Модернизация системы электроснабжения населенного пункта станица Советская

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»



ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УПРАВЛЕНИЯ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МЕХАТРОНИКИ



                К защите допустить.

                                                                               Заведующий кафедрой

__________М.Ю. Медведев

							«_____» ___________ 2017г.



БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

БР-ЮФУ-130302-РТбо4-8-15-2017



на тему: «Модернизация системы электроснабжения населенного пункта станица "Советская"»



Руководитель:_к.т.н. доцент кафедры ЭиМКостюков В.А.

                             (должность, ученая степень и звание, Ф., И., О.)

	

	Студент: группы РТбо4-8 Дегтева А.Д. ___________________

(группа, Ф., И., О.)



Технический контроль: старший преподаватель Тибейко Иван Алексеевич_

(должность, уч. степень, ф. и. о., подпись)































ТАГАНРОГ 2017 

Содержание

	ВВЕДЕНИЕ	3

		1.	ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ	4

		2.	РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ РЕКОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ	8

		3.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СЕТИ	10

	3.1 Расчетные электрические нагрузки жилых зданий	10

	3.2 Электрические нагрузки общественных зданий и промышленных предприятий	11

		4.	ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ЛИНИЙ И ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ	23

		5.	ВЫБОР ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ	27

	5.1 Выбор трансформаторов	27

	5.2 Выбор сечения проводников	30

		6.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ НОРМАЛЬНЫХ И ПОСЛЕАВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ ВЫБРАННЫХ ВАРИАНТОВ СЕТИ. ОЦЕНКА ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ У ПОТРЕБИТЕЛЕЙ	38

	6.1 Особенности электрического расчета распределительных сетей	38

	6.2 Электрический расчет первого варианта реконструкции сети	39

	6.3 Электрический расчет второго варианта реконструкции сети	42

	6.4 Аварийный расчет режимов сети	48

	6.5 Оценка отклонения напряжения у потребителей	53

	7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ	54

	Список использованной литературы	59






ВВЕДЕНИЕ

Сеть электроснабжения населенных пунктов обеспечивает распределение электрической энергии между потребителями. Распределительная сеть должна иметь высокую надежность и бесперебойное питание потребителей не только в нормальном режиме, но и в ремонтном и аварийных режимах. В случае аварий или же ремонтных работ на одной из линий или трансформаторов сеть электроснабжения должна сохранить питание потребителей без ограничения нагрузки.

Целью данной выпускной квалификационной работы является модернизация распределительной электрической сети населенного пункта «Советская». В данное работе решаются такие задачи как разработка вариантов реконструкции линии электроснабжения, выбор конструктивногоисполнения линий и трансформаторных подстанций, расчет нормальных и послеаварийных режимов выбранных вариантов сети, сравнение и выбор более выгодного варианта по надежности и экономичности.







ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ



	К Особенностям электроснабжения сельской местности относитсямалые плотности электрических нагрузок, составляющих 1-15кВт/км2, набольшой территории. Так же, некоторым сельским потребителемнеобходимообеспечить более высокие показатель надежности электроснабжения.

В данной выпускной квалификационной работе рассматривается электрическая сеть 10 кВ для электроснабжения поселка Советская, находящаяся в Краснодарском крае, Новокубанском районе, содержащая кабельные и воздушные участки. Схема радиальная разомкнутая. Подстанция "Урупская" включает в себя трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ такие как КТП №1433 "Больница", ГКТП ( герметичная комплектная трансформаторная подстанция) №1106 "Урупская", ЗТП №1134 "Школа Урупская ", КТП №1585 "Новостройка", ЗТП №1161 "ул. Октябрьская", КТП №1533 "ул. Ленина", ЗТП №1424 "Клуб", КТП №1389 "Лесничество", ЗТП №1380 "Поселок", ЗТП №1102 (РРЛ), ЗТП №1251 "Зерноток Урупская", КТП №1461 "Артскважина", ЗТП №1379 "Птичник 1", ЗТП №1358 "Котельная 2", ЗТП №1265 "Котельная", ЗТП №1124 "Птицеферма Урупская". Мощность и количество расположенных на ТП трансформаторов приведены в таблице 2.1.

	

Таблица 2.1 - Мощность и количество трансформаторов на ТП

Название ТП

Количество трансформаторов

Мощность трансформаторов, кВА

ГКТП №1161 "Урупская"

1

400

ЗТП №1134 "Школа Урупская "

1

180

КТП №1585 "Новостройка"

1

160

ЗТП №1106 "ул. Октябрьская"

2

160, 60

КТП №1433 "ул. Ленина"

1

63

ЗТП №1424 "Клуб"

2

160

КТП №1461 "Лесничество"

2

100

ЗТП №1334 "Поселок"

2

100

ЗТП №1314 (РРЛ)

2

160, 60

ЗТП №1251 "ЗернотокУрупская "

2

400, 250

КТП №1389 "Артскважина"

1

100

ЗТП №1379 "Птичник 1"

2

400

ЗТП №1358 "Котельная 2"

2

400

ЗТП №1265 "Котельная"

2

400

ЗТП №1344 "Птицеферма Урупская"

2

400





Схема сети приведена на рисунке 2.1 и на листе 1 графической части проекта.

	В состав потребителей входят жилые дома.Так же имеют коммерческие и государственные учреждения: магазины, аптека, предприятия бытового обслуживания, больница, школа, детский сад, баня, церковь, почта и т.д.

С течением времени происходит износ оборудования что приводит к снижению надежности, а также из за увеличения количества потребителей приводит к снижению качество электроэнергии и повышению потерь электроэнергии. В связи с этим возникает необходимость реконструкции сети.

При модернизации сети предусматривается изменение ее электрических параметров, установка дополнительного оборудования для повышения надежности электроснабжения, качества электроэнергии и пропускной способности. Так же может производиться замена проводов налиниях, перевод сети с напряжения 6 кВ на 10 кВ, замена коммутационных аппаратов и другого электрооборудования, установка компенсирующих устройств, средств управления и автоматизации.

По данным, полученным в ПАО "Кубаньэнерго", в сети электроснабжения населенного пункта «Советская» четыре ТП (КТП №1433, ЗТП №1134, КТП №1161, ГКТП №1106) физически устарели и требуют замены, так же планируется перейти на кольцевую схему сельской сети для увеличения надежности электроснабжения. При этом требуют замены или реконструкции физически изношенные линии электропередачи (воздушные линии электропередач заменяем на кабельные).





Рисунок 2.1 Схема электрической сети



РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ РЕКОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ



	В разработанных вариантах, подстанции размещаем вблизи от центров электрических нагрузок. Расположить точно в центрах невозможно из-за отсутствия свободного места.

Одним из вариантов модернизации электроснабжения населенного пункта «Советская» является сооружение новых ТП, замена проводов на линиях, изменение конструктивного исполнения линий (воздушные или кабельные). Планируется убрать старые ТП, такие как ГКТП №1106, КТП №1314, КТП №1161, ЗТП №1134 и КТП №1433 и воздушные линии, соединяющие их. Рядом ГКТП №1106 спроектируем ЗТП №1 Советская. В связи с появлением новых потребителей, в районе новостроек, установим ЗТП №2Советская. Вместо КТП №1161 спроектируем рядом с местом ее расположения ЗТП №3 Советская. Так же будет спроектирована ЗТП №4 Советская вместо ЗТП №1334. ЗТП №5 будет спроектирована на месте 1314.

Поскольку на ЗТП №1424 Урупская и КТП №1389 Лесничество реконструкция производилась пять лет назад, и за это время их нагрузки значительно не изменились, то нецелесообразно производить их реконструкцию.

Вторым вариантом является сооружение мачтовой комплектной трансформаторной подстанции КТПМ. Мачтовая трансформаторная подстанция (МТП) - открытая подстанция, оборудование данной ТП устанавливается на конструкциях (в том числе на двух и более стойках опор ВЛ), с площадкой обслуживания на высоте.

Область применения мачтовых подстанций КТПМ это коттеджные, дачные поселки, объекты сельского хозяйства в районах с умеренным климатом. В среде, содержащей едкие пары, разрушающие изоляцию и металл, а так же в местах которые подвергаются ударам тряске и вибрациям, устанавливатьКТПМ нельзя, так как она для этого не предназначена.

 (КТПМ) соответствуют требованиям ПУЭ, экологических, противопожарных и других норм, и обеспечивают безопасность эксплуатации оборудования при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.

Расположение вводимых подстанций и линий электропередачи приведены на листах 2 и 3 графической части проекта.




ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СЕТИ

3.1 Расчетные электрические нагрузки жилых зданий



Методика расчета электрических нагрузок описана в литературе [6].



Электрическая нагрузка квартир ,кВт, рассчитывается по формуле:

(3.1)

где - удельная электрическая нагрузка электроприемников в квартирах (домах) [6], кВт/квартира,

	n- количество квартир.

Нагрузка силовых электроприемников Pc кВт, рассчитывается по формуле: 

(3.2)

Мощность лифтовых установок Pр. л. , кВт, рассчитывается по формуле:

	(3.3)

где - коэффициент спроса [6],

nл- количество лифтовых установок,

- установленная мощность электродвигателя лифта, кВт. 

Мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляционных установок идругих устройств Рст. у, кВт, рассчитывается по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса kс[6]:

						(3.4)

Мощность резервного электропитания и противопожарной установки не учитывается при расчетах.

Электрическая нагрузка жилого дома, кВт, рассчитывается по формуле:

					(3.5)

где - электрическая нагрузка жилого дома, кВт,

	Рс - расчетннаянагрузка силовых электроприемников жилого дома,кВт,

	ky- коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников (равен 0,9) [6].



3.2 Электрические нагрузки общественных зданий и промышленных предприятий



Определить расчетную нагрузку питающих линий при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений),, кВт, можно по формуле:

				(3.6)

где -наиболее большая нагрузка здания из числа всех зданий подключенных к линии.

- расчетные нагрузки других зданий, питаемых по линии, кВт,

- коэффициент участия в максимуме электрических нагрузок общественных зданий (помещений) или жилых домов (квартир и силовых электроприемников) [6].

Определим расчетные электрические нагрузки для первого варианта реконструкции н. п. Советская.

Таблица 3.1 - Нагрузки трансформаторных подстанций



Номер КТП

Потребители





ЗТП №1

Больница, столовая (полностью электрифицирована), два магазина:



продовольственный и промтовары (с кондиционированием воздуха), 23 жилых домов(с плитами на сжиженном газе), цеха при механизированном приготовлении и раздаче кормов





ЗТП №2

КБО, аптека, почта, 30 коттеджей (с плитами на природном газе), магазин



продовольственный (с кондиционированием воздуха)





ЗТП №3

Жилой дом (8 квартир с плитами на сжиженном газе), дом молитв, 50 коттеджей (с



плитами на природном газе), здание сельского совета





ЗТП №4

Школа (с электропищеприготовлением в столовой и спортзалом, рассчитанная на 500



учащихся), 9 коттеджей (двухквартирные с плитами на природном газе), два жилых



дома (6 этажей, 24 квартир с плитами на сжиженном газе), баня





ЗТП №5

ДК, детский сад, один 24-ех квартирный дом (с плитами на сжиженном газе), 9 жилых



домов (4 этажа, 8 квартир с плитами на сжиженном газе)





КТП №1389

12 коттеджей (с плитами на природном газе)







	Расчетная нагрузка ЗТП №1, питающей больницу, столовую, магазин, жилые дома и цеха.



Полная расчетная нагрузка больницы:

кВ?А,

где кВт - установленная мощность больницы (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка жилых домов:



					где кВт– установленная мощностьстоловой, полностью электрифицированная, с количеством посадочных мест до 400.

					Полная расчетная нагрузка двух магазинов:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность магазинов (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка жилых домов:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность 23 жилых домов (по данным полученные в Кубаньэнерго.

Полная расчетная нагрузка цеха:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность цеха при механизированном приготовлении и раздаче кормов (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка ЗТП №1:



2) Расчетная нагрузка ЗТП №2, питающая КБО, аптека, почта, коттеджи, магазин.



Полная расчетная нагрузка КБО:

	кВ? А,

где  кВт - установленная мощность КБО, состоящего из прачечной, химчистки, парикмахерской, фотоателье, мастерской по ремонту обуви (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка аптеки:

кВА

где кВт - установленная мощность аптеки (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка почты:

кВА

где кВт - установленная мощность почты (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка магазина:

кВА

где кВт - установленная мощность магазина (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка коттеджей:

кВА,

где  кВтустановленнаямощностькоттеджей, с плитами на природном газе.

Полная расчетная нагрузка ЗТП №2:

	кВ?А.

	Расчетная нагрузка ЗТП №3, питающая один жилой дом, церковь, Сельсовет, коттеджи.



Полная расчетная нагрузка церкви:

кВ? А,

где  кВт - установленная мощность церкви (по данным полученные в Кубаньэнерго). 

Полная расчетная нагрузка Сельского совета:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность Сельского совета (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка жилых домов:

	кВ?А,

	где кВт - установленная мощность жилого дома (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка коттеджей:

	кВ?А,

гдекВт - установленная мощностькоттеджей, с плитами на природном газе.

Полная расчетная нагрузка ЗТП №3:

	кВ?А.

	Расчетная нагрузка ЗТП №4, питающая два жилых дома, школа, баня, коттеджи.

Полная расчетная нагрузка бани:

кВ?А,

Где кВт установленная мощность бани (по данным полученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка жилых домов:

	кВ?А,

где  кВт - установленная мощность двух жилых домов (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка коттеджей:

	кВ?А,

где кВтустановленнаямощностькоттеджей, с плитами на природном газе. 

	Полная расчетная нагрузка школы:

кВ?А,

где  кВт - установленная мощность школы (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка ЗТП №4:

	кВ? А.

		Расчетная нагрузка ЗТП №1424, питающая 10 жилых дома, детский

сад, ДК.

Полная расчетная нагрузка детского сада:

кВА,

где  кВт - установленная мощность детского сада (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка жилых домов:

	кВ?А,

где  кВт - установленная мощность 10 жилых домов (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка Дома культуры:

кВ?А,

где кВт - установленная мощность Дома культуры (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка ЗТП №1424:

	кВ?А.

	Расчетная нагрузка КТП №1389, от которой питаются коттеджи, находится по формуле:

	кВт,

	где кВт/коттедж – удельная нагрузка коттеджей с плитами на природном газе [6].

	Полную расчетную мощность жилого дома находим по формале:

	кВ?А.

Определим расчетные электрические нагрузки для второго варианта реконструкции н. п. Советская.



Таблица 3.2 - Нагрузки комплектных трансформаторных подстанций

Номер КТП

Потребители

ЗТП №1

19 жилых домов (с плитами на сжиженном газе), цеха при механизированном приготовлении и раздаче кормов

ЗТП №2

КБО, 32 коттеджей (с плитами на природном газе), магазин продовольственный(с кондиционированием воздуха)

ЗТП №3

Три жилых дома (с плитами на сжиженном газе), дом молитв, 36 коттеджей (с плитами на природном газе), здание сельского совета

МТП №4

26 коттеджей (двухквартирные с плитами на природном газе), баня, столовая, аптека почта, больница, два магазина

ЗТП №5

ДК, детский сад, школа, два 24-ех квартирных дома (с плитами на сжиженном газе), 9 жилых домов (с плитами на сжиженном газе)

КТП №1389

12 коттеджей (с плитами на природном газе)



	Расчетная нагрузка ЗТП №1, питающая жилые дома и цеха.

Полная расчетная нагрузка жилых домов:

	кВ?А,

	где  кВт - установленная мощность 19 жилых домов (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка цеха:

	кВ?А,

							где  кВт–установленная мощность цеха(поданнымполученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка ЗТП №1:

	кВ?А.

	Расчетная нагрузка ЗТП №2, питающая КБО, коттеджи, магазин.

Полная расчетная нагрузка КБО:

кВ? А,

где кВт - установленная мощность КБО (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка магазина:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность магазина (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка коттеджей:

кВ?А,

где  кВт – установленная мощность коттеджей, с плитами на природном газе. 

Полная расчетная нагрузка ЗТП №2:

	кВ?А.

	Расчетная нагрузка ЗТП №3, питающая три жилых дома, дом молитв, здание Сельсовета, коттеджи. 

	Полная расчетная нагрузка жилых домов:

кВ?А,

где кВт - установленная мощность жилого дома (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка Дома молитв:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность Дома молитв (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка Сельского совета:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность Сельского совета (по данным полученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка коттеджей:

	кВ?А,

гдекВтустановленнаямощностькоттеджей.

Полная расчетная нагрузка ЗТП №3:

	кВ?А.

	Расчетная нагрузка ЗТП №4, питающая баню, коттеджи, столовую, аптеку, почту, больницу, магазины.

Полная расчетная нагрузка бани:

кВ?А,

где кВт установленная мощность бани (по данным полученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка коттеджей:

	кВ?А,

гдекВт– установленнаямощность коттеджей

Полная расчетная нагрузка аптеки:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность аптеки (по данным полученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка почты:

	кВ?А,

							где  кВт– установленная мощность почты(поданным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка двух магазинов:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность магазинов (по данным полученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка больницы:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность больницы (по данным полученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка столовой:

	кВ?А,

					гдекВтустановленная мощностьстоловой, полностью электрифицированная, с количеством посадочных мест до 400.

Полная расчетная нагрузка ЗТП №4:

кВ?А.

	5) Расчетная нагрузка ЗТП №1424, питающая 11 жилых дома, детский сад, Дом культуры, школу.

Полная расчетная нагрузка детского сада:

кВ?А,

							гдекВт–установленная мощность детсада(поданнымполученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка жилых домов:

	кВ?А,

где кВт - установленная мощность 13 жилых домов (по данным полученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка Дома культуры:

кВ?А,

где кВт - установленная мощность Дома культуры (по данным полученным в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка школы:

			кВ???А,

где кВт - установленная мощность школы (по данным полученные в Кубаньэнерго).

Полная расчетная нагрузка ЗТП №5:

	кВ?А.

	Расчетная нагрузка КТП №1389, от которой питаются коттеджи, находится по формуле:

 кВт,

гдекВт/коттедж - удельная нагрузка коттеджей с плитами наприродном газе [6].

Полная расчетная мощность жилого дома находим по формуле:

кВ?А

где -расчетный коэффициент активной мощности [6].

Результаты расчета электрических нагрузок подстанций для двухвариантов приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Расчетная мощность трансформаторных подстанций по двум вариантам реконструкции



Номер КТП

Полная расчетная мощность, кВ?А





Первый вариант

Второй вариант

ЗТП №1

248,45

171,88

ЗТП №2

194,89

179,08

ЗТП №3

173,12

215,44

ЗТП №4

208,11

249,6

ЗТП №5

287,95

309,5

КТП №1389

58,75

58,75

	

	
ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ЛИНИЙ И ТРАНСФОРМАТОРНЫХПОДСТАНЦИЙ





	В работе в состав оборудования МТП и КТП включаем трансформатор типа ТМГ.

Линии электропередачи выполняются воздушным (ВЛ), кабельным (КЛ) или воздушно-кабельным (КВЛ) способом прокладки.

	Ввыпускной квалификационной работе рассматривалась сеть 10 кВ.

	В эксплуатации при напряжениях 10/0,4кВ широко применяются кабели с алюминиевыми или медными жилами[8]. В настоящее время для линий 10 кВнаиболее широкое распространены кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабели).

	В данном выпускной квалификационной работедля электроснабжения поселка применяется мачтовая трансформаторная подстанция типа МТП мощностью 250 кВ·А напряжением 10 кВ. [9].

Особенности МТП:

выводы отходящих линий напряжением 0,38 кВ - воздушные;

установка, монтаж и подключение к сети осуществляется на двухопорах (в соответствии с действующими типовыми проектами); степень защиты оболочки шкафа РУНН - IP34;

цепи ВН МТП устойчивы к токам короткого замыкания 10 кА в течение 3 сек.

Основные технические параметры МТП приведены в таблице 4.1.



Таблица 4.1 - Основные технические параметры МТП

Наименование

Значение

Мощность силового трансформатора, кВ?А

16; 25; 40; 63; 100; 160; 250

Номинальное напряжение на стороне высокого напряжения(ВН), кВ

10; 6

Номинальное напряжение на стороне низкого напряжения (НН), кВ

0,4

Ток электрической стойкости на стороне ВН, кА

20

Ток термической стойкости на стороне ВН, кА

16

Исполнение по вводу ВН

воздушный

Исполнение по выводу НН

воздушный, кабельный

Степень защиты по ГОСТ 14254-80

IP23

Количество отходящих линий, не более

4

Масса, не более кг

250



	В комплект оборудования МТП входят: трехфазный силовой трансформатор, разъединитель с приводом, высоковольтные предохранители, разрядники 10 кВ и РУ 0,4 кВ. Разъединитель устанавливается на концевой опоре ВЛ напряжением 10 кВ, что обеспечивает безопасные условия работы на подстанции после его отключения.

По конструкции МТП состоит из отдельных элементов, которые устанавливаются методом сборки для совместной работы на месте монтажа в единый комплекс [8].

Подстанция состоит из следующих элементов:

разъединительный пункт, состоящий из трехполюсного разъединителя РЛНД-10, ручного привода ПРНЗ-10, металлоконструкций для крепления разъединителя и привода, соединительных элементов между разъединителем и приводом;

блок высоковольтных предохранителей с разрядниками РВО-10 и вводными изоляторами подводящей линии от разъединителя;

силовой трансформатор с платформой для его установки и площадкой обслуживания с перилами и лестницей;

распределительное устройство низкого напряжения (РУНН), расположенное в шкафу;

траверсы для крепления изоляторов отходящих линий напряжением 0,38 кВ, в том числе линии уличного освещения.



Рисунок 4.1 - Мачтовая трансформаторная подстанция.

1 - Шкаф высоковольтный (УВН) - 1 шт.;2 - Силовой трансформатор (ТМ или ТМГ) - 1 шт.;3 - Шкаф низковольтный (РУНН) - 1 шт.;4 - Кронштейн для установки низковольтных изоляторов - 1 шт.;5 - Разрядник высоковольтный - 3 шт.;6 - Изолятор проходной высоковольтный - 3 шт.;7 - Силовой трансформатор (ТМ или ТМГ) - 1 шт.;8 - Швеллер - 2 шт.;
9 - Пасынок - 2 шт.

Конструкция кабеля и мачтовой трансформаторной подстанции представлена на рисунке 4.2.



Рисунок 4.2 – Внешняя конструкция МТП-250/10




ВЫБОР ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ



5.1 Выбор трансформаторов

	В настоящее время потери холостого хода в трансформаторах 10/0,4кВ составляют около 30 % всех потерь в сетях преимущественно питающийжилые дома и сельскохозяйственных потребителей, следовательно выбор мощности силовых трансформаторов 10/0,4 кВзаслуживает особого внимания.

Выбор мощности трансформаторов для подстанций производится по экономическим интервалам нагрузки, исходя из условия [4]:



(5.1)

где ,- соответственно, минимальная и максимальная границы экономического промежутка нагрузки для трансформатораопределенной номинальной мощности, кВ?А,- расчетная нагрузка трансформатора, кВ?А,- расчетная нагрузка подстанции, кВ?А.

	Для нормального режима работы подстанции, трансформаторы проверяются по допустимой нагрузке, исходя из условия:

, (5.2)

					где ,-соответственно, минимальная имаксимальнаяграницы допустимой нагрузки трансформатора, определяются в зависимости от вида нагрузки подстанции и номинальной мощности трансформатора с учетом среднесуточных температур расчетного сезона этого вида нагрузки, кВ?А.

Для послеаварийного режима работы подстанции трансформаторы проверяются по аварийной расчетной нагрузке, исходя из условия:

(5.3)

	где ,- соответственно, минимальная и максимальнаяграницы аварийной нагрузки трансформатора, определяются в зависимости от вида нагрузки подстанции и номинальной мощности трансформатора с учетом среднесуточных температур расчетного сезона этого вида нагрузки, кВ?А,- аварийная расчетная нагрузка трансформатора, определяется из условия необходимости и возможности резервирования нагрузки, кВ?А.

Для двухтрансформаторной подстанции аварийная расчетная нагрузка трансформатора определяется: при необходимости питания всех нагрузки от одного трансформатора (АВР - 0,4 или ручное включение)

(5.4)

при необходимости и возможности резервирования нагрузки другой подстанции (резервная перемычка 0,38 кВ между ТП)

,(5.5)

где - резервируемая нагрузка другой подстанции, кВ?А.

Для однотрансформаторной подстанции аварийная расчетная нагрузка трансформатора определяется:

при отсутствии возможности резервирования нагрузки другой подстанции

(5.6)

при необходимости и возможности резервирования нагрузки другой подстанции

(5.7)

На основании условий, указанных выше выбираются трансформаторы большей номинальной мощности.

Приведем пример для одной подстанции.

Расчетная нагрузка ЗТП №1 248,45 кВ?А. Определяем расчетную нагрузку одного трансформатора:

кВ?А,

По таблице [4] определяем для указанного в условии вида нагрузки определяем интервал допустимой нагрузки:

кВ?Аи кВ?А.

Интервал соответствует трансформатору мощностью160 кВ?А.

По таблице [4] находим интервал по допустимой аварийной нагрузки:

кВ?А икВ?А.

Интервал соответствует трансформатору мощностью160 кВ?А. Принимаем к установке два трансформатора номинальной мощностьюпо 160 кВ?А.

Для остальных ТП выбирается аналогично. Результаты приведены в таблице 6.1



Таблица 5.1 - Сведения, необходимые для выбора мощности трансформаторов



Номер ТП

Суммарная нагрузка, подключенная в момент максимума, кВ?А

Категория потребителя

Число выбранных трансформаторов, кВ?А

Номинальная мощность каждого из выбранных трансформаторов, кВ?А

1

2

3

4

5

1

248,45

I

2

160

2

194,89

III

1

250

3

173,12

II

2

160

4

208,11

II

2

160

5

287,95

II

2

160

1389

58,75

III

1

100



	

Таблица 5.2 - Сведения, необходимые для выбора мощности трансформаторов второго варианта реконструкции

	

Номер ТП

Суммарная нагрузка, подключенная в момент максимума, кВ?А

Категория потребителя

Число выбранных трансформаторов, кВ?А

Номинальная мощность каждого из выбранных трансформаторов, кВ?А

1

171,8

I

2

160

2

179,08

III

2

160

3

215,44

II

1

250

4

249,6

II

2

160

5

309,5

II

2

160

	В таблице 5.3 приведены характеристики для выбранных типов трансформаторов.



Таблица 5.3 Технические характеристики выбранных трансформаторов

Номинальная мощность, кВ?А

Тип

Каталожные данные

Расчетные дынные сопротивления





номинальное напряжение, кВ

напряжение к. з., %

потери мощности кВт

Ток х.х.,%

активное

реактивное







ВН

НН



х.х

к.з







160

ТМ-160/10

10

0,4

4,5

0,56

2,65

2,4

11

34,4

250

ТМ-250/10

10

0,4

4,5

1,05

3,7

2,3

5,92

17

160

КТПМ-160/10/0,4

10

0,4

4,4

0,59

2,75

2,3

14

37,8

250

КТПМ-250/10/0,4

10

0,4

4,4

1,10

3,8

2,2

6,4

18



5.2 Выбор сечения проводников



Сечение воздушных и кабельных линий, выбирается по данным экономической плотности тока и экономических токовых промежутков. Также необходимо учитывать технические ограничения, имеющих конкретную область применения.

Выбор экономически целесообразной площади сечения проводников в соответствии с ПУЭ производится по экономической плотности тока:

                              (5.8)

где  - расчетный ток на участке ij , А,

	 - нормативная экономическая плотность тока, А/мм2.

Основанный на экономической плотности тока метод очень прост и позволяет определять площадь сечения проводника ориентировочно. Данный метод используется, если линия имеет небольшую длину и выполняется проводом или кабелем одной марки.

Сечение проводников должно удовлетворять условию допустимого нагрева в нормальном и послеаварийном режимах работы. [6]

Условие проверки для кабелей записывается в следующем виде:

(5.9)

где  - поправочный коэффициент, учитывающие условия прокладки.

Количество прокладываемых параллельных кабелей для всех участков сети равно единице .

Проверка выбранных сечений линий по допустимой потере напряжения непосредственно связаны с определением потери напряжения в линии. По [11] для определения потерь напряжения в линиях с односторонним питанием может быть использовано следующее расчетное выражение:

,      (5.10)

где  - номинальное напряжение сети,

 - активная, реактивная мощность на участке m,



 - активное, реактивное сопротивление на участке m.

Для расчета потерь определим ,, результаты оформим в виде таблиц.

Исходя из материалов полученных в Армавирском филиале Кубаньэнерго предварительно был выбран кабель марки АБЛу3?95.

Произведем проверку сечений проводников по допустимому нагреву.

Результаты занесем в таблицу 5.4 и 5.5.

Таблица 5.4 - Проверка выбранных сечений проводников по допустимым условиям нагрева в нормальном режиме



Номер линейного участка

IP ,А

Iдоп,А

Тип линии

Соблюдение условия



10-1

34

192

кабельная

соблюдается



1-4

1

192

кабельная

соблюдается



4-5

21

192

кабельная

соблюдается



5-3

5

192

кабельная

соблюдается



3-2

5

192

кабельная

соблюдается



2-1

19

192

кабельная

соблюдается



4-10

31

192

кабельная

соблюдается



2-1389

3

192

кабельная

соблюдается





Таблица 5.5 - Проверка выбранных сечений проводников по допустимым условиям нагрева в послеаварийном режиме (наиболее тяжелом для каждого из участков)















Номер линейного участка 

IP ,А 

1,3?Iдоп,А 

Тип линии 

Соблюдение условия 



10-1

66

249,6

кабельная

соблюдается



1-4

24

249,6

кабельная

соблюдается



4-5

12

249,6

кабельная

соблюдается



5-3

4

249,6

кабельная

Соблюдается



3-2

14

249,6

кабельная

соблюдается



2-1

28

249,6

кабельная

соблюдается



4-10

-

-

-

-

2-1389

3

249,6

кабельная

соблюдается



Данные для проверки выбранных сечений линий по допустимой потере напряжения были взяты из [1] и занесены в таблицу 5.6.

Таблица 5.6 - Расчетные данные кабелей и проводов



Сечение проводников

ro , Ом/км

xo , Ом/км











АБЛу3 ? 95

0,329

0,083













Определяем сопротивления линий по формулам:

(5.11)

(5.12)





где - удельное сопротивление участка линии, Ом/км,

	- длина линии, км.

Результаты расчета двух вариантов реконструкции сети занесем в таблицы 5.7 и 5.8.

Таблица 5.7 - Активное, реактивное сопротивление участков сети, первого варианта реконструкции сети

Номер участка

Длина участка,

Сечение

Активное

Реактивное



км

проводника на

сопротивление, Ом

сопротивление, Ом





участке















5-1

0,508

3 ? 95

0,167

0,042











1-4

0,525

3 ? 95

0,173

0,044











4-5

0,245

3 ? 95

0,081

0,020











5-3

0,473

3 ? 95

0,156

0,039











3-2

0,368

3 ? 95

0,121

0,031











2-1

0,298

3 ? 95

0,098

0,025











4-5

0,580

3 ? 95

0, 191

0,048

2-1389

0,385

3 ? 95

0,127

0,032



Таблица 5.8 - Активное, реактивное сопротивление участков сети, второго варианта реконструкции сети



Номер участка

Длина участка, км

Сечение проводника на участке

Активное сопротивление, Ом

Реактивное сопротивление, Ом

10-1

0,507

3 ? 95

0,167

0,042

1-4

0,577

3 ? 95

0, 190

0,048

4-5

0,420

3 ? 95

0,138

0,035

5-3

0,525

3 ? 95

0,173

0,044

3-2

0,385

3 ? 95

0,127

0,032

2-1

0,297

3 ? 95

0,098

0,025

4-10

0,455

3 ? 95

0,150

0,038

2-1389

0,385

3 ? 95

0,127

0,032



Чтобы рассчитать значения активной и реактивной мощности на линейных участках найдем средневзвешенные значения коэффициентовмощности для этих участков по выражению

                              (5.13)

где  - расчетная мощность потребителей электроэнергии,

- коэффициент мощности каждого потребителя [6].

Результаты сведем в таблицу 5.9.

Таблица 5.9 - Результаты расчета на линейных участках сети



Номер линейного участка

cos?ср



Первый вариант

Второй вариант

1

0,94

0,94

2

0,91

0,89

3

0,92

0,93

4

0,94

0,97

5

0,96

0,95

1389

0,96

0,96



Используя найдем значения активной и реактивной мощности на линейных участках.

Таблица 5.10 - Результаты расчета мощностей на линейных участках сети



Номер линейного участка

Полная мощность на участке, кВ?А

Активная мощность, кВт

Реактивная мощность, квар

10-1

621,6

580,4

222,6

1-4

19,4

19,2

2,8

4-5

376,1

349,2

139,8

5-3

82,3

69,8

43,6

3-2

95,4

90,2

31

2-1

352,1

325,5

134,2

4-10

569,4

527,6

214,2



На данном этапе расчетов, известны активное и реактивное значения мощ.......................