Проектирование понижающей подстанции

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

6
1
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
7
2
ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
10

2.1
Выбор высоковольтного оборудования на 110 кВ . . . . . . . . .
10


2.1.1
Выбор мощности транформатора . . . . . . . . . . . . . .
10


2.1.2
Выбор выключателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13


2.1.3
Выбор разъединителя  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15

2.2
Выбор высоковольтного оборудования на 35 кВ  . . . . . . . . .
16


2.2.1
Выбор выключателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16


2.2.2
Выбор разъединителя  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18


2.2.3
Определение сечений проводов сооружаемых ЛЭП . . . .
20

2.3
Выбор высоковольтного оборудования на 6 кВ . . . . . . . . . .
21


2.3.1
Выбор мощности трансформатора . . . . . . . . . . . . .
21


2.3.2
Выбор выключателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24


2.3.3
Выбор разъединителя  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26


2.3.4
Выбор марки питающего кабеля и расчёт его сечения . .
28

2.4
Выбор низковольтного оборудования . . . . . . . . . . . . . . . .
30
3  РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В


ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
34

3.1
Расчёт потерь напряжения в режиме максимальных нагрузок  .
35

3.2
Расчёт потерь напряжения в режиме минимальных нагрузок . .
36

3.3
Построение диаграмм отклонения напряжения и выбор отпай-



ки трансформатора  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
4  РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРО-


ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
39

4.1
Расчет потерь активной мощности . . . . . . . . . . . . . . . . .
39

4.2
Оценка потерь активной мощности по отношению к передавае-



мой мощности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40



4.3
Оценка потерь активной мощности обусловленных протекани-



ем реактивной мощности  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40

4.4
Оценка величины потерь активной мощности обусловленных



передачей реактивной по отношению к потерям активной мощ-



ности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41

4.5
Расчёт потерь электроэнергии за год . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5
ОХРАНА ТРУДА
43

5.1
Защитное заземление  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43

5.2
Расчет защитного заземления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
6
ЭКОНОМИКА
47

6.1
Розничный рынок электроэнергии . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
56
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
57
ПРИЛОЖЕНИЕ
59

6

ВВЕДЕНИЕ



    Электроснабжение - процесс производства, преобразования, передачи и распределения электрической энергии, т.е. обеспечения ею электроприёмни-ков. В решении вопросов электроснабжения необходимо учитывать особенно-сти потребителя как совокупности электроприемников: надежность его элек-троснабжения, территориальное расположение и плотность электрических нагрузок, технологические взаимосвязи электроприёмников.

    Целью данной работы является - проектирование понижающей подстан-ции, выбор высоковольтного оборудования и низковольтных автоматических выключателяей, расчет отклонения напряжения, расчет потерь мощности и электроэнергии, а также закрепление, систематизирование и расширение тео-ретических знаний и практических навыков с помощью комплексных задач электроснабжения промышленных объектов.

    Источником электроснабжения является подстанция ПС-500/220/110 кВ, к которой по двухцепной линии ВЛ-110 кВ подключена проектируе-мая подстанция 110/35/6 кВ.Для реализации задачи бакалаврской работы берется понижающая подстанция 110/35/6 кВ предназначенная для электро-снабжения объектов северо-западного нефтяного района и присоединяется к энергосистеме ответвлением от секции шин проходной подстанции 110 кВ, по тупиковой двухцепной ВЛ-110 кВ протяженностью 20 км. Данная подстанция является центром питания промысловой сети 35 и 6 кВ.

7

1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК



    Расчет электрических нагрузок является очень важным этапом в проек-тировании системы электроснабжения завода. От правильного расчета ожи-даемой электрической нагрузки напрямую зависят капиталовложения при реализации проекта.

    Завышенный расчет может привести к удорожанию строительства, по-вышенному расходу материала, неоправданному увеличению питающих за-вод мощностей.
    Заниженный расчет нагрузок лишит предприятие перспективного ро-ста мощности производства, так же может привести к перегрузке оборудова-ния, большим потерям мощности, либо к необходимости перестройке системы электроснабжения.

    Основой рационального решения комплекса технико-экономических во-просов при проектировании электроснабжения современного промышленно-го предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом про-ектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических на-грузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показате-ли проектируемой системы электроснабжения. В табл. 1.1 и табл. 1.2 пред-ставлены наименования потребителей подключенных к шинам рассчитывае-мой подстанции.

Таблица 1.1

Наименование потребителей на стороне 35 кВ



Длина
Вид
Расчетные нагрузки







№
Потребители на стороне 35 кВ
линии,
линии
Р, кВт
Q, квар
S, кВА


км











1
ВЛ-35-1, питающая подстанции 35/6 кВ
19
ВЛ
4140
2815,2
5006,49







2
ВЛ-35-2, питающая подстанции 35/6 кВ
17
ВЛ
2781,2
1724,3
3272,35







3
ВЛ-35-3, питающая подстанции 35/6 кВ
8,5
ВЛ
3352,2
3138,4
4592,04







4
ВЛ-35-4, питающая подстанции 35/6 кВ
15,8
ВЛ
3081,6
2465,3
3946,39








8

Таблица 1.2

Наименование потребителей на стороне 6 кВ



Длина
Вид
Расчетные нагрузки







№
Потребители на стороне 6 кВ
линии,
линии
Р, кВт
Q, квар
S, кВА


км











1
Блоки реагентного хозяйства
1,6
КЛ
504,6
287,6
580,805







2
Насосные блоки для перекачки нефти
1,4
КЛ
787,15
354,2
863,17







3
Воздушная компрессорная, блочного
2,1
КЛ
600,1
408,05
725,689

исполнения












4
Насосная станция для перекачки воды
2,5
КЛ
783,55
532,8
947,537







5
Трансформаторная подстанция 6/0,4 кВ
1,9
КЛ
302,2
287,35
417,007







6
Трансформаторная подстанция 6/0,4 кВ
1,9
КЛ
384,1
255,2
461,151










Определение суммарных расчетных нагрузок на шинах 35 кВт:

? 
35	=	35 1 +	35 2 +	35 3 +	35 4
? 
35  = 4140 + 2781, 2 + 3352, 2 + 3081, 6 = 13355 кВт

? 
35	=	35 1 +	35 2 +	35 3 +	35 4
? 
35  = 2815, 2 + 1724, 3 + 3138, 4 + 2465, 3 = 10143, 2 квар
? 

? 	? 
35  =	(	35 )2 + (	35 )2
? 

               35 = 133552 + 10143, 22 = 16770, 23 кВА Определение суммарных расчетных нагрузок на шинах 6 кВт:
? 
6	=	6 1 +	6 2 +	6 3 +	6 4 +	6 5 +	6 6
? 
6  = 504, 6 + 787, 2 + 600, 1 + 783, 6 + 302, 2 + 384, 1 = 3361, 7

? 
6	=	6 1 +	6 2 +	6 3 +	6 4 +	6 5 +	6 6
? 
6  = 287, 6 + 354, 2 + 408, 1 + 532, 8 + 287, 4 + 255, 2 = 2125, 2
? 

? 	? 
6  =	(	6 )2 + (	6 )2
? 

6  =	3361, 72 + 2125, 22 = 3977, 1 кВА






(1.1)





(1.2)





(1.3)








(1.4)


кВт

(1.5)

квар

(1.6)


? 

? 	? 	? 	? 
?   =	(	35	+	6 )2 + (	35	+	6 )2

? 
   ?  = (13355 + 3361, 7)2 + (10143, 2 + 2125, 2)2 = 20735, 52 кВА Определение расчетного тока:



=
?
? 











3
·  ном

20735, 52
= 104, 1 A

=
?








3 · 115











9

(1.7)








(1.8)

10

2. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. Выбор высоковольтного оборудования на 110 кВ

2.1.1. Выбор мощности транформатора



    Построим график суточной нагрузки - рисунок 2.1, по данным, взятым из табл. 2.1:







Таблица 2.1
Типовой график нагрузки





Часы
1-2
3-4
5-6
7-8
9-10

11-12








Sнт, кВт
4149,47
4149,47
4149,47
9336,307
12488,41

16597,8798








Часы
13-14
15-16
17-18
19-20
21-22

23-24








Sнт, кВт
20747,35
18672,61
15560,51
12448,41
8298,94

6224,205










































Рис. 2.1 – Суточный график нагрузки



    Выбор трансформатора будет осуществляться по рекомендациям ГОСТ 14209-85[1]. Из графика можно видеть, что время перегрузки трансформа-тора составляет приблизительно ?? = 6 часов. Предварительно выбирается

11

трансформатор ТДТН 16000/110/35/6 (Т - трансформатор трехфазный; Д - принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла; Т - трехобмоточный; Н - регулирование напряжения под нагрузкой на стороне ВН;, номинальная мощность 16000 кВА) со следующими параметрами [2]:

      ном.т. = 16000 кВА; = 115 кВ; = 38, 5 кВ; = 6, 3 кВ; 3 = 96 кВт; = 26 кВт; В-Н = 10, 5 %; В-С =
17 %;   С-Н = 6 %.

Определим эквивалентную мощность в часы перегрузки трансформато-

ра:

экв. max =
? 

?? · ? 
2(> нт)· ?
(2.1)

1











экв. max = 18749, 3 кВА

Определим эквивалентную мощность в часы недогрузки трансформато-

ра:

экв. min =
? 

?? · ? 
2(< нт)· ?
(2.2)

1











экв. max = 9419, 19 кВА

    Преобразуем типовой график полной мощности в двухступенчатый гра-фик нагрузки – рисунок 2.2:

































Рис. 2.2 – Эквивалентный двухступенчатый график нагрузки


Рассчитаем коэффициент начальной нагрузки:

экв. min


12


1 =



ном.т.



(2.3)


1 = 0, 5887

Рассчитаем предварительный коэффициент перегрузки:

?
экв. max


=






2

ном.т.





2? = 1, 1718

Рассчитаем максимальный коэффициент перегрузки:









(2.4)



=



max




(2.5)


ном.т.

= 1, 2967

где	max – максимальная мощность за сутки.

Если	2? ?	· 0, 9, то	2 =  2? и ? = ??.














(  2?)3·??




13

Если
?
<
·
0, 9
, то

2
= 0, 9
·

и
? =

2
, где

2
–


2











(0,9)







коэффициент перегрузки, ? – время перегрузки.

Для нашего случая	· 0, 9 = 1, 2967 · 0, 9 = 1, 1671, следовательно,

2 =	2? = 1, 1718; ? = ?? = 6 часов.

    По таблицам допустимых систематических перегрузок, приведенных в ГОСТ 14209-85, определяется допустимое значение коэффициента перегруз-
ки:

2доп. =  (  1; ?охл.; ?; Сист.охл.транс.)
(2.6)
2доп. = 1, 4 [1]


    В нашем случае 2доп. > 2 (1,4 > 1,1718), следовательно, мощность трансформатора выбрана верно, поэтому выбираем трансформатор ТДТН 16000/110/35/6.



2.1.2. Выбор выключателя



Выключатель выбирается по двум критериям:


ном.сети ?  ном.выкл

(2.7)

утяж.режим ? ном.выкл

(2.8)




? 


20735, 52
= 104, 1 A
(2.9)

утяж.режим =
?




=
?




















3 ·  ном.
3 · 115



Предварительно выбирается выключатель ВГТ-110- 40/2500У1 [3].

ном.выкл.   =  2500 А;  ном.откл.
=
40 кА; дин.   =  102 кА;  терм.   =

40 кА; терм. = 3 с.











Проверка выключателя осуществляется по следующим условиям:


1) По номинальному току отключения:





ном.откл. ? кз(3)

(2.10)




Рассчитаем ток короткого замыкания:

кз(3) = ?	ном.

3 ·	ВЛ110
(3) = ?115	= 15, 877 кА

кз


40 ? 15, 877 —условие выполняется.

2) По динамической устойчивости:

дин. ? уд.


14



(2.11)













(2.12)


?

уд. =	2 · кз(3) ·	уд.	(2.13)

где	уд - – ударный коэффициент. Принимается равным 1,8 [4, табл. 6.1].

Подставляем в формулу (2.13):

?

уд. =	2 · 15, 877 · 1, 8 = 40, 417 кА

Подставим значения в формулу (2.12):

102 ? 40, 417 —условие выполняется.

3) По термической устойчивости:


терм2
. · терм. ?  к
(2.14)

к = ( кз(3))2 · ( кз +  а)
(2.15)

кз = 0, 035


а = 0, 05

к = (15, 877)2 · (0, 035 + 0, 05) = 21, 43 к 2 ·

терм2
. · терм. = 402 · 3 = 4800 к 2 ·

Подставим значения в формулу (2.14):

4800 ? 21, 43 —условие выполняется.
(2.16)

15

    Вывод: устанавливается ранее выбранный выключатель ВГТ-110-40/2500У1. (ВГ - выключатель элегазовый; Т - условное обозначение кон-структивного исполнения; 110 - номинальное напряжение, кВ; 40 - номиналь-ный ток отключения, кА; 2500 - номинальный ток, А; У1-климатическое ис-полнение и категория размещения).



2.1.3. Выбор разъединителя



Разъединитель выбирается по двум критериям:


ном.сети ?  ном.выкл

(2.17)

утяж.режим ? ном.выкл

(2.18)




? 
20735, 52
= 104, 1 A
(2.19)

утяж.режим =
?



=
?



















3 ·  ном.
3 · 115




    Предварительно выбирается разъединитель РНД-110/630 У1 [5, с. 271, табл. 5.5].

ном.раз. = 630 А; пр.скв. = 80 кА;  терм. = 31, 5 кА; терм. = 4 с.

Проверка выключателя осуществляется по следующим условиям:

1. Проверка по электродинамической стойкости:



пр.скв ? уд.
(2.20)


уд. = ?

· кз(3) ·  уд.
(2.21)



2





уд. = 1, 8


?







уд. =  2 · 15, 877 · 1, 8 = 40, 417 кА


Подставим значения в формулу (2.20):


80 ? 40, 417 —условие выполняется


2. По термической устойчивости:




терм2
. · терм. ?  к
(2.22)




к = ( кз(3))2 · ( кз +  а)
16



(2.23)


кз = 0, 035



а = 0, 05


к = (15, 877)2 · (0, 035 + 0, 05) = 21, 43 к 2 ·


терм2
. · терм. = 31, 52 · 4 = 3969 к 2 ·



Подставим значения в формулу (2.22):

3969 ? 21, 43 —условие выполняется
(2.24)

    Вывод: устанавливается ранее выбранный разъединитель РНД-110/630 У1. (Р - разъединитель; Н - наружной установки; Д - двухколонковый; 110 - номинальное напряжение, кВ; 630 - номинальный ток, А; У1-климатическое исполнение и категория размещения).



2.2. Выбор высоковольтного оборудования на 35 кВ

2.2.1. Выбор выключателя



Выключатель выбирается по двум критериям:


ном.сети ?  ном.выкл

(2.25)

утяж.режим ? ном.выкл

(2.26)




? 


16770, 23
= 251, 49 A
(2.27)

утяж.режим =
?




=
?




















3 ·  ном.
3 · 38, 5



Предварительно выбирается выключатель ВГБ-35-12,5/630 [6].


ном.выкл.   =  630 А;  ном.откл.
=
12, 5 кА; дин.   =  35 кА;  терм.   =

12, 5 кА; терм. = 3 с.











Проверка выключателя осуществляется по следующим условиям:


1) По номинальному току отключения






ном.откл. ? кз(3)

(2.28)




Расчитаем ток короткого замыкания:



кз(3) =
?

ном.










Посчитаем
? 
:


3 ·  ? 














=   ВС ·  ном.2



ВС


100 · нт










ВН
=
ВН ·  ном.2






100 · нт



СН
=
СН ·  ном.2






100 · нт


10, 5 · 38, 52
ВС =	= 9, 73 Ом


17 · 38, 52
ВС =	= 15, 75 Ом

100 · 16
6 · 38, 52
ВС =	= 5, 56 Ом

100 · 16

= 0, 5 · (  ВС +	ВН ?  СН)

= 0, 5 · (  ВС +	СН ?  ВН)

= 0, 5 · (  ВН +	СН ?  ВС)



= 0, 5 · (9, 73 + 15, 75 ? 5, 56) = 9, 97 Ом




= 0, 5 · (9, 73 + 5, 56
? 15, 75) = 0 Ом




= 0, 5 · (15,
75 + 5, 56 ? 9, 73) = 5, 79 Ом




=
уд ·  линии



=
0, 4
· 20

38, 52
= 0, 45
Ом





















·






· 1152





2



2






?  =	+	+	= 9, 97 + 0 + 0, 45 = 10, 41 Ом

кз(3) =
?

115
= 2, 14 кА

3 · 10, 41

12, 5 ? 2, 14 —условие выполняется.

2) По динамической устойчивости:


дин. ? уд.


17



(2.29)





(2.30)


(2.31)


(2.32)













(2.33)

(2.34)

(2.35)










(2.36)

(2.37)











(2.38)


уд. = ?

· кз(3) ·  уд.
18





(2.39)



2






уд. = 1, 8



?







уд. =  2 · 2, 14 · 1, 8 = 5, 45 кА


Подставим значения в формулу (2.38):


35 ? 5, 45 —условие выполняется.


3) По термической устойчивости:



терм2
. · терм. ?  к
(2.40)


к = ( кз(3))2 · ( кз +  а)
(2.41)




кз = 0, 04





а = 0, 05


к = (2, 14)2 · (0, 04 + 0, 05) = 0, 41 к 2 ·


терм2
. · терм. = 12, 52 · 3 = 468, 75 к 2 ·



Подставим значения в формулу (2.40):

468, 75 ? 0, 41 —условие выполняется.
(2.42)

    Вывод: устанавливается ранее выбранный выключатель ВГБ-35-12,5/630. (ВГ - выключатель элегазовый; Б - условное обозначение конструк-тивного исполнения (баковый); 35 - номинальное напряжение, кВ; 12,5 - но-минальный ток отключения, кА; 630 - номинальный ток, А).



2.2.2. Выбор разъединителя



Разъединитель выбирается по двум критериям:

ном.сети ?  ном.выкл
(2.43)
утяж.режим ? ном.выкл
(2.44)





? 





19





16770, 23
= 251, 49 A
(2.45)

утяж.режим =
?



=
?



















3 ·  ном.
3 · 38, 5




    Предварительно выбирается разъединитель РНД-35/1000 У1 [5, с. 269, табл. 5.5].

ном.раз. = 1000 А; пр.скв. = 63 кА;  терм. = 25 кА; терм. = 4 с.

Проверка разъединителя осуществляется по следующим условиям:

1. Проверка по электродинамической стойкости:




пр.скв ? уд.
(2.46)


уд. = ?

· кз(3) ·  уд.
(2.47)



2






уд. = 1, 8



?







уд. =  2 · 2, 14 · 1, 8 = 5, 45 кА


Подставим значения в формулу (2.46):


63 ? 5, 45 —условие выполняется.


2. По термической устойчивости:



терм2
. · терм. ?  к
(2.48)


к = ( кз(3))2 · ( кз +  а)
(2.49)




кз = 0, 04





а = 0, 05


к = (2, 14)2 · (0, 04 + 0, 05) = 0, 41 к 2 ·


терм2
. · терм. = 252 · 4 = 2500 к 2 ·


Подставим значения в формулу (2.48):


2500 ? 0, 41 —условие выполняется.
(2.50)


    Вывод: устанавливается ранее выбранный разъединитель РНД-35/1000 У1. (Р - разъединитель; Н - наружной установки; Д - двухколонковый; 35 -

20

номинальное напряжение, кВ; 1000 - номинальный ток, А; У1-климатическое исполнение и категория размещения).



2.2.3. Определение сечений проводов сооружаемых ЛЭП



    Суммарное сечение проводов проектируемой ВЛ определяется выраже-нием:

=

(2.51)


н






где н - нормированная плотность тока,  /мм2.

    Число часов использования максимума нагрузки может быть опре-делено по типовому графику нагрузки.

    Определим количество потреблённой энергии за год в относительных единицах (базисная мощность б = 20735, 52 кВА):

? 
г = 365 ·	сут = 365 ·	·	(2.52)

где – мощность нагрузки (в относительных единицах) за промежуток вре-мени .

г = 4672 кВт · ч



г

4672


=

=


= 4672 часа
(2.53)




1










    Возьмем в расчет н=1,1 [7], для нашего значения числа часов исполь-зования максимума нагрузки (4672 ч.), и с учетом того, что использоваться будут алюминиевые проводники.

5006,49
== ?3·38,5 = 68, 25 мм2
н1, 1


    Сечения остальных ВЛ рассчитаем аналогичным способом и сведем ре-зультат в табл. 2.2.






21





Таблица 2.2

Выбор сечений для ВЛ на 35 кВ





№
Потребители на стороне 35 кВ
Ip, A
р, мм2
с, мм2
Iдд, A

1
ВЛ-35-1, питающая подстанции 35/6 кВ
75,07
68,25
120/19
390








2
ВЛ-35-2, питающая подстанции 35/6 кВ
49,07
44,61
120/19
390








3
ВЛ-35-3, питающая подстанции 35/6 кВ
68,86
62,61
120/19
390








4
ВЛ-35-4, питающая подстанции 35/6 кВ
59,18
53,81
120/19
390










    Для линии выбраны провода марки АС120/19, а не АС70/11, из-за усло-вий механической прочности для ВЛ свыше 35 кВ [7].
    Проверим выбранные сечения по допустимой токовой нагрузке по нагре-ву. Расчетным режимом примем аварийный(обрыв одной цепи). Рассчитаем вариант с той шиной, на которой нагрузка больше:
8532, 01
ав = ?	= 127, 95 А	(2.54)

3 · 38, 5

ав < дд
(2.55)
127, 95 < 390 — условие выполняется




2.3. Выбор высоковольтного оборудования на 6 кВ

2.3.1. Выбор мощности трансформатора



    Построим график суточной нагрузки - рисунок 2.3, по данным, взятым из табл. 2.3:







Таблица 2.3
Типовой график нагрузки





часы
1-2
3-4
5-6
7-8
9-10

11-12








Sнт, кВт
175,6315
175,6315
175,6315
395,1709
526,8946

702,52608








часы
13-14
15-16
17-18
19-20
21-22

23-24








Sнт, кВт
878,1576
790,3418
658,6182
526,8946
351,263

263,4473









22






























Рис. 2.3 – Суточный график нагрузки


    Выбор трансформатора будет осуществляться по рекомендациям ГОСТ 14209-85 [1]. Из графика можно видеть, что время перегрузки трансформа-тора составляет приблизительно ?? = 8 часов. Предварительно выбирается трансформатор ТМГ-630/10 (Т — трехфазный трансформатор; М — масля-ный; Г — герметичный; 630 — номинальная мощность, кВА) со следующими параметрами [8, c. 2].

      ном.т. = 630 кВА; = 6, 3 кВ; = 6, 3 кВ; 3 = 7, 6 кВт; = 1, 05 кВт; т = 3, 2 Ом; т = 13, 5 Ом; = 5, 5%.

Определим эквивалентную мощность в часы перегрузки трансформато-

ра:

экв. max =
? 

?? · ? 
2(> нт)· ?
(2.56)

1











экв. max = 762, 09 кВА

Определим эквивалентную мощность в часы недогрузки трансформато-

ра:

экв. min =
? 

?? · ? 
2(< нт)· ?
(2.57)

1











экв. max = 352, 97 кВА

23

    Преобразуем типовой график полной мощности в двухступенчатый гра-фик нагрузки – рисунок 2.4:
































Рис. 2.4 – Эквивалентный двухступенчатый график нагрузки


Рассчитаем коэффициент начальной нагрузки:

1 =
экв. min
(2.58)



ном.т.







1 = 0, 5603

Рассчитаем предварительный коэффициент перегрузки:

? =
экв. max
(2.59)



ном.т.


2









2? = 1, 2097

Рассчитаем максимальный коэффициент перегрузки:

=
max
(2.60)


ном.т.



= 1, 3939

где  max – максимальная мощность за сутки.






24










Если  2?
?· 0, 9, то  2 =  2?
и ? = ??.

(  ? )3
·
??



Если

?
<
0, 9

2
= 0, 9
·


и
? =
2



.














(0,9)
2




2
·
, то














Для нашего случая· 0, 9 = 1, 3939 · 0, 9 = 1, 2545, следовательно,

2 = 0, 9 ·= 1, 2545;
? =
(  2?)3 · ??






(2.61)























(0, 9)2












? =
(1, 2097)3 · 8
= 9 часов




(2.62)






(1, 2545)2












    По таблицам допустимых систематических перегрузок, приведенных в ГОСТ 14209-85, определяется допустимое значение коэффициента перегруз-ки:

2доп. =  (  1; ?охл.; ?; Сист.охл.транс.)
(2.63)

2доп. = 1, 4
    В нашем случае 2доп. > 2 (1,4 > 1,2545), следовательно, мощность трансформатора выбрана верно, поэтому выбираем трансформатор ТМГ-630/10.



2.3.2. Выбор выключателя



Выключатель выбирается по двум критериям:


ном.сети ?  ном.выкл

(2.64)

утяж.режим ? ном.выкл

(2.65)




? 


3977, 12
= 364, 47 A
(2.66)

утяж.режим =
?




=
?




















3 ·  ном.
3 · 6, 3



Предварительно выбирается выключатель BB/TEL-6-10/800 [9].


ном.выкл.   =  800 А;  ном.откл.
=
10 кА; дин.   =  25 кА;  терм.   =


10 кА; терм. = 3 с.

Проверка выключателя осуществляется по следующим условиям:


1) По номинальному току отключения:







ном.откл. ? кз(3)







Рассчитаем ток короткого замыкания:












кз(3) =
?

ном.


























Посчитаем
? 
:











3 ·  ? 









































=   ВС ·  ном.2








ВС




100 · нт
































ВН
=

ВН ·  ном.2



















100 · нт










СН
=

СН ·  ном.2



















100 · нт










ВС =

10, 5 · 6, 32
= 0, 26 Ом










100 · 16















ВН =

17 · 6, 32
= 0, 42 Ом








100 · 16





























СН =
6 · 6, 32

= 0, 15 Ом







100 · 16



























= 0, 5 · (  ВС +  ВН ?  СН)





= 0, 5 · (  ВС +  СН ?  ВН)





= 0, 5 · (  ВН +  СН ?  ВС)


= 0, 5 · (0, 26 + 0, 42 ? 0, 15) = 0, 27 Ом



= 0, 5 · (0, 26 + 0, 15 ? 0, 42) = 0 Ом


= 0, 5 · (0, 42 + 0, 15 ? 0, 26) = 0, 16 Ом


=
уд ·  линии

·



=
0, 4 · 20


·
6, 32

= 0, 012
Ом














1152







2












2








?  =   +   +   = 0, 27 + 0, 16 + 0, 012 = 0, 434 Ом




кз(3) =
?

6, 3

= 8, 39 кА























3 · 0, 434











10 ? 8, 39 —условие выполняется.


25



(2.67)





(2.68)





(2.69)


(2.70)


(2.71)













(2.72)

(2.73)

(2.74)










(2.75)

(2.76)

2) По динамической устойчивости:
26







дин. ? уд.
(2.77)


уд. = ?

· кз(3) ·  уд.
(2.78)



2






уд. = 1, 8



?







уд. =  2 · 8, 39 · 1, 8 = 21, 36 кА


Подставим значения в формулу (2.77):


25 ? 21, 36 —условие выполняется.


3) По термической устойчивости:



терм2
. · терм. ?  к
(2.79)


к = ( кз(3))2 · ( кз +  а)
(2.80)




кз = 0, 025





а = 0, 05


к = (8, 39)2 · (0, 025 + 0, 05) = 5, 28 к 2 ·


терм2
. · терм. = 102 · 3 = 300 к 2 ·



Подставим значения в формулу (2.79):

300 ? 5, 28 —условие выполняется.
(2.81)

    Вывод: устанавливается ранее выбранный выключатель BB/TEL-6-10/800. (BB – вакуумный выключатель; TEL – Таврида Электрик; 6 – но-минальное напряжение, кВ; 10 – номинальный ток отключения, кВ; 800 – номинальный рабочий ток, А).




2.3.3. Выбор разъединителя

27

Разъединитель выбирается по двум критериям:


ном.сети ?  ном.выкл

(2.82)

утяж.режим ? ном.выкл

(2.83)




? 
3977, 12
= 364, 47 A
(2.84)

утяж.режим =
?



=
?



















3 ·  ном.
3 · 6, 3




Предварительно выбирается разъединитель РВ-6/400У3 [5, с. 260, табл.

5.5].

ном.раз. = 1000 А; пр.скв. = 41 кА;  терм. = 16 кА; ; терм. = 4 с.

Проверка разъединителя осуществляется по следующим условиям:

1. Проверка по электродинамической стойкости:




пр.скв ? уд.
(2.85)


уд. = ?

· кзК1(3) ·  уд.
(2.86)



2






уд. = 1, 8



?







уд. =  2 · 8, 39 · 1, 8 = 21, 36 кА


Подставим значения в формулу (2.85):


41 ? 21, 36 —условие выполняется.


2. По термической устойчивости



терм2
. · терм. ?  к
(2.87)


к = ( кз(3))2 · ( кз +  а)
(2.88)




кз = 0, 025





а = 0, 05


к = (8, 39)2 · (0, 025 + 0, 05) = 5, 28 к 2 ·


терм2
. · терм. = 162 · 4 = 1024 к 2 ·



28

Подставим значения в формулу (2.87):

1024 ? 5, 28 —условие выполняется.
(2.89)

    Вывод: устанавливается ранее выбранный разъединитель РВ-6/400 У3. (РВ - разъединитель внутренней установки; 6 - номинальное напряжение, кВ; 400 - номинальный ток, А; У3-климатическое исполнение и категория размещения).



2.3.4. Выбор марки питающего кабеля и расчёт его сечения



1. Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока:

    Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока позволяет най-ти сечение кабеля, которое позволит минимизировать суммарные затраты на сооружение линии и на электрические потери при эксплуатации. Экономи-ческая плотность тока э зависит от материала проводника, конструктивного исполнения линии и от числа часов использования максимума нагрузки.

    Исходя из , определяем э для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией с алюминиевыми жилами: э = 1,7 [10, табл. 1.3.36]  /мм2.

Экономическое сечение определяется по выражению:




580,81







?

·6,3




=

=

3

= 31, 31 мм
2
(2.90)


э

1, 7













Выбираем сечение кабеля ближайшее к экономическому [10, табл. 1.3.7]:

эк = 35 мм2;  дд = 140 A.

2. Расчёт сечения жил кабеля по нагреву рабочим током

    Выбор сечения проводника по нагреву длительным током нагрузки вы-полняется сравнением расчётного тока с допустимым значением для приня-того типа кабеля и условий его прокладки:





дд >

(2.91)



кл1
580, 81
= 53, 23 А
(2.92)

=
?


=
?







3 ·  ном










3 · 6, 3





29

    Исходя из этого условия выбирается трёхжильный кабель с алюминие-выми жилами с поливинилхлоридной изоляцией, прокладываемый в земле:

    3х10; дд = 70 A [10, табл. 1.3.7], где 3 – число жил в кабеле; 10 – сечение токоведущей жилы, мм2.

     Учитывая результаты расчётов, выберем минимально возможное сечение кабеля на напряжение 6 кВ из каталога [11] - 35 мм2: АПвБВнг(А)-LS 3х35

- силовой кабель трехжильный с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированный, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с низким дымо- и газовыделением.
Расшифровка:

А - Алюминиевая токопроводящая жила; Пв - Изоляция жил из сшитого полиэтилена; Б - Броня из двух стальных лент;

Внг-LS - Оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной го-

рючести с пониженным газо- дымовыделением;

(А) - Категория по исполнению в части показателей пожарной безопас-

ности;

Площадь сечения экрана - 16 мм2; Площадь сечения жилы - 35 мм2; Длительно допустимый ток - 145 А;

Активное погонное сопротивление R=1,113 Ом/км; Реактивное погонное сопротивление Х=0,109 Ом/км.
    Расчет и выбор остальных КЛ производится аналогично, результаты све-дены в таблицу.
3. Проверка кабеля по термической стойкости:

Минимально допустимое значение, способное выдержать ток короткого

замыкания, определяется следующим образом:

?

терм.   . =

(2.93)







где	– тепловой импульс (интеграл Джоуля), определяемый по формуле:

к = ( кзК1(3))2 · ( откл +  а) = (8, 39)2 · (0, 025 + 0, 01) = 2, 46 к 2 ·

30

где – коэффициент, зависящий от типа проводника, для кабелей c полиэти-леновой изоляцией до 10 кВ с алюминиевыми жилами Ст = 65 · ? /мм2[7,

табл. 6.6].









терм.   . =
1000 · ?










2, 46
= 24, 13 мм2















65









Выбранное ранее сечение кабеля удовлетворяет условию термической

стойкости, поэтому окончательно выбран кабель АПвБВнг(А)-LS 3х35.


Сечения остальных КЛ рассчитаем аналогичным способом и сведем ре-

зультат в табл. 2.4.
















Таблица 2.4


Выбор сечений для КЛ на 6 кВ








№
Потребители на стороне 6 кВ

Ip, A
р, мм2
с, мм2
Iдд, A


1
Блоки реагентного хозяйства

53,22
31,30
35
140











2
Насосные блоки для перекачки нефти

79,10
46,53
50
175











3
Воздушная компрессорная, блочного

66,50
39,12
50
175



исполнения

















4
Насосная станция для перекачки воды

86,83
51,079
70
210











5
Трансформаторная подстанция 6/0,4 кВ

80,17
47,16
50
175











6
Трансформаторная подстанция 6/0,4 кВ

80,17
47,16
50
175



















2.4. Выбор низковольтного оборудования



    Выбор автоматических выключателей будет осуществляться по двум условиям:
1.По нагреву максимальными рабочими токами.


ном.а. ?
(2.94)
ном.тепл.расц. ? 1, 25 ·
(2.95)
дд ? ном.тепл.расц.
(2.96)
За неимением данных о потребителях на шинах 0,4 кВ условие описанное

в формуле (2.96) , второе условие по выбору автоматического выключателя, проверку на чувствительность выполнить не удастся.

31

Тем не менее произведем выбор выключателя по имеющимся данным.

874, 85
= 1262, 74 A

=
?












3 · 0, 4

Автоматические выключатели
выбираются марки ВА88-43,  ном.а.  =


1600 A;  ном.тепл.расц = 1600 A .

Подставим значения в формулу (2.94):

1600 ? 1262, 74 — условие выполняется.

Подставим значения в формулу (2.95):

1600 ? 1578, 42 — условие выполняется.

Проверка автоматического выключателя на отключающую способность: Проверка на отключающую способность выполняется путём сравнения максимально возможного тока короткого замыкания вблизи выключателя с его максимальным током отключения. Последний должен превышать расчёт-

ный ток короткого замыкания, что можно выразить как:


ном.откл. ? кз(3)
(2.97)

    Изобразим полную схему замещения для трёхфазных токов КЗ на ри-сунке 3.5:











Рис. 2.5 – Схема замещения для трёхфазного короткого замыкания.


    Максимально возможный ток трёхфазного короткого замыкания для вы-ключателей питающей сети определяется при КЗ в начале отходящих от них кабельных линий, но поскольку сопротивление выключателей мало, то мож-но принять таковым ток возникающий при КЗ на РУ 0,4 кВ.

32

    Необходимо все сопротивления схемы замещения привести к напряже-нию 0,4 кВ, т.е. напряжению короткого замыкания.
    Сопротивления трансформатора ТДТН-16000/110/35/6 рассчитаем ис-ходя из его параметров:


?
=

кз ·  нн2
(2.98)



1


нт2












?
=
96000 · 0, 42 · 106
= 0, 6 мОм


1
(16000
· 103)2












?
=
кз ·  нн2
(2.99)






100 · нт













? 1

? 2


= 10, 5 · 0, 42 · 106 = 16, 8 мОм 100 · 16000 · 103

=
6 · 0, 42 · 106
3
= 9, 6 мОм


100 · 16000 · 10











Сопротивления кабеля АПвБВнг(А)-LS 3х50 R=0,822 Ом/км; Х=0,098

Ом/км:


КЛ ·




?
=


(2.100)




2



КЛ











КЛ? =
0, 822 · 2, 5
= 9, 13 мОм



225






?
=
КЛ ·
(2.101)


КЛ


2










?	= 0, 098 · 2, 5 = 1, 09 мОм

КЛ	225

    Сопротивления трансформатора ТМГ-630/10 рассчитаем исходя из его параметров:



?
=
кз ·  нн2
(2.102)




2

нт2












?
=
1050 · 0, 42 · 106
= 0, 42 мОм


2
(630 · 103)2













?
=
кз ·  нн2
(2.103)






100 · нт










?
=
5, 5 · 0, 42 · 106
= 13, 97 мОм


3
100 · 630 · 103












Полное сопротивление цепи КЗ:










33

















?  =  ?
1 +  КЛ? +  ?
2


(2.104)


?  =  ?
1
+  ?
2
+  КЛ? +  ?
3
(2.105)

? 


кз? = ? 
(  ?  )2 + (  ?  )2


(2.106)


= 0, 6 + 9, 13 + 0, 42 = 10, 15 мОМ


?  = 16, 8 + 9, 6 + 1, 09 + 13, 97 = 41, 46 мОМ

(3)
? 

нн









0, 4







кз? =
(10, 15)2
+ (41, 46)2 = 42, 68 мОМ


кз  =
?


·
?

=
?


·


= 5, 37 кА
(2.107)



3





3

0, 043











кз
















Номинальная предельная
отключающая
способность
автоматических



выключателей ВА88-43, установленных на РУ 0,4 кВ, составляет 50 кА, сле-довательно, условие указанное в формуле (2.97) выполняется и выключатели прошли проверку успешно.

34

3. РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ



    В данном разделе рассматривается необходимость регулирования напря-жения изменением коэффициента трансформации трансформатора в проек-тируемой сети.
    Расчёт потери напряжения проводится для самого удалённого электро-приемника, таким электроприёмником принимаются шины 0,4 кВ.

















Рис. 3.1 – Принципиальная электрическая схема для расчёта потерь напряжения.


    Расчёт потери напряжения в общем случае производится по следующей формуле:

% =
·  +   ·
(3.1)


н2 · 10







где Ri – активное сопротивление элемента сети, Ом, Хi – реактивное сопро-тивление элемента сети, Ом, Рi, Qi - активная и реактивная мощности проте-кающие через элемент сети, кВт и кВАр, н – номинальное напряжение сети, кВ.

    Величина же отклонения напряжения от номинального будет измеряться в , и вычисляться по формуле:

+1 =   ?%
(3.2)

35

3.1. Расчёт потерь напряжения в режиме максимальных нагрузок



    В режиме максимальных нагрузок напряжение ЦП принимается завы-шенным на 5%, т.е. ЦЭП=115,5 кВ. Расчётные нагрузки и сопротивления элементов сети получены в пунктах 1.2, 2.2,2.3 и 2.4.

Отклонение напряжения в трансформаторе ТДТН-16000/110/35/6:

1  =

кз ·  вн2
=
96 · 1152
= 4, 96 Ом











нт2


160002


1 =
кз% ·  вн2
=
10, 5 · 1152
= 86, 79 Ом



100 · нт

100 · 16000


11 =
кз% ·  вн2
=
6 · 1152
= 49, 6 Ом




100 · нт


100 · 16000




1% =
·  1 +·  1








н2 · 10



1% =
16716, 7 · 4, 96 + 12268, 4 · 86, 79
= 6, 48%



1102 · 10



11% =

·  1 +·  11





н2 · 10









16716, 7 · 4, 96 + 12268, 4 · 49, 6

11% = 1102 · 10 = 3, 71% 2 = 1 ? T1% = 5 ? 6, 48 = ?1, 48%

              3 = 2 ? T11% = ?1, 48 ? 3, 71 = ?5, 19% Отклонение напряжения в КЛ:
КЛ5% =	65?6 · КЛ5 ·  КЛ5 2+  65?6 · КЛ5 ·  КЛ5

н · 10
686, 3 · 0, 822 · 2, 5 + 542, 55 · 0, 098 · 2, 5
КЛ5% = 62 · 10 = 2, 29% 4 = 3 ? КЛ5% = ?5, 19 ? 2, 29 = ?7, 48%

Отклонение напряжения в трансформаторе ТМГ-630/10:

2  =
кз ·  вн2
=
7, 6 · 6, 32
= 0, 76 Ом








нт2

6302










36

2 =
кз% ·  вн2
=
5, 5 · 6, 32
= 3, 46 Ом


100 · нт

100 · 630









2% =	5?6 ·	2 +·	5?6 ·	2

н2  10
686, 3 · 0, 76 + 542, 55 · 3, 46

  2% = 62 · 10 = 3, 66% 5 = 4 ? T2% = 7, 48 ? 3, 66 = ?11, 14%



3.2. Расчёт потерь напряжения в режиме минимальных нагрузок



    В режиме минимальных нагрузок напряжение ЦП принимается равным номиналу, т.е. ЦЭП=110 кВ. Значения активной и реактивной мощности принимаются равными минимальным по среднесуточному графику нагрузки
(20%):

Отклонение напряжения в трансформаторе ТДТН-16000/110/35/6:
1% =	· 0, 2 ·	1 +·	· 0, 2 ·	1

н2  10

3343, 34 · 4, .......................