2.5 Выбор количества и типа силовых трансформаторов

На первом этапе выбирается мощность трансформатора исходя из полной мощности микрорайона Sполная мр-на=648кВт

Принимаем 2 трансформатора так как микрорайон относиться к второй категории по электроснабжению и питание должно осуществляться от двух независимых источников энергии.

Тип трансформаторов ТМ-630/10/0,4 Мощностью Sном=630кВа каждый, оба в работе.

Коэффициент загрузки в нормальном режиме βн= Sполная мр-на/ 2 Sном

βн= 648/2*630=0,6 это соответствует требованиям ПУЭ β=0,6-0,8

Проверяем на коэффициент загрузки в аварийном режиме (один трансформатор вышел из строя, другой принял на себя всю нагрузку).

βав= Sполная мр-на / Sном

βав=648/630=1,2 что соответствует ГОСТ 14209-85

Таблица-3-Технические характеристики трансформатора

Тип тр-ра	U1,кВ	U2,кВ	Потери кВт		Uкз %	βзагр
			Рх.х	Рк.з
ТМ630/10/0,4	10	0,4	1,2	7,6	5,5	0,6

2.6 Расчёт центра электрических нагрузок и выбор места

Расположения подстанции

Расчет центра электрических нагрузок проводиться с целью нахождения оптимально правильного места расположения подстанции. Если центр найден верно уравновешиваются нагрузки на линии.

Расчёт производиться по следующей формуле .

Выбираем комплектную трансформаторную подстанцию типа БКТП

Трансформаторная подстанция БКТП изготовлена в соответствии с требованиями ГОСТ 14695-80 и ГОСТ 1516.3-96, правилами устройства электроустановок (ПУЭ), ТУ 3412-001-85347596-2008 и имеет сертификат соответствия  № РОСС RU. ПТ17.В01312

БКТП предназначена для установки в районах с температурой ( -40,+40 С)

Строительная часть БКТП состоит из трех основных элементов: крыши, корпуса и подземной части. Крыша: (двухскатная) выполняется из металлочерепицы . В стандартном исполнении  бетонная, покрыта гидроизоляционной мастикой.

Корпус: выполнен из высококачественного фибробетона с улучшенными характеристиками по сейсмостойкости. Толщина стенки 70 мм. Корпус покрыт декоративной атмосферостойкой  минеральной штукатуркой.

Габаритные размеры: - 7000 х3500 х2700

Вентиляция в подстанции с трансформаторами мощностью до 1250 кВА выполняется естественная (на основании СНиП II-58-78п5.32 и ПУЭ изд.7п.4.2.104) с помощью жалюзийных решеток в корпусе подстанции и дверях камеры трансформатора, гарантирующая степень защиты IP43. По заданным техническим условиям, а также для трансформаторов мощностью 1600кВА и выше выполняется принудительная вентиляция с помощью вентиляторов, которые могут быть установлены как в трансформаторных камерах, так и в коридорах обслуживания.

Камера трансформатора предназначена для установки трансформаторов масляных, масляных герметичных, сухих или с литой изоляцией (как российского, так и иностранного производства).

РУВН выполняется в виде ячеек КСО-306 с продольными выключателями нагрузки ВНА или вакуумными выключателями ВВ-Tel (возможна установка коммерческого учета 10 кВ); РУНН выполняется в виде блока НКУ (тип ЩО-70); Соединение между РУВН и трансформаторами выполняются одножильными кабелями с СПЭ изоляцией марки АПвП, а между трансформатором и РУНН при помощи шин или провода ПВ-2 . В подстанции установлено устройство заземления (внутренний контур заземления). Все металлические части подстанции (двери, корпуса щитов ВН и НН, крыша) соединены с контуром заземления при помощи специальных заземляющих проводов и шин. Внешний контур заземления выполняется в соответствии со СНиП 3.05.06-85 и ПУЭ. Преимущества БКТП:

1. Монолитная отливка корпуса из фибробетона предотвращает появление трещин и сколов; 2.Марка бетона М 350 гарантирует  качество строительной части  в процессе всего срока службы подстанции (сейсмостойкость до 9 баллов); 3. Различные типы РУВН и РУНН; 4. Соединение между трансформаторами и РУНН может выполняться как кабелями, так и шинами. Причем все кабели будут разделаны, а шины разведены для быстрого и удобного монтажа  трансформаторов. 7. Отсутствие в трансформаторной подстанции ржавеющих металлоконструкций: все элементы выполнены с полимерной  порошковой окраской высокой прочности. 8. Простота и удобство установки и монтажа подстанции на месте. 9.Стоимость трансформаторной подстанции на отечественном оборудовании  значительно ниже иностранных аналогов при сохранении всех функциональных и качественных характеристик.

2.7 Расчёт и выбор питающих линий напряжением до 1000В

Рисунок-? Схема для расчёта низковольтной кабельной сети

Необходимо выбрать кабель до объекта

Выбор кабеля производиться по следующим данным [2].

1. Рассчитываем ток нагрузки по формуле

Iнагр=Р*10³/√3*Uном*cosφ

Iнагр=181,7*1000/1,73*380*0,98=282А

При выборе кабеля должно соблюдаться условие Iдл.доп≥Iнагр ,

где Iдл.доп-длительный допустимый ток,

Iнагр-ток нагрузки

Выбираем кабель АВБбШв пятижильный сечением 150мм² с изолированными алюминиевыми жилами с изоляцией из ПВХ-пластиката [1].

Изолированные жилы имеют цветовую маркировку. Изоляция нулевой жилы ( N) голубого цвета, изоляция жилы заземления (РЕ, РEN) двухцветный зелёно-жёлтой расцветки БбШв-броня из двух стальных оцинкованных лент номинальной толщиной 0,3мм или 0,5мм между витками нижней ленты шланг защитный.

2) Проверка по допустимым потерям напряжения ΔU

SΔU=√3*Iнагр*L* cosφ/γ*Uдоп

L-длина линии (из плана микрорайона)

Uдоп=0,05*Uном

Uдоп=0,05*380=19В

γ-для алюминия этот коэффициент проводимости равен 32

SΔU=√3*181,7*43*0,98/32*19=21 мм²

3) Проверка по механической прочности жил. Для стационарных электроприёмников минимальное сечение токопроводящей жилы должно

Быть ≥ 10 мм² в данном случае сечение жилы 150 мм² подходит

4) Проверка по экономической плотности тока

J- экономическая плотность тока зависит о числа часов использования максимальной нагрузки в год в нашем случае это до 3000ч плотность тока равна

Јэк=1,6

Sэк=Iнагр/ Јэк=113 мм² сечение жилы 150 мм² >113мм² условие соблюдается

Окончательно выбираем кабель АВБбШв5*150

5) Проверяем выбранный кабель на величину потерь напряжения.

ΔUрасч=√3*Iнагр*L* cosφ/γ*S

S-сечение выбранного кабеля

ΔUрасч=√3*282*43*0,98/32*150=4,2В

ΔUрасч<ΔUдоп так как 2,75В<19В

Кабель удовлетворяет всем условиям. Кабели для остальных зданий выбираются аналогично, результаты расчётов свожу в таблицу.

Таблица-4-Результаты расчётов питающих линий до 1000В

№ Дома Улица	Марка кабеля	Ток Нагрузки А	Потери SΔU, мм2	Эконом плотн тока Sэк мм2	Велич потерь ΔUрасч	Длина кабеля м
Гараж	АВБбШв5*150	282	21	113	4,2	43
БМЗ	АВБбШв5*150	60,5	5,7	37,8	0,72	34
МЗУ	АВБбШв5*240	469	19,6	189,3	1,5	15
ДОЦ	АВБбШв5*25	30,1	2,1	18,8	1,5	25
АКБ	АВБбШв5*120	164	19,4	102,5	3,4	48

Выбираем магистральные проводники (шины)

Способ расчёта такой же, как и при выборе питающих кабелей

1) Рассчитываем ток нагрузки Iнагр=282+60,5+469+30,1+164=1005,6А

При выборе шины должно соблюдаться условие Iдл.доп ≥ Iнагр

Выбираем шину алюминиевую окрашенную прямоугольного сечения, сечение одной полосы 800 мм² [1]

2) Проверяем выбранную шину по допустимым потерям напряжения SΔ

SΔU=√3*Iнагр*L* cosφ/γ*Uдоп

SΔU=√3*1005,6*5*0,98/608=14 мм²

Uдоп=0,05*Uном

Uдоп=0,05*380=19В

3) Проверка по экономической плотности тока

Sэк=Iнагр/ Јэк

Sэк=1005,6/1,6=628,5 А/ мм²

Окончательно выбираем шину алюминиевую окрашенную прямоугольного сечения

Сечением 800 мм²

4) Проверяем шину на величину потерь напряжения

ΔUрасч=√3*Iнагр*L* cosφ/γ*S

Δuрасч=√3*1005,6*5*0,98/32*800=0,3В

0,3В < 19В

2.8 Расчёт токов короткого замыкания в сетях до 1000В

Вычисление токов КЗ производиться для определения условий работы потребителей при аварийных режимах, выбора электрических аппаратов , шин, силовых кабелей, проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики, проектирования защитных заземлений, подбора характеристик разрядников для защиты от перенапряжений.

Рассчитываем сопротивление трансформатора:

1) Активное сопротивление трансформатора

Rт=Рк/√3I²₂т

Rт=8500/3*910²=0,003 Ом

I²₂т=Sном/√3U²

I²₂т=630/√3*0,4²=910А

U²-напряжение вторичной обмотки трансформатора

Рк- потери в меди трансформатора (из паспортных данных)

I²₂т- номинальный ток вторичной обмотки трансформатора

2) Индуктивное сопротивление трансформатора

Хт=10*Uк* U²/ Sном

Хт=10*5,5*0,4²/630=0,013 Ом

Uк- напряжение короткого замыкания трансформатора в %

Составляем расчётную схему

Рисунок-? Схема для расчёта токов КЗ в сети до 1000В

3) Рассчитываем активное сопротивление линии

rк1=rк1`=L1/γ*S1

rк1=rк1`=5/32*800=0,00019 Ом

4) Рассчитываем индуктивное сопротивление линии

хк1=хк1`=х0*L1

х0-постоянная величина равная 70μОм

L1-длина линии

хк1=хк1`=0,07*0,005=0,00035Ом

5) Рассчитываем суммарное сопротивление до каждой точки КЗ

к1,к1`

6) Рассчитываем суммарное активное сопротивление

R к1,к1`=Rт+rк1

R к1,к1`=0,003*0,00019=0,00319Ом

Х к1,к1`=0,013+0,00035=0,01335 Ом

7) Рассчитываем токи КЗ сначала однофазные потом трёхфазные

I⁽¹⁾=Uф/√Rрез²+Хрез²

Uф-однофазное напряжение

I⁽¹⁾=220/√0,00319²+0,01335²=16028,2А

I⁽³⁾= Uном/√Rрез²+Хрез²

I⁽³⁾= 400/√0,00319²+0,01335²=17288,9А

Расчёт токов короткого замыкания для остальных линий производиться аналогично.

Результаты расчётов сведены в таблицу.

Таблица-5 Результаты расчётов токов короткого замыкания в сети до 1000В

Точка КЗ	Активное Сопр rк, Ом	Индуктивное Сопр хк, Ом	Суммарное Активное Сопр Rкз, Ом	Суммарное Реактивное Сопрот Хкз, Ом	Ток КЗ Одноф. I(1)	Ток КЗ Трёхф. I(3)
К1=К1`	0,00019	0,00035	0,00319	0,01335	1608	1728
К2	0,063	0,00301	0,000189	0,01601	48888	88888
К3	0,018	0,00238	0,001134	0,01538	16058	29197
К4	0,024	0,00105	0,000072	0,01405	83969	15267
К5	0,37	0,00175	0,00111	0,01475	16666	30303
К6	0,077	0,00336	0,000017	0,01636	78571	14285

2.9 Расчёт токов короткого замыкания в сетях свыше 1000В

2.9.1 Составляется расчётная схема и схема замещения

Рисунок 6 - Расчётная схема

Рисунок 7 - Схема замещения

2.9.2.Принимается мощность системы S_*с=150кВа,

базисная мощность S_*б=100кВа

Х _*с=0,25; L1=135м; L2=10м.

2.9.3 Рассчитываем базисные напряжения

U_*б1=1,05*Uном

U_*б1=1,05*10=10,5кВ

2.9.4 Рассчитываем базисный ток

Iб1= S_*б/√3* U_*б1

Iб1=100/1,73*10,5=5,5кА

5) Рассчитываем базисные сопротивления

5.1) базисные сопротивления системы

Х _*бс= Х _*с* S_*б/ S_*с

Х _*бс=0,25*100/150=0,166 Ом

5.2) базисные сопротивления кабельных линий

Х _*бкл1=Х0*L1* S_*б/U²б1

Х _*бкл1=0,08*0,135*100/10,5²=0,0097Ом

Х _*бкл2=Х0*L2* S_*б/U²б1

Х _*бкл2=0,08*0,01*100/10,5²0,00072 Ом

6) Находим результирующее сопротивление от источника до каждой точки (К1,К1`)

Х _*рез1= Х _*бс+ Х _*бкл1+ Х _*бкл2

Х _*рез1=0,166*0,0097*0,00072=0,176 Ом

7) Находим расчётное сопротивление

Х _*расч1= Х _*брез1*S _*с/ S_*б

Х _*расч1=0,176*150/100=0,264

8) Находим токи КЗ для каждой точки при этом учитывается Храсч

Так как Храсч<3 то находим коэффициент до точки (К1,К1`)

Кt=0=3,8; Кt=∞=2,6; Кt=0,2=3,2

I0= Кt=0*Iб=3,8*5,5=20,9 кА

I∞= Кt=∞* Iб=2,6*5,5=14,3 кА

I 0,2= Кt=0,2* Iб=3,2*5,5=17,6 кА

Iу=Ку*√2*I0=1,3*20,9*√2=38,3 кА

9) Рассчитываем мощности короткого замыкания до точки (К1,К1`)

I0= Кt=0*Sб=3,8*100=380мВа

I∞= Кt=∞* Sб=2,6*100=260мВа

I 0,2= Кt=0,2*Sб=3,2*100=320мВа

2.10 Выбор питающих линий напряжением выше 1000В

Выбор сечения жил кабелей при напряжении выше 1000В определяют следующие технические факторы:

-Нагрев от длительного выделения теплоты при токах нормального и послеаварийного режимов

-Нагрев от кратковременного выделения теплоты при токах КЗ

-Механическая прочность

-Коронирование

Для расчёта нам понадобятся следующие данные:

Uраб=10кВ, I∞= 14300А, tф=0,2с, Тмакс=2900 в год

L-длина линии от до , м L=135м

Uраб-напряжение вторичной обмотки трансформатора, В

I∞- установившийся ток короткого замыкания

tф- приведённое время действия защиты

Тмакс- число часов использования максимальной нагрузки в год.

Способ прокладки кабеля в земле в кабельном канале.

Проверяем по длительно допустимому току нагрузки с учётом коэффициента загрузки кабеля Кз=1,1; I ном2=15А ток первичной обмотки трансформатора

1) Рассчитываем рабочий ток линии

Iраб=Кз*2 I ном2

Iраб=1,1*2*15=33А

3) Проверка по механической прочности жил. Для стационарных электроприёмников минимальное сечение токопроводящей жилы должно

быть ≥ 10 мм²

4) Проверяем по допустимым потерям напряжения

Согласно если длина линии менее одного километра, то проверку по допустимым потерям напряжения можно не проводить

5) Проверка по экономической плотности тока

Sэк=Iнагр/ Јэк

Sэк=33/1,6=20,6Амм²

6) Проверка на термическую стойкость в режиме КЗ

Sтерм= I∞*√tф/С

Sтерм=14300*√0,2/90=69,9 мм²

Принимаем ближайшее стандартное значение 70мм²

7) Окончательно выбираем сечение кабеля , удовлетворяющее всем условиям 70мм²

Принимаем кабель пятижильный бронированный для прокладки в земле на напряжение 10кВ марки АСРБ-10-5*70

2.11 Выбор аппаратов управления и защиты

Автоматические выключатели предназначены для коммутации электрических цепей при прохождении по ним рабочих токов в нормальных режимах и для их защиты путём отключения при перегрузках и коротких замыканиях.

Выбираем автоматический выключатель для Гаража

Iнагр=282 А

Выбираем автомат типа ВА51-37 на номинальный ток Iном=400А (400>282) номинальный ток расцепителя принимаем Iном.расц=400А (400>282) кратность тока отсечки при переменном токе 10

Iотс=Iном*10

Iотс=400*10=4000А

Кч=Iкз/Iотс

Кч=88888/4000=22 Кч- коэффициент чувствительности

По условию выбора автоматических выключателей - коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,5В в этом случае автомат подходит следующие автоматы выбираются аналогично результаты заношу в таблицу.

Таблица 6 - Расчётные данные автоматических выключателей

Название объекта	Ток на- грузки Iнагр, А	Ток К.З. Iкз, А	Тип авто-мата	Ток номи- нальный автомата Iном, А	Ток номи- нальный расцепит Iном.р, А	Коэф. Чувст. Кч
Гараж	282	88888	ВА51-37	400	400	22
БМЗ	60,5	29197	ВА51-31-1	100	100	97
МЗУ	469	15267	ВА51-39	630	630	2,4
ДОЦ	30,1	30303	ВА51-31-1	100	100	43,2
АКБ	164	14285	ВА51-35	250	250	4,7