Проектирование системы электроснабжения подстанции

         Технические данные измерительных приборов и их число приведены в таблице 15

Таблица 15 - Данные расчета и выбора трансформаторов напряжения

Прибор	Место установки	Тип	Мощностъ одной обмотки, Вт	Число обмоток	cos		sin	Число приборов	Общая потребляемая мощность
									Р, Вт	Q, Вт
Вольтметр	сборные шины	Э335	2	1		1	0	4	8	0
Счетчик активной и реактивной энергии	Ввод 10 кВ от трансформатора	ЕА	3	2		0,38	0,925	1	6	14,5
Счетчик активной и реактив-ной энергии	Отходящая линия	ЕА	3	2		0,38	0,925	8	48	116
Счетчик активной энергии	Трансформатор собственных нужд	ЕА	3	2		0,38	0,925	1	6	14,5
Итого									68	145

      Полная мощность всех установленных на наиболее загруженной секции приборов:

 ВА.

      Так как  S_2ном > S_2расч, то трансформаторы напряжения будут работать в выбранном классе точности.

     Для соединения трансформаторов напряжения с приборами принимаем контрольный кабель АКВРГ с сечением жил 4 мм² .

 

Рисунок 11. Схема соединения обмоток ТН  НАМИ– 10

 

6.10  Выбор сечения  кабеля отходящих линий

В качестве отходящей линии используем кабельные  линии.

Кабели выбирают:

1. по напряжению установки;

;

(6.16)

 

2) по конструкции;

3) по экономической плотности тока.

Выбранные кабели проверяют:

1. по допустимому току:

,

(6.17)

 

где I_max - максимально возможный ток, протекающий по кабелю;

I_доп - длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом положенных в земле кабелей k₁ и на температуру окружающей среды k₂.

 

.

(6.18)

 

Поправочные коэффициенты k₁, k₂ находят по справочникам или принимают в соответствии с /5/.

При выборе сечения кабелей следует учитывать  допустимую перегрузку, определяемую по /5/ в зависимости от вида прокладки, длительности максимума и предварительной нагрузки.

2. по термической стойкости:

Выбираем кабель с алюминиевыми жилами, прокладка осуществляется в земле. Марка кабеля АСБ.

        Определим экономическое сечение  кабеля:

      Принимаем ближайшее стандартное сечение F = 50 мм². Допустимый ток I_{доп.ном} = 140 А.

Проверка  кабеля по допустимому току:

где к₁ – поправочный коэффициент на число рядом проложенных в земле кабелей, (к₁ = 0,75);

к₂ – поправочный коэффициент на температуру окружающей среды,

      (к₂ = 1).

Проверка  кабеля на термическую стойкость:

Проверку  выполним согласно условию:

где  g_min – минимальное сечение кабеля по термической стойкости;

       g – выбранное сечение кабеля.

где B_k – тепловой импульс из таблицы 3;

       С – постоянная (для алюминиевых  жил С = 91 А∙с^1/2/мм²).

Кабели по термической стойкости проходят.

 

 

 

 

 

 

 

 

      7.1 Выбор трансформаторов собственных нужд

 

На подстанции мощность на собственные  нужды расходуется на освещение  подстанции, на вентиляцию, подогрев масла  трансформатора и выключателей в  зимний период времени; летом – на принудительную вентиляцию и обдув  масла; на обогрев привода шкафов и ячеек ЗРУ.

Питание собственных нужд подстанции осуществляется на переменном оперативном  токе, следовательно, ТСН подключается непосредственно к обмоткам низшего напряжения силовых трансформаторов.

Мощность, расходуемая на собственные  нужды подстанции, составляет 1% от полной мощности подстанции:

 

(6.19)

 

   

Мощность  ТСН с учётом коэффициента спроса:

 

(6.20)

 

где k_C - коэффициент спроса (принимается 0,7)

По таблице 3.3 принимаются 2 трансформатора ТМ-100/10/0,4.

Схема включения ТСН показана на рисунке 12

Рисунок 12 - Схема питания с.н. подстанции

8. Расчёт заземления

Все металлические  части электроустановок, нормально  не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под ним  из-за повреждения изоляции, должны соединяться с землёй. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения и шагового напряжения.

        Сопротивление заземляющего устройства представляет собой сумму сопротивлений заземлителя и заземляющих проводников. В качестве заземлителя применяем уголки размером 60*60*6 мм, длиной 2,5 м, горизонтальные соединения выполняем стальными круглыми прутками диаметром 8 мм, грунт – известняк с удельным сопротивлением 150 Ом*м, климатическая зона – III. В целях выравнивания электрического потенциала и обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю на территории, занятой оборудованием, следует прокладывать продольные и поперечные горизонтальные заземлители и объединять их между собой в заземляющую сетку. Размер ячеек от 4 до 20 м. Размер ячейки около силового трансформатора не должен превышать 6*6 м.

      Сопротивление растеканию одиночного заземлителя  определяется по упрощенной формуле:

 

R_оу = 0,298µК_м =0,298*150*1,4 = 62,58 Ом;

 

где µ - удельное сопротивление грунта, Ом*м; К_м – коэффициент, зависящий от климатической зоны, для вертикального заземлителя, К_м =1,4 /11/.

      Принимаем ориентировочно количество  заземлителей n=100, коэффициент использования вертикальных заземлителей _в=0,52, горизонтальных соединительных полос ή_г=0,24.

      Сопротивление растеканию вертикальных  заземлителей с учетом их экранирующего влияния :

 

R_в = R_оу/n*ή_в = 62,58 /100*0,52 = 1,2 Ом.

    

 Действительное число заземлителей определяется:

 

n_д=R_оу/ή_в*R_зу= 62,58 /0,52*0,5 = 241 шт;

 

где R_зу=0,5 Ом – сопротивление заземляющего устройства в установках выше 1000 В /6/.

      Сопротивление растеканию круглого горизонтального заземлителя определяется:

 

R_гк =0,366/ℓ*µ*К_м*ℓgℓ²/dt = 0.366/180*150*1,4*ℓg180²/0.008*0.7 = 3.4 Ом;

 

где ℓ=180 м (длина круглых горизонтальных заземлителей, расположенных по периметру с учетом того, что вертикальные заземлители забиты через 1 метр);

 d – диаметр круглого заземлителя, м;

t – глубина заложения заземлителя, м (0,7 м).

 

      Действительное сопротивление растеканию  горизонтальных заземлителей определяется:

R_гд = R_гк/ή_г = 3,4/0,24 = 14,2 Ом;

      Сопротивление растеканию вертикальных заземлителей с учетом действительного числа:

R_вд = R_оу/n_д*ή_в = 62,58 /241*0,52 = 0,499 Ом ;

   

 Сопротивление  всего заземляющего устройства  определяется:

 

R_и = R_вд*R_гд/(R_вд+R_гд) = 0,499*14,2 / (0,499+14,2) =0,48 Ом ≤ 0,5 Ом.

 

1 – ограждение подстанции, 2 – заземляющий контур

Рисунок 13 – Расположение электродов при заземлении

 

 

9. Расчёт грозозащиты подстанции

 

             Для защиты от прямых ударов молнии зданий и электрооборудования применяем стержневые и тросовые молниеотводы. На подстанции устанавливаем четыре 4 молниеотвода высотой h = 19 м, расположенных по углам четырехугольника с размерами а = 60 м, b = 30м.

 

Рисунок 14 – Схема установки  грозозащиты подстанции

Необходимым условием защищенности всей площади подстанции является:

 

(6.36)

 

где D - наибольшая диагональ четырехугольника;

       h_А - активная высота молниеотвода.

 

 

(6.37)

 

где h – полная высота молниеотвода,

                   h_X – высота защищаемых объектов.

.

67,08 < 8 · 14 = 112 - условие выполняется.

 

 

10 Релейная защита

 

    Для защиты силовых трансформаторов и отходящих от шин подстанции кабельных линий применяются устройства релейной защиты, к которым предъявляются следующие требования:          

1. Быстродействие;
2. Селективность;
3. Чувствительность;
4. Надежность.

 

   Для защиты силовых трансформаторов используют следующие виды защит:

     1. Дифференциальная - защита от коротких  замыканий между фазами и фазами  на землю.

    2. Газовая - чувствительна к наличию  газов в масле, которые разлагаются  под действием высокой температуры.

  3. Максимальная токовая защита  – реагирует на короткое замыкание  на отходящих линиях.

    Для защиты кабельных линий применяется токовое реле без выдержки времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11 Техника безопасности

 

 На подстанции применяются все меры для того, чтобы сделать токоведущие части недоступными для случайных прикосновений человека. Их располагают на недоступном расстоянии и ограждают. В распределительных устройствах выше 1000 В должны быть достаточно широкие проходы и коридоры обслуживания между ячейками.

Строго регламентируются правила  доступа к электроустановкам  и периодически проводят контроль изоляции.

Для предотвращения ошибочного отключения разъединителей под нагрузкой применяют  надписи, маркировку и т.д.

Техническая эксплуатация установок  подстанций и линий предусматривает  обслуживание и профилактический ремонт всего оборудования, оперативному и  ремонтному персоналу в процессе эксплуатации и ремонта приходится выполнять ряд работ, требующих  принимать меры по охране труда и  технике безопасности.

Защитные меры электробезопасности:

- применение  малых напряжений 12 В для ремонтного освещения переносными светильниками с питанием от трансформатора 220/12 В;

• контроль изоляции, измерение ее активного сопротивления с помощью мегомметра с целью обнаружения дефектов и предупреждения замыкания на землю и коротких замыканий. Постоянный контроль изоляции – измерение сопротивления изоляции под рабочим напряжением в течение всего времени работы установки без автоматического отключения. Постоянный контроль изоляции на стороне 10 кВ с помощью трансформатора НАМИ и трех вольтметров, соединенных в звезду, а также световой и звуковой сигнал.
• Защитное отключение – система защиты, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током. Чтобы обеспечить безопасность защитное отключение должно осуществлять следующие защиты: защита от глухих и от неполных замыканий на землю (корпус), защиту от утечек, автоматический контроль цепи заземления или зануления, самоконтроль, т.е. автоматический контроль исправности защитного отключения.