Проектирование системы электроснабжения промышленного района

Qку быт = Pбыт ·( tgφ быт - tgφ’ быт) = 120·(0,62-0,329) = 34,92 кВАр

Общая компенсация реактивной мощности на поселок:

∑ Qку = Qку быт = 34,92 кВАр

Для компенсации реактивной мощности на подстанции устанавливаем силовой конденсатор

КС1-0,38-50

 

1) Третий поселок:

Производство:

cosφ рыб = 0,84 → tgφ рыб = 0.646

Необходимо повысить cosφ’ рыб  до 0,94 → tgφ’ рыб = 0.363

Pрыб = 80 кВт

Находим компенсацию реактивной мощности для рыбоконсервного комбината:

Qку рыб = Pрыб ·( tgφ рыб - tgφ’ рыб) = 80·(0,646-0,363) = 22,64 кВАр

 

Бытовые нагрузки:

cosφ быт = 0,84 → tgφ быт = 0.646

Необходимо повысить cosφ’ быт  до 0,95 → tgφ’ быт = 0.329

Pбыт = 80 кВт

Находим компенсацию реактивной мощности для бытовых нагрузок:

Qку быт = Pбыт ·( tgφ быт - tgφ’ быт) = 80·(0,646-0,329) = 25,36 кВАр

Общая компенсация реактивной мощности на поселок:

∑ Qку = Qку рыб + Qку быт = 22,64 + 25,36 = 48 кВАр

Для компенсации реактивной мощности на подстанции устанавливаем силовой конденсатор КС2-0,38-50

 

 

 

10. Расчет сопротивления заземлителя из вертикальных электродов, связанных полосой прямоугольного сечения.

Для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители. Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимое значение, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выполнение искусственных заземлителей в электроустановках до 1000 В не обязательно.

Заземляющие устройства должны быть механически прочными, термически и динамически прочными к токам замыкания на землю.

Рассчитаем контурное заземляющее устройство подстанции 35/0,4 кВ первого поселка. Искусственный заземлитель должен быть расположен рядом с трансформатором. Для внутрицеховых подстанций допускается располагать заземлитель около стены здания. В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные трубы диаметром 50 мм, длиной 2,5 м и толщиной стенок 4 мм. Расстояние между вертикальными электродами равно 5м, количество электродов равно 12шт. Трубы вертикально забиты в землю так, чтобы верхние концы располагались на глубине 0,5 м от поверхности земли. Вертикальные заземлители соединены между собой стальной полосой 40´4мм2 с помощью сварки, общая длина соединительной полосы 60м. Удельное сопротивление грунта в месте сооружения составляет 20 Ом·м.

Глубина заложения:

t =0.5+l/2=0.5+2.5/2=1.75 м

Сопротивление одного вертикального электрода:

  6,32 Ом

Суммарное сопротивление части заземлителя, состоящей из вертикальных электродов, электрически связанных между собой, без учета сопротивления соединяющей их полосы:

0,68 Ом

где n-число вертикальных электродов, ηв – коэффициент экранирования для электродов расположенных по контуру.

Сопротивление растеканию горизонтально положенной полосы, связывающей вертикальные электроды между собой:

0,612 Ом

Расчётное сопротивление растеканию тока горизонтальных полосовых электродов (с учётом экранирующего влияния электродов друг на друга):

0,8 Ом

 

Полное сопротивление растеканию заземлителя:

0,36 Ом

 В соответствии с  ПУЭ Rз не должно превышать 0,5 Ом. Наше заземление удовлетворяет этим условиям.

 

11. Расчет токов короткого  замыкания.

 

11.1 Общие положения

Знание токов короткого замыкания необходимо для правильного выбора коммутационной и защитной аппаратуры, а также для проверки токоведущих элементов и элементов конструкций на термическую и электродинамическую прочность.

При расчете токов короткого замыкания пользуются следующими допущениями:

• все ЭДС считаются совпадающими по фазе;
• ЭДС источников значительно удаленных от места КЗ (xрасч*>3), считаются неизменными;
• часто не учитывается влияние нагрузок, и, в частности, влияние мелких асинхронных и синхронных двигателей;
• не учитываются поперечные емкостные цепи КЗ и токи намагничивания трансформаторов.

Расчет может производиться в именованных или в относительных (базисных) единицах.

Сопротивление трансформатора определяется по формуле:

,     Ом

          Сопротивление линии определяется:

  ,    Ом

 

Ток короткого  замыкания определяем как:

   ,         кА

 

11.2 Определение сопротивлений  трансформатора в именованных единицах единицах.

 

1. Трансформатор понижающей подстанции в первом поселке.

трансформатор ТМ-630/35 (Uкз = 6,0% ΔPкз = 7,8 кВт)

  = 116,7 Ом

 

2. Трансформатор понижающей подстанции во втором поселке.

          трансформатор ТМ-160/10 (Uкз = 4.5% ΔPкз = 2.6 кВт)

=28,125 Ом

3. Трансформатор понижающей подстанции в третьем поселке.

          трансформатор ТМ-250/10 (Uкз = 6,5% ΔPкз = 3,7 кВт)

 = 26 Ом

 

4. Трансформатор главной понижающей подстанции.

 

трансформатор ТМ-10000/35/10 (Uкз вн-сн = 10,5%, Uкз вн-нн = 17%, Uкз сн-нн = 6%,  ΔPкз = 72 кВт)

= 1,05 Ом

= 1,7 Ом

= 0,6 Ом

 

 

11.3 Определение сопротивлений воздушных линий в именованных единицах.

 

Расчет сопротивлений ВЛ до поселков.

1) ВЛ до первого поселка:

  = 27,7 Ом

2) ВЛ до второго поселка:

= 14,45 Ом

2) ВЛ до третьего поселка:

= 14,45 Ом

поселок		Z линии, Ом
1	1 поселок	27,7
2	2 поселок	14,45
3	3 поселок	14,45

 

 

Расчет сопротивлений НЛ внутри поселков.

1) первый поселок:

НЛ до ДОКа

= 0,04 Ом

НЛ до поселка

= 0,07 Ом

2) второй поселок:

НЛ до поселка

= 0,05

 

1) третий поселок:

НЛ до рыбокомбината

= 0,15

НЛ до поселка

=0,15

результаты расчетов сопротивлений НЛ внутри поселков сведены в таблицу 5.

поселок		Z линии, Ом
1	Бытовые	0,07
	Производство	0,04
2	Бытовые	0,05
3	Бытовые	0,15
	Производство	0,15

 

 

11.4 Расчет токов короткого замыкания.

Расположение точек КЗ представлено на рис.2.

 

 

 

 

Точка1:

= 0,71 кА

Точка2:

 = 0,36 кА

Точка3:

= 0,36 кА

Точка4:

 =0,12 кА

Точка5:

 = 0,13 кА

Точка6:

 = 0,14 кА

Точка7:

 =0,0017 кА

Точка8:

= 0,0017 кА

Точка9:

= 0,009 кА

Точка10:

 = 0,0086 кА

Точка 11:

= 0,0086 кА

 

12.Выбор коммутационной аппаратуры.

12.1 Основные положения.

В условиях эксплуатации систем электроснабжения возможны повреждения отдельных её элементов. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в течение долей секунды, совершенно очевидно, что человек не в состоянии справиться с такой задачей. Поэтому для определения места повреждения и подачи сигнала на отключение соответствующих выключателей устанавливаются специальные автоматические устройства. Релейная защита и автоматика должны удовлетворять ряду требований, основными из которых являются: селективность, чувствительность, быстродействие, надежность.

Основными коммутационными аппаратами на подстанциях являются силовые масляные и безмасляные выключатели. В целях экономии дорогих и дефицитных выключателей наряду с последними применяются также отделители, короткозамыкатели и стреляющие предохранители на подстанциях 35-220 кВ. В электрических цепях небольшой мощности напряжением 6-10 кВ устанавливаются простейшие коммутационные аппараты - выключатели нагрузки и токоограничивающие предохранители. На вторичном напряжении подстанций 6-10 кВ применяются автоматы и рубильники.

Выключатели ВН являются основными коммутационными аппаратами, при помощи которых осуществляется включение и отключение таких элементов системы электроснабжения предприятия, как трансформаторные подстанции и трансформаторы, агрегаты собственных электростанций, источники реактивной мощности ВН, линии ВН, играющие важнейшую роль в обеспечении надежности питания промышленных приемников электроэнергией.

В системах электроснабжения у выключателей ВН кроме обязательного местного управления может предусматриваться дистанционное управление или телеуправление. Разъединители применяются в основном для снятия напряжения с отключенной выключателем электрической цепи. Ошибочное отключение разъединителя под током может привести к аварии на подстанции и к несчастным случаям с людьми. Поэтому между силовым выключателем и разъединителем данной цепи предусматривается механическая или электромагнитная блокировка, не допускающая отключения разъединителя при включенном выключателе.

12.2 Выбор выключателей.

Выключатели выбирают по номинальному току, номинальному напряжению, по типу, роду установки, с сопоставлением технико-экономических показателей и проверяют по электродинамической, термической стойкости и отключающей способности в режиме КЗ.

Выбор выключателей по номинальному напряжению сводится к сравнению номинального напряжения установки и номинального напряжения выключателя с учетом того, что выключатель в нормальных условиях эксплуатации допускает продолжительное повышение напряжения до 15% номинального, т.е. 1.15Uном,а≤Uр,у, где Uном,а – номинальное напряжение аппарата-выключателя; Uр,у – рабочие напряжение установки в данный момент времени.

Выбор по номинальному току Iном,а сводится к выбору выключателя, у которого номинальный ток является ближайшим большим по отношению к расчетному току установки Iр,у, т.е. должно быть соблюдено условие Iном,а≥Iр,у.

Выбор по отключающей способности сводится к проверки того, чтобы расчетная мощность отключения Sр,о была не больше отключающей способности выключателя Sном,о, т.е. Sном,о≥ Sр,о.

 

12.3 Выбор плавких вставок релейной защиты.

Системы электроснабжения — это сложный производственный комплекс, все элементы которого участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера — коротких замыканий в электрических установках. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при широкой их автоматизации. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, состоящий из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования.

Среди устройств автоматического управления первостепенное значение имеют устройства релейной защиты, действующие при повреждении электрических установок. Релейная защита нашла применение в системах электроснабжения раньше других устройств автоматического управления. Наиболее опасные и частые повреждения—короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями. Возможны и более сложные повреждения, сопровождающиеся короткими замыканиями и обрывом фаз. В электрических машинах и трансформаторах наряду с указанными повреждениями возникают замыкания между витками одной фазы. Вследствие короткого замыкания нарушается нормальная работа системы электроснабжения с возможным выходом синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей из синхронизма и нарушением режима работы потребителей. Опасность представляет также термическое и динамическое действие тока к.з. как непосредственно в месте повреждения, так и при прохождении его по неповрежденному оборудованию.

Для предотвращения развития аварии и уменьшения размеров повреждения при к.з. необходимо быстро выявить и отключить поврежденный элемент системы электроснабжения. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в течение долей секунды. Очевидно, что человек не в состоянии справиться с такой задачей. Определяют поврежденный элемент и воздействуют на отключение соответствующих выключателей устройства релейной защиты с действием на отключение. Основным элементом релейной защиты является специальный аппарат—реле. В некоторых случаях выключатель и защита совмещаются в одном устройстве защиты и коммутации, например в виде плавкого  предохранителя.

Иногда в эксплуатации возникают ненормальные режимы, вызванные перегрузкой оборудования или внешними короткими замыканиями, возникающими в других элементах. При этом по неповрежденному оборудованию проходят значительные токи (сверхтоки), которые приводят к преждевременному старению изоляции, износу оборудования. Сверхтоки, вызванные внешними короткими замыканиями, устраняются после отключения поврежденного элемента собственной защитой. От сверхтоков перегрузки на соответствующем оборудовании должна предусматриваться защита, действующая на сигнал. При этом оперативный персонал принимает меры к разгрузке оборудования или к его отключению. При отсутствии постоянного дежурного персонала защита должна действовать на автоматическую разгрузку или отключение.