Электроснабжение жилого дома

 

 квар

 

Определяю полные потери в трансформаторе ∆S_т кВА, по формуле:

 

,                     (2.52)

 

 кВА

 

Определяю максимальную расчетную мощность S_m кВА, по формуле:

 

,            (2.53)

 

 кВА

 

Определяю расчетный  ток I_р А, для выбора кабеля по формуле:

 

,            (2.54)

 

А

 

Определяю экономическое сечение кабеля S_эк мм², по формуле:

 

,             (2.55)

 

где      j – значение экономической плотности тока, /3/

 

 мм²

 

Выбираю кабель марки  АСБГ на U_ном=10 кВ, по току расчетному 28,7А с I_дд = 65 А, с сечением S = 25 мм².

Определяю тепловой импульс токов короткого замыкания В_к кА²·с, по формуле:

 

,           (2.56)

 

 кА²·с

 

Проверяю кабель на термическую  устойчивость к токам КЗ, мм² по формуле:

 

,            (2.57)

 

где      S_min – минимальное сечение провода; мм²;

С = 85.

 

 мм²

 

Выбранный кабель термически устойчив к токам КЗ.

Делается проверка кабеля на потерю напряжения ∆U %, по формуле:

 

,           (2.58)

 

где    r_o      – активное сопротивление проводника, мОм/м;

 

%

 

Так как ∆U < 5% , то кабель выбран правильно.

 

Выбираю для установки на высшей стороне разрядник РВО-10Т1, выключатель ВМП-17, трансформатор тока ТПЛ-10-УЗ.

Условия, по которым осуществляется выбора высоковольтного оборудования:

а) по напряжению:

 

U_норм  ≤ U_ном ,            (2.59)

 

б) по току:

 

I_мах ≤ I_ном,            (2.60)

 

I_норм ≤ I_ном,            (2.61)

 

в) по отключающей способности:

 

I_к.з ≤ I_{откл.ном},            (2.62)

 

г) по электродинамической стойкости:

 

i_уд ≤ i_дин,             (2.63)

 

д) по термической стойкости:

 

В_т= I_терм² · t_терм,            (2.64)

 

В_т= 0,636² × (1,2 + 0,01) = 0,5 кА²·с

 

Все параметры по выбору высоковольтного оборудования занесены в таблицу 2.5 “Выбор высоковольтного оборудования”.

 

   Таблица 2.5 – Выбор высоковольтного оборудования

Расчётные данные	Каталожные данные
	Разрядник РВО-10Т1	Выключатель ВМП-17	Трансформатор тока ТПЛ-10-УЗ
Uном = 10 кВ	10 кВ	10 кВ	10 кВ
Iном = 400 А	–	400 А	400 А
Iкз = 0,636 кА	–	10 кА	–
Iуд = 10,8 кА	–	–	165 кА
Вт = 0,5 кА2·с	–	–	34 кА2·с

2.8 Конструктивное  исполнение сети заземления и  расчёт заземляющего устройства

 

 

Необходимо определить число вертикальных заземлителей для заземления трансформаторной подстанции напряжением 6/0,4 кВ. Общая протяженность кабельной линии напряжением 6 кВ равна l_каб= 8 км. Значение удельного сопротивления грунта = 200 Ом•м (каменистая почва). Принимаю в качестве вертикального электрода прутковую сталь с диаметром 10 мм и длиной 3 м. В качестве горизонтального электрода стальная полоса 40×4 мм. Трансформаторная подстанция имеет следующие значения А×В = 9×6 м. Климатическая зона I.

 

Определяю ток замыкания I_з А, на землю в сети 6 кВ по формуле:

 

,           (2.65)

 

 А

 

Определяю предельное сопротивление  ЗУ R_з Ом, по формулам:

 

а) в электроустановках  выше 1 кВ

 

,            (2.67)

 

б) в электроустановках  до 1 кВ

 

,           (2.68)

 

Предельное сопротивление  ЗУ по ВН:

 

Ом

 

Предельное сопротивление  ЗУ но НН:

 

Ом

 

По ПУЭ R_зу = 4 Ом, но так как , то для расчета принимается:

 

,            (2.69)

 

где      - удельное сопротивление грунта.

 

Ом

 

Определяю расчетное  удельное сопротивление грунта Ом•м, для вертикального электрода по формуле:

 

,            (2.70)

 

где      k_{сез в} – коэффициент сезонности для вертикального электрода; /4, таб. 1.13.2/

 

Ом•м

 

Определяю расчетное  удельное сопротивление грунта Ом•м, для горизонтального электрода по формуле:

 

,            (2.71)

 

где    k_{сез г} – коэффициент сезонности для горизонтального электрода; /4, таб. 1.13.2/

 

 Ом•м

 

Определяю приближенное сопротивление вертикально одиночного пруткового электрода r_в Ом•м, по формуле:

 

,            (2.72)

 

 Ом•м

 

Определяю приближенное сопротивление горизонтального  электрода r_г Ом•м, по формуле:

 

,          (2.73)

 

где       l – длина полосы, м;

            b – ширина полосы, м;

            t – глубина заложения, м.

 

 Ом•м

 

Определяю сопротивление  горизонтального электрода R_г Ом, с коэффициентом использования по формуле:

 

,            (2.74)

 

где     n _г – коэффициент использования горизонтального электрода, /4, табл. 1.13.5/

 

 Ом

 

Определяю количество вертикальных заземлителей N_в по формуле:

 

,            (2.75)

 

где     n _в – коэффициент использования горизонтального электрода, /4, табл. 1.13.5/

 

шт

 

Определяю необходимое  сопротивление вертикальных заземлителей R_в Ом, с учетом соединительной полосы по формуле:

 

,           (2.76)

 

Ом

 

Уточняется количество вертикальных заземлителей N_в^/, по формуле:

 

,            (2.77)

 

шт

 

Определяю фактическое  сопротивление ЗУ по формуле:

 

,           (2.78)

 

 

 

следовательно, ЗУ эффективно.

 

Окончательно для установки принимаю 15  вертикальных заземлителей.

 

 

2.9       Система       уравнивания      потенциала

 

 

Важное значение для  обеспечения условий электробезопасности  в конкретной электроустановке имеет выполнение системы уравнивания потенциалов. Правила выполнения системы уравнивания потенциалов определены стандартом МЭК 364-4-41. Эти правила предусматривают подсоединение всех подлежащих заземлению проводников к общей шине.

Такое решение позволяет  избежать протекания различных непредсказуемых  циркулирующих токов в системе заземления, вызывающих возникновение разности потенциалов на отдельных элементах электроустановки. ПУЭ предписывает выполнение основного устройства системы и системы дополнительного уравнивания потенциалов следующим образом: на вводе в здание должна быть выполнена система уравнивания потенциалов путем объединения следующих проводящих частей:

• основной (магистральный) защитный проводник;
• основной (магистральный) заземляющий проводник или основной заземляющий зажим;
• стальные трубы коммуникаций зданий и между зданиями;
• металлические части строительных конструкций;
• молниезащиты, системы центрального отопления, вентиляции и кондиционирования.

Такие проводящие части  должны быть соединены между собой  на вводе в здание.

Рекомендуется по ходу передачи электроэнергии повторно выполнять дополнительные системы уравнивания потенциалов.

К дополнительной системе  уравнивания потенциалов должны быть подключены все доступные прикосновению  открытые проводящие части стационарных электроустановок, сторонние проводящие части и нулевые защитные проводники всего электрооборудования (в том числе штепсельных розеток).

Для ванных и душевых  помещений дополнительная система  уравнивания потенциалов является обязательной и должна предусматривать, в том числе, подключение сторонних проводящих частей, выходящих за пределы помещений. Если отсутствует электрооборудование с подключенными к системе уравнивания потенциалов нулевыми защитными проводниками, то систему уравнивания потенциалов следует подключить к РЕ шине (зажиму) на вводе. Не допускается использовать для саун, ванных и душевых помещений системы местного уравнивания потенциалов.

Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены  как можно ближе к точке  их ввода в здание. Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток.

Применение УЗО в  комплексе с правильно выполненной  системой уравнивания потенциалов  позволяет ограничить и даже исключить  протекание токов утечки, блуждающих токов по проводящим элементам конструкции здания, в том числе и по трубопроводам.

 

 

2.10    Выбор     устройства    защитного    отключения

 

 

Среди технических средств  обеспечения электробезопасности наиболее эффективными являются устройства защитного отключения (УЗО). Их электрозащитная функция осуществляется путем ограничения длительности протекания электрического тока через человека, попавшего под напряжение, за счет быстрого (сотые доли секунды) отключения электроустановки.

Существует довольно много принципов действия УЗО, среди которых наибольшее признание получили устройства, реагирующие на токи утечки. К неоспоримым достоинствам таких УЗО относится способность защитить человека не только от прикосновений к металлическим корпусам оборудования, оказавшимся под напряжением (косвенное прикосновение), но и от прикосновений к токоведущим частям (прямое прикосновение). Этим УЗО, реагирующие на токи утечки, выгодно отличаются от широко применяемых защитного заземления, зануления и выравнивания потенциалов, которые по своему принципу действия не могут защитить от прямых прикосновений. Кроме того, такие УЗО выполняют еще одну важную функцию защиту электроустановок от возгораний, первопричиной которых являются токи утечки, вызванные ухудшением изоляции.

Применение высокочувствительных УЗО неизбежно ведет к необходимости повышения качества изоляции электрических сетей и потребителей электроэнергии, то есть в конечном счете требует повышения культуры эксплуатации электроустановок. В противном случае обязательны частые перерывы электроснабжения потребителей по причине ложных срабатываний УЗО от естественных токов утечки.

Главными параметрами  УЗО, подлежащими выбору, являются номинальный ток (16; 25; 40 или 63 А) и уставка срабатывания по току утечки (10; 30 или 100 мА). Первый параметр определяет мощность электроустановки, где применяется УЗО, а второй чувствительность устройства (чем меньше значение тока утечки, при котором срабатывает УЗО, тем выше его чувствительность). С увеличением номинального тока и чувствительности УЗО его стоимость повышается. Завышение номинального тока при выборе УЗО хотя и создает запас прочности, но ведет к необоснованному увеличению затрат. Поэтому номинальный ток УЗО должен соответствовать току нагрузки электроустановки с учетом допустимых эксплуатационных перегрузок.

Что касается чувствительности УЗО, то необоснованное ее завышение  не только увеличивает стоимость устройства, но и ведет к снижению надежности электроснабжения потребителей, так как в этом случае увеличивается вероятность нештатных срабатываний УЗО от естественных токов утечки, величина которых зависит от мощности электроустановки, а также от протяженности и разветвления сети, то есть от числа потребителей. При отсутствии данных о естественных токах утечки электроустановки можно ориентировочно их принимать равными 0,3 мА на 1 А нагрузки и 10 мкА на 1 м длины фазного проводника. Выбранная уставка срабатывания УЗО должна не менее чем вдвое превышать естественный ток утечки. Таким образом, наибольшее распространение должно иметь УЗО с уставкой срабатывания 30 мА, сочетающее достаточную чувствительность с надежной отстройкой от естественных токов утечки. Такие УЗО обеспечивают защиту человека от прямых и косвенных прикосновений.

Выбираю УЗО для однокомнатной квартиры. Принимаю что суммарная мощность квартиры равна 8,7 кВт то ток расчетный определяю по формуле (2.15):

 

А

 

Окончательно выбрал УЗО типа Астро-Узо с номинальным  током нагрузки 63 А, а уставка  срабатывания по току 30 мА.

Выбираю УЗО для двухкомнатной  квартиры. Принимаю что суммарная  мощность квартиры равна 9 кВт то ток  расчетный определяю по формуле (2.15):

 

А

 

Окончательно выбрал УЗО типа Астро-Узо с номинальным  током нагрузки 63 А, а уставка  срабатывания по току 30 мА.