Электроснабжение жилого дома

 

,             (2.30)

 

 кВт•час/год

 

Стоимость потерь С_n руб, трансформатора за год:

 

,             (2.31)

 

где С_о – стоимость 1 кВт/час руб, С_о =0,55 руб.

 

 руб

 

Стоимость амортизационных  отчислений С_а ,тыс.руб:

 

,            (2.32)

 

где   У - коэффициент амортизационных отчислений (%), У=6,3

К – стоимость  трансформатора.

 

 тыс.руб

 

Общие затраты С_э, тыс.руб:

 

,             (2.33)

 

 тыс. руб

 

Для второго трансформатора расчеты ведутся аналогичным способом, рассчитанные данные заношу в таблицу 2.3. После технико-экономического расчета необходимо произвести проверку трансформатора на аварийную перегрузу:

 

,            (2.34)

где   r_сист  - аварийная перегрузка, r_сист =1,4.

 

 

 

Определяю срок окупаемости Т_ок , лет трансформатора:

 

,           (2.35)

 

где   К₁ , К₂ – капитальные вложения в трансформатор, тыс. руб;

С_э1 , С_э2 – ежегодные эксплутационные расхлды, тыс. руб.

 

 года

 

Так как Т_ок<Т_н, то экономичнее, когда капитало-влажения больше, а ежегодные эксплутационные расходы меньше, по этим условиям подходят два трансформатора типа ТМ-400/10.

 

Таблица 2.3 Технико-экономические показатели и результаты расчетов для сравниваемых вариантов

Тип трансформатора	∆Рх , кВт	∆Рк , кВт	Ix , %	Uк , %	К , тыс. руб	∆Рхх/ , кВт	∆Ркз/ , кВт	∆Рт/ , кВт	∆Wт , кВт•ч/год	Са , тыс. руб/год	Сn , тыс. руб/год	Сэ , тыс. руб/год
ТМ-250/10	1,05	4	3	4,6	61,1	1,9	5,38	4,1	36,4	3,8	52,1	55,98
ТМ-400/10	1	5,7	4,5	4,5	67,3	2,2	7,86	3,4	30,2	4,2	34,9	33,17

 

Из расчетов видно, что  по условию работы в аварийном режиме трансформатор типа ТМ250/10 не подходит, окончательно выбираю два трансформатора типа ТМ 400/10.

 

 

 

2.5 Обоснование выбора схемы электроснабжения при напряжении 6-10 кВ  и типа ПС

 

 

Трансформаторной подстанцией (ТП) называется электрическая установка  для преобразования и распределения электроэнергии. В зависимости от положения в сети электросистемы  понижающие подстанции подразделяются на районные и местного назначения. Трансформаторные подстанции выполняются отдельно стоящими, пристроенными, т.е. примыкающими к зданию, встроенными  в него, внутрицеховыми, располагающимися непосредственно внутри производственного помещения.

Городские электрические  сети напряжением 6—10 кВ характерны тем, что в любом из микрорайонов могут оказаться потребители всех категорий по надежности электроснабжения. Естественно, это требует и надлежащего построения схемы сети. Для подключения городских подстанций с двумя трансформаторами номинальной мощностью до 630 кВ-А часто применяют двухлучевую схему с АВР на стороне низшего напряжения с контакторной автоматикой (рис. 2.1). При выходе из строя одного из лучей высшего напряжения или трансформатора нагрузка автоматически переключается на неповрежденный кабель и второй трансформатор. Двухлучевая схема с АВР на стороне низшего напряжения имеет значительные преимущества, надежна в эксплуатации, обладает быстродействием (переключение производится за 0,2—0,3 с, тогда как АВР на стороне высшего напряжения включается за 1—1,5 с). Кроме того, эта схема является самовосстанавливающейся: при возникновении напряжения на отключившейся линии (луче) схема приходит в исходное положение без участия обслуживающего персонала.

При этом одна из питающих линии используется для присоединения электропиёмников квартир и общедомовых помещений (подвал, лестничные клетки, вестибюли, холлы, чердаки, наружное освещение и т.д.); другая питающая линия предназначена для подключения противопожарных устройств эвакуационного и аварийного освещения, элементов диспетчеризации и кодовых замков подъезда.

Двухлучевая схема обходится несколько дороже петлевой с резервными перемычками, применяемой в небольших и средних городах, но при петлевой схеме переключение производится вручную выездным персоналом, а ответственные объекты приходится выделять на отдельные линии.

 

 

2.6         Расчёт       токов        короткого      замыкания

 

Коротким замыканием называется непосредственное соединение между любыми точками разных фаз  или фазы с землёй и нулевым  проводом электрической сети, которое  не предусмотрено нормальными  условиями работы установки.

Для расчета токов  короткого замыкания составляется расчетная схема – упрощённая однолинейная схема электроустановки (рис. 2.3 а). По расчетной схеме составляется схема замещения (рис. 2.3 б), на которой указываются все сопротивления элементов и точки короткого замыкания.

Есть два способа расчета токов короткого замыкания в относительных единицах и в именованных единицах.

Рассмотрим расчет в  именованных единицах.

Принимается за базисное напряжение U_б = 0,4 кВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           

 

 

 

      Рисунок 2.3 а)

              Расчетная схема

 

 

 

                                                                         Рисунок 2.3 б)

                                                                    Схема замещения

 

Определяю сопротивление системы X_c мОм, по формуле:

 

,           (2.36)

 

где     I_откл  – ток отключения  выключателя, кА;

           U_ср    – среднее напряжение на ступени короткого замыкания, кВ.

 

 мОм

 

Определяю индуктивное сопротивление для каждой кабельной линии X_кл мОм,  по формуле:

,                     (2.37)

 

где     x₀ – индуктивное сопротивление кабельной линии, мОм/м /4, табл. 1.9.5/

           l   – длина кабеля, км.

           U – среднее напряжение на ступени, кВ.

 

 мОм

 

Для остальных кабельных  линий индуктивное сопротивление определяется аналогично.

Определяю  активное сопротивление  для каждой кабельной  линии по формуле:

 

,            (2.38)

 

где     r₀ – активное сопротивление кабельной линии, мОм/м /4, табл. 1.9.5/

 

 мОм

 

Для остальных кабельных  линий активное сопротивление определяется аналогично.

Сопротивление для ступеней распределения определяю из /4, табл. 1.9.4/

 

R_c1 = 15 мОм R_c2 = 20 мОм

 

Сопротивление трансформатора определяю из /4, табл. 1.9.1/

 

r_т = 5,7 мОм x_т = 17 мОм z_т⁽¹⁾ = 195 мОм

 

Сопротивление автоматов  определяю из /4, табл. 1.9.3/

 

1SF r_1SF = 0,1 мОм x_1SF = 0,1 мОм r_П1SF = 1,15 мОм

 

SF1 r_SF1 =0,2 мОм  x _SF1 = 0,25 мОм r _ПSF1 = 0,5 мОм

 

Определяю активное сопротивления r_к мОм, до каждой точки КЗ и заношу таблицу 2.4:

 

r_к1 = r_кл1 ,              (2.39)

 

r_к1 = 14,5 = 14,5 мОм

 

Определяю индуктивное сопротивления x_к мОм, до каждой точки КЗ и заношу в «Сводную ведомость»  таблица 2.4:

 

x_к1 = x_c + x_кл1,            (2.40)

 

x_к1 = 0,4 + 0,76 = 1,16 мОм

Определяю полное сопротивление z_к1 мОм, до точки КЗ и заношу в таблица 2.4:

 

,            (2.41)

 

мОм

 

Для остальных характерных точек КЗ полное сопротивление определяется аналогично.

       Определяю 3–фазный ток КЗ I_к кА, по формуле и заношу в таблицу 2.4

 

,           (2.42)

 

кА

 

Для остальных точек, ток КЗ определяется аналогично.

Определяю ударный ток i_у кА, по формуле и заношу в таблицу 2.4:

 

,            (2.43)

 

где     I_по – ток трехфазного КЗ

           k_у  - ударный коэффициент, /4, рис. 1.91./

 

кА

 

Для остальных точек  КЗ ударный ток определяется аналогично.

     Определяю 2–фазный ток КЗ I_к кА, по формуле и заношу в таблицу 2.4:

 

,            (2.44)

 

кА

 

Для остальных точек, ток КЗ определяется аналогично.

Для определения 1–фазных токов КЗ составляется схема замещения (рис. 2.4)

Определяю  активное сопротивление r_ПКЛ мОм, для каждой кабельной линии по формуле:

 

,            (2.45)

 

мОм

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.4 Схема замещения  для расчета 1-фазных токов КЗ

 

Определяю индуктивное  сопротивление x_ПКЛ мОм, для каждой кабельной линии X_кл мОм,  по формуле:

 

,            (2.46)

 

где     x_0п – удельное индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль», x_0п=0,15 /4/

 

 мОм

 

Определяю активное сопротивления r_к мОм, до каждой точки КЗ:

 

r_к1 = r_c1 ,             (2.47)

 

r_к1 = 0,15 мОм

 

Определяю индуктивное сопротивления x_к мОм, до каждой точки КЗ

 

x_к1 = 0 мОм

 

x_к2 = x_пкл1 ,            (2.47)

 

x_к2 = 22,5 мОм

 

Определяю полное сопротивление z_к мОм, до точки КЗ по формуле (2.49) и заношу в таблицу 2.4:

 

 мОм

 

Для остальных точек  КЗ полное сопротивление определяется аналогично.

Определяю 1–фазный ток КЗ I_к кА, по формуле и заношу в «Сводную ведомость»  таблица 2.5:

 

,           (2.49)

 

кА

 

Для остальных характерных  точек КЗ, ток определяется аналогично.

 

Таблица 2.4 – Сводная ведомость

Точка КЗ	Rк мОм	Xк, мОм	Zк, мОм	Iк(3), кА	Iу, кА	Iк(2), кА	Zк, мОм	Iк(1), кА
К1	14,5	1,16	14,54	0,636	30	13,4	–	–
К2	20,4	18,36	27,4	8,4	16,27	7,3	0,15	3,37
К3	70,35	27,64	75,58	5,1	9,88	4,44	63	1,71
К4	244,35	37,77	247,3	0,93	1,8	0,8	409,3	0,46
К5	159,15	35,58	163	1,4	2,71	1,22	240	0,72

 

 

2.7 Выбор электрооборудования, токоведущих частей и проверка их на действие токов короткого замыкания.

 

 

Необходимо выбрать  питающий кабель для трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ.

 

Определяю активные потери в трансформаторе ∆Р_т кВт, по формуле:

 

,            (2.50)

 

 кВт

 

Определяю индуктивные  потери в трансформаторе ∆Q_т квар, по формуле:

 

,            (2.51)