Электроснабжение жилого микрорайона города

Таблица 17 - Выбор электрооборудования ячейки секционирования 

Таблица 18 - Выбор электрооборудования ячейки отходящих линий 

12.2 Выбор электрооборудования  ячейки трансформатора ТМ-10/250  
12.2.1 Выбор шинного разъединителя  
Разъединитель выбираем:  
- по роду установки – внутренний;  
- по номинальному напряжению установки:  
U_рн ≥ U_ном; U_рн = 10 кВ; U_ном = 10 кВ;  
- по длительному току:  
I_рн ≥ I_расч; I_рн = 400 А; I_расч = 126 А;  
Выбранный разъединитель проверяем:  
1)    На термическую стойкость по формуле (12.1.1.1):  
в   
1024 кА²*С>32 кА²*C  
2)    На электродинамическую стойкость по формуле (12.1.1.2):  
                                                                                           
17,1 кА<41 кА  
Выбранный разъединитель типа РВЗ-10/400 с приводом ПР-10 удовлетворяет условиям проверки.  
12.2.2 Выбор предохранителя  
Выбираем предохранитель для ЗРУ с кварцевым наполнителем серии ПК.  
Предохранители выбираются:  
1)    По номинальному напряжению сети  
Uс.ном ≥ Uпр.н; Uс.ном=10 кВ; Uпрн=10 кВ  
2) По номинальному току плавной вставки  
Iн.пл.вст≥Iн.тр                                                                                                                                              (12.2.2.1)  
Iн.тр=14,5 А; Iн.пл.вст=20 А; Iн.пр=20 А  
3) По отключающей способности  
                                                                                     (12.2.2.2) 
Iотк=12,5 кА; I⁽³⁾кз=8,53 кА  
12,5 кА>8,53 кА  
Выбираем предохранитель типа ПКТ-10/20. /5/  
Выбранный предохранитель удовлетворяет условиям проверки.  
12.2.3 Выбор выключателя нагрузки  
Выключатель нагрузки выбирается:  
1)    по роду установки – внутренняя;  
2)    по напряжению Uв.ном≥Uуст,  
Uуст=10 кВ; Uв.ном=10 кВ  
3) по номинальному току Iв.ном≥Iр  
Iр=14 А; Iв.ном=30 А  
4) по предельному току отключения предохранителя /5/ по формуле:  
                                                                                       (12.2.3.1) 
Iотк.н=12,5 кА; I⁽³⁾кз=8,53 кА  
12 кА>8,53 кА  
Выбираем выключатель нагрузки типа ВНП3-17, с приводом ПР-17.  
12.2.4 Выбор трансформаторов тока  
Выбор ТТ аналогичен выбору ТТ ячейки питающей линии на п/ст «Шелковая».  
Таблица 19 –  Выбор ТТ РП-10 кВ 

12.2.5 Выбор и  проверка измерительных трансформаторов  напряжения  
ИТН выбирается:  
1)    по роду установки – внутренний  
2)    по величине номинального напряжения Uн.итн≥Uном  
Uн.итн=10 кВ; Uном=10 кВ  
3)    по конструкции и схеме соединения обмоток:  
Выбирается НТМИ-10-66УЗ со схемой соединения обмоток – Y111/Y111/Δ1 /2/  
4)    по классу точности – 0,5  
5)    по вторичной нагрузке:  
S2≤Sном  
Sном=120 ВА – номинальная мощность 3 класса точности 0,5. Нагрузка всех измерительных приборов S2, присоединенных к ИТН, приведена в таблице 20.  
Таблица 20 

Общая активная потребляемая мощность- 50 Вт;  
Общая реактивная потребляемая мощность – 109,4 ВАр;  
Полная мощность всех установленных приборов:  
S₂ =   50² + 109,4² = 114 ВА 
114ВА<120ВА  
Выбранный ИТН типа НТМИ-10-66УЗ удовлетворяет условиям выбора.  
 
12.2.6 Выбор сборных шин  
В РП -10 кВ применяют сборные шины прямоугольного сечения. Согласно ПУЭ сечение сборных шин РУ по экономической плотности тока не выбирают, в связи с неопределенностью в распределении рабочего тока. Шины выбираются по допустимому току нагрузки.  
(12.2.6.1) 
где  Iдоп- допустимый ток нагрузки шины, А;  
Iраб – ток нагрузки, Iраб =126 А  
Камеры КСО комплектуются стандартными алюминиевыми шинами прямоугольного сечения марки АДО 60х3 мм²  
Iдоп =870 А  
1 А< 870 А> 126 А  
Выбранные шины проверяются на термическую и электродинамическую устойчивость.  
Проверяем шины на электродинамическую устойчивость:  
При механическом расчете однополосных шин наибольшая сила (F) действующая на шину средней фазы (при расположении шин в одной плоскости), определяется по формуле:  
(12.2.6.2) 
где  iуд- ударный ток при трехфазном коротком замыкании, А;  
l – длина пролета между опорными изоляторами, м;  l=1,1 м;  
а – расстояние между фазами, м, a=0,25 м.  
 
Сила F создает изгибающий момент (М):  
 
Напряжение в материале шин σрасч, возникающее при воздействии изгибающего момента:  
(12.2.6.3) 
где W- момент сопротивления шины см² /6/  
(12.2.6.4) 
где  b- толщина шины, см; b=0,6 см;  
h- ширина шины, см; h=6 см;  
 
 
Шины механические прочны если выдерживается условие:  
σрасч≤σдоп  
где σдоп- допустимое механическое напряжение в материале шины; σдоп =40МПа; /6/  
6,8 МПа<40 МПа  
Выбранные шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости.  
Проверяем шины на термическую устойчивость. Минимальное термически стойкое сечение шины определяется по формуле:  
(12.2.6.5) 
где С – тепловая функция, С=95 /15/ Ас^1/2/мм²  
 
Smin≤Sp                                                                                               (12.2.6.6)  
25,4 мм²<360 мм²  
Выбранные шины удовлетворяют условию термической стойкости.  
12.2.7 Выбор изоляторов  
Сборные шины крепятся на опорные изоляторы типа ОФ-10. Опорные изоляторы выбираются:  
1)    по номинальному напряжению  
2)    Uниз≥Uуст  
Uуст=10кВ;Uниз=10кВ  
3)    по допустимой нагрузке  
(12.2.7.1) 
где  Fрасч- сила, действующая на изолятор;  
Fдоп – допустимая нагрузка на голову изолятора;  
(12.2.7.2) 
где Fразр- разрушающая нагрузка на изгиб.  
При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила Fрасч определяется:  
(12.2.7.3) 
где  iуд –ударный ток при трехфазном коротком замыкании, А;  
l – длина пролета между опорными изоляторами, м;  
a – расстояние между фазами, м;  
Kn- поправочный коэффициент на высоту шины.  
l=1,1м; a=0,25м; Kn=1 – шина расположена плашмя.  
 
Выбираем изолятор типа ОФ-10-375УЗ /10/  
Fразр=3675Н  
Fдоп=0,6*3675=2205Н  
222Н<2205Н  
Выбранный изолятор удовлетворяет условиям выбора.  
12.2.8 Электрооборудование ТП  
РЦ-10 кВ трансформаторный подстанций комплектуется:  
- вводными разъединителями типа РВЗ-10/400, привод ПР-10;  
- выключателями нагрузки типа ВНП3-17 м Iном=30А, привод ПР-17;  
- высоковольтными предохранителями типа ПКТ-10. Расчет и выбор параметров предохранителя представлен в таблице 21.  
Таблица 21 

12.2.9 Собственные  нужды РП  
Потребителями собственных нужд РП является электроосвещение, электроотопление, система оперативного тока для защиты, автоматики и сигнализации, а так же нагрузки ремонтных и наладочных работ. В целях надежности, питание собственных нужд предусмотрено на напряжение 400 В от обоих выводов силовых трансформаторов на основной щит. Питающие выводы на панель собственных нужд оборудованы АВР. В РП предусматривается рабочее освещение на напряжение 220 В и аварийное на напряжение 36 В. В РУ 10 кВ для рабочего освещения фасадов камер и коридора управления используются световые капризы камер КСО-292. В помещение распределительного щита 400 В в целях большей индустриализации работ светильники устанавливаются  непосредственно на панелях щита.  
Электроотопление помещения РУ-10кВ предусматривается в виду того, что по техническим условиям работа камер КСО-292 допускается при температуре окружающего воздуха от минус 5єС дл плюс 35єС. Управление приборами отопления ручное с помощью автоматов, установленных на панели собственных нужд.  
12.2.10 Измерение и учет электроэнергии  
В РП устанавливаются следующие измерительные приборы:  
- вольтметры с переключателями на каждой секции шин 10 кВ (Э-365);  
- амперметры на отходящих линиях и секционном выключателе 10 кВ (Э-335);  
- амперметры на стороне 0,4 кВ силовых трансформаторов (Э-335);  
- вольтметр с переключателем на каждой секции шин 0,4 кВ.  
         В РП, предназначенных для городских электрических сетей устанавливаются счетчики: на вводных линиях – САЗУ-И670М; на отходящих линиях и силовых трансформаторах – САЗУ-И673М.  
12.3 Расчет схемы распределительной сети 0,4 кВ  
Городские распределительные сети 0,4 кВ могут иметь различные схемы построения. Для питания ЭП II и III категории, в частности жилых и бытовых зданий, применяют радиальную схему с двумя кабельными линиями (рисунок 10) и кольцевую схему, запитывающую 2-3 здания (рисунок 11). В кольцевой схеме в случае выхода из строя одной питающей линии, питание здания осуществляется по резервной линии.  
  
Рисунок 10 – Радиальная схема электроснабжения 0,4 кВ  
  
Рисунок 11 – Кольцевая схема электроснабжения 0,4 кВ  
Сети 0,4 кВ выполняются трехфазными четырехпроводными, кабелем марки ААШВ. Сечения питающих линий выбираются по потере напряжения с проверкой по длительно допустимому току в нормальном и аварийном режимах /9/.  
12.3.1 Расчет кабельных линий 0,4 кВ  
Выбор сечения кабеля проводится по потере напряжения. Суммарные допустимые потери напряжения в сетях жилых районов города до наиболее удаленного ЭП принимаются: для трансформаторов мощностью 160 кВА – 7,62%, для трансформаторов мощностью 400 кВА – 7,85%. Располагаемые потери напряжения во внутренней проводке зданий принимаются 2% /8/.  
Расчет кабельной линии 0,4 кВ рассмотрим на примере жилого дома №1, питающегося от ТП№1с мощностью трансформаторов 2х160 кВА. Электроснабжение осуществляется по двум кабелям.  
Р_р.ж.д. = 79,1 кВт;          cosφ = 0,91;                  l = 0,09 км  
Определяется расчетное значение удельной потери напряжения:  
∆U_уд = ∆U_кл/М_а, /8/                                                                   (12.3.1.1)  
где    ∆U_кл – располагаемые потери напряжения в кабельной сети, %;  
М_а – произведение активной нагрузки на длину участка линии, кВт*км;  
М_а = Р_р.ж.д.*l                                                                              (12.3.1.2)  
Располагаемые потери напряжения в кабельной линии на участке от ТП№1 до ввода в жилой дом №1:  
∆U_кл = 7,62% - 2% = 5,62 %.  
Определяется момент нагрузки:  
М_а = (79,1/2)*0,09 = 3,56 кВт*км;  
∆U_уд = 5,62/3,56 = 1,58 %/кВт*км.  
По /9/ подбираем сечения кабеля с алюминиевыми жилами с ближайшим меньшим значением удельной потери напряжения:  
∆U_{уд тб} = 1,39 %/кВт*км;  
F_ст = 16 мм²;  
Определяется фактическая потеря напряжения на участке по формуле:  
∆U_ф = М_а*∆U_{уд тб}, %                                                                      (12.3.1.3)  
∆U_ф = 3,56*1,39 = 4,95 %  
Определяется потеря напряжения в аварийном режиме (выход из работы одного кабеля):  
∆U_ав = Р_р.ж.д.*l*∆U_{уд тб}, %                                                               (12.3.1.4)  
∆U_ав = 79,1*0,09*1,39 = 9,9 % > 5,62 %;  
Выбираем сечение кабеля 35 мм² с удельной потерей напряжения  
∆U_{уд тб} = 0,658 %/кВт*км.  
∆U_ав = 79,1*0,09*0,658 = 4,68 %  
Принимаем кабель марки АВВГ 3х35+1х16.  
Сечение нулевого провода принимается равным половине фазного /1/.  
Выбранный кабель необходимо проверить по длительно допустимому току в нормальном и аварийном режимах:  
I_м ≤ I_доп;                                                                                           (12.3.1.5)  
I_ав ≤ I_доп                                                                                           (12.3.1.6)  
I_м = (Р/  *U*cosφ)/2, А                                                               (12.3.1.7)  
I_ав = Р/  *U*cosφ, А                                                                    (12.3.1.8)  
I_м = (79,1/  *0,4*0,91)/2 = 62,8 А;                                     
I_ав = 79,1/  *0,4*0,91 = 125,6 А.  
Для кабеля марки АВВГ 3х35+1х16, I_доп = 135 А /1/. Кабель удовлетворяет условиям проверки.  
Сечения кабельных линий остальных участков выбираются и проверяются аналогично. Результаты расчетов снесены в таблицы 22 и 23.  
Таблица 22