Проектирование электроснабжения здания и трансформаторной подстанции

1. Введение

2. Характеристика потребителей

3. Расчет электрических нагрузок

4. Выбор питающих напряжений

5. Выбор мощности и числа питающих трансформаторов

6. Выбор схемы электроснабжения

7. Расчет токов короткого замыкания

8. Релейная защита и автоматика

9. Выбор и расчет токоведущих частей

9.1 Выбор питающих кабельных линий

9.2 Выбор Кабельных линий (от ТП 6/0.4 до ВРУ)

10. Выбор электрооборудования выше 1000 в

10.1 Технические данные камер КСО-299

10.2 Выбор высоковольтной аппаратуры

11. Выбор электрооборудования и аппаратов ниже 1000 В

11.1 Техническая характеристика щитов

11.2 Выбор автоматического выключателя на низком напряжении

11.3 Выбор предохранителей

12. Электрическое освещение

12.1 Проектирование и расчет искусственного освещения

12.2 Выбор нормируемых параметров

12.3 Выбор системы освещения

12.4 Выбор типов источников света и светильников и мест их размещения

12.5 Расчет осветительной установки

13. Расчет заземления

14. Молниезащита

15. Экономическая часть

15.1 Расчет расхода электроэнергии и стоимости электроэнергии

15.2 Расчет затрат на приобретение и монтаж электрооборудования

16. Охрана труда и экология

16.1 Раздел 1

16.2 Раздел 2

16.3 Экология Заключение Литература

1.

Введение

В настоящее время на проектировании подстанций занято огромное количество инженерно-технических работников, накопивших значительный опыт. Однако в бурный прогресс в технике и, в частности, в энергетике выдвигают все новые проблемы и вопросы, которые должны учитываться при проектировании и сооружении современных сетевых объектов.

Главная схема электрических соединений подстанции является тем основным элементом, который определяет все свойства, особенности и техническую характеристику подстанции в целом. При выборе главной схемы неотъемлемой частью ее построения являются обоснование и выбор параметров оборудования и аппаратуры и рациональная их расстановка в схеме, а также принципиальное решение вопросов защиты, степени автоматизации и эксплуатационного обслуживания подстанции. Последние вопросы в свою очередь оказывают непосредственное влияние на наличие или отсутствие эксплуатационного и ремонтного персонала на подстанции.

При проектировании ТП решены следующие вопросы, являющиеся исходными для выполнения проекта подстанции:

Назначение и роль подстанции.

Схема присоединения к системе.

Число отходящих линий, их назначение и режимы работы.

Уровни напряжения на шинах подстанции.

Мощность и токи короткого замыкания на сторонах ВН и Н Н.

Ожидаемые величины кратностей внутренних перенапряжений, требования к координации изоляции, требования к выключателям и характеристикам защитных разрядников.

Режим заземления нейтралей трансформаторов.

Требования к схеме подстанции, вытекающие из расчетов электродинамической устойчивости.

Надежность уже выбранной главной схемы электрических соединений определяется надежностью ее составляющих элементов, в число которых входят силовые трансформаторы, отделители, разъединители, короткозамыкатели, сборные шины, выключатели, а также линии электропередачи.

Данный дипломный проект отражает процесс проектирования электроснабжения Бизнес Центра, выбор и расчет оборудования расположенного во встроенной трансформаторной подстанции здания Бизнес-центра.

В ходе проектирования затрагиваются все аспекты проектирования электроснабжения необходимые для нормального функционирования Центра при номинальных и послеаварийных режимах, спроектировано необходимое заземление.

При проектировании того или иного оборудования необходимо рассматривать несколько вариантов, и при обосновании выбора нужно проводить технико-экономические расчеты всех вариантов, чтобы затраты на проект были минимальны.

Исходный данные для проектирования были получены путем практического подсчета мощности потребителей.

Основные показатели проектируемого здания указаны в таблице № 1.

Таблица № 1. Основные показатели.

2. Характеристика потребителей Целью дипломного проекта является проектирование электроснабжения 17 эт. здания Бизнес Центра.

Приемники электрической энергии делят на:

-приемники трехфазного тока, напряжением выше 1 кВ с частотой 50 Гц;

-приемники трехфазного тока, напряжением до 1 кВ с частотой 50 Гц;

-приемники однофазного тока, напряжением до 1 кВ с частотой 50 Гц;

-приемники, работающие с частотой отличной от 50 Гц.

Электроснабжение Бизнес-центра ведется на переменном токе с частотой 50 Гц.

Также приемники могут быть разделены на группы по сходству режимов работы, т. е. по сходству графиков нагрузки. Это позволяет более точно находить среднюю и расчетную нагрузку узла системы электроснабжения, к которому присоединены группы различных по режиму работы приемников.

Различают три характерные группы электроприёмников:

1) приемники, работающие в режиме с продолжительной неизменной или мало меняющейся нагрузкой;

2) приемники, работающие в режиме кратковременной нагрузки;

3) приемники, работающие в режиме с повторно-кратковременной нагрузкой.

Кроме того, электроприемники подразделяются по категориям электроснабжения. Существуют следующие категории электроприемников:

I категория — перерыв в снабжении которых может привести к опасности для жизни людей, поломку дорогостоящего оборудования.

II категория — перерыв в работе которых может привести к массовому недовыпуску продукции, простою механизмов и рабочих.

III категория — прочие.

3. Расчет электрических нагрузок Первым этапом проектирования любой системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения.

Потребители обычно работают не одновременно и не все на полную мощность, поэтому фактически нагрузка энергосистемы всегда меньше суммы индивидуальных мощностей потребителей.

Для определения электрических нагрузок в зависимости от стадии проектирования и места расположения расчетного узла в схеме электроснабжения применяют методы упрощенные и более точные.

Определяют установившиеся мощности:

.

Вычисляют средние активные и реактивные мощности за наиболее загруженную смену:

где — коэффициент использования электрооборудования (из справочников),

— коэффициент реактивной мощности (из справочников).

Полная мощность, потребляемая зданием:

.

Таблица № 2. Расчетные величины нагрузок.

=886.7 кВА

4. Выбор питающих напряжений Выбор питающих напряжений и напряжений распределительных сетей зависит от мощности потребляемой зданием, его удаленности от источника питания, напряжения источника питания, количества и единичной мощности электроприемников.

Электроснабжение проектируемого Бизнес-центра осуществляется от двух подстанций: ПС-127 и ПС-29 с напряжением на высокой стороне — 110 кВ, на низкой — 6 кВ, от них идут две линии до РУ-6 кВ. Далее от РУ-6 кВ идут кабели к трансформаторам, где напряжение понижается до 380(220)В.

Значение первичного напряжения (6 кВ) существенное не влияет на экономические показатели. Более важным является вопрос выбора напряжения, на котором производится трансформация. Так как большинство потребителей работают на напряжении 380 В (220 В), то обоснование выбора этих напряжений отпадает само собой.

5. Выбор мощности и числа питающих трансформаторов Мощность трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников электроэнергии потребителя. Мощность трансформаторов выбирают с учетом экономически целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания потребителей при отключении одного трансформатора и тго, что нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать сокращение естественного срока его службы.

Основными требованиями при выборе числа трансформаторов является надежность электроснабжения потребителей (учет категории приемников электроэнергии в отношении требуемой надежности), а также минимум затрат на трансформаторы с учетом динамики роста электрических нагрузок.

Для выбора числа и мощности трансформаторов необходимо определить значение коэффициента загрузки и количество трансформаторов устанавливаемых на каждой подстанции.

Так как представлены потребители I и II категории, то, а число трансформаторов не менее двух.

Выбор мощности трансформатора производится по формуле:

где n — число трансформаторов на подстанции (n=2),

S — мощность данной подстанции,

— коэффициент загрузки.

Полная мощность: .

Предварительно:

Производим технико-экономическое сравнение вариантов (таблица № 3)

I вариант — 2 трансформаторов мощностью 1000 кВА,

II вариант -2 трансформаторов мощностью 630 кВА.

Таблица № 3. Технико-экономическое сравнение вариантов.

Для определения потерь электроэнергии находят потери в трансформаторах (таблица № 4):

Общие суммарные потери на трансформаторе:

Таблица № 4. Технические данные трансформаторов.

(Данные взяты из «ИнформЭлектро» 03.20.01−98).

Как видно из расчетов, капитальные затраты и эксплуатационные расходы имеют различия, оценив варианты и учитывая технические показатели и возможности трансформаторов по перегрузкам выбираем вариант № 1.

6. Выбор схемы электроснабжения Электроснабжение Бизнес-центра осуществляется от двухтрансформаторной подстанции 6/0,4кВ с мощностью трансформаторов 1000 кВА.

При выборе схемы электроснабжения главной задачей является выбор между радиальной и магистральной схемами, также есть вариант применения смешанных схем.

Схема радиального питания трансформаторов широко применяется в базовых отраслях промышленности (с глухим присоединением). Радиальная схема надежнее, чем магистральная, и поэтому чаще применяется для электроснабжения потребителей I и II категории. В Бизнес-центре установлены потребители I и II категории, следовательно, при любой аварии все они должны быть резервно запитаны по другим линиям, трансформаторам.

Магистральная схема отличается меньшей надежностью электроснабжения и большим числом отключенных потребителей (что в некоторых случаях недопустимо), но она экономичнее за счет меньшего количества используемых ячеек и меньшей длины кабельных линий. Также не рекомендуется присоединять к одной магистрали более трех трансформаторов (по 1000 кВА). Магистральные схемы в основном применяются для трансформаторов небольшой мощности.

Электроснабжение ТП 6/0.4 осуществляется по двум кабельным линиям (КЛ) от ПС-127 и ПС-29, длина КЛ менее 3 км, значит необходимости устанавливать вводной выключатель, нет. С другой стороны ПС-127 и ПС-29 находятся в ведении другой эксплуатирующей организации, что требует установку коммутационной аппаратуры. Следующий фактор необходимости установки аппаратуры — создание видимого разрыва (при осмотрах и ремонтных работах).Схема электроснабжения представлена на рисунке № 1.

Рис. 1. Схема электроснабжения Бизнес-центра.

7. Расчет токов короткого замыкания Для электроустановок характерны четыре режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным, а остальные — продолжительными режимами.

Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов, и проверяются по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

Коротким замыканием называется всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановок системы электроснабжения между собой или с землей.

Причинами КЗ являются: обрыв, схлестывание проводов; механические повреждения изоляции (перенапряжение, старение изоляции); пробой изоляции; удар молнии в ЛЭП (ВЛ, КЛ).

Вследствие КЗ в цепях возникают опасные для элементов сети токи, приводящие к их повреждению. Поэтому для обеспечения надежной работы электрической сети, электрооборудования, устройств релейной защиты производится расчет токов КЗ.

Расчетные условия для короткого замыкания выбираются наиболее тяжелые, но достаточно вероятные.

Различают следующие виды КЗ:

— однофазное,

— двухфазное,

— трехфазное,

— двухфазное на землю,

— двухфазное с одновременным замыканием, обрывом

Вид и точка КЗ определяются необходимостью расчета. Расчетная точка КЗ находится в непосредственной близости от рассматриваемого элемента с учетом наиболее тяжелых условий в данном режиме КЗ.

Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров электрооборудования принято трехфазное КЗ.

Для расчетов токов КЗ необходимо составить расчетную схему замещения, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи — электрическими (рисунок № 2).

Расчет токов КЗ выполняем в именованных единицах.

В данных указаны токи КЗ на подстанциях №№ 27, 129:

— точка К1: I_no=10 кА,

— точка К1,1: I_no=8 кА.

Данные токи приведены, для того чтобы можно было определить сопротивление системы:

— до точки К1:

— до точки К1,1:

.

Электроснабжение Бизнес-центра производится от двух независимых подстанций, поэтому для нахождения токов КЗ вначале предполагается, что предприятие подключено только к ПС-127, затем — только к ПС-29.

Рис. 2. Схема замещения Сопротивления элементов схемы замещения.

Сопротивление КЛ до ТП:

где l — длина КЛ, км.

— от ПС-127: l=1.3 км, ,

— от ПС-29: l=0.04 км, ,

Сопротивление КЛ:

где l=0,4 — длина КЛ, км.

Сопротивление трансформатора:

Полное сопротивление всех элементов (до точки КЗ):

.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ:

.

Ударный ток КЗ:

где К_у — ударный коэффициент.

где T_a — постоянная затухания времени в цепи КЗ

.

Ударный ток КЗ (действующее значение):

где q — коэффициент действующего значения ударного тока.

.

Все полученные значения по токам КЗ заносятся в таблицу № 5.

Таблица № 5.

Из таблицы № 5 видно, что наибольшие значения токов КЗ при электроснабжении от ПС-29, поэтому именно эти значения токов будут использоваться в дальнейших расчетах.

8. Релейная защита и автоматика

Защита 1 — трансформаторов ТС-1000−6/0,4 кВ

Основными видами повреждений в трансформаторах (автотрансформаторах) являются:

· замыкания между фазами в обмотках и на их выводах;

· замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания);

· замыкания на землю обмоток или их наружных выводов.

В соответствии с этим, согласно ПУЭ, на трансформаторах (? 6 кВ) должны предусматриваться устройства релейной защиты, действующие при:

· повреждениях внутри баков маслонаполненных трансформаторов;

· многофазных КЗ в обмотках и на их выводах;

· витковых замыканиях в обмотках трансформаторов;

· внешних КЗ;

· перегрузках (если они возможны);

· понижениях уровня масла в маслонаполненных трансформаторах;

Для трансформаторов малой и средней мощности (сюда относится и наш защищаемый трансформатор) хорошую защиту можно обеспечить применением мгновенной токовой отсечки в сочетании с максимальной защитой.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений предусматриваем токовую отсечку без выдержки времени, устанавливаемую со стороны питания и охватывающую часть обмотки трансформатора.

Произведем расчет токов срабатывания максимальной защиты.

Из расчетов токов КЗ следует: I⁽³⁾_{к1 min} = 7200 (А) и ток КЗ на стороне 0,4 кВ приведенного к напряжению 6 кВ I⁽³⁾_{к2 min пр.} = 23 800· 0,4/6,3 = 1511 (А).

Рассчитаем коэффициент самозапуска нагрузки:

к_сзп

где I_сзп — ток самозапуска нагрузки, А; I_р.макс. — максимальный рабочий ток, А, за I_р.макс. с учетом «аварийного» отключения второго трансформатора принимаем расчетный суммарный ток двух секций 0,4 кВ.

I_р.макс. = 86,7 (А)

I_сзп

где Х_э — эквивалентное сопротивление, Ом, Х_э = Х_с + Х_кл + Х_тр + Х_нагр. (сопротивления приведены к 6,3 кВ)

(Ом) Х_э = 0,463 + 0,095 + 1,93 + 29,36 = 31,848 (Ом)

(А)

Для работы защиты выбираем схему неполной звезды с двумя трансформаторами тока (первый вариант) и с тремя трансформаторами тока (второй вариант).

Следовательно, ток срабатывания защиты на стороне 6 кВ будет равен:

(А) где к_н =1,1−1,2 — коэффициент надежности срабатывания реле РТ-85;

к_в = 0,8−0,85 — коэффициент возврата реле РТ-85.

Ток срабатывания реле максимальной защиты:

(А) где n_т = 400/5 — коэффициент трансформации трансформатора тока;

к_сх = 1 — коэффициент схемы полной звезды;

Принимаем ток срабатывания реле РТ-85 I_с.р.= 2 (А), тогда:

(А) Проверим чувствительность максимальной защиты трансформатора:

1) при двухфазном КЗ за трансформатором расчетный ток в реле:

(А) (I вариант)

? 1,5

(т.к. основная защита) и, следовательно, схема неполной звезды с двумя реле подходит.

(А) (II вариант)

? 1,5

и, следовательно, схема полной звезды с тремя реле подходит.

2) при однофазном КЗ на стороне 0,4 кВ за трансформатором ток I⁽¹⁾_к? I⁽³⁾_к

(А)

Токовую отсечку выполняем на том же реле РТ-85. Тогда ток срабатывания отсечки:

I_с.о.? к_н · I⁽³⁾ _к.макс. = 1,6 · 1511 = 2417? 2480 (А) где к_н = 1,6 — коэффициент надежности для реле РТ-85.

Но также токовая отсечка предназначена для быстрого отключения всех КЗ:

.

где U_с.мин.=6000 — междуфазное напряжение питающей системы в минимальном режиме ее работы, В; z_с.мин. — сопротивление системы в минимальном режиме до места установки отсечки, Ом; к_н=1,1−1,2 — коэффициент надежности; к₀ — коэффициент, учитывающий зависимость остаточного напряжения () в месте установки отсечки от удаленности трехфазного КЗ.

(Ом)

(А) Условие выполняется.

Коэффициент чувствительности в месте установки равен:

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛК-10−400/5-У4 с n_т =400/5, проверку чувствительности реле защиты и ЭО после дешунтирования, проверку допустимости применения реле РТ-85 по максимальному значению тока КЗ.

1) Проверка на 10% погрешность производится при токе срабатывания отсечки (2480 А):

.

Значению соответствует сопротивление Z_н.доп. = 3,25 Ом.

В режиме дешунтирования сопротивление:

Z_н.расч. = 2 r_пр. + z_р + r_пер.,

где r_пр. — сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм², z_р — сопротивление реле РТ-85, r_пер. — сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 Ом.

(Ом) (Ом)

Z_н.расч. = 2 · 0,05 + 2,5 + 0,1 = 2,7 (Ом) < 3,25 (Ом), что соответствует погрешности е < 10% до дешунтирования ЭО.

2) После дешунтирования ЭО значение Z_н.расч. возрастает на Z_ЭО.

(Ом),

таким образом Z_н.расч. = 2,7 + 2,3 = 5 (Ом) > 3,25 (Ом), погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО превышает 10%.

Определим действительную токовую погрешность при токе надежного срабатывания токовой отсечки.

При Z_н.расч. = 2,7 (Ом) и значение к_{10 доп} = 7,5, коэффициент равен:

Токовая погрешность трансформатора тока f=50%. Однако с учетом низкого коэффициента возврата электромагнитного реле РТ-85 (0,8−0,85) чувствительность защиты после дешунтирования ЭО не снижается и возврата реле не произойдет:

3) Произведем проверку чувствительности ЭО:

При токе надежного срабатывания ЭО 1,4· 5 =7 (А) предельная кратность к₁₀ = 1,4, чему соответствует Z_н.доп. = 7 (Ом), т. е. значительно больше чем Z_н.расч. =3,125 (Ом). Следовательно, е < 10% и тем более f < 10%.

где (А);

I_с.ЭО = 5 (А);

К_у = 1 — коэффициент (неполная звезда с тремя реле), учитывающий уменьшение тока в ЭО по сравнению с током в измерительных трансформаторах реле защиты при двухфазном КЗ за трансформатором.

4) Проверяем точность работы реле типа РТ-85 при максимальном токе К1 (7200 А, точка К3).

По Z_н.расч. = 2,7 определяем к_{10 доп.} = 7,5%, затем к_макс. =7200/400 = 18 и коэффициент, А = 18/7,5 = 2,4 при котором f = 50%, что меньше допустимых 50% для реле типа РТ-85.

(А)

5) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U_{2 макс.}· 18 · 5 · 2,7 = 343,65 (В) < 1400 (В) Таким образом, трансформатор тока типа ТЛК-10 нам подходит по всем параметрам.

Таблица 6. Сводные данные по защите 1.

Защита 2 — расчет уставок защит, установленных на АВР

Потребители на стороне 0,4 кВ являются ответственными (относятся к первой и второй категориям электропотребления), поэтому на стороне 0,4 кВ необходимо установить АВР.

Максимальный ток, проходящий через секционный выключатель:

(А)

где S_р — суммарная полная мощность одной из двух секций 0,4 кВ (для расчета выбираем I секцию), кВ· А;

к_сзп

где I_сзп — ток самозапуска нагрузки, А; I_р.макс. — максимальный рабочий ток, А, за I_р.макс. с учетом «аварийного» отключения второго трансформатора принимаем расчетный суммарный ток двух секций 0,4 кВ.

Ток срабатывания селективной максимальной защиты:

(А) где к_н =1,1 — коэффициент надежности срабатывания реле РСТ-13;

к_в = 0,9 — коэффициент возврата реле РСТ-13.

Принимаем ток срабатывания защиты равным I_с.з. = 1040 (А). Тогда ток срабатывания реле:

(А) где n_т = 2000/5 — коэффициент трансформации трансформатора тока;

к_сх = 1 — коэффициент схемы неполной звезды.

Принимаем ток срабатывания реле РСТ-13−19 I_с.р.=3 (А), тогда

(А) Дальнейшие расчеты приведены в таблице 7.

Коэффициент чувствительности АВР:

.

Токовую отсечку выполняем на реле РТМ. Тогда ток срабатывания отсечки:

I_с.о.? к_н · I⁽³⁾ _к.мин. = 1,4 · 23 800 = 33 320 (А) где к_н = 1, 4 — коэффициент надежности для реле РСТ-13,

I⁽³⁾ _к.мин. — минимальный ток КЗ на стороне 0,4 кВ.

Находим чувствительность токовой отсечки:

Как видно чувствительность токовой отсечки меньше допустимой величины. И поэтому для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой задержкой времени на ступень селективности больше, чем время срабатывания быстродействующих защит предыдущих элементов, т. е. с t_с.о. = 0,40,8 с.

Тогда принимаем I_с.о. = 10 000 (А),

.

Следовательно, время срабатывания токовой отсечки защиты 2 будет равно:

t_со. = t_{со.пред.} + ?t = 0 +0,4 =0,4 с Результаты расчета защиты на реле РТМ тоже приведены в таблице 4.

Принимаем время срабатывания МТЗ:

t_ср = t_{ср.пред.} + ?t = 0,5 +0,5 =1,0 с где t_{ср.пред.} — время срабатывания предыдущей защиты, с;

?t = 0,5 с — ступень селективности.

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛК-10 с n_т=2000/5:

1) Проверка на 10% погрешность производится при токе срабатывания отсечки (10 000 А):

чему соответствует сопротивление Z_н.доп. = 3,25 (Ом) Фактическое сопротивление нагрузки: Z_н.расч. = 2 r_пр. + z_ртм + z_рт + r_пер., где r_пр. — сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм², z_ртм — сопротивление реле РТМ, z_рт — сопротивление реле РСТ-13, r_пер. — сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

(Ом) (Ом)

(Ом)

Z_н.расч. = 2 · 0,05 + 0,022 + 0,16 + 0,1 = 0,382 (Ом) < 3,25 (Ом), что соответствует погрешности е < 10%.

2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

.

При Z_н.расч. = 0,382 (Ом) значение к_{10 доп} = 27, коэффициент:

.

По характеристике f?10, допустимое значение f для реле РТ-40 регламентируются не более 50%.

3) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U_{2 макс.}· 11,9 · 5 · 0,382 = 32,1 (В) < 1400 (В) Таблица № 7. Сводные данные по защите 2.

9. Выбор и расчет токоведущих частей Выбор кабельных линий 6 кВ

Проектирование и сооружение КЛ должны производиться с учетом развития сети, ответственности и назначения линий, характера трассы, способа прокладки, конструкций кабелей.

При определении стандартного сечения жил кабелей исходят из следующих условий:

1.При выборе по механической стойкости Fм самое малое (начальное в таблице сечений жил) сечение должно быть механически стойким.

2.При выборе сечения по нагреву определяют ближайшее большее значение, во всех случаях не следует стремиться повышать сечение без достаточных на то оснований.

3.При выборе сечения по термической стойкости определяют ближайшее меньшее значение (на основании повышенного процента ошибки, заложенного в самом методе расчета).

4.По потерям напряжения выбирают ближайшее большее значение.

После определения минимально допустимого сечения по техническим условиям его сравнивают с экономически целесообразным сечением.

Таблица 8. Выбор кабельных линий.

9.1 Выбор питающих кабельных линий (от ПС к проектируемой ТП)

ТП-6 кВ получает питание от ПС через КЛ напряжением 6 кВ протяженностью L=1,3 км. Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении допустимого нагрева, с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т. п.

По нагреву расчетным током:

По нагреву аварийным током:

Проверим кабель на термическое действие токов КЗ. Сечение кабеля на термическую устойчивость для трехфазного КЗ проверяется по формуле:

По экономической плотности:

Выбираем S_р=95 мм². Принимаем трехжильный кабель (3×95) сечением 95 с алюминиевыми жилами ААШв.

9.2 Выбор кабельных линий (от ТП 6/0.4 до ВРУ)

По нагреву расчетным током:

По нагреву аварийным током:

Проверим кабель на термическое действие токов КЗ. Сечение кабеля на термическую устойчивость для трехфазного КЗ проверяется по формуле:

По экономической плотности:

Выбираем S_р=240 мм². Принимаем кабель (4?240) сечением 240 с медными жилами ВВГ.

10. Выбор электрооборудования выше 1000 В

В данном разделе производится выбор ячеек, выключателей, трансформаторов тока и напряжения с номинальным напряжением более 1000 В.

1. Выбор камер устанавливаемых в РУ-6 кВ.

Камеры необходимые установить в РУ-6 кВ:

1. Для вводных линийКСО-299−10−600-У3.

2. Для отходящих линийКСО-299−1ВВ-600-У3.

3. Секционный включательКСО-299−24−600-У3.

В камерах КСО в зависимости от схемы главных цепей могут быть установлены следующие аппараты:

— масляные выключатели ВПМ-М-10 с приводами ПЭ-11 на 630 и 1000А;

— масляные выключатели ВПМП-М-10 с приводами ППО-10 на 630 и 1000 А;

— вакуумные выключатели ВВ/ТЕL-10 на 400, 630 и 800 А;

— трансформаторы тока типа ТПОЛ-10 на 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000 А;

— трансформаторы напряжения типа НОМ, НАМИ, ЗНОЛ.

(Данные взяты из «ИнформЭлектро» 02.64.10−01).

Камеры серии КСО-299, КСО-299.01 предназначены для работы в электрических установках трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10 кВ для системы с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью.

Структура условного обозначения камер сборных одностороннего

обслуживания КСО-299, КСО-299.01

КСО — ХХХ — ХХ — УЗ ТУ 3414−002−2 917 889−2002

1 2 3 4 5

1 — КСО — камера сборная одностороннего обслуживания

2 — модификация 1999 года:

· 299 — камера шириной 1000 мм

· 299.01 — камера шириной 750 мм

3 — обозначение схемы главных цепей

4 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15 150–69 и ГОСТ 15 543.1−89

5 — обозначение технических условий Структура условного обозначения схемы главных цепей

Х — порядковый номер схемы главных цепей Х — буквенное обозначение:

· ПО — пружинный привод ППО-10 масляного выключателя ВПМП-М-10

· Э — электромагнитный привод ПЭ-11 масляного выключателя ВПМ-М-10

· ЭВ — вакуумный выключатель ВВТЭ-М-10 со встроенным электромагнитным приводом; ЭВОЛИС; ВБЭМ и т. п.

· ТЭ — вакуумный выключатель BB/TEL-10(6)

· Т — трансформатор трехфазный

· А — автоматическое переключение

· Р — ручное переключение Х — номинальный ток главных цепей, А (400, 630, 1000, 1600)

Х — тип трансформатора напряжения или разрядника Пример записи условного обозначения камер КСО при заказе и в других документах:

КСО — 299 — 8ТЭ — 600 — У3 ТУ3414−002−2 917 889−2002

Условия эксплуатации

· Камеры КСО предназначены для работы в следующих условиях:

а) в части воздействия климатических факторов внешней среды исполнения У категории 3 по ГОСТ 15 150–69 и ГОСТ 15 543.1−89.

При этом:

· нижнее значение температуры окружающего воздуха плюс 1? С (для камер КСО без установки обогрева счетчиков) и минус 25? С (для камер КСО с установкой обогрева счетчиков);

· верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха не выше плюс 40? С;

б) высота над уровнем моря до 1000 м;

в) окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая в концентрациях токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров, разрушающих металлы и изоляцию.

· Камеры КСО соответствуют требованиям технических условий ТУ3414−002−2 917 889−2002, по технике безопасности — ГОСТ 12.2.007.3−75.

10.1 Технические данные Основные параметры камер КСО-299, КСО 299.01 указаны в таблице 7.

Таблица № 9.

Таблица № 10. Классификация исполнений камер КСО

Заземляющие ножи, тяги заземляющих ножей и шины заземления (проводники) окрашены в черный цвет.

10.2 Выбор высоковольтной аппаратуры на ТП-6/0,4 кВ Вводные и секционные выключатели.

Вводные ячейки с выключателями ВНА-10−630-У2 (данные из «ИнформЭлектро» 02.01.03 — 01) и каталогов завода производителя ЧЗСЭ «Электросила».

Таблица № 9.

Выключатели на линии к трансформаторам.

Ячейки с выключателями ВВ/TEL-10−20−630-У3 (данные из «ИнформЭлектро» 02.01.03 — 01) и каталогов завода производителя ЧЗСЭ «Электросила», с трансформаторами тока типа ТЛК10−0,5/10р-300/5-У3 (данные из «ИнформЭлектро» 02.41.12 — 99).

Таблица № 10.

11. Выбор электрооборудования и аппаратов ниже 1000 В В подстанции монтируется распределительное устройство низкого напряжения (РУНН). В данном разделе производится выбор оборудования входящего в состав РУНН.

1. Выбор шкафов монтируемых в РУНН.

Необходимые типы шкафов низкого напряжения:

— шкаф шинного ввода, тип: ЩО-70;

— шкаф секционный, тип: ЩО-70;

— шкаф отходящих линий, тип: ЩО-70.

Панели распределительных щитов одностороннего обслуживания предназначены для приема и распределения электрической энергии, а также для защиты от перегрузок и токов короткого замыкания в трехфазных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В переменного тока частотой 50 Гц.

Условия эксплуатации:

— высота над уровнем моря не более 2000 м;

— температура окружающего воздуха от минус 45 до плюс 40 ⁰С по ГОСТ 15 543.1−89;

— в закрытых помещениях; окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров, а также производственной пыли в количествах, разрушающих или нарушающих работу панелей.

— группа условий эксплуатации в части воздействия окружающей среды — М2 по ГОСТ 17 516.1−90.

11.1 Техническая характеристика щитов Основные параметры приведены в таблице 11.

Таблица № 11.

11.2 Выбор автоматического выключателя на низком напряжении Устанавливается в шкафу шинного ввода выключатели типа: ВА55−44 334 630−20-УХЛ3

Характеристики выключателя показаны в таблице № 14.

Таблица № 14.

10.3 Выбор предохранителей Выбор производится по следующим параметрам:

1) по номинальному напряжению

; по току продолжительного режима

; по отключающей способности где, — начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ.

12. Электрическое освещение

12.1 Проектирование и расчет искусственного освещения Задачами данного раздела дипломного проекта являются расчет и выбор системы электроосвещения для ТП 6/0,4.

Осветительная установка должна обеспечить достаточную ценность рабочей поверхности и создать благоприятное распределение яркости стен и потолка в зрения. Эти требования положены в основу действующих норм и правил. Электрическое освещение подразделяется на: рабочее, охранное, аварийное. Последнее делится на: освещение безопасности и эвакуационное. При необходимости часть светильников того или иного вида освещения может использоваться для дежурного освещения (освещения в нерабочее время). Искусственное освещение проектируется двух систем: общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное — освещение рабочих мест.

Рабочее освещение следует устраивать во всех помещениях зданий, а также на участках территорий, где производятся работы, движется транспорт.

Проектирование осветительных установок производится в следующей последовательности:

— выбор нормируемой освещенности, качественных показателей освещенияпоказателя, коэффициента запаса;

— выбор системы освещения;

— выбор типов источников света и светильников (с учетом технико-экономических показателей и необходимого спектрального состава), а также мест их размещения;

— расчет мощности осветительных установок, мощности применяемых ламп и количества светильников;

— поверочный расчет установки на минимальную освещенность.

12.2 Выбор нормируемых параметров Выбор освещенности для разрядных источников света производится на основе СНиП 23−05−95.

Наименьшие размеры объекта различения и соответствующие разряды зрительной работы установлены при расположении объектов различения на расстоянии не более 0,5 м от глаз работающего. При увеличении этого расстояния разряд зрительной работы следует устанавливать с учетом углового размера объекта различения, рад (отношения минимального линейного размера объекта к расстоянию от объекта до глаз работающего): I — менее 0,3· 10−3; II-от 0,3· 10−3 до 0,6· 10−3;III-от 0,7· 10−3 до 1,0· 10−3; IV-от 1,1· 10−3до 2,0· 10−3; V-от 2,1· 10−3до 10,0· 10−3; VIболее 10,1· 10−3.

Подразряды зрительной работы определяются по значениям яркостного контраста К, который рассчитывается в зависимости от яркостей объекта Lо и фона Lф, [K = (Lо/Lф)]: а) малый контраст на темном фоне; б) малый контраст на среднем фоне или средний контраст на темном фоне; в) малый контраст на светлом фоне, средний контраст на среднем фоне или большой контраст на темном фоне; г) средний контраст на светлом фоне, большой контраст на светлом фоне или большой контраст на среднем фоне.

Таблица 15. Нормы освещенности рабочих поверхностей для ТП по СНиП 23−05−95.

12.3 Выбор системы освещения Осветительные установки выполняются по системе либо общего, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно, либо комбинированного освещения, когда к общему еще добавляется местное освещение, дополнительное, создаваемое светильниками непосредственно на рабочих местах. Система общего освещения применяется в производственных помещениях с невысоким уровнем освещенности (до 200 лк). В помещениях с I-III, IVа, IV6, IVв, Vа разрядами работ следует применять систему комбинированного освещения. Предусматривать для них систему общего освещения допускается при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения.

Неравномерность освещенности Emax/Emin в зоне размещения рабочих мест для работ I—III разрядов при люминесцентных лампах должна быть не более 1,3, при других источниках света — 1,5; для работ разрядов IV-VII — 1,5 и 2,0 соответственно.

Неравномерность освещенности допускается повышать до трех в тех случаях, когда по условиям технологии светильники общего освещения могут устанавливаться только на площадках, колоннах или стенах помещения.

В производственных помещениях освещенность проходов и участков, где работа не производится, должна составлять не менее 25% освещенности, создаваемой светильниками общего освещения.

Выбираем систему общего освещения с равномерным расположением светильников в верхней зоне помещения.

12.4 Выбор типов источников света и светильников и мест их размещения Выбор типа источника производится исходя из его экономичности (большая световая отдача при большем или том же сроке службы), правильной передачи цветов освещаемых объектов (там, где это важно) и удобства эксплуатации. Правильная передача цветов обеспечивается цветопередачей, характеризующей влияние спектрального состава источника света на зрительное восприятие цветных объектов, сознательно или бессознательно сравниваемое с восприятием тех же объектов, освещенных стандартным источниками света.

Для освещения помещений, как правило, предусматриваются разрядные лампы (люминесцентные, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ). В случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности применения разрядных ламп допускается использование ламп накаливания. Применение ксеноновых ламп типа ДКсТ внутри помещения допускается в виде исключения, только по согласованию с органами здравоохранения.

Выбор типа светильников производится с учетом требований к его светораспределению; степени защиты по условиям среды; экономичности установки в целом.

Для освещения помещений РУВН и РУНН выбираем светильники типа НПО 21, для освещения помещения трансформаторов светильник ПСХ-60.

Светильники серии НПО 21 предназначены для общего освещения общественных и вспомагательных помещений. В качестве источника света служит лампа накаливания, работающая от сети питания 220 В, 50 Гц.

Класс защиты от поражения электрическим током — 1 по ГОСТ 12.2.007.0−75,

Климатическое исполнение — УХЛ4.

Монтаж: на горизонтальную поверхность.

Светильник ПСХ-60 предназначен для общего или вспомогательного освещения производственных и сельскохозяйственных помещений.

Кол-во и мощность ламп: 1×60 Вт.

Тип патрона: E27.

Масса: 1.2 кг.

Основание: карболитовое чёрного цвета.

Рассеиватель: силикатное стекло, рифлёное При системе общего освещения применяется равномерное и локализованное размещение светильников. При равномерном размещении обеспечивается достаточная равномерность освещенности по всей площади помещения в целом. В этом случае расстояние между светильниками в каждом ряду неизменно, расстояние между рядами берется также постоянным.

При локализованном размещении положение каждого светильника зависит от расположения оборудования. Оно применяется при локализованном размещении станков; в специальных случаях, обусловленных требованием технологии, и, наконец, случае, если по условиям работы невозможно устройство местного освещения.

Наилучшими вариантами равномерного размещения являются шахматное размещение светильников и по сторонам квадрата (расстояния между светильниками в ряду и между рядами светильниками равны). Размещение светильников по сторонам квадрата следует производить с учетом оптимальных значений относительного расстояния /Нр, где — расстояние между светильниками; Нр— высота подвеса светильника над рабочей поверхностью (удаленной от пола на высоту 2,5 м).

Оптимальное расстояние от крайнего ряда светильников до стен при условии размещения возле нее рабочих поверхностей определяется как к = (0,24—0,3). При отсутствии рабочих поверхностей у стен это расстояние может быть увеличено до к = (0,4—0,5) .

12.5 Расчет осветительной установки Расчет осветительной установки ведем по методу коэффициента использования.

1) Исходные данные: площадь помещения: S=6*3=18 м, высота помещения H=3,5 м.

Коэффициент использования осветительной установки показывает, какая часть светового потока ламп с учетом многократных отражений в помещении попадает на рабочую поверхность: