2.6 Выбор автоматических выключателей

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» в электрических сетях напряжением до 1 кВ предусматривается защита от ненормальных режимов (глава 3.1). В нашем случае в качестве защитных аппаратов используются автоматические выключатели.

Задача расчета защит – определение уставок автоматических выключателей и оценка чувствительности защитных устройств при одно- и двухфазных коротких замыканиях в конце защищаемой зоны.

 Токи срабатывания защит, действующих селективно на отключение сети, выбирают по возможности наименьшими, однако защита не должна срабатывать при кратковременных перегрузках или от пусковых токов электродвигателей.

Прежде, чем  рассчитывать защиту автоматическим выключателем необходимо произвести расчет токов коротких замыканий.

Ток однофазного короткого замыкания Iк(1) (А) для любой точки линии 0.38 кВ определяется выражением из[1]

                         ,                                                            (20)

где  Uф- фазное напряжение, В; для сети 0,38 кВ принимается равным     220 В;

Z - полное сопротивление фазного провода линии 0,38 кВ от шин

подстанции до места короткого замыкания, Ом.

 Полное сопротивление  определяется по следующей формуле

                                         ,                                              (21)

где  r -  активное сопротивление фазного и нулевого провода, Ом/км; определяется в зависимости от марки и сечения провода или

сечения  жил кабеля[1]; 

-  индуктивное сопротивление фазного и нулевого провода Ом/км;

 Активное и индуктивное сопротивление провода для каждой линии определяется по следующей формуле

                                           r = rуд × L ,                                                    (22)

                                           х = худ × L ,                                                   (23)

где rуд – активное удельное сопротивление проводов по [3] составляет 0,625 Ом/км;

xуд – индуктивное удельное сопротивление проводов по [3] составляет    0,3 Ом/км;

L – длина линии до опоры  на которой произошло короткое замыкание, км.

Приведем пример расчета сопротивлений для первой линии (Л1)

                                  r = 0,625 × 0,505 = 0,316 Ом/км

                                  x = 0,3 × 0,505 = 0,151 Ом/км

Определяем величину полного сопротивления для линии (Л1) по    формуле 26

                                  Z = Ö 0,316 2 + 0,151 2 = 0,35 Ом/км       

Величина однофазного тока короткого замыкания для Л1 определяется по  формуле 25

                                  Iк =   220        = 314,3 А

                                         2 × 0,35        

Расчет защиты тепловым расцепителем

Тепловой расцепитель защищает сеть от перегрузки. Кроме того, он является резервной защитой для отключения токов короткого замыкания

Номинальный ток теплового расцепителя определяется по формуле

                                  ,                                              (24)

где  Iл max – максимальный ток нагрузки линии, А;

Максимальный ток для трехфазной сети вычисляется по формуле

                                       ,                                               (25)

где Pл max – максимальная активная нагрузка линии без учета нагрузки

самого мощного электродвигателя, кВт;

- коэффициент мощности нагрузки линии.

В качестве номинального тока теплового расцепителя принимается ближайшее большее значение из стандартного ряда.

Коэффициент чувствительности защиты к минимальному току однофазного замыкания на нулевой провод в конце защищаемой линии (кч), выполненной с помощью тепловых расцепителей, определяется по следующей формуле                                             

                                 ,                                                           (26)

Данные результатов выбора автоматических выключателей приведены в таблице10.

2.7 Расчет заземляющих устройств на трансформаторных

подстанциях 10/0,4кВ

В проекте принята одна трансформаторная подстанция (КТП 1) мощностью 160 кВ×А.

Согласно ПУЭ п.1.7.62 сопротивление заземляющих устройств нейтрали со стороны 0,4 кВ для подстанций такой мощности допускается не более        4 Ом.

При общей длине воздушных линий 10 кВ ( lВ) электрически связанных между собой (30 км в данном проекте см. исходные данные), емкостной ток замыкания на землю может быть определен по следующей формуле

                      ,                                                                (27)     

где U – междуфазное напряжение сети, кВ.

Сопротивление заземляющих устройств должно удовлетворять следующему условию

              ,                                                                (28)

 Где в качестве UР  принимается 125 В, если заземляющее устройство  используется одновременно до и выше 1000 В. Сопротивление этих сетей должно быть не более 4 ом.

Для сети 10 кВ, питающей садоводство “Лес” емкостной ток определяется по формуле 20

              0.9 А

Следовательно сопротивление по условию 21 должно быть не более

                           138 Ом

Поскольку полученный результат больше допустимой величины (4 ом), то в качестве расчетного принимаем окончательно сопротивление 4 Ом.

В связи с тем, что естественные заземлители в местах расположения подстанции отсутствуют, расчетное сопротивление искусственного заземлителя так – же составляет 4 Ом ( сопротивление заземляющего выпуска из опоры ). Грунт в садоводстве согласно исходным данным суглинок, следовательно, его удельное сопротивление r по [5] составляет 200 Ом × м.

Предлагается сооружение заземлителя с расположением вертикальных электродов в виде трех лучей, направленных вдоль ВЛ 0,4 кВ. Материал, круглая сталь диаметром 20 мм, верхние концы вертикальных стержней погружены в землю на глубину 0,7 м, приварены к горизонтальным электродам из той же стали.

Расчетные удельные сопротивления грунта с учетом повышающих коэффициентов (2,2 для горизонтальных электродов и 1,5 для вертикальных [5]) составляют    

                                 rрасч.г  = 2,2 × 200 = 440 Ом × м

                                 rрасч.в = 1,5 × 200 = 300 Ом × м

Определяем сопротивление растекания одного вертикального электрода диаметром20 мм и длиной 2 м при погружении ниже уровня земли на 0,7 м определяется по следующей формуле

            ,             (29)

где t – расстояние от уровня земли до середины электрода для нашего случая t = 1,7 м при наших условиях

 Ом

Приняв расстояние между электродами 5 м и считая, что электродов в каждом луче в один ряд, не более 6 штук находим из [6] коэффициент использования вертикальных электродов КИВ = 0,8.

Определяем примерное число вертикальных заземлителей по следующей формуле

                                                                                 (30)

Коэффициент использования горизонтальных электродов находим из [6]

КИГ = 0,86.сопротивление растекания одного горизонтального электрода определяется по следующей формуле

                               ,                                        (31)

где t – расстояние от электродов до поверхности земли, м;

lГ  -  общая длина горизонтальной части заземляющего устройства.

Уточняем величину сопротивления растекания, которую должен иметь вертикальный электрод

Уточняем число вертикальных электродов 

Окончательно принимаем 16 вертикальных электродов, при этом сопротивление заземляющего устройства 3,7 Ом < 4 Ом  это означает, что выбранное заземляющее устройство удовлетворяет требованию, изложенному в пункте 1.7.62  ПУЭ.

Заземляющее устройство соединяем сваркой с заземляющим выпуском опоры, что еще более понижает общее сопротивление растекания.

     3 Экономическая часть

3.1 Технико-экономическое сравнение вариантов

Технико-экономическое сравнение в данном проекте предусматривается для двух вариантов электроснабжения садоводства. Первый вариант предусматривает электроснабжение от двух ТП, а второй вариант предусматривает электроснабжение от одной ТП. Эти два варианта необходимо сравнить по приведённым затратам.

Капитальные затраты рассчитываются для каждого варианта отдельно и определяются по следующей формуле

                                    Кi = KТПi + KЛi ,                                                         (32)

Где КТПi – стоимость трансформаторной подстанции и её монтажа из [ ], руб;

 КЛi – стоимость воздушной линии 0,38 кВ, справочная величина взятая из [ ], руб.

                                    К1 = 148000 + 515685 = 663685 руб.

                                    К2 = 8400 + 541260 = 625260 руб.

Расходы на электроэнергию определяются для каждого варианта отдельно по следующей формуле

                               СЭi = А×W ,                                                                   (33)

где А – потери мощности воздушной линии трансформатора кВт/год;

W – стоимость электроэнергии составляет 0,27 руб/кВт×ч.

Потери мощности включают в себя потери в ВЛ и потери мощности в трансформаторе и определяются по следующей формуле

                                       А = DРс + DРхх + DРкз ,                                               (34)

где DРс – потери мощности в сетях ВЛ, кВт;

DРхх­ – потери мощности в трансформаторе при холостом ходе, кВт;

DРкз – потери мощности в трансформаторе при коротком замыкании, кВт.

                                      А1 = (6,469 + 1927,2 + 2600)×2 = 9060 кВт×ч  

                                      А2  = 9,857 + 3591 + 6110 =9711 кВт×ч

Расход на электроэнергию определяется по формуле 20

                                    СЭ1 = 9060 × 0,27 =2446 руб/год

                                    СЭ2 = 9711× 0,27 = 2621 руб/год

 Эксплуатационные расходы для каждого варианта отдельно определяются по следующей формуле

                                    Сi = СЭi + CТоi + СРi ,                                                  (35)

где CТоi – стоимость технического обслуживания составляет 5% от Кi;

СРi – стоимость ремонта составляет 2% от Кi .

                           С1 = 2446 + 33184 + 13273 = 48903 руб/год   

                           С2 = 2621 + 31263 + 12505 = 46389 руб/год

Приведённые затраты для каждого из вариантов определяются следующим образом          

                               Зi = Ci + Eн × Кi ,                                                            (36)

где Ен –

                               З1 = 48903 + 0,15 × 663685 = 148445 руб/год

                               З2 = 46389 + 0,15 × 625260 = 140781руб/год

Годовая экономическая эффективность определяется следующим образом

                              Эг = З1 – З2 ,                                                                   (37)

                              Эг = 148455 – 140781 = 7674руб/год

Исходя из результатов расчетов мы видим что по приведенным затратам в данном технико – экономическом сравнении целесообразно принять второй вариант по которому электроснабжение предусматривается от одной ТП.

4 Монтаж воздушных линий напряжением 380/220 В

4.1 Общие положения

Передача и распределение электрической энергии в сельских населенных пунктах осуществляется как правило, по четырех проводной системе с номинальным напряжением 380/220 В с глухим заземлением нейтральной точки. Распределение электроэнергии от подстанций производится по трех проводной системе. Применение этих систем обусловлено необходимостью одновременного питания трехфазных двигателей напряжением 380 В и однофазных осветительных ламп и бытовых электроприборов напряжением 220 В от одного и того же трансформатора.

Воздушные линии напряжением 380/220 В выполняются неизолированными проводами с креплением проволочной вязкой на штыревых изоляторах, закрепляемых при помощи крюков или штырей на опорах.

На воздушных линиях в сельской местности принят следующий порядок расположения проводов на опорах: на самом верху фазные провода, ниже фонарный провод и в самом низу нулевой провод.

Полнофазным называется участок линии, на котором имеются фазные провода всех фаз и нулевой провод. Неполнофазным называется участок линии, на котором имеются фазные провода некоторых фаз и нулевой провод.

4.2 Монтаж заземления для ВЛ 0,38 кВ

На линиях 380/220 В с глухозаземленной нейтралью кроме заземления нулевого провода на ТП устраивают повторные заземления нулевого провода, заземление арматуры железобетонных опор, а так же устраивают грозозащитные заземления металлических штырей и крюков.

Заземлению подлежат крюки и штыри на опорах для снижения величины потенциалов грозовых перенапряжений в населенных местностях с одноэтажной застройкой на ВЛ, не экранированных высокими деревьями, трубами и т.п. Заземление устраивают на всех опорах, где имеется повторное заземление нулевого провода: на опорах с ответвлениями к вводам в школы, ясли, больницы и другие помещения, где может быть сосредоточенно много людей.

Арматуру железобетонных опор и установленные на них штыри и крюки фазных проводов, кронштейны и корпуса светильников следует заземлять путем механического соединения путем металлического соединения с заземленным нулевым проводом. Повторное заземление нулевого провода устраивается через каждые 250 м, а так же на концах линий и ответвлений длиной более 200 м независимо от материала опор и на вводах в животноводческие и птицеводческие помещения, а так же на опорах с грозозащитным заземлением.        

4.3 Механизация строительно-монтажных работ

Строительно-монтажные работы на ВЛ ведутся поточно-скоростным способом специализированными отрядами входящими в механизированную колону.

Все работы на ВЛ выполняются с помощью машин, механизмов,

 приспособлений, которыми оснащена механизированная колонна. Поточное строительство ведется по заранее разработанному графику с применением типовых опор, все детали которых изготовляют на заводах и полигонах железобетонных конструкций. 

 Бурение котлованов под промежуточные опоры осуществляют буровыми лопастными или шнековыми механизмами. Шнековые механизмы позволяют вести бурение в гравелистых грунтах, содержащих мелкие валуны. Рытье котлованов под сложные опоры выполняют экскаватором или машинами с большими размерами лопастных буров. Для установки опор должны применяться машины, имеющие грузоподъемность и вылет стрелы, соответствующие весу и длине устанавливаемых опор.

Засыпку котлованов производят выбранным грунтом с уплотнением, обеспечивающим доведение объемного веса до 1,7 т/м3.Уплотнение производят слоями по150 мм и трехкратным трамбованием. Перед закреплением опор в грунт они должны быть выверены. При этом проверяют нахождение опоры в створе линии, вертикальность опоры вдоль и поперек трассы, горизонтальность траверсы и ее перпендикулярность к оси линии.

Раскатку проводов производят при помощи трактора или автомашины с раскаточных тележек, на которых устанавливают три барабана с проводами. Концы проводов закрепляют на концевых опорах. Раскатку следует вести одновременно с трех или двух барабанов. На пяти-проводных участках линий с одной стороны раскатывается три провода, а с другой стороны опор два при обратном ходе раскаточных средств. Скорость раскатки не должна превышать 3 км/ч. Не допускаются резкие перегибы и перекручивание провода, обрезание петель и вытягивание их. Концы проводов для надежного электрического контакта соединяют термитной сваркой. Если соединение провода выполняют в пролете, что допускается для проводов одной и той же марки и сечения, то место натяжения разгружают от тяжения с помощью овального соединителя и петли. Овальные соединители применяют при анкерном креплении проводов и при двойном креплении на промежуточных переходных опорах. Овальные соединители спрессовывают обжимными клещами.

На линиях 380/220 В каждый провод натягивают отдельно с помощью трактора или автомашины. Величины стрел провеса проводов определяют в зависимости от длины пролета и температуры воздуха  во время монтажа. При натягивании провода монтажную стрелу провеса регулируют визированием в первом и последнем пролетах анкерного участка. На линиях 6 – 10 кВ натягивают одновременно три провода через уравнительные блоки при помощи трактора или автомашины.

5 Техника безопасности

5.1 Техника безопасности при монтаже воздушных линий

Монтаж воздушных линий связан с подъемом людей и материалов на высоту, и по этому возникает опасность падения, ушибов и ранений.

Как правило, подъем и опускание опор ВЛ производится с помощью механизмов.

Во время опускания нижнего конца опоры в котлован никто из рабочих не должен находится в нем. Оставлять котлованы с незаконченной засыпкой на обеденный перерыв или до следующего дня не допускается.

При сооружении ВЛ в населенных пунктах руководитель работ должен обеспечить охрану сооружаемого объекта; на участке произведения работ никто из посторонних не должен находиться.

Обслуживание механизмов, применяемых на монтаже опор и проводов ВЛ, разрешается только обученным рабочим, прошедшим проверку знаний по эксплуатации механизмов и по безопасности их обслуживания.

Рабочие-монтажники должны быть обучены сигналам, согласно которых регулируется работа подъема и опускания грузов. У монтажника работающего на высоте, рабочий инструмент помещается в карманах монтерского пояса

Во избежание ранения при падении с высоты инструмента или каких либо материалов, запрещается находиться под опорой, люлькой или телескопической вышкой во время работы.

При подъеме на опору тяжелых предметов необходимо пользоваться специальной веревкой, перекинутой через блоки; подъем тяжестей производит рабочий, стоящий на земле, находясь несколько в стороне.

Для  защиты рук от ранения при раскате провода необходимо пользоваться брезентовыми рукавицами.

На время работ по монтажу или демонтажу ВЛ большой протяженности  отдельные смонтированные участки длиной 3-5 км необходимо заземлять и замыкать накоротко на случай появления в линии наведенного напряжения соседних линий, находящихся в работе, или от грозового облака.

5.2 Монтаж силовых трансформаторов и

     распределительных устройств

При монтаже распределительных устройств, силовых трансформаторов  

Работа монтажников обычно связанна с перемещением тяжести на высоту, а также с выполнением ряда слесарных работ. При этом возможны ранения и ушибы.

Подъем деталей весом более 20 кг должен производиться двумя рабочими. При массе конструкций или оборудования выше 50 кг  поднимать их следует с помощью блоков лебедки.

При установке различных конструкций  закрытых РУ, закрепляемых  в стенах, потолках и полях зданий цементным растворам, не следует удалять поддерживающие конструкции до полного затвердевания раствора.

При подъеме на конструкцию разъединителей, отделителей и короткозамыкателей их необходимо установить в положение “включено”, так как в этом положении исключается возможность травмирования ножевыми контактами рубящего типа. Все выключатели, автоматы, электромагнитные приводы и другие, аппараты снабженные возвратным  пружинами или механизмами свободного расцепления, следует перемещать в положении “отключено”.

При регулировке выключателей и разъединителей с автоматическими приводами должны быть приняты меры против непредвиденного включения или отключения приводов случайным лицом или самопроизвольно, так как при этом возможны ушибы движущимися частями механизма выключателя рабочего, производящего регулировку. Для этого плавкие вставки предохранителей в цепях управления снимаются. Если в процессе регулировки потребуется включить оперативный ток, то установка вставок предохранителей допускается только после удаления всех людей от привода выключателя.   

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6