Электроснабжение жилого микрорайона

Электроснабжение жилого микрорайона

ВВЕДЕНИЕ

Развитие нетрадиционных видов энергетики в Крыму

По мнению экспертов, Крым является наиболее перспективным регионом для развития нетрадиционной энергетики. Крым является энергодефицитным регионом. Их физический износ приводит к существенным потерям электроэнергии. Кроме того, динамичное развитие курортно-рекреационной сферы Крыма ведет к дальнейшему росту потребления электроэнергии. Все эти факторы вызывают необходимость поиска новых альтернативных источников энергии и внедрения энергосберегающих технологий.

Крымский полуостров имеет благоприятное географическое положение, которое способствует развитию альтернативных источников энергии.

Наиболее распространенные альтернативные источники энергии в Крыму - это:

·              Солнечная энергетика

·              Ветроэнергетика

·              Малая гидроэнергетика

·              Геотермальные установки

Солнечная энергетика

Вся история солнечных батарей укладывается в последние полвека. Впервые они были изобретены в 50-х гг., первое применение нашли в космосе. Лишь позже они спустились на Землю и стали верно служить человечеству. На крымском полуострове уровень солнечной активности приравнивается к уровню на территории Северной Италии, где на сегодняшний день используется огромное количество солнечных инсталляций.

На полуострове западные специалисты подошли с ответственностью к выбору места под будущий «Солнечный парк».

В первую десятку крупнейших солнечных электростанций мира вошли сразу две построенные в 2011 году компанией ActiveSolar в Крыму - в Перово и Охотниково.

Для энергетического комплекса Крыма точкой начала координат стал 2010 год. Тогда компания «Актив Солар» начала строительство крупных - даже по европейским меркам - электростанций, работающих на солнечной энергии.

Два следующих года дали значительный прирост выработки «зеленой» электроэнергии, продолжения этой экспансии ждали и в 2013 году, но солнечный рекорд прошлых лет не повторился. В Крыму уже построены четыре промышленные солнечные электростанции, их общая мощность составляет более 220 мегаватт (около 1/4 атомного энергоблока). Этого достаточно, чтобы обеспечить потребности в электричестве более 57 тысяч домохозяйств. Эксперты утверждают, что солнечная энергетика является одной из наиболее перспективных и динамично развивающихся отраслей мировой экономики.

Ветреная энергетика

Наиболее перспективным эксперты считают развитие в Крыму ветроэнергетики. Известно, что мировые запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. В Крыму мощность всех существующих ВЭС составляет всего 45,8 МВт.

Кроме уникальных природно-климатических особенностей, развитие в Крыму ветроэнергетики возможно в связи с наличием свободных земельных площадей, пригодных для размещения ВЭС, а также из-за высоких экологических требований к энергопроизводящим и топливопотребляющим объектам, связанных с развитием в регионе индустрии отдыха и туризма. По мнению экспертов, использование ветровой энергии не территории Крыма возможно по двум основным направлениям. Во-первых, это строительство ВЭС мощностью более 100 кВт, которые будут работать параллельно с общей энергосистемой. Во-вторых, строительство ветроустановок небольшой мощности для обеспечения энергией отдельных объектов (ферм, жилых зданий и других). Однако на практике развитие в Крыму ветроэнергетики сталкивается с серьезными проблемами:

.        Недостаточно мощности. Для того чтобы реализовать на территории Крыма «наполеоновские» планы ученых, необходима установка ветрогенераторов с единичной мощностью 2-3 МВт. В «Крымэнерго» говорят, что сети не смогут обеспечить стабильную подачу электроэнергии такой мощности. Поэтому Крым за счет нескольких ВЭС сегодня обеспечивает только 1% от своих потребностей в электроэнергии.

.        Недостаточно средств. При разработке ВЭС в Крыму государство сообщило, что не имеет достаточных финансов для спонсирования данного проекта и отказалось сотрудничать.

В том числе и потому, что развитие сети мощных ВЭС способно нанести убытки имеющим серьезное лобби в государственных структурах энергетическим компаниям.

Появление в Крыму дополнительных мощностей ветровых электрических станций даст импульс для ускоренной реконструкции электрических сетей, позволит решить ряд социальных задач, связанных с созданием новых рабочих мест и выполнением производственных заказов на крымских предприятиях. Но пока что все это светлое будущее, нарисованное на бумаге.

Малая гидроэнергетика

В Крыму имеется большое количество рек с расходом воды 2 м/сек, достаточным для работы турбины, на которых можно установить каскад микроГЭС. Турбины малой мощности (опытные образцы) уже изготовлены и ждут своего внедрения. МикроГЭС - это экологически чистые предприятия, они могли бы снабжать электроэнергией туристские предприятия горного Крыма, службы заповедников и другие удаленные точечные объекты.

Освоение потенциала малых рек и использование свободного напора в существующих системах водоснабжения и канализации городов Крыма с использованием установок малой гидроэнергетики помогает решить проблемы улучшения энергоснабжения многочисленных потребителей и их экологической безопасности.

К объектам малой гидроэнергетики относятся мини-ГЭС - мощностью до 100 кВт, микро-ГЭС - до 100 кВт и собственно малые ГЭС - 15-25 МВт.

Общая устанавливаемая мощность малых гидроэлектростанций в Крыму может составить около 6900 кВт, в том числе на :Чернореченском водохранилище - 3200 кВт, Партизанском - 250 кВт, Межгорном - 730 кВт, Ялтинской системе - 2100 кВт, Феодосийском водохранилище - 170 кВт, канализационных очистных сооружениях Феодосии - 200 кВт, Керчи - 250 кВт.

Внедрение данных энергосберегающих мероприятий позволит сократить на 25 -80% потребление электроэнергии на существующих инженерных сооружениях и сетях жилищно-коммунального хозяйства Автономной Республики Крым и улучшить экологическую обстановку в санаторно-курортных зонах Крыма.

Эксплуатация малых ГЭС в Крыму дает возможность дополнительно производить до 5 млн кВт/ч электроэнергии в год, что эквивалентно ежегодной экономии до 1,5 тыс. т дефицитного органического топлива.

К основным направлениям развития малой гидроэнергетики в Крыму следует отнести:

установку на малых реках свободнопотоковых микро-ГЭС мощностью от 0,5 до 5,0 кВт;

проведение работ по созданию атласа малых рек Крымского региона с определением сезонных расходов воды, скорости течения на разных уровнях высоты паводков и др. данных;

уточнение потенциала гидроэнергетических ресурсов малых рек и существующих инженерных гидросооружений для строительства микро-ГЭС;

разработку инвестиционных проектов по строительству объектов малой гидроэнергетики;

разработку системы государственного стимулирования внедрения установок малой гидроэнергетики.

Геотермальные установки

Основные перспективные направления использования геотермальной энергии в Автономной Республики Крым и технические решения по их реализации определены и разработаны институтом технической теплофизики Национальной Академии наук (НАН). В настоящее время доведены до опытно-промышленной и промышленной стадии внедрения следующие технологии и установки по использованию геотермальной энергии:

системы геотермального теплоснабжения населенных пунктов, промышленных, сельскохозяйственных, социальных, коммунально-бытовых и др. объектов;

геотермальные электростанции;

системы тепло- и хладоснабжения с подземными аккумуляторами теплоты;

геотермальные сушильные установки для сушки различной сельхоз-продукции, лекарственных трав и др.;

геотермальные холодильные установки;

системы геотермального теплоснабжения теплиц.

В то же время, для широкого развития геотермальной энергетики в Крыму требуется проведение первоочередных научных и технических работ в следующих направлениях:

обоснование ресурсо-сырьевой базы; составление кадастров перспективных месторождений, перечень скважин, которые показывали наличие геотермальных ресурсов; постановка задач по организации поисковых геологоразведочных работ;

обоснование возможности и определение целесообразности создания промышленных теотермальных электростанций установленной мощностью от 10 до 100 МВт;

разработка обоснований, проектирование и создание сети геотермальных энергоустановок небольшой мощности (0,5-3,0 МВт), которые бы работали на основе эксплуатации отдельных высокопродуктивных скважин на маломощных месторождениях и максимальной унификацией оборудования (создание блочно-модульных установок заводской подставки);

обоснование возможности и целесообразности создания систем и установок для комбинированного использования геотермального тепла (от70°С) и органического топлива и строительства специальных ГеоТЭЦ на перспективных месторождениях;

обоснование создания систем геотермального теплоснабжения крупных населенных пунктов в перспективных районах мощностью 10-100 МВт;

привлечение в топливно-энергетический комплекс Крыма тепловых геотермальных ресурсов, имеющихся на действующих нефтегазовых месторождениях с использованием существующего и вводимого фонда скважин и действующего оборудования, создание сети мелких установок геотермального теплоснабжения и горячего водоснабжения мощностью 1-5 МВт с использованием отдельных высокопродуктивных скважин, а также создание систем и установок за пределами нефтяных и газовых месторождений;

создание технологий и оборудования для привлечения тепла «сухих» горных пород и строительство на их основе систем геотермального теплоснабжения.

Растущие ежегодно инвестиции в альтернативные источники энергии в Крыму составляют уже четверть всех инвестиций в сектор энергетики. По некоторым прогнозам к 2040 году альтернативные источники энергии в Крыму будут удовлетворять более 50 % потребностей полуострова в электричестве. Все прибрежные территории Черного и Азовского морей, а также области горного Крыма идеально подходят для создания ветряных электростанций. Только в прошлом году были введены в эксплуатацию более 500 ветрогенераторов с показателем общей мощности 60 МВт и произведено свыше 25 тыс. кВт - часов электроэнергии. В дальнейшем ожидается реализация очень крупных инвестиционных проектов в области ветровой энергетики на Керченском и Тарханкутском полуостровах.

Крым - это курортный регион. В связи с этим необходимо применение экологически чистых источников энергии. Совет Министров АРК рассматривает возобновляемую энергию, как приоритетную в сфере топливно - энергетического комплекса. Нетрадиционные источники энергии позволят не только снизить потребление органического топлива, но и улучшить общее экологическое состояние полуострова.

Так, что еще раз можно с гордостью и уверенностью сказать, что альтернативные источники энергии в Крыму - это экологическое будущее нашего полуострова!

1. Общая часть

.1      Характеристика зданий микрорайона

Микрорайон, представленный в этой курсовой работе, имеет 4 здания, 2 из которых электрифицированные жилые дома, 1 детский сад и 1 универсам. Расстояние от подстанции до данного микрорайона l=0,4км. Отношение минимального тока короткого замыкания к максимальному току короткого замыкания равна Iк.з.мин\ Iк.з.макс=26\32 кА

·        Первый электрифицированный жилой дом располагается в корпусе №8 и имеет 125 квартир, 16 этажей и 4 подъезда, соответственно 4 лифта, установленная мощность которых составляет Руст=9кВт., а .

·        Второй электрифицированный жилой дом располагается в корпусе №23 имеет 223 квартир, 16 этажей и 6 подъездов, соответственно 6 лифтов, установленная мощность которых составляет Руст=11 кВт., а .

·        Детский сад располагается в корпусе №46, имеет 280 мест, одноэтажное здание. Удельный показатель данного здания 0,4; а .

·        Универсам располагается в корпусе №8А и имеет площадь 700м². Удельный показатель данного здания 1, а .

1.2    Выбор схемы электроснабжения микрорайона

Существует 3 вида схем электрических сетей: радиальные, магистральные и смешанные.

При радиальной схеме электроснабжение осуществляется линиями, не имеющими распределение энергии по их длине. Радиальные схемы выполняются изолированными кабелями или проводами. Они применяются:

·        Для питания нагрузок большой мощности

·        При неравномерном размещении электропривода в цехе

·        Для питания ЭП во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях.

Достоинства радиальной схемы:

.        Высокая надежность питания, т.к. аварийное отключение одной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.

.        Удобство эксплуатации и автоматизации.

Недостатки радиальной схемы:

.Большой расход продукции

.Большое количество коммутационной и защитной аппаратуры

.Ограниченая гибкость сети при перемещении ЭП

Магистральные схемы - это линии питающие потребителей и имеющие распределение энергии по длине.

При магистральной схеме ЭП могут быть подключены в любой точке магистрали.

Такие схемы выполняются кабелями, шинами, проводами.

Достоинства магистральной схемы:

.Лучшая загрузка линий.

. Упрощение схем коммутации защиты

. Высокая гибкость сети, дающая возможность свободно перемещать технологическое оборудование.

. Более высокая экономичность, так как уменьшаются расходы на сооружение линий, расход цветных металлов, коммутационной и защитной аппаратуры.

. Возможность ведения монтажа индустриальными методами.

Недостатки магистральных схем:

.Схема менее надёжна

.Трудности при отыскании места повреждения магистрали.

Для того чтобы правильно выбирать различные схемы электроснабжения жилых домов, необходимо знать о трех категориях обеспечения надежности электроснабжения электроустановок.

Самая простая категория - третья. Она предусматривает питание жилого дома от трансформаторной подстанции посредством одного электрического кабеля. При этом при возникновении аварийной ситуации перерыв в электроснабжении дома должен быть менее 1 суток.

При второй категории надежности электроснабжения жилой дом запитан двумя кабелями, подключенными к разным трансформаторам. В этом случае при выходе из строя одного кабеля или трансформатора, электроснабжение дома на время устранения неисправности осуществляется посредством одного кабеля. Перерыв в электроснабжении допускается на время, необходимое дежурному электротехническому персоналу для подключения нагрузок всего дома к работающему кабелю.

Есть две разновидности питания дома от двух разных трансформаторов. Либо нагрузки дома равномерно распределены по обоим трансформаторам, а в аварийном режиме подключены к одному, либо в рабочем режиме задействован один кабель, а второй является резервным. Но в любом случае кабели подключены к разным трансформаторам. Если в электрощитовую дома проложены два кабеля, один из которых является резервным, но имеется возможность подключать эти кабели только к одному трансформатору подстанции, то мы имеем только третью категорию надежности.

При первой категории надежности электроснабжения жилой дом запитан двумя кабелями, так же как и при второй категории. Но при выходе из строя кабеля или трансформатора, нагрузки всего дома подключаются к работающему кабелю при помощи устройства автоматического включения резерва (АВР).

Существует особая группа электроприемников (пожарная сигнализация, системы дымоудаления при пожаре, эвакуационное освещение и некоторые другие), которые всегда должны быть запитаны по первой категории надежности. Для этого используют резервные источники электроснабжения - аккумуляторные батареи и небольшие местные электростанции.

По существующим нормативам по третьей категории надежности осуществляют электроснабжение домов с газовыми плитами высотой не более 5 этажей, дома с электроплитами с количеством квартир в доме менее 9 и дома садоводческих товариществ.

Электроснабжению по второй категории надежности подлежат дома с газовыми плитами высотой более 5 этажей и дома с электроплитами с количеством квартир более 8.

По первой категории надежности в обязательном порядке осуществляют электроснабжение тепловых пунктов многоквартирных домов, в некоторых домах и лифты. Следует отметить, что по первой категории в основном осуществляют электроснабжение некоторых общественных зданий: это здания с количеством работающих свыше 2000 человек, операционные и родильные отделения больниц и т. д.

В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, выполняют трехпроводными линиями (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники)

Так как в данном микрорайоне дома имеют 16 этажей, они относятся ко второй категории надёжности. В данном случае применима схема с двумя переключателями на вводах (Рис 1)

Рис.1 Принципиальная схема электроснабжения жилых домов высотой 9-16 этажей с двумя переключателями на вводах. 1-2 трансформаторы, 3 предохранители, 4 переключатели, 5-6 ВРУ, 7-8 питающие линии.

При этом одна из питающих линий используется для присоединения электроприёмников квартир и общего освящения обще-домовых помещений, другая- для подключения лифтов, противопожарных устройств, эвакуационного и аварийного освящения и т.п. Каждая из линий рассчитана с учётом допустимых перегрузок при аварийном режиме. Перерыв питания по этой схеме не превышает 1 час, что достаточно электромонтерам для нужных переключений на ВРУ.

2. Расчетная часть

.1 Расчет электрических нагрузок жилого микрорайона

.1.1 Рассчитываем нагрузки жилых зданий по формуле

Рж.д.=Ркв+Ку*(Рл+Рст)+Росв

где Рж.д. - нагрузка жилого дома;

Ркв - нагрузка одного жилого дома в зависимости от кол-ва квартир;

Ку - коэффициент, учитывающий участие мощности силовых установок в максимуме нагрузки квартир, равный 0,9;

Рл - силовая нагрузка для лифтовых установок;

Рст - мощность сантехнического оборудования;

Росв - мощность освещения общедомовых помещений.

Рассчитываем нагрузку одного жилого дома в зависимости от кол-ва квартир

Ркв₁=Ркв.уд*n=2,15*125=268,75кВт

Ркв₂=Ркв.уд*n=2,15*223=479,45кВт

где Ркв.уд -удельная нагрузка, соответствующая числу квартир; n-число квартир.

Рассчитываем силовую нагрузку для лифтовых установок

Рл₁ = Кс.л.*Руст.*m = 0,8*9*4=28,8кВт

Рл₂ = Кс.л.*Руст.*m=0,75*11*6=49,5кВт,

где Кс.л.- расчетный коэффициент спроса для лифтовых установок; Руст. - установленная мощность электродвигателя лифта; m-количество лифтов.

Рассчитываем мощность сантехнического оборудования

Рст₁ = Кс.с.т.*Рнас.*к=0,75*15*8=49,5кВт

Рст₂ = Кс.с.т.*Рнас.*к=0,7*15*12=126кВт,

где Кс.с.т. - коэффициент спроса сантехнических установок; Рнас. - мощность насосов; к - количество насосов.

Рассчитываем нагрузку освещения общедомовых помещений.

Росв₁ = Росв.л.кл+Росв.л.пл+Росв.л=Р1лам.*m*x+ Р1лам.*m*x+ Р1лам.*m= =0,1*4*16+0,1*4*16+0,1*4=13,2кВт

Росв₂ = Росв.л.кл+Росв.л.пл+Росв.л=Р1лам.*m*x+ Р1лам.*m*x+ Р1лам.*m= =0,1*6*16+0,1*6*16+0,1*6=19,8кВт,

где Росв.л.кл - расчетная нагрузка освещения лестничных клеток, Росв.л.пл - расчетная нагрузка освещения лифтовых площадок, Росв.л - расчетная нагрузка освещения лифтов, Р1лам. - мощность одной лампы, m- количество подъездов, x-количество этажей.

Рассчитываем нагрузки жилых зданий

Рж.д.₁=Ркв+Ку*(Рл+Рст)+Росв=268,75+0,9*(28,8+49,5)+13,2=352,42кВт

Рж.д.₂=Ркв+Ку*(Рл+Рст)+Росв=479,45+0,9*(49,5+126)+19,8=657,2кВт

2.1.2 Рассчитываем мощность общественных зданий

Робщ.зд.₁=Руд.*у=280*0,4=112кВт

Робщ.зд.₂=Руд.*у=700*0,13=91кВт,

где Руд.- удельная нагрузка здания, у- площадь, количество мест.

2.1.3 Рассчитываем мощность всего микрорайона

Рмк.р. = ∑Рж.д+∑Робщ.зд.= 352,42+657,8+112+91=1213,22кВт,

где ∑Ржд- суммарная нагрузка жилых домов, ∑Робщ.зд.- общественных зданий.

2.1.4 Рассчитываем ток всего микрорайона

2.1.5 Рассчитываем полную мощность всего микрорайона

Sр.===1318,72 кВА

Согласно заданию на курсовое проектирование и определённой в пункте 1.2. категории надёжности (II категория надежности) на трансформаторную подстанцию необходимо установить два силовых трансформатора. n=2

Определяем расчётную мощность одного трансформатора:

;

где Sр - мощность всего микрорайона; Kзт- коэффициент загрузки трансформаторов для жилых микрорайонов равен 0,7; n-количество трансформаторов равное двум.

Выбираем силовой трансформатор номинальной мощностью Sн.т. по условию Sн.т.≈Sр.т., т.е. 1000≈941,9.

Определяем расчетный коэффициент загрузки трансформатора

;

Первое условие выполняется.

Производим проверку по перегрузочной способности по условию:

,4*Sн.т.≥0,85*Sмк.р.

,4*1000>0,85*1318,72

>1120,94;

Второе условие выполняется.

Окончательно принимаем к установке два силовых трансформатора марки ТМ-1000.

2.3 Расчет токов короткого замыкания при минимальном и максимальном режиме работы источников питания в сетях напряжением до 1 кВ

Рис.1 Расчетная схема

Рис.2 Схема замещения

Расчитываем индуктивное сопротивление системы при Uб1=10,5кВ; Uб2=0,4кВ.

Рассчитываем сопротивление кабельной линии.

Х_кл = х₀*L =0,447*0,4=0,18( Ом)_кл = r₀* L= 0,086*0,4=0,034 ( Ом)

Рассчитываем сечение питающей линии

Для точки К1 определяем токи короткого замыкания - сверхпереходные токи I_п.о.

Приводим найденные сопротивления к напряжению Uб1.Kу=1,369

i_y.макс. = =1,41*1,368*16,15=31,27(кА)_y.мин.. = =1,41*1,368*14,19=27,47(кА)

Определяем токи для точки короткого замыкания К3. Сначала приводим сопротивления точки К2 к низшему напряжению U_б2 = 0,4 кВ.

=0,57мОм

Находим активное и индуктивное сопротивления трансформаторов в методических указаниях.

Хтр=8,56 Ом

Rтр=1,9 Ом

Находим сопротивления автоматического выключателя по методическим указаниям.

Iном.=1600А; Iдлит.доп.=2070А; S=120×10мм; Rавт.=0,14 Ом; Хавт.=0,08 Ом

Определяем индуктивное и активное сопротивление шин.

xш. = xо*L=0,035*12=0,42 Ом

rш. = rо*L=0,157*12=1,884 Ом

Для точки К2 определяем токи короткого замыкания - сверхпереходные токи I_п.о.

Рассчитываем ударные токи к напряжению Uб2. Kу=1,65.

i_y.макс. = =1,41*1,6*22,12=49,9(кА)_y.мин.. = =1,41*1,6*21,98=49,6(кА)

2.4 Выбор высоковольтного оборудования подстанции

В качестве высоковольтного оборудования подстанции выбираем разъединитель и выключатель нагрузки. Выбор осуществляем в табличной форме.

Таблица 1

Технические данные выключателя нагрузки.

При расчёте токов короткого замыкания выбирали сечение шинопровода. Проверяем выбранное сечение на термическую и динамическую стойкость.

Таблица 2

Технические данные разъединителя внутренней установки

2.5 Выбор токоведущих частей и электрооборудования подстанции

Определяем расчетные токи зданий:

Расчетный ток детского сада:

Расчетный ток универсама:

Расчетная мощность 1 подъезда второго дома:

Расчетный ток 1 подъезда первого дома:

Расчетная мощность 1 подъезда второго дома:

Расчетный ток 1 подъезда второго дома:

Определяем сечение провода по номинальным токам

Iдл.доп. .=220А                     S.=70мм²

Iдл.доп.  =180А                  S.=50мм²

Iдл.доп. под.1=180А                      Sпод.1=50мм²

Iдл.доп. под.2=220А                      Sпод.2=70мм²

Определяем автоматические выключатели:

для детского сада:

н.а. ≥Iр.

Iн.р.≥1,25*Iр.

Iотс.≥Кп.*Iр.

≥195,12

≥243,9

≥1,5*195,12=292,68

Выбираем автоматический выключатель типа А3720Б

для универсама:

н.а. ≥Iр.

Iн.р.≥1,25*Iр.

Iотс.≥Кп.*Iр.

≥161,93

≥202,41

≥242,9

Выбираем автоматический выключатель типа А3720Б

для первого дома:

н.а. ≥Iр.

Iн.р.≥1,25*Iр.

Iотс.≥Кп.*Iр.

≥155,12

≥193,9

≥232,68

Выбираем автоматический выключатель типа А3720Б

для второго дома:

н.а. ≥Iр.

Iн.р.≥1,25*Iр.

Iотс.≥Кп.*Iр.

≥192,83

≥241,04

≥289,25

Выбираем автоматический выключатель типа А3720Б.

Проверка на термическую стойкость кабеля

.Определяем величину теплового импульса КЗ - В_к , пропорционального количеству выделяемого при этом тепла.

В_к = I_п.о.* (t_отк+ Т_а) = 22,12²*(0,3+0,01)=151,68

где I_п.о - сверхпереходной ток короткого замыкания (максимальное значение);_отк - действительное время протекания тока КЗ t_отк = 0,3 с.

Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания. Для напряжения 6…10 кВ Т_а = 0,01 с.

. Определить значение минимального допустимого сечения, которое сможет отвести данный тепловой импульс

_мин = S

Здесь С - термический коэффициент, принимаемый

для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией на 6 кВ - 98; на 10 кВ - 100;_выбр - стандартное сечение кабеля.

Выбираем кабель с сечение 120мм для всех потребителей.

Проверке на термическую стойкость шинопровода.

Где Вк - расчетная величина теплового импульса,

=120*10=1200 .

Выбранное сечение шин больше минимального, значит шинопровод прошел проверку на термическую стойкость.

Проверке на динамическую стойкость шинопровода.

Определяем силу, действующую на шину средней фазы при трехфазном КЗ.

,

где i_у - максимальный ударный ток на шинах низшего напряжения;

а - расстояние между осями фаз, определяется непосредственно для принятого к установке типа ячейки РУ 6 или 10 кВ; при отсутствии таких данных для ячеек КРУ можно принимать а = 260 мм;

- расстояние между соседними опорными изоляторами, равное размеру ячейки КРУ по фасаду, для КРУ типа КМ-1Ф = 1125 мм, для остальных типов КРУ = 900мм;

К_ф - коэффициент формы шин, для шин прямоугольной формы К_ф =1.

Находим изгибающий момент шин.

 Н*мм

Определяем момент сопротивления шины.

=,

Где b и h размеры шин. b-меньшая сторона, h-большая сторона.

Напряжение в материале шин, возникающее при воздействии изгибающего момента.

=.

Так как значение расчетного напряжения менее допустимого- шины прошли проверку на динамическую стойкость.

2.6 Выбор и расчет релейной защиты силового трансформатора

Защита силового трансформатора должна обеспечивать:

1.      Защиту от токов коротких замыканий в виде максимально токовой защиты в двух фазном двухрелейном исполнении мгновенного действия.

Ток срабатывания защиты:

Iс.з.=Кн.*Iкз(Iпо.макс.для К1)=1,3*16,15=21кА=21000А

Для включения в неполную звезду коэффициент схемы равен 1. Кт.=10000

Iс.р.==

электроснабжение микрорайон нагрузка замыкание

Выбираем реле РТ-40\6 с током уставки 2,1

.        Защита от перегрузок выполняется в трехфазном трехлинейном исполнении на стороне низшего напряжения, защита выполняется с выдержкой времени большей времени пуска двигателя подключенного к силовому трансформатору. Выдержка времени 5 секунд.

.        Ток срабатывания защиты:

с.з=Кн*Iк.з=1,1*22129=24332

Ток срабатывания реле защиты:

Чувствительность защиты проверяется с помощью коэффициента чувствительности Кч

.        Так как газовая защита устанавливается на заводе изготовителе для всех трансформаторов мощностью от 400кВА, расчет не требуется.

Для данной защиты установлено газовое реле ПГ-22.

2.7 Расчет заземляющего устройства подстанции

Определяем сопротивление заземляющего устройства.

з.у._0,4кВ ≤ 4 Ом

Rз.у._10кВ =  = =62,5 Ом

Iз.====2А

Из двух значений берем наименьшее 4 Ом.

Заземлители располагаем по периметру подстанции. В качестве заземлителей используем металлические стержни диаметром 14 мм длиной 5 м.

Тип почвы - глина с удельным сопротивлением ρ=40 Ом*м.

Учитываем сезонные колебания сопротивления грунта ψ₂=1,36.

Расчетное значение удельного сопротивления грунта в месте установке заземления.

Р=2*(6,4+6,8)=26,4 м.

ρ_расч.= ρ*ψ₂= 40*1,36=54,4 Ом*м

Рассчитываем сопротивление 1 заземлителя.

оз.=0,227*ρ_расч=12,35 Ом

Определяем необходимое количество заземлителей.

==26,4\5=5,28=6шт.

Определяем величину сопротивления всего контура заземляющего устройства.

з.у. =  ;  по таблице = 0,59.

Так как Rзу больше, чем Rз , 4>3,5; контур заземления рассчитан верно и 6 заземлителей расположенных по периметру подстанции обеспечат надежное заземление.

Литература

1.      Методические указания и справочные материалы для выполнения курсовых и дипломных проектов студентам специальности 5.05070104 “Монтаж и эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских зданий”. Разработал преподаватель М.А. Качкарь 2013г.

.        Справочные материалы для расчетов короткого замыкания в сетях напряжением до 1кВ. Разработал преподаватель М.А. Качкарь 2007г.

.        Методические указания и справочные материалы для выполнения курсовых и дипломных проектов студентам специальности 5.05070104 “Монтаж и эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских зданий” дневной и заочной формы обучения. Выбор проводов и кабелей, расчет силовых трансформаторов, выбор релейной защиты. Разработал преподаватель М.А. Качкарь 2004г.