104
При выборе неизолированного провода учитываем
электрические нагрузки, климатический район по гололеду, проверяем провода по
условию потери напряжения. В целом для расчета ВЛ необходимо знать
электрические, конструктивные и структурные параметры.
В нашем случае расчет будем вести методом
экономических интервалов.
Расчет будем вести с самого удаленного участка,
с определением активной полной мощности участка, полной эквивалентной.
Для каждого участка определяем активную
мощность:
Руч = Σ Рn
×
Кo ; (3.9)
где Кo- коэффициент одновременности,
который показывает вероятность одновременного включения всех токоприемников (
для одного токоприемника Ко =1,0; для двух =0,9; для трех= 0,85 )
[Л4]
Σ Рn
- активная мощность токоприемника.
Определяем полную мощность участка:
Sуч
= (3.10)
где СОSφ
= 0,88
Определяем полную эквивалентную мощность для
каждого участка:
экв
= Sуч
×
Кд ; (3.11)
Где Кд - коэффициент динамики
Кд = 0,7 [Л4]
Уч6-7. Р6-7 =P9
x
Ko = 100 х 1,0 = 100
кВт
Выбираем провод:
Уч 6-7 = Sэкв
=
79 кВа - "АС-70"
Уч 5-6 = Sэкв
=
205 кВа - "АС-70"
Уч 2-5 = Sэкв
= 200 кВа - "АС-70"
Уч3-4 = Sэкв
= 143 кВа - "АС-70"
Уч2-3 = Sэкв
=
200 кВа - "АС-70"
Уч1-2 = Sэкв
= 373 кВа - "АС-70"
УчА-1 = Sэкв
= 588 кВа - "АС-70"
Проверяем провод на потерю напряжения:
DUдоп >
DUрасч
DU
расч
= DU
табл
х Sуч х
Lуч
х 10 -3 (3.12)
где DU
табл
-
это табличное значение потери напряжения, зависит от марки сечения провода,
напряжения линии и от СОSφ.
Lуч -
длинна участка
DU
А-1
= 0,565 х 839,7 х 3 х 10 -3 = 1,4 %
DU
1-2
= 0,565 х 533,3 х 3 х 10 -3 = 0,9 %
DU
2-5
= 0,565 х 286 х 1 х 10 -3 = 0,16 %
DU
5-6
= 0,565 х 205 х 1 х 10 -3 = 0,11 %
DU
6-7
= 0,565 х 113 х 3 х 10 -3 = 0,19 %
DU
2-3
= 0,565 х 286 х 3 х 10 -3 = 0,48 %
DU
3-4
= 0,565 х 205 х 1 х 10 -3 = 0,11 %
Определяем суммарную потерю напряжения линии:
DU
А-7
=
DU
А-1
+
DU
1-2
+DU
2-5
+DU
5-6
+DU
6-7
+
DU
2-3
+DU
3-4
(3.13)
DU
А-7
=
1,4 + 0,9 + 0,16 + 0,11 + 0,19 + 0,48 + 0,11 = 3,35 %
DU
доп
>DU
расч
6% > 3,35%
Провод "АС-70" проходит по всем
условиям и выбран правильно. Окончательно для всех участков выбираем провод
"АС-70".
Расчет потерь электроэнергии ВЛ-10 кВ
Потери электроэнергии зависят от технического
состояния электроустановок, класса напряжения, протяженности ВЛ, мощности
силовых трансформаторов, сопротивления линий. Для уменьшения потерь
электроэнергии в реальных условиях применяют организационные и технические
мероприятия.
Определяем годовое количество электрической
энергии:
Wгод
= Р мах х Т мах
где: Рмах - активная максимальная
мощность; кВт
Тмах - число часов использования
максимальной нагрузки в год; час
год
= 600 х 3400 = 2244000 кВт.ч
Определяем время максимальных потерь:
= (0,124 + Т мах
х 10 -4)2 х Т год
= (0,124 + 3400 х
0, 0001)2 х 8760 = 1886 часов
Определяем сопротивление линии.
R
лин
= Rо
х L (3.16)
Xлин
= Xо x
L (3.17)
Где L
- длина линии, км = 13км
Rо
= 0,43 Ом/км [Л4 ]
Xо
= 0,38 Ом/км
Rлин =
0,43 x 13 = 5,6 Ом
Xлин
= 0,38 x 13 = 4,9 Ом
Определяем годовые потери электроэнергии в линии
ВЛ -10 кВ:
Определяем процент потерь электроэнергии:
Для уменьшения потерь электроэнергии предлагаем
использовать организационные мероприятия.
Расчет токов короткого замыкания
Токи короткого замыкания необходимо знать для
расчета и выбора аппаратов РЗА, проводов шин, кабелей в электроустановках свыше
1000 В, а также в целом для устойчивости системы электроснабжения.
Для выполнения расчета составляем схему
замещения, при этом все элементы расчетной схемы будем представлять
сопротивлениями. Расчет будем вести для двух точек короткого замыкания, в
начале и в конце схемы.
Хс - это сопротивление системы, для
расчетов условно принимаем 0,25 Ом;
Хл1 - индуктивное сопротивление
провода 110 кВ
Rл1
- активное сопротивление провода 110 кВ
Хт1 - индуктивное сопротивление
трансформатора 110/10 кВ, условно принимаем для средней мощности трансформатора
- 0,4.
Rл2 -
активное сопротивление провода 10 кВ
Хл2 - индуктивное сопротивление
провода 10 кВ
Расчет ведем методом относительных величин.
Определяем сопротивление линии 110 кВ для
провода "АС-120", протяженность линии принимаем условно L
= 110 км.
Где Rо
= 0,25 Ом/км [Л4]
Xo
= 0,43 Ом/км [Л4]
Sб
= 100 МВА
Uб
- базисное напряжение линии 110 кВ
Uб
= 115 кВ
Определяем сопротивление линии 10 кВ для провода
"АС - 70", протяженность линии 10 кВ составляет 13 км.
Где Uб
= 10,5 кВ [Л4]o
= 0,43 Ом/км
Xо
= 0,38 Ом/км
Определяем результирующее сопротивление до точки
К1:
рез1 =
Rл1 =
0,2 (3.24)
Хрез = Хс + Хт1 +
Хл1 (3.25)
Хрез = 0,25 + 0,4 + 0,35 = 1,0 Ом
Определяем полное сопротивление:
Zрез1
= ;
(3.26)
Zрез1
= =
1,2
Определяем результирующее сопротивление до точки
К2:
рез2 =
Rл2 +
Rрез1
(3.27)
Хрез 3= Хл2 + Хрез1 (3.28)
Rрез2
= 4,95 + 0,21 = 5,16 Ом
Хрез2 = 4,48 + 1 = 5,48 Ом
Определяем полное результирующее сопротивление
до точки К2:
Zрез2
=
; (3.29)
Zрез2
= =
7,5 Ом
Определяем базисный ток в точке К1 и К2:
Так как базисное напряжение в точке К1 и К2
одинаково и равно 10,5 кВ, следовательно:
Для точки К1 определяем трехфазный ток короткого
замыкания:
Iк1(2)
=
0,87 x
Iк1(3)
(3.32)
Iк1(2)
=
0.87 x 5,4 =4,7 кА
Для точки К2 определяем трехфазный ток короткого
замыкания:
Iк2(2)
=
0,87 x
Iк2(3)
Iк2(2)
=
0.87 x 0,73 = 0,63 кА
Для следующего расчета выписываем значения
трехфазного тока короткого замыкания для точки К3:
к2(3)
=
0,73кА = 730 А
Расчет и выбор высоковольтного предохранителя ПК
-10
Данный предохранитель устанавливают с высокой
стороны силового трансформатора ТП - 10/0,4 кВ.
Расчет покажем на примере ТП - 10/0,4 кВ (№1)
Sном
= 250 кВа
Определяем номинальный ток трансформатора с
высокой стороны:
Для выбора предохранителя с плавкой вставкой
определяем ее расчетный ток по условию:
р.
вст.
= (2…3) х
I н.
тр.
(3.34)р.
вст.
=
(2…3) х 14,5 = 29 … 43,5 А
Принимаем стандартный предохранитель марки ПК
-10 с плавкой вставкой на 30 А.
н. вст =
30 А [Л3]
Выписываем значения трехфазного тока короткого
замыкания на стороне 10 кВ
р. кз (3)
=
Iк2 (3)
=
730 А
Для выбранного предохранителя по ампер-секундной
характеристике, с учетом расчетного тока короткого замыкания выбираем время
перегорания вставки: tв
=
0,003 сек
Определяем допустимое время протекания тока
короткого замыкания по обмоткам трансформатора.
Где К - коэффициент учитывающий отношение тока
короткого замыкания к номинальному току трансформатора.
Проверяем выбранный предохранитель на
термическую устойчивость по условию:
Условие выполнено, следовательно предохранитель
выбран верно, термическая устойчивость соблюдена.
Расчет заземляющего устройства ТП - 10/0,4 кВ
Расчет будем вести на примере одной
трансформаторной подстанции - 10/0,4 кВ. При этом учитываем удельное измеренное
сопротивление грунта. Ризм =
116 Ом х м,
При этом глубина траншеи для полосы связи
составляет 0,8 м, теоретическая длина вертикального заземлителя = 5м.
Диаметр вертикального заземлителя - не менее
16мм (0,016м)
Полоса связи металлическая, размерами - 40x4
мм.
Внешний контур заземления выполняется как
правило с четным количеством вертикальных заземлителей ( не менее 4 )
Определяем расчетное сопротивление грунта для
вертикальных заземлителей:
Ρрасч
= Кс х К1 х Р изм, (3.37)
где Кс - коэффициент сезонности для
вертикального заземлителя длиной в 5 м, учитывает климатическую зону по
температуре, принимаем Кс = 1,35 [Л3],
К1
- поправочный коэффициент учитывающий состояние грунта в момент измерения
сопротивления грунта, принимаем К1 =1 [Л3]
Р расч =1,35 х 1,0 х 116 = 156 Ом х м
Определяем сопротивление вертикального
заземлителя:
где l
- длина заземлителя = 5м
d - диаметр
заземлителя = 0,016 м
hср -
средняя глубина заложения заземлителя = 3,3м
Согласно ПУЭ сопротивление повторного заземления
не должно превышать 30 Ом, при этом в дальнейшем для расчета принимаем 30 Ом.
Условно принимаем 6 повторных заземлений.
Определяем общее сопротивление всех 6-ти повторных заземлений:
где n
= 6 шт
в =
Rпз =
33,8 Ом
Определяем расчетное сопротивление заземления
нейтрали трансформатора с учетом повторных заземлений:
иск
= rз
x rпз
/ ( rпз
- rз)
(3.40)
где rз
= 4 Ом
иск
= 4 x 5,6 / ( 5,6 - 4) =
14 Ом
В соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства
при присоединении к нему электрооборудования напряжением до и выше 1000 В, не
должно быть более 10 Ом и 125/lз,
если последнее меньше 10 Ом.
иск
= 125/ 8 = 15,5 Ом
Принимаем для расчета наименьшее из этих
значений rиск
= 10 Ом
Определяем теоретическое число стержней:
Принимаем 4 стержня и располагаем их в грунте на
расстоянии 5 м один от другого.
Определяем длину полосы связи:
г = a
х n (3.42)
l
г
= 5 х 4 = 20 м
Определяем расчетное сопротивление грунта для
горизонтального заземления:
Ррасч. г = Ризм х Кс
х К1
Где Кс - коэффициент сезонности для
горизонтального заземлителя.
Кс = 4,4 [Л3]
К1 = 1,0
Ррасч. г = 4,4 х 1,0 х 116 = 510 Ом х
м.
Определяем сопротивление горизонтального контура
или полосы связи:
r
= 0,366 x Ррасч г
lg [2lг2
/ d x
h] / lг
(3.44)
Где d
= 0,04 м
= 0,8 м
Rr
= 0,366 x 510 [2 x
202 / 0,04 x
8] / 20 = 41
По графикам экранирования выбираем коэффициенты
экранирования для вертикальных заземлителей и полосы связи:
h в = 0,62
h г = 0,53 /l
= 5/5 = 1
Определяем действительное число стержней:
h д = Rв
x
h
г [ 1/ (rиск
x h
г ) - 1/ Rr
] / h
в (3.45)
h д = 33,8 x
0,53 [ 1/ (10 x 0,53 ) - 1/ 41 ] /
0,62 = 4,6
Принимаем для монтажа количество стержней:
д =
nт
= 6 шт
Определяем действительное сопротивление
искусственного заземления:
иск
=Rв
x Rг
/
(Rг x
n x
h
в + Rв
x
h
г) (3.46)
где n
= 6
иск
=33,8 x 41 /
(41 x 6 x
0,62 + 33,8 x
0,53) = 8,1 Ом
,1 Ом < 10 Ом [Л3]
Условия выполнены.
Определяем сопротивление заземляющего устройства
( контура заземления ТП - 10/0,4 ) с учетом повторных заземлений нулевого
провода.
расч
=rиск
x rпз
/
(rиск
+ rпз
) (3.47)
rрасч
=8,1 x 5,6 /
(8,1 + 5,6 ) = 3,3 Ом
rрасч
= 3,3 < 4 Ом
Условие выполнено, расчет выполнен верно, для
монтажа контура заземления принимаем 6 стержней.
Технико - экономические показатели позволяют
определить годовые эксплуатационные расходы, капиталовложения на
электрооборудование, а также выбрать оптимальный вариант схем электроснабжения.
Определяем капиталовложения ВЛ - 10 кВ, при этом
принимаем стоимость одного километра линии = 1,5 млн рублей.
Кв = (Ст x
L ) + См (3,48)
Где Ст = 1,5 млн рублей
L = 13 км
Кв = (1,5 млн x
13)+4 / 195 00000
См = 40% x
Ст x L
/ 100 = 78 00000
Определяем годовые эксплуатационные расходы:
3год = Зо + За + Зто тр + З эл + Зв (3.49)
Где 3о - годовые затраты на заработную плату,
руб.
За - годовые затраты на амортизацию.
Зто тр - годовые затраты на обслуживание и
текущий ремонт.
Зэл = годовые затраты на электроэнергию.
Зв - вспомогательные затраты.
Определяем годовые затраты на заработную плату
Зо = n
x Z
x Д x
Кр + Нс (3.50)
Где n
- количество электромонтеров, принимаем - 2 человека.
Z - сменная тарифная
ставка одного электромонтера = 800 руб.
Д - количество рабочих дней в году, принимаем
253.
Кр - районный коэффициент увеличения заработной
платы платы.
Кр = 1,15 [Л2]
Нс - дополнительные начисления, принимаем 30,8%
Нс = 30,8 (n
x Z
x Д x
Кр) / 100 (3.51)
Нс = 30,8 (2 x
800 x 253) / 100 =
143380
Зо = 2 x
800 x 1,15 + 143380 =
608900
Определяем затраты на амортизацию:
За = А x
Кв / 100
Где А - процент амортизационных отчислений,
принимаем 5,7% [Л1]
За = 5,7 x
19500000 / 100 = 1111500
Определяем годовые затраты на обслуживание,
текущий ремонт:
Зто тр = 10 x
19500000 / 100 = 1950000
Определяем годовые затраты на электроэнергию:
Зэл = Wгод
x Ц (3.52)
Где Wгод
= 2244000
Ц - стоимость 1 квт/час = 3 руб.
Зэл = 2244000 x
3 = 6732000
Определяем годовые вспомогательные расходы,
принимаем 1% основных затрат:
Зв = 1% ( Зо + За + Зто тр + Зэл) / 100 (3.53)
Зв = 1% (608900 + 1111500 + 1950000 + 6732000) /
100 = 104024
Згод = Зо + За +Зто тр + Зэл + Зв (3.54)
Згод = 104024 + 608900 + 1111500 + 195 0000 +
6732000 = 10506424
4. Специальная часть
В данном разделе рассматриваем одну из
электросхем для сети ВЛ- 10 кВ. Главная цепь:
СШ 10 - Секция шин 10 кВ. От секции
шин 10 кВ отходит оборудование, которое получило название КРУН-10 кВ
(комплексное распределение устройства напряжением 10 кВ).
Q1
- линейный выключатель, его назначение:
1. Отключить ток к.з.;
Для вывода линии в ремонт.
ТА - трансформаторы тока типа
ТПОЛ-10 (трансформатор тока проходной одновитковый с литой изоляцией).
Особенность ТА - имеет одну первичную и две вторичных обмотки.
Из первой вторичной обмотки
собирается токовая цепь МТЗ-10 кВ, а вторая вторичная обмотка используется для
подключения измерительных приборов (амперметр для измерения нагрузки линии,
ваттметр, счетчики активной и реактивной энергии).
Конструкция НТМИ - 10 состоит из
электромагнитной системы в которую входит пятистержневой магнитопровод и на
него наматывается три обмотки (1 - высоковольтная, соединяется в звезду; 2 -
низковольтная, соединяется в звезду и с нее снимается переменное напряжение
100В на вольтметр, и на счетчик активной и реактивной энергии, на обмотки
сложных реле и активный орган АВР). В нормальном режиме работы с разорванного
треугольника напряжение не поступает. При обрыве фазного провода на линии 10 кВ
и падении его на землю к.з. не возникает, потому что сеть работает с
изолированной нейтралью и МТЗ - 10 работать не будет.
В этом случае с разорванного треугольника поступает напряжение 300В(напряжение
нулевой последовательности). подключается обмотка промежуточного реле
центральной сигнализации, срабатывает реле и диспетчеру поступает аварийный
сигнал "Земля в сети 10 кВ". Для измерения напряжения шин 10 кВ
используется свойство понижать напряжение с 10 кВ до 100В.
Токовая цепь:
Эта цепь срабатывает по схеме не полной цепи(в
фазе В отсутствует трансформатор тока). Реле КА-3 и КА-4 токовые реле типа
РТ-10. На шинах устанавливается вставка МТЗ - 10 кВ. Токовые цепи в
обязательном порядке заземляются по следующим причинам:
обеспечивается безопасное производство работ в
токовых цепях;
при работе трансформатора тока высокое
напряжение 10 кВ из первичной обмотки поступает во вторичную.
Оперативная цепь:
На оперативные шинки подается постоянное
напряжение ±220В с аккумуляторных батарей.
Контакты КА 4.1 и КА 3.1 - замыкающие контакты
токовых реле;
КТ1 - реле времени;
КТ 1.1 - замыкающий контакт с выдержкой времени
при срабатывании tсзмтз=(0,5÷1,5)сек.
время 0,5÷1,5сек. дается для
сгорания высоковольтных предохранителей ПК-10, которые устанавливаются на ТП -
10/0,4 кВ.
SХ 1 - электрическая
накладка;
КН 1 - указательное реле "Блинкер", он
срабатывает и диспетчеру приходит сигнал;
KL 1 -
выходное промежуточное реле, от него идет команда на отключение линейного
выключателя.
Работа МТЗ-10кВ
При к.з. на линии 10 кВ (3-х или 2-х фазное
к.з.), ток от места к.з.направляется в сторону генератора, проходит по
первичным обмоткам, наводится на вторичные и попадает в токовую сеть,
срабатывают реле КА 3; КА 4 их контакты КА 3.1; КА 4.1 замыкаются и набирается
цепь:
(+) - КА 3.1 - КТ 1 - (-) - КА 4.1
Через время tсзмтз=(0,5÷1,5)сек.
замыкается контакт КТ 1, и набирается цепь:
(+) - КТ 1.1 - SX1
- КН 1 - KL 1 - (-)
и укажет что сработало МТЗ-10 на данном фидере.
Сработает выходное промежуточное реле и от него пойдет команда на масленный
выключатель и он отключится.
Нижнее время 0,5 сек. устанавливают по следующей
причине:
линия 10 кВ подходит к ТП 10/0,4 кВ и при к.з.
на силовом трансформаторе в ТП срабатывают высоковольтные предохранители ПК-10
и 0,5 сек. дается на время перегорания предохранителей.
Охрана труда - это система обеспечения жизни и
здоровья работников в процессе трудовой деятельности. Как дисциплина
"Охрана труда" включает в себя общетеоретические вопросы, основы
законодательства по охране труда, систему управления охраной труда,
производственную санитарию, технику безопасности, пожарную безопасность,
оказание доврачебной помощи пострадавшим при несчастных случаях. Основная цель
охраны труда, создание безопасных и безвредных условий труда на каждом рабочем
месте.
Условия труда - это совокупность факторов
производственной среды, оказывающих на здоровье и работоспособность человека в
процессе труда. На условия труда оказывают воздействие следующие факторы:
санитарно-гигиенические, организационные, экономические, психологические.
Кроме производственных на формирование условий
труда определенное влияние могут оказывать и некоторые непроизводственные
факторы: социально-бытовые (общая культура производства, состояние дорог,
подъездных путей и т.п.), природно-климатические (географические и
метрологические особенности местности и т.п.).
От того или иного состояния производственных и
иных факторов зависят условия труда.
Конкретных причин производственного травматизма
и заболеваний много. Их можно подразделить на следующие группы: технические,
организационные, санитарно-гигиенические, психологические, субъективные и
экономические.
- на рабочее место, защищенное от воздействий
ВПФ и ОПФ;
- участие в проверке и рассмотрении
вопросов, связанных с улучшением условий труда;
Государство в лице органов
законодательной, исполнительной и судебной власти гарантирует это право
работникам, если их трудовые отношения с работодателем закреплены трудовым
договором.
В контракте должны быть указаны
достоверные характеристики условий труда, компенсации и льготы за тяжелую
работу во вредных и опасных условиях труда и т.д.
Правила техники безопасности при эксплуатации
воздушной линии 10 кВ.
Требования к электротехническому персоналу:
- электротехнический персонал должен
проходить медицинское освидетельствование один раз в два года и не иметь
противопоказаний и увечий в соответствии с приказом номер 64 Минздрава России;
персонал должен быть обучен безопасным
методам работы, должен пройти проверку знаний по ПТБ и ПТЭ, и производственных
инструкций с присвоением классификационной группы не ниже 3 для ремонтного
персонала и группу 4 для оперативно-ремонтного или оперативного персонала;
персонал должен быть обучен правилам
оказания первой помощи и уметь оказывать практически первую помощь;
- лица, не достигшие 18 лет, не
допускаются к работам под напряжением и верхолазным работам, верхолазные
работы,
поднятие не выше 3 метров;
- при осмотре ВЛ следует идти сбоку от
линии, с подветренной стороны, в труднодоступных местах и при плохих погодных
условиях осмотр ВЛ производится двумя электромонтерами;
- отсутствие напряжения следует
производить указателем напряжения типа УВН;
при проверке отсутствия напряжения на
любых типах опор необходимо проверять отсутствие напряжения на линии указателем
типа УВНК-10Б, т.к. данный указатель может предварительно не касаясь
токоведущих частей предупредить о наличии напряжения на линии;
при работе персонала должен быть
полностью оборудован спец.сооружением и оборудование должно соответствовать
техническим данным.
Курсовой проект на тему ВЛ - 10 кВ выполнен в
соответствии с утвержденным заданием, согласно перечня исходных данных.
Расчетно-пояснительная записка включает в себя
разделы:
. Введение
. Технико-экономическое обоснование
. Исходные данные
. Расчетно-техническая часть
. Специальная часть
. Заключение
. Список литературы
Расчетно-техническая часть содержит основные
расчеты для ВЛ - 10 кВ.
Определили электрические нагрузки, наибольшей
является дневная - 902кВа.
Выбрали мощность силового трансформатора на
примере одной ТП.
ТМ - 250 Sном
= 250 кВа
Рассчитали и выбрали провод для ВЛ - 10 кВ
"АС -70", рассчитали потери электроэнергии в линии, они составили -
3,35%.
Рассчитали токи короткого замыкания для двух
точек в начале и в конце линии.
Выбрали предохранитель марки ПК -10/30
Рассчитали контур заземления ТП - 10/0,4 кВ,
сопротивление составило 3,3 Ом.
Определили годовые эксплуатационные затраты, они
составили - 10506424 руб.
Рассмотрели специальную часть проекта с
описанием схемы МТЗ -10 кВ.
Рассмотрели вопрос охраны труда и техники
безопасности.
Графическая часть соответствует требованиям ЕСКД
и выполнена на двух листах установленного формата.
Литература
Акимцев Ю.И. Электроснабжение
сельского хозяйства. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Колос, 1994 г. [Л1]
Будзко И.А. Электроснабжение
сельского хозяйства.-М.: Колос, 2000 г. [Л2]
Коганов И.П. Курсовое и дипломное
проектирование.-М.: Агропромиздат, 1990 г. [Л3]
Харкута К.С. Практикум по
электроснабжению сельского хозяйства.-М.: Агропромиздат, 1992 г. [Л4]
Похожие работы на - Расчет воздушных линий ВЛ-10 кВ
|