1000 ч, экономическая плотность тока составляет jэк=1,3 А/мм2 [5]. Тогда:
Fрасч.=46/1,3=35,4 мм2.
Применим провод АС50.
Iдоп=210 А ≥ Iр=60 А — выполняется.
Участок 1-2:
Fрасч.=18,1/1,3=13,9 мм2.
Применим провод АС16.
Iдоп=111 А ≥ Iр=13,9 А — выполняется.
Fрасч.=14,3/1,3=11 мм2.
Iдоп=111 А ≥ Iр=14,3 А — выполняется.
Участок Л4:
Fрасч.=57/1,3=43,8 мм2.
Iдоп=210 А ≥ Iр=43,8 А — выполняется.
Fрасч.=24,8/1,3=19 мм2.
Iдоп=135 А ≥ Iр=24,8 А — выполняется.
Fрасч.=32/1,3=24,6 мм2.
Iдоп=135 А ≥ Iр=32 А — выполняется.
Таблица №7
Провод
Dср, мм
Ro, Ом/км
хо, Ом/км
Iдоп, А
АС16
1500
1,772
0,416
111
АС25
1,146
0,40
135
АС50
0,592
0,380
210
Рассчитаем потери напряжения на участках в процентах.
Участок Л1:
ΔUд===7%;
ΔUв=== 10,7%.
Участок линии Л2:
ΔUд=== 6,9%;
ΔUв=== 10,8%.
Участок линии Л3:
ΔUд=== 4,9%;
ΔUв=== 7,4%.
Участок линии Л4:
ΔUд=== 7,5%;
ΔUв=== 9,4%.
Участок линии Л1:
ΔW=3··rо·L· τ·10-3=3·592·0,592·0,6·1500·10-3=5564 кВт·ч/год.
ΔW=3··rо·L· τ·10-3=3·392·0,592·0,6·1500·10-3=2431 кВт·ч/год.
ΔW=3··rо·L· τ·10-3=3·462·0,592·0,55·1500·10-3=3100 кВт·ч/год.
ΔW=3··rо·L· τ·10-3=3·572·0,592·0,55·1500·10-3=4760 кВт·ч/год.
Потери электрической энергии по всей линии:
ΔWл=5564+2431+3100+4760=15855 кВт·ч/год.
Годового потребление электроэнергии :
Wгод=Ррасч·Тmax=36*(1000+1000)/2=25200 кВт·ч/год.
Потери по всей линии от годового потребления электроэнергии в процентах составят:
ΔWл %= ΔWл/ Wгод·100=15855/25200=0,6%.
Намечаем использовать неизолированный сталеалюминевый провод марки «АС». При времени использования максимальной нагрузки Tmax=700 ч, экономическая плотность тока составляет jэк=1,3 А/мм2 [5]. Тогда:
Fрасч.=138/1,3=106,2 мм2.
Применим провод АС120.
Iдоп=390 А ≥ Iр=106,2 А — выполняется.
Fрасч.=57,2/1,3=44 мм2.
Iдоп=210 А ≥ Iр=44 А — выполняется.
Fрасч.=86,6/1,3=66,6 мм2.
Применим провод АС95.
Iдоп=330 А ≥ Iр=66,6 А — выполняется.
Таблица №8
АС95
0,299
0,357
330
АС120
0,245
0,349
390
ΔUд===3,8%;
ΔUв=== 1,8%.
Участок линии 1-2:
ΔUд=== 1,8%;
ΔUв=== 1,6%.
Участок линии 3-4:
ΔUд=== 0,9%;
ΔUв=== 0,8%.
ΔW=3··rо·L· τ·10-3=3·1382·0,245·0,15·1500·10-3=3149 кВт·ч/год.
ΔW=3··rо·L· τ·10-3=3·57,22·0,592·0,1·1500·10-3=872 кВт·ч/год.
ΔW=3··rо·L· τ·10-3=3·86,62·0,299·0,05·1500·10-3=505 кВт·ч/год.
ΔWл=3149+872+505=4526кВт·ч/год.
Годового потребление электроэнергии:
Wгод=Ррасч·Тmax=71*(1000+1000)/2=49700 кВт·ч/год.
ΔWл %= ΔWл/ Wгод·100=4526/49700=0,09%.
Расчет токов короткого замыкания
Токи короткого замыкания необходимы для выбора оборудования, расчета и проверки защит, выбора устройств грозозащиты и заземления подстанции и т. п.
Составим исходную схему для расчета токов короткого замыкания:
Схема замещения электропередачи для расчета токов короткого замыкания:
Для приведения сопротивлений к базисным условиям воспользуемся системой именованных единиц, приведя все сопротивления к базисному напряжению Uб=0,4 кВ. Тогда сопротивления схемы замещения, приведенные к базисным условиям:
Сопротивление системы:
Хсб ===1,33·10-3 Ом;
Сопротивление трансформатора:
Rт.б=ΔРк.з/Sт.ном·/Sт.ном=2270/1·105·4002/1·105=14,2·10-3 Ом;
Хтб=uр %/100· /Sт.ном=4,27/100·4002/1·105=26,7·10-3 Ом;
Сопротивление линии:
rб=ro·L·(Uб/Uс.ном)2; хб=хo·L·(Uб/Uс.ном)2, тогда
Л1: rб=2,45·10-3 Ом; хб=3,49·10-3 Ом.
Л11-2: rб=5,98·10-3 Ом; хб=7,14·10-3 Ом.
Л11-3: rб=8,97·10-3 Ом; хб=10,7·10-3 Ом.
Л13-4: rб=29,6·10-3 Ом; хб=19·10-3 Ом.
Л13-5: rб=29,6·10-3 Ом; хб=19·10-3 Ом.
Участок 0-1: rб=45,8·10-3 Ом; хб=16·10-3 Ом.
Участок 1-2: rб=0,28·10-3 Ом; хб=0,1·10-3 Ом.
Участок 1-3: rб=0,8·10-3 Ом; хб=0,3·10-3 Ом.
Результирующие сопротивления до точек короткого замыкания:
К1: RΣ=0 Ом; XΣ=1,33·10-3 Ом.
К2: RΣ=45,8·10-3+0,28·10-3=46,08·10-3 Ом; XΣ=1,33·10-3+16·10-3+0,1·10-3= 17,
43·10-3 Ом.
К3: RΣ=61,08·10-3 Ом; XΣ=44,43·10-3 Ом.
К4: RΣ=69,51·10-3 Ом; XΣ=55,06·10-3 Ом.
К5: RΣ=93,13·10-3 Ом; XΣ=66,92·10-3 Ом.
К6: RΣ=93,13·10-3 Ом; XΣ=66,92·10-3 Ом.
Полные сопротивления:
ZΣ=
К1: ZΣ===1,33·10-3 Ом;
К2: ZΣ===49·10-3 Ом;
К3: ZΣ=75,2·10-3 Ом;
К4: ZΣ=88,2·10-3 Ом;
К5: ZΣ=114·10-3 Ом;
К6: ZΣ=114·10-3 Ом;
Токи трехфазного короткого замыкания:
К1: ==6,95 кА;
К2: 4,7 кА; К3: 3,1 кА; К4: 2,6 кА;
К5: 2,02 кА; К6: 2,02 кА;
Токи двухфазного короткого замыкания:
К1: ==6,05 кА;
К2: =4,1 кА; К3: =2,7 кА; К4: =2,2 кА;
К5: =1,7 кА; К6: =1,7 кА;
Ударные токи:
iу=
Ударный коэффициент:
=1+
К1: =1+=1+=2; iу===16,67 кА;
К2: =1; iу=6,58 кА;
К3: =1,01; iу=4,4 кА;
К4: =1,02; iу=3,7 кА;
К5: =1,01; iу=2,4 кА;
К6: =1,01; iу=2,4 кА;
Мощность короткого замыкания:
К1: =Sс.к=120 МВА;
К2: ==81,3 МВА;
К3: =2,1 МВА;
К4: =1,8 МВА;
К5: =1,4 МВА;
К6: =1,4 МВА;
Ток минимального однофазного короткого замыкания в конце линии 0,38 кВ определяется с целью проверки защиты на чувствительность. Этот ток как правило однофазный и возникает он у потребителя из-за неисправности технологического оборудования:
,
где
— минимальное фазное напряжение на шинах 0,4 кВ ТП-1, принятое с учетом оценки качества напряжения у потребителя Vш.0,4 =+4,9 %:
=220·(1+ Vш.0,4\100)=220·(1+4,9/100)=230,78 В.
— полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус:
для трансформатора 10/0,4 кВ со схемой соединения обмотки «звезда-звезда с нулем» при Sт.ном=400 кВА, составляет =0,195 Ом.
— полное сопротивление петли «фаза-нуль» от шин 0,4 кВ ТП-1 до конца линии 0,38 кВ:
=,
, , , — активное и индуктивное сопротивление фазного и нулевого провода (сопротивлением вводных проводов не учитывается т. к. их длина менее 20 м);
L — длина линии.
В моей системе самой удаленной точкой является точка 4 линии Л1, тогда
== =(0,01+0,03+0,05)·=0,04 Ом.
Тогда
=405 А.
Результаты расчетов сведем в таблицу №11.
Таблица №10 Результаты расчетов токов короткого замыкания
Точка КЗ
Uс.ном, кВ
Сопротивление, ·10-3 Ом
Ку
Токи, кА
, МВА
RΣ
XΣ
ZΣ
iу
К1
10
0
1,33
2
6,95
6,05
16,67
—
120
К2
46,08
17,43
49
1
4,7
4,1
6,58
81,3
К3
0,4
61,08
44,43
75,2
1,01
3,1
2,7
4,4
2,1
К4
69,51
55,06
88,2
1,02
2,6
2,2
3,7
405
1,8
К5
93,13
66,92
114
2,02
1,7
2,4
1,4
К6
Линии 0,38 кВ питающие 3-х фазные потребителей, защищаются в основном автоматическими выключателями (ВА) со встроенными электромеханическими тепловыми расцепителями и электромагнитной токовой отсечкой.
Номинальный ток автоматического выключателя:
Iном АВ ≥ Кз·Iр. max, где
Кз — коэффициент учитывающий точность изготовления ВА, принимаемый 1,1-1,05.
Чувствительность защиты к токам КЗ:
Кч КЗ=Iк min/nотс·Iном АВ ≥ Кч.КЗ доп.,
Iк min — минимальный ток КЗ, в нашем случае Iк min=;
nотс — коэф. отсечки;
Кч.КЗ доп. — допустимая чувствительность защиты к токам КЗ.
Также при выборе АВ учтем его номинальное напряжение и стойкость к токам КЗ.
Расчетный максимальный ток через мощность определяется:
Iр. max=
Iном АВ ≥ Кз·Iр. max=1,1·138=151,8 А, принимаем ВА51-35М2-340010 с nотс=3.
Кч.КЗ доп.=1,25 (ток>100 А)
Кч КЗ= Iк min/nотс·Iном АВ ≥ Кч.КЗ доп.=2200/3·160 =4,6≥1,25 — выполняется.
Выбранный АВ надежно защитит линию от перегрузки и токов КЗ.
Потребители:
Коровник:
Расчетный максимальный ток:
Iр. max=== 58,4 А;
Iном АВ ≥1,1·58,4=64,24 А,
принимаем ВА51-35М1-340010 с nотс=3.
Кч.КЗ доп.=1,4 (ток < 100 А)
Кч КЗ=2200/3·80 =9,1≥Кч.КЗ доп.=7,9 — выполняется.
Выбранный АВ надежно защитит потребителя от перегрузки и токов КЗ и т. д.
Таблица №12
Потребитель
Iр. max
Тип АВ
Iном АВ
Жилой дом
9,4
ВА51-35М1
16
Школа на 150 мест
37,1
50
Спальный корпус школы-интерната на 70 мест
24,5
31,5
Детские ясли-сад на 100 мест
21,9
25
Клуб со зрительным залом на 200 мест
22,7
Столовая на 30 мест
34,1
40
Баня на 20 мест
14,3
Коровник на 400 коров
58,4
80
Молочный блок при коровнике на 10 тн. Молока
в сутки.
42,1
Кормоприготовительное отделение при коровнике на 20 т/сут
48,7
63
Центральная ремонтная мастерская на 15 тр-ров
18,3
20
Определим расчетное сопротивление одного вертикального электрода:
Rв=0,3·ρ·Ксез.в.=0,3·300·1,5=117 Ом
Находим предельное сопротивление совмещенного ЗУ:
Rзу1≤==6,25 Ом;
Iз===20 А;
Принимаем Rзу2=4 Ом.Но так как ρ>100 Ом·м,то для расчета принимается
Rзу≤4=4 =12 Ом
Определяется количество вертикальных электродов:
Расчетное:
N'в.р= Rв/ Rзу=117/12=9,75.
Принимаем N'в.р=10
С учетом экранирования:
Nв.р= N'в.р/ŋв=10/0,69=14,5.
Принимаем N'в.р=15
Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1м,то длина по периметру закладки равна:
Lп=(А+2)·2+(В+2)·2=(15+2)·2+(12+2)·2=62 м.
Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта.По углам устанавливают по одному вертикальному электроду,а оставшиеся-между ними.Для равномерного распределения электродов окончательно принимается Nв=16,тогда
ав=В'/nв-1=14/4=3,5 м; аа=А'/ nа-1=17/4=4,25 м;
ав-расстояние между электродами по ширине объекта,м;
аа-расстояние между электродами по длине объекта,м;
nв-количество электродов по ширине объекта;
nа-количество электродов по длине объекта.
Применим двойную тросовую молниезащиту. Высоту опор троса примем 22 м. Определим параметры молниезащиты. Найдем полную высоту молниеотвода:
h=hоп-2=22-2=20 м;
hо=0,85h=0,85·20=17 м;
ro=(1,35-25·10-4h)h=(1,35-25·10-4·20) ·20=26 м;
ro-радиус защиты на уровне земли.
Найдем высоту средней части молниеотвода:
hc= hо-(0,14+5·10-4·h)(L-h)=17-(0,14+5·10-4·20)·(25-20)=16,05 м;
rc=ro=26 м;
rc-ширина средней части зоны молниеотвода на уровне земли и на высоте защищаемого объекта.
rcх= rо(hc-hx)·1/hc=26·(16,05-10)·1/16,05=9,8 м;
rcх-длина зоны молниеотвода на уровне защищаемого сооружения.
rx=(1,35-25·10-4h)(h-1,2hx)=(1,35-25·10-4·20)·(20-1,2·10)=10,4 м.
Определяются максимальные габариты защищаемого сооружения:
А=а+2rcx=40+2·9,8=59,6 м.
Принимаем А=59 м.
В=L=2rx=25+2·10,4=45,8
Принимаем В=45 м.
А*В*Н=59*45*10
Заключение
Рассчитанная система электроснабжения деревни Анисовка полностью удовлетворяет поставленным требованием надежности, безопасности и качества электрической энергии с одной стороны и относительно небольшими затратами с другой, что особенно важно для сельскохозяйственных предприятий находящихся подчас в не самых выгодных условиях на экономической арене.
Достижение должной надежности электроснабжения обеспечивается установкой 2-х однотрансформаторных комплектных трансформаторных подстанций. Система надежно защищена современными автоматическими выключателями марок ВА51-35М1, проверена на стойкость к токам короткого замыкания и надежность срабатывания при удаленном коротком замыкании.
Безопасность электроснабжения обеспечивается применением ТП закрытого типа, защитой внутренних проводок не только от коков КЗ, но и от перегрузки.
Литература
1. Методическое указание по расчету нагрузок в сетях 0,38 – 10 кВ сельскохозяйственного назначения. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ). М.: Сельэнергопроек, 1981г.
2. Методическое указание к курсовой работе по проектированию электрических осветительных установок. Челябинск 1999г.
3. П.М. Михайлов. Пособие по дипломному проектированию. Тюмень 2004г.
4. Будзко И.А., Гессен В.Ю. Электроснабжение сельского хозяйства. – Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Колос 1979г.
5. Правила Устройства Электроустановок. Шестое издание, переработанное и дополненное, с изменениями. М.: Агропромиздат 2002г.
Страницы: 1, 2, 3
