Файл: Справочник для курсовой.doc

5.10.2. Расчет заземления на тп-2 10/0,4 кВ населенного пункта

Заземляющее устройство (ЗУ) ПС 10/0,4 кВ одновременно используется при напряжениях ниже и выше 1000 В. Поэтому, согласно ПУЭ [16, п. 1.7 57], сопротивление ЗУ (R_з) должно быть не более (49) R_з  125/I_знз, где I_знз – расчетный ток замыкания на землю, А, определяемый по формуле [12, с. 108]

I_знз = U_н(l/350 + l_КЛ/10),

где U_н = 10 кВ – номинальное напряжение; l_ВЛ, l_КЛ  длина соответственно воздушных и кабельных линий (км), электрически соединенных между собой и отходящих от общих шин.

В нашем случае l_КЛ = 0, а общая длина воздушных линий 10 кВ, отходящих от ГПП 110/10 кВ, составляет

l_ВЛ = 200 + (2,5 + 4,5)2 + 0,8 = 214,8 км.

Тогда

I_знз = 10(214,8/350) = 6,14 А, R_з  125/6,14 = 20,3 Ом.

К ЗУ на ТП 10/0,4 кВ присоединяется и нейтраль трансформатора 10/0,4 кВ. Поэтому, согласно ПУЭ [16, п. 1.7.62], сопротивление этих ЗУ должно быть не более 4 Ом. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей (в нашем случае их нет), а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода ВЛ 0,38 кВ (количество ВЛ не менее двух). При этом сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали трансформатора, должно быть не более 30 Ом (при линейном напряжении 380 В). Удельное сопротивление земли ρ более 100 Ом  м допускает увеличение этих норм в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.

Выполним подробный расчет заземления ТП2 10/0,4 кВ с тремя отходящими линиями. На КЛ и ВЛ (табл. 68) число повторных заземлений нулевого провода равно 15, а их общее сопротивление 2 Ом. Таким образом, при учете повторных заземлений обеспечивается величина сопротивления ЗУ R_з < 4 Ом. Однако, как уже отмечалось, в непосредственной близости от нейтрали трансформатора должен находиться заземлитель с сопротивлением не более 30 Ом (при удельном сопротивлении грунта ρ < 100 Ом  м). Так как 30 Ом > 20,3 Ом (20,3 Ом – предельная величина сопротивления ЗУ по величине тока замыкания на землю), то на ТП-2 необходимо выполнить ЗУ с сопротивлением R_з < 20,3 Ом. Примем следующие исходные условия для расчета ЗУ.

Заземляющее устройство выполняется в виде прямоугольного контура из горизонтально проложенной на глубине 0,8 м круглой стали диаметром 10 мм и из расположенных по этому контуру вертикальных стержней из угловой стали 40  40  4 мм длиной l_В = 3 м, отстоящих друг от друга на одинаковом расстоянии а = l_В = 3 м. Удельное сопротивление глина (табл. П1.10) ρ = 60 Ом  м.

Расчетное значение удельного сопротивления грунта находится по формуле

ρ_р = Kρ,

где K – коэффициент сезона (табл. 49), равный K_В = 1,65 для вертикальных заземлителей и K_Г = 5,4 – для горизонтальных заземлителей на глубине 0,8 м.

Тогда расчетное значение удельного сопротивления грунта составит для вертикальных стержней: ρ_рВ = 1,65  60 = 99 Ом  м, для горизонтальных заземлителей [12, с. 114]: ρ_рГ = 5,4  60 = 324 Ом  м.

Сопротивление одного стержня из угловой стали, верхний конец которого находится на глубине до 0,8 м, находим по формуле (50):

В этом выражении l = l_В = 3 м – длина стержня, В – ширина полки уголка, м (В = 0,04 м).

Ориентировочное число вертикальных стержней без учета их взаимного экранирования по формуле (51)

n = R_В.ст/R_з = 28,33/20,36 = 1,39.

Однако со стороны входа на ТП-2 для выравнивания потенциала должны располагаться два вертикальных стержня, причем пройти на территорию ТП можно как с одной стороны, так и с другой. Поэтому принимаем n = 4.

При n = 4 и отношении a/l = 1 коэффициент использования вертикальных стержней в замкнутом контуре η_ср = 0,5 [16] (рис. 5, а). Тогда результирующее сопротивление всех вертикальных стержней с учетом их взаимного экранирования (52)

R_рез.с = R_ст/(n_ср) = 28,33/(4  0,5) = 14,17 Ом.

Сопротивление горизонтального заземлителя длиной l_Г = nа = 4  3 = 12 м [16, с. 115116] (53):

155,74 Ом,

где d – диаметр заземлителя, м; t_п – глубина заложения заземлителя, м; η_пк – коэффициент взаимного экранирования горизонтального заземлителя в замкнутом контуре при n = 4 и отношении a/l = 1, η_пк = 0,27 (рис. 5, б).

Тогда с учетом экранирования стержнями результирующее сопротивление заземлителя ТП 10/0,4 кВ определяется по формуле (54) [12]:

Ом.

Таким образом, результирующее сопротивление всего ЗУ меньше 20,3 Ом, что и требовалось достичь.

Аналогично выполняется расчет ЗУ для ТП-1 и ТП-3.

5.11. Определение технико-экономических показателей передачи электроэнергии по сети 0,38 кВ населенного пункта

В настоящее время, характеризуемое переходным периодом экономических реформ, в т. ч. и реформированием электроэнергетики, выполнение расчетов себестоимости передачи энергии затруднено по многим причинам. Главными причинами являются отсутствие на сегодняшний день фиксированных цен на электрооборудование линий электропередачи и подстанции, постоянно изменяющиеся тарифы на электроэнергию, связанные с отказом от централизованного энергоснабжения и введением конкурентного рынка. Поэтому приведенные ниже расчеты носят достаточно условный характер и выполнены в чисто учебных целях, чтобы показать один из способов определения приведенных затрат и себестоимости электроэнергии в сетях низкого напряжения.

При выполнении приняты следующие исходные положения.

1. Капитальные затраты на элементы сетей принимались в ценах 1991 г. (табл. 5156). Такой же принималась оплата одной условной единицы – 28 руб./год.

2. Нормы реновационных отчислений для ВЛ 0,38 кВ и электрооборудования подстанций 10/0,4 кВ также приняты в соответствии с постановлением СМ бывшего СССР, а амортизационные отчисления  в соответствии с нормативами бывшего Госплана СССР, действовавшими до 1991 г.

В учебном процессе при выполнении курсовых и особенно дипломных проектов студенты по указанию руководителя должны внести в исходные технико-экономические показатели коррективы, соответствующие официальному уровню инфляции или решать задачу посредством современных сегодня бизнес-планов.

Прежде чем провести расчеты технико-экономических показателей спроектированной сети 0,38 кВ, необходимо определить потери мощности и электрической энергии в ней, т. к. эти параметры играют важную роль в этих расчетах.

1. Определение потерь мощности и энергии в линиях 0,38 кВ. Возможен непосредственный прямой расчет потерь мощности в ВЛ и КЛ по величинам активного сопротивления каждого участка сети и протекающего по нему тока. Для линии № 1, отходящей от ТП-2 и состоящей из одного участка и двух параллельно проложенных кабелей, потери мощности составляют

кВт.

Для разветвленных линий подобный расчет вручную достаточно трудоемок и его упрощают с помощью коэффициента связи (K_н/м) между U и Р (63) и коэффициента разветвления K_раз. Потери мощности в процентах (Р_%) определяют по выражению (63). Потери мощности (кВт) находятся по формуле

где S_г и cos  соответственно расчетная мощность и коэффициент мощности головного участка, значения которых для линий 0,38 кВ ТП-2 принимаются по табл. 56 и 57.

Потери электрической энергии:

W = P.

Время максимальных потерь  зависит от многих факторов – коэффициента заполнения графика загрузки линии, коэффициента формы и т. п. Анализ типовых графиков потребителей показал, что значение  можно оценить по приближенной формуле

где K_з – коэффициент заполнения сезонного или годового графика нагрузки, а Т – число часов, для которого вычисляются потери, для года Т = 8760 ч. Учитывая, что для годового графика K_з = Т_max/8760, время максимальных потерь можно определить по выражению

(70)

Рекомендуемые значения Т_max и  для годовых графиков нагрузки принимаются в соответствии с табл. 50.

В табл. 69 для всех ВЛ населенного пункта (кроме короткой кабельной линии № 1 от ТП-2) приведены все необходимые данные для определения потерь мощности и электроэнергии. В силу сокращения объема данного пособия электрический расчет для линий ТП-3 в разд. 5.6 не включен, но в табл. 69 приведены данные по мощностям головных участков.

Таблица 69

Годовое потребление и потери электроэнергии и мощности

в линиях 0,38 кВ населенного пункта