Курсовая работа (т): Проектирование низковольтной распределительной сети

трансформатор электропередача линия замыкание

·              Средневзвешенный коэффициент использования:

·              Эквивалентное число ЭП:

·              Коэффициент максимума:

·              Расчетная полная мощность для Л2:

2.3 Для линии 3

В качестве нагрузки линии Л3 в данной работе примем один из наиболее удаленных электроприемников, например ЭП номер 2.3:

где η=0,9 - коэффицент полезного действия данной электроустановки.

3.     
ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

3.1 Выбор мощности трансформатора

В основе выбора мощности трансформаторов лежит их перегрузочная способность, которая заключается в том, что трансформатор, работая в часы минимальных нагрузок и имея температуру перегрева ниже длительно допустимой, может быть перегружен в часы максимальных нагрузок, т.к. обладает большой тепловой инерционностью. Но при этом величина перегрузки и длительность её действия не должны привести трансформатор к перегреву свыше длительно допустимой температуры.

Существует методика выбора мощности трансформаторов по перегрузочной способности, отраженная в ГОСТ 14209-97 (Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов). В этом стандарте для трансформаторов с соответствующими системами охлаждения взаимоувязаны между собой: коэффициент загрузки трансформатора в часы минимальных нагрузок; коэффициент перегрузки в часы максимальных нагрузок; допустимая длительность перегрузки. При этом суточный график нагрузки перестраивается в эквивалентный двухступенчатый.

Для наиболее распространенных потребителей, работающих по односменному режиму работы, в практике проектирования систем электроснабжения часто пользуются упрощенной методикой выбора мощности трансформаторов, которая выработана на основе оценки мощности по перегрузочной способности. Так для однотрансформаторных подстанций номинальная мощность трансформатора оценивается по условию.

,

где S_см - средняя за наиболее загруженную смену мощность нагрузки, (для указанного выше графика нагрузки это период с 8 до 16 часов).

Таблица 3.1

Рис.5. График суточной нагрузки

S_см=( S_9-10 + S_11-12+ S_13-14+ S_15-16)/4=(90+100+80+95)/4=91,25%

S_см= S_см*S_р=0,9125*402,95=367,69 кВА

Выбираем трансформатор типа ТМ-400/10 с паспортными характеристиками:

S_{ном тр} = 400 кВА, ΔP_КЗ=5,5 кВт, ΔP_ХХ=0,83 кВт, U_k=4,5 %.

Найдем сопротивления обмоток трансформатора:

3.2.1 Выбор сечения линии Л1

Выбор сечения производим по допустимой токовой нагрузке:

В соответствии с полученным значением допустимого тока и условий прокладки кабеля для линии № 1(в земле) выбираем кабель марки ААБ 3х16 мм², I_доп=70 А, r₀₁=1,25Ом/км , x₀₁=0,0675 Ом/км, l₁=0,5 км.

Сопротивления линии:

₁=r₀₁∙l₁=1,25∙0,5=0,625 Ом

X₁=x₀₁∙l₁=0,0675∙0,5=0.03375 Ом

3.2.2 Выбор сечения линии Л2

Выбор сечения производим по допустимой токовой нагрузке:

В соответствии с полученным значением допустимого тока и условий прокладки кабеля для линии № 2(в кабельном канале) выбираем кабель марки АВВГ 4х6 мм², I_доп=90А, r₀₂=5,21Ом/км, x₀₂=0,09Ом/км , l₂=0,04 км.

Сопротивления линии:

₂=r₀₂∙l₂=5,21∙0,04=0,2084Ом

X₂=x₀₂∙l₂=0,09∙0,04=0,0036 Ом

3.2.3 Выбор сечения линии Л3

Выбор сечения производим по допустимой токовой нагрузке

В соответствии с полученным значением допустимого тока и условий прокладки кабеля для линии № 3(изолированными проводами в трубе) выбираем кабель 5АПВ 3х2,5мм², I_доп=19А, r₀₃=12,5Ом/км, x₀₃=0,116Ом/км, l₃=0,01 км.

Сопротивления линии:

R₃=r₀₃∙l₃=12,5∙0,01=0,125 Ом

X₃=x₀₃∙l₃=0,116∙0,01=0,00116 Ом

3.2.4 Расчет потерь напряжения

Потеря напряжения для линий с подключенной в конце нагрузкой рассчитывается по выражению:

∆U = ,% ,

где - активная и реактивная составляющие электрической нагрузки (кВт, квар); - активное и реактивное сопротивление линии (Ом), - номинальное напряжение сети (кВ).

Потеря напряжения до удаленного потребителя, подключенного к распределительной сети 0,38 кВ не должно превышать 4-6%. Если это условие не соблюдается, то необходимо увеличить сечение, что приводит к уменьшению активного сопротивления, и соответственно, к уменьшению потери напряжения.

Таблица 3.2

∆U∑=∆U1+∆U2+∆U3=0,142+3,09+0,362=3,594%<5%

Суммарные потери напряжения не превышают допустимые.

3.2.5 Расчет сечения по экономической плотности тока

Расчет сечения линии 1 по экономической плотности тока производится для электрических сетей выше 1000 В (для систем электроснабжения это сети 10 кВ).

Экономическое сечение линии 1 электропередачи определяется по выражению:

где j_Э - экономическая плотность тока.

3.3 Выбор электрических аппаратов

.3.1 Выбор автомата QF для отключения Л1

Выбираем защитно-коммутационный автомат QF1(линейный выключатель в РУ 10 кВ ГПП) по следующим условиям:

1.      По номинальному напряжению U_ном.а≥10 кВ

2.      По номинальному току I_ном.а≥I₁=22А

Выбираем ВМП-10 с I_ном.а=630 А.

3.3.2 Выбор автомата QF2 и QF3(вводной автомат в РУ 0,4 кВ)

Выбираем защитно-коммутационный автомат QF2 и QF3 по следующим условиям:

1.      По номинальному напряжению U_ном.а≥0,4 кВ

2.      По номинальному току I_ном.а≥1,25∙I₂=87,25А

Выбираем ВА47-100 с I_ном.а=100 А.

3.3.3 Выбор автомата QF4 для защиты Л3

Выбираем защитно-коммутационный автомат QF4 по следующим условиям:

1.      по условию нагрева максимальным рабочим током: I_нр≥1,25∙I₃=19,4А;

2.      по несрабатыванию при пусковых токах асинхронного двигателя (принять 7-и кратным от номинального тока): I_эм≥1,25∙I_пуск=135,6А.

Для того чтобы было возможным определить защитную характеристику модульного автомата, рассчитаем ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Принимая кратность пускового тока равным 7:

_пуск=7∙I₃=7∙15,5=108,5А

Рассчитаем кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току теплового расцепителя:

В соответствии с требуемыми условиями в качестве защитно-коммутационного аппарата для присоединения линии Л3, идущей к электроприемнику, выбираем автомат серии ВА27-29 с характеристикой В.

3.4 Проверка оборудования на действия токов коротких замыканий

Рис.6. Схема замещения

Расчет токов КЗ необходим для проверки электрических аппаратов по условиям динамического действия токов КЗ, а также для проверки проводников и аппаратов по условиям нагрева при КЗ.

Результирующее эквивалентное сопротивление Xc определяется по выражению:

где Uном номинальное напряжение 10,5 кВ, I_К1 примем равным 9кА.

При расчете токов КЗ принято считать, что максимальное значение тока короткого замыкания наступает через 0,01 с от момента возникновения КЗ. Такой ток, вызывающий в этом случае наибольшие электродинамические усилия, называется ударным и используется для проверки электрических аппаратов и проводников электродинамических и термических действиях токов короткого замыкания.

где Kуд - ударный коэффициент.

Для электрических аппаратов в качестве справочной информации приводятся значения предельного тока электродинамической стойкости. Аппарат пригоден для установки в данной цепи, если выполняется соотношение:

i_дин=50кА ≥ i_уд,

где i_дин - амплитудное значение тока электродинамической стойкости.

Проверка на отключающую способность, т.е. на способность отключить ток КЗ. Эта способность характеризуется номинальным током отключения. Для правильного выбора должно быть выполнено соотношение:

I_{ном откл}=20кА ≥ I_К1

где I_{ном откл} - номинальный ток отключения защитного аппарата.

Степень термического воздействия тока КЗ на проводники и электрические аппараты определяет тепловой импульс, выделяемый при протекании тока КЗ. Для определения теплового импульса в электрических сетях систем электроснабжения можно воспользоваться следующим выражением:

где t_КЗ - время протекания тока КЗ (время с момента возникновения КЗ до полного его отключения).

В справочных данных электрического аппарата приводятся значения тока и времени термической стойкости:

где I_ТС - ток термической стойкости; t_ТС - время термической стойкости.

Выбранный выключатель ВМП соответствует всем требованиям.

Определяем минимальное сечение проводника по условию термической стойкости:

3.5 Проверка условия срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании в сети до 1000 В

В соответствии с требованиями ПУЭ однофазное короткое замыкание на электроприемниках должно быть отключено за время не более 0,4 с.

Проверим, обеспечит ли автомат с выбранной защитной характеристикой отключение токов короткого замыкания за требуемое время.

По табл.9, табл.11 [3] определим расчетное сопротивление трансформатора и удельные сопротивления петли фаза-ноль для выбранных марок кабелей:

Расчетная формула токов короткого замыкания:

,

Кратность этого тока к номинальному току теплового расцепителя автомата QF4 определяется по выражению:

 .

Выбранный модульный автомат с соответствующей защитной характеристикой обеспечит отключение однофазного короткого замыкания на электроприемнике за 0,4 с.

. РАСЧЕТ И РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

При проектировании и управлении системами электроснабжения, когда отсутствует информация о графиках электрических нагрузок, оценить качество напряжения можно по двум предельным режимам нагрузки: максимальному и минимальному. Эти предельные значения электрической нагрузки определяются на основании гипотезы о распределении её по нормальному закону распределения вероятностей.

При совместном расчете режима распределительных сетей 10 и 0,38кВ оценки напряжений и потерь напряжений будем представлять в процентах от номинального напряжения, причем учитываем только продольную составляющую потери напряжения.

Рассчитаем среднесуточное отклонение активной и реактивной мощностей, приняв среднеквадратическое отклонение мощности 15% от расчетной:

Считая, что нагрузка распределена по нормальному закону, найдем значения средней и минимальной мощностей:

На шинах ГПП в течение суток поддерживается постоянное напряжение равное 10,5 кВ. Рассчитаем отклонения напряжения на шинах ГПП:

4.1 Расчет отклонения напряжения в узлах электрической сети, выбор наилучшей отпайки ПБВ трансформатора ТП

Определим отклонения напряжений в заданной сети:

·      рассчитывается потеря напряжения в линии Л1:

·      определяется отклонение напряжения в узле 2 (перед трансформатором)

·      рассчитывается потеря напряжения в трансформаторе:

·      определяется отклонение напряжения в узле 3 (за трансформатором)

Определим отклонения напряжений в заданной сети в режиме передачи максимальной мощностей:

·      рассчитывается потеря напряжения в линии Л1:

·      определяется отклонение напряжения в узле 2 (перед трансформатором)

·      рассчитывается потеря напряжения в трансформаторе:

·      определяется отклонение напряжения в узле 3 (за трансформатором)