Выключатели выбираются по номинальному значению тока и напряжения, роду установки и условиям работы, конструктивному исполнению и отключающим способностям.

Выбор выключателей производится:

1) по напряжению

U_ном ≥ U_{сети, ном}, (6.1)

где U_ном – номинальное напряжение выключателя, (кВ);

U_{сети, ном} - номинальное напряжение сети, (кВ).

2) по длительному току

I_ном ≥ I_{раб, max}, (6.2)

где I_ном – номинальный ток выключателя, (А)

I_{раб, max} – максимальный рабочий ток, (А)

3) по отключающей способности:

(6.3)

где i_a – апериодическая составляющая тока КЗ, составляющая времени до момента расхождения контактов выключателя;

i_a,норм – номинальный апериодический ток отключения выключателя;

Допускается выполнение условия:

(6.4)

где b_норм – нормативное процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения;

τ – наименьшее время от начала короткого замыкания до момента расхождения контактов;

τ = τ_{з, мин} + t_соб, (6.5)

где τ_{з, мин} = 1,5 с – минимальное время действия защит;

t_соб – собственное время отключения выключателя.

4) на электродинамическую стойкость выключатель проверяется по сквозному предельному току короткого замыкания:

(6.6)

где I_{пр, скв} – действительное значение предельного сквозного тока короткого замыкания;

I⁽³⁾_кз - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя.

5) на термическую стойкость:

выключатель проверяется по тепловому импульсу:

(6.7)

где - предельный ток термической стойкости;

- нормативное время протекания тока термической стойкости.

Выбор выключателей ПС№27 и ПС№510 ( Таблица 6.1).

Таблица 6.2 - Параметры выключателей, отходящих линий 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
ВВ/Tel-10-31,5/1000
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =332,76 А	Iном =1000А
Iоткл Iкз	Iкз =28,6 кА	Iоткл =31,5 кА
i дин i уд	i уд =48 кА	i дин =51 кА
I2t Вк	Вк =820 кА2с	I2t =3000 кА2с

Выбор выключателей нагрузки

Условия выбора выключателей нагрузки:

U_ном ≥U_сети ; (6.8)

I_ном ≥I_раб.max ; (6.9)

i_дин ≥i_уд ; (6.10)

I²·t ≥В_к . (6.11)

Параметры выключателей нагрузки 10 кВ (Таблица6.2).

Таблица 6.2 - Параметры выключателей нагрузки 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
ВНА-10/630-31,5
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =332,76 А	Iном =630 А
i дин i уд	i уд =23,45 кА	iдин =51 кА
I2t Вк	Вк =326 кА2с	I2·t = 1200 кА2·с

Выбор трансформаторов тока

Условия выбора трансформаторов тока:

U_ном ≥U_сети ; (6.12)

I_ном ≥I_раб.max ; (6.13)

i_дин ≥i_уд ; (6.14)

I²·t ≥В_к . (6.15)

Параметры трансформаторов тока 10 кВ (Таблица 6.3).

Таблица 6.3 - Параметры трансформаторов тока 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
ТЛК-10
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =332,76 А	Iном = 400 А
i дин i уд	i уд =48 кА	iдин =81 кА
I2t Вк	Вк =820 кА2с	I2·t = 3000 кА2·с

Выбор ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжения устанавливаются на шины 10 кВ цеховой КТП.

Условие ограничителей перенапряжения:

U_ном=U_сети . (6.16)

ОПН-П1-10/11,5/10/2УХЛ1

U_ном=10 кВ

U_{доп. max}=11 кВ

U_ост.1000=28,7 кВ

U_{ост. 10000}=33,8 кВ

Выбор автоматических выключателей

Условия выбора и проверки автоматических выключателей:

1. По напряжению:

U_нQF ≥ U_{н. сети} . (6.17)

2. По номинальному току:

I_нQF ≥ I_{p .} (6.18)

3. По отстройке от пиковых токов:

I_sd ≥ К_н · I_пик, (6.19)

где I_sd – ток защиты от КЗ;

К_н – коэффициент надежности;

I_пик – пиковый ток.

4. По условию защиты от перегрузки:

(1,1-1,2)· I_r < I_{доп ;} (6.20)

I_r > I_{р ,} (6.21)

где I_р – допустимый длительный ток защищаемого элемента

5. По времени срабатывания:

T_sd = t _{сз.пред} + Δt, (6.22)

где t _{сз.пред} – время срабатывания предыдущей защиты;

Δt– ступень селективности.

6. По условию стойкости к токам КЗ:

ПКС ≥ I_КЗmax, (6.23)

где ПКС – предельная коммутационная способность.

8. По условию чувствительности:

, (6.24)

где К_р – коэффициент разброса срабатывания отсечки, К_р=1,1-1,3

На отходящей линии к потребителю №15 I_р = 308,63 А в КТП выбираем выключатель марки ВА-СЭЩ TS400 ETS23:

I_н.QF = 400 А, I_n = 400А; I_r = 1· I_n = 400 А; I_sd =3· I_n = 1200А; I_i = 12· I_n = 4800; ПКС=85 кА.

1) 1000 В > 380 В;

2) I_н.QF = I_n = 400 А >I_р = 308,63 А;

3) К_н·I_пик = 3·308,63 = 925,9 А, I_sd = 1200 А>925,9А;

4) 1,1·400=440 А;

I_r = 440 А<496 А;

I_r = 400 А>308,63 А;

5) t_sd = 0,3 с;

6) ПКС=85 кА > i_уд = 50,38 кА;

7) .

Вводной автоматический выключатель выбирается на номинальный ток трансформатора с учетом коэффициента перегрузки 1,4.

А.

Выбираем автоматический выключатель ВА-СЭЩ-В-2500AF:

I_н.QF = 2500 А, I_n = 2500 А; I_r = 0,9· I_n = 2250 А; I_sd =4· I_n = 10000 А; I_i = 10· I_n = 25000; ПКС=85кА.

1) 1000 В > 380 В;

2) I_н.QF = I_n =2500 А>I_р = 2023,12 А;

3) К_н·I_пик = 4·2023,12 = 8092,5 А, I_sd = 10000 А>8092,5А;

4) I_r = 2250А>2023,12А;

5) t_sd = 0,5 с;

6) ПКС=85 кА > i_уд = 50,38 кА;

7) .

Рисунок 6.4 – Карта селективности 0,4 кВ

Выбор автоматических выключателей сведен в ПРИЛОЖЕНИЕ Е.

РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Релейную защиту подстанции выполняем на базе блоков микропроцессорной релейной защиты «Сириус».

Устройство «Сириус» является комбинированным микропроцессорным терминалом релейной защиты и автоматики. Применение в устройстве модульной мультипроцессорной архитектуры наряду с современными технологиями поверхностного монтажа обеспечивают высокую надежность, большую вычислительную мощность и быстродействие, а также высокую точность измерения электрических величин и временных интервалов, что дает возможность снизить ступени селективности и повысить чувствительность терминала.

Устройство обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:

– выполнение функций защит, автоматики и управления, определенных ПУЭ и ПТЭ;

– задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит, автоматики, сигнализации и т.д.);

– ввод и хранение уставок защит и автоматики;

– передачу параметров аварии, ввод и изменение уставок по линии связи;

– непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;

– блокировку всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;

– получение дискретных сигналов управления и блокировок, выдачу команд аварийной и предупредительной сигнализации;

– гальваническую развязку всех входов и выходов, включая питание, для обеспечения высокой помехозащищенности;

– высокое сопротивление и прочность изоляции входов и выходов относительно корпуса и между собой для повышения устойчивости устройства к перенапряжениям, возникающим во вторичных цепях.

Питание цепей релейной защиты и автоматики (РЗА) осуществляется на выпрямленном оперативном токе от блока питания и зарядки.

На одиночных линиях, согласно ПУЭ, с односторонним питанием от многофазных замыканий должна устанавливаться защита: первая ступень – токовая отсечка, вторая ступень – МТЗ с независимой или зависимой выдержкой времени.

Защиту кабельных линий выполним при помощи блоков «Сириус-2Л»

На линиях 10 кВ применяется двухступенчатая защита: отсечка и МТЗ.

7.1 Максимальная токовая защита:

, (7.1)

где k_зап - коэффициент запаса, учитывающий погрешность реле, неточности расчета, принимаем k_зап =1,1;

k_в - коэффициент возврата реле, для «Сириус» k_в = 0,95;

k_сз - коэффициент самозапуска, учитывает возможность увеличения тока

в защищаемой линии вследствие самозапуска электродвигателей при

восстановлении напряжения после отключения К.З.;

I_pmax - максимальный ток в линии в нормальном режиме.

А.

Чувствительность защиты считается достаточной, если при К.З. в конце защищаемого участка К_ч>1,5 , а при К.З. в конце резервируемого участка К_ч>1,2 Коэффициент чувствительности защиты:

, (7.2)

где I⁽²⁾_к,min – минимальный ток двухфазного короткого замыкания в конце защищаемой линии;

.

Вторичный ток срабатывания определяется из выражения:

, (7.3)

где К_т - коэффициент трансформации трансформатора тока;

k_сх - коэффициент схемы, зависит от способа соединения трансформаторов тока и имеет значения 1 - при соединении в полную и неполную звезду и - при включении реле на разность токов двух фаз.

А.

Избирательность защиты обеспечивается выбором выдержки времени по условию:

t_с.з.=t_{с.з.пред}+Dt, (7.4)

где t_{с.з.пред} – время срабатывания защиты предыдущей ступени. в нашем случае это время перегорания плавких вставок предохранителей в конце линий 10 кВ. Примем время срабатывания плавких вставок t_пл.вст.=0,5 с.

Dt - ступень селективности, в расчетах принимается равной 0,6-1с- для защит с ограниченной зависимостью от тока К.З. характеристикой времени срабатывания и 0,2-0,6с - для защит с независимой характеристикой времени срабатывания.

t_с.з.=0,5+0,2=0,7 с.

7.2 Токовая отсечка:

1. Отстройка от токов КЗ вне защищаемой зоны:

I_с.о. = k_н ×I⁽³⁾_кз0,4 , (7.5)

где k_н – коэффициент надежности, k_н =1,1;

I⁽³⁾_кз0,4 – максимальный ток трехфазного короткого замыкания на шинах 0,4 кВ КТП подключенных к линии.

I_с.о. = 1,1 × 1120 = 1232 А .

2. Отстройка от токов намагничивания трансформаторов установленных в линии

I_с.о. = k_н ×SI_тр , (7.6)

где k_н – коэффициент надежности, k_н =5;

SI_тр - суммарный ток трансформаторов установленных в линии

I_с.о. = 5 × (2 ×23,12+6·57,8+2·72,25) = 537,54 А.

Принимаем большее значение.

Коэффициент чувствительности:

, (7.7)

где I⁽³⁾_к,з –ток трехфазного короткого замыкания в начале защищаемой линии(шины ПС);

;

Определяем чувствительность токовой отсечки в конце защищаемой зоны :

;

А.

7.3 Защита трансформатора

Для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

1) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

2) токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

3) токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

Для защиты трансформаторов ТП применим плавкие предохранители Условия выбора предохранителей:

U_ном ≥U_{сети, ном} ; (7.8)

I_ном ≥2·I_раб.max ; (7.9)

I_{откл. ном} ≥I_КЗ . (7.10)

Выбираем предохранители типа:

ПКТ104-10-100-12,5 У3 I_ном = 50 А (для ТМГ-400)

ПКТ104-10-200-12,5 У3 I_ном = 125 А (для ТМГ-1000)

ПКТ104-10-200-12,5 У3 I_ном = 150 А (для ТМГ-1250)

7.4 Карта селективности 10кВ

Рисунок 7.1 – Карта селективности 10 кВ

После выбора реле защиты, схемы защиты и трансформаторов тока, последние необходимо проверить на допустимую погрешность. Проверка на допустимую погрешность осуществляется следующим образом. Определяем коэффициент предельной кратности:

	,	(7.11)
где	I1.ном.ТТ - номинальный первичный ток трансформатора тока.

.

Для выбранного типа трансформаторов тока находим допустимое сопротивление нагрузки Z_доп = 0,76 Ом. Для нашего примера:

		(7.12)
где	Rпр - расчётное сопротивление соединительных проводов схемы; Rпер - переходное сопротивление контактов; Zсум - суммарное расчётное сопротивление блоков «Сириус».

Расчётное сопротивление проводов принимаем: Ом.

Расчётное сопротивление контактов принимаем: Ом.

Z_расч = 2·0,05+0,1+0,015=0,215<0,76 Ом.

КОМПАНОВКА ТП

В качестве КТП применяем бетонные комплектные трансформаторные подстанции блочного типа (БКТПБ) серии «ЭКТА»

БКТПБ серии «ЭКТА» предназначены для приёма, преобразования и распределения электрической энергии трёхфазного переменного тока напряжением до 10кВ частотой 50 Гц.

В подстанции могут устанавливаются как маслонаполненные трансформаторы ТМГ.

Конструктивно подстанция состоит из объемного кабельного полуэтажа, являющегося одновременно фундаментом БКТПБ, и железобетонного корпуса с утепленным потолком и подъемной крыши из профнастила.

КТП серии «ЭКТА» предназначены для работы в следующих условиях:

Высота над уровнем моря – до 1000 м Температура окружающего воздуха – от -45 °С до +55 °С.

Тип атмосферы – II (промышленная) по ГОСТ 15150-69

Климатические районы по ветру и гололёду – I-III, по снеговой нагрузке – I-IV

БКТПБ серии «ЭКТА» представляет собой одноэтажное здание, состоящее из железобетонных блоков транспортного габарита, в которых располагаются оборудование РУВН, РУНН и трансформаторы. Блоки изготавливаются из высокопрочного железобетона со следующими характеристиками:

класс бетона по прочности на сжатие – В22,5 (400 кгс/см2);

марка бетона по морозостойкости – F100;

водонепроницаемость – W4

Конструктивно подстанция состоит из объемного кабельного полуэтажа, являющегося одновременно фундаментом БКТПБ, и железобетонного корпуса с утепленным потолком и подъемной крыши из профнастила.

Трансформаторные ворота и двери изготавливаются их холоднокатаной стали толщиной 2,5мм, окраска - порошковая эмаль (цвет по требованию заказчика).

Ввод и вывод кабеля производится через асбестоцементные трубы, прокладываемые через специальные проемы в стенках фундамента.

Для прохода в кабельный полуэтаж в полу блоков имеются проемы, закрытые металлическими люками.

Для поддержания заданной температуры воздуха блоки РУВН и РУНН укомплектованы электроконвекторами мощностью от 1 кВт, которые могут работать как в ручном, так и в автоматическом режимах. Управление обогревом осуществляется из ящика собственных нужд (ЯСН), установленного в РУНН.

Вентиляция в блоках – естественная, осуществляется через жалюзийные решетки, установленные на дверях и воротах подстанции.

В подстанции предусмотрено внутреннее освещение класса защиты 2. Блоки РУВН и РУНН поставляются в полной заводской готовности, трансформаторный блок - без трансформаторов.

Подключение силовых трансформаторов со стороны ВН выполняется кабелем из сшитого полиэтилена.

Со стороны НН жесткой ошиновкой из меди или алюминия.

В блоке РУВН устанавливаются камеры КСО-393. В блоке РУНН - панели распределительных щитов типа ЩО- НКУ.

Безопасность обслуживания подстанции обеспечивается внутренним контуром заземления, который проложен внутри каждого из блоков. К нему подсоединены все элементы, которые могут оказаться под напряжением.

В КТПБ устанавливается дополнительное оборудование, предусмотренное в проекте:

устройства автоматического ввода резерва (АВР) на стороне низкого напряжения;

шкафы учёта электрической энергии;

пожарная и охранная сигнализации;

кессоны для сбора масла трансформаторов;

первичные средства пожаротушения;

средства защиты;

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ

Согласно СНиП 23-05-95 «ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ» уровень освещения проезжей части улиц, дорог и площадей с переходными и низшими типами покрытий в городских поселениях регламентируется величиной средней горизон­тальной освещенности, которая для улиц и дорог категории Б должна быть 6 лк, средняя яркость покрытия при этом должна быть не менее 0,6 кд/м².

Выполним сравнение двух вариантов светильников:

Светильники ЖКУ11-250-001с лампами ДНаТ-250.

Таблица 9.1 – Характеристики светильника ЖКУ11-250-001

Светодиодные светильники УСС-180.

Таблица 9.2 – Характеристики светильника УСС-180

Расчет производится для типовой улицы,4 полосы для движения, длиной 1 км, ширина 18 м. Светильники устанавливаются на стальные опоры высотой 9 м, светильник крепится на кронштейн высотой 1,5 м и вылетом 1,5 м. Таким образом высота установки светильника составляет 10,5 м. Опоры освещения устанавливаются с обеих сторон улицы напротив друг друга. Свето-технический расчет выполнен в программном продукте Dialux. В ходе расчета подобрано оптимальное расстояние между опорами освещения (25 м.), мощность источников света, для обеспечения нормируемой освещенности и яркости покрытия.

Результаты свето-технического расчета (Таблице 9.3).

Таблица 9.3- результаты свето-технического расчета

Экономия средств на электроэнергию в год:

С_эк = 177552 - 355104 = 177552 руб.

Разница в капиталовложениях:

С_к = 4134000 - 3400000 = 734000 руб.

Срок окупаемости с учетом повышения цены на электроэнергию 10 % в год составит:

лет

Таким образом видно что использование светодиодных светильников будет иметь экономический эффект после 3,5 лет эксплуатации.