Введение 4
Раздел 1. Аналитический обзор 7
1.1 Краткая характеристика Мензелинского района и системы
электроснабжения 8
1.2 Автоматическое секционирование воздушных линий 13
1.3 Способ дистанционной идентификации опоры с замыканием на землю в
сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой навигации 20
Раздел 2. Конструкторская часть 24
2.1 Расчет электрических нагрузок 25
2.2 Выбор дизель-генератора 33
2.3 Выбор сечения распределительной сети 10 кВ и 0,4 кВ 34
2.4 Заземление опор 36
Раздел 3. Технологическая часть 40
3.1 Расчет токов короткого замыкания 41
3.2 Выбор измерительной аппаратуры 45
3.3 Собственные нужды КТП 46
3.4 Релейная защита трансформатора ТМГ - 100 /10 48
3.5 Защитное заземление в сетях до 1 кВ 52
3.6 Расчет защитного заземления 54
Раздел 4. Спецвопрос. Самонесущие провода 57
4.1 Преимущества самонесущих изолированных проводов 58
4.2 Защита СИП от грозовых перенапряжений 64
4.3 Технология монтажа 66
Заключение 69
Список литературы 72
На современном этапе одним из весьма эффективных средств повышения
надежности, качества и экономичности электроснабжения агропромышленных
предприятий является комплексная автоматизация сельских электрических
сетей. Под комплексной автоматизацией распределительных сетей понимается
оснащение сетей, выполненных по рациональным схемам, комплексом
распределительно-коммутационной аппаратуры, устройствами релейной
защиты, автоматики, определения мест повреждения, телемеханики и других
средств, обеспечивающих при минимальных затратах требуемую надежность
электроснабжения потребителей и качество электроэнергии, а также
позволяющих производить обслуживание электрических сетей при полной
безопасности и минимальных трудозатратах и высокой культуре обслуживания.
Необходимо отметить, что в связи с большой протяженностью и
разветвленностью сельских электрических сетей, с разнообразием марок и
сечений проводов, включая стальные, а также относительно малой плотностью
нагрузок, автоматизация их значительно отлична от автоматизации городских,
промышленных линий электропередач и тем более сетей энергосистем.
Например, в сельских электрических сетях 10 кВ очень важно при
размещении устройств автоматизации определить их оптимальное сочетание с
коммутационной аппаратурой, в том числе с пунктами автоматического
секционирования, которые делят линию на несколько участков, и пунктами
автоматического включения резервного питания (сетевое АВР). Эту задачу не
приходится решать при автоматизации питающих линий энергосистем, так как
установка средств автоматики в этих сетях обычно определяется самой схемой
линии.
Условия эксплуатации воздушных распределительных сетей
сельскохозяйственного назначения характеризуются с одной стороны,
повышением категорийности потребителей и их ответственности, а с другой —
сокращением численности обслуживающего персонала, невысокой его квалификацией, разбросанностью и удаленностью объектов обслуживания от
базы, большой зависимостью от погодных условий и пр.
Применяемые в сельских электрических сетях устройства автоматизации
должны быть просты, экономичны и удобны в эксплуатации.
К электрическим сетям сельскохозяйственного назначения относятся
сети, от которых снабжаются электроэнергией преимущественно (более 50%
по расчетной нагрузке) сельхозпотребители, включая коммунально-бытовые,
объекты мелиорации и водного хозяйства, предприятия и организации,
предназначенные для бытового и культурного обслуживания сельского
населения, а также сети садоводческих товариществ и районов
индивидуальной застройки вблизи городов.
Одним из важных факторов повышения надежности электроснабжения
сельскохозяйственных потребителей служит совершенствование и разработка
способов и средств автоматизации распределительных сетей 10 - 35 кВ сельских
районов. В настоящее время большое значение имеет применение
микропроцессорной техники в сельских распределительных сетях. В первую
очередь это связано с внедрением таких устройств как АПВ, АВР, устройствами
телесигнализации и телеуправления, средствами определения мест повреждения
в электрических сетях и др.
При этом следует, что многие из перечисленных направлений повышения
надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей
предполагают использование соответствующей системы идентификации
аварийных и ненормальных режимов электрических сетей.
К сожалению, идентификация на сегодняшний день не развита, обладает
низким быстродействием, недостаточной достоверностью, использует
несовершенные технические средства.
Особенно важно развитие идентификации аварийных и ненормальных
режимов в распределительных электрических сетях 10 - 35 кВ сельских районов.
Это связано с тем, что эти сети составляют большую долю (более 60 % ) всех
сетей системы электроснабжения сельского хозяйства, и именно в них происходит наиболее частые и длительные отключения. Так, например, время
прохождения информации диспетчеру об аварийном отключении выключается
35 кВ необслуживаемой подстанции составляет около часа. При аварийном
отключении линии 10 кВ диспетчеру становится известно об этом в среднем
только через 2,5 часа, а при отключении секционирующего выключателя в линии
10 кВ это время даже удваивается.
Недостоверная существующая идентификация контролируемых ситуаций
приводит к ускоренному износу оборудования, увеличению потерь
электроэнергии и к необоснованным отключениям потребителей. Так
неправильное распознавание ситуации, вызывающее срабатывание АВР на
короткое замыкание (кз) может привести к значительному снижению
напряжения и к отключению большого числа потребителей, присоединенных
через магнитные пускатели.
К необоснованным отключениям выключателей приводит и недостоверная
идентификация линий с замыканием на землю. Использование в данном случае
традиционного способа определения линии с замыканием грозит отключением
потребителей уже целого хозяйства.
Несовершенство методов использования ситуаций приводит к
ненадежному функционированию устройств, использующих результаты этого
распознавания. Так традиционный подход к осуществлению АПВ с
использованием механических контактов приводов и выключателей, не
позволяет осуществить повторное включение из-за неправильного действия этих
контактов в 60 % от общего числа возможных отказов
Целью выпускной работы являлось повышение надежности
электроснабжения населѐнного посѐлка, снижение затрат на техническое
обслуживание электрооборудования и линий электропередач 0,4 и 10 кВ.
Мензелинский РЭС является производственным подразделением филиала
ОАО «Сетевая компания» «Набережночелнинские электрические сети». Это
подразделение осуществляет оперативно-диспетчерское управление, ремонт и
техническое обслуживание оборудования распределительных сетей.
В зону обслуживания Мензелинской РЭС входят воздушные линии 0,4 –
10 кВ, кабельные линии 0,4-10 кВ, все трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ,
кольцующие, секционирующие, отпаечные разъединители 10 кВ, кольцующие,
секционные выключатели 10 кВ, выключатели нагрузки 10 кВ. Населѐнный
пункт Холодный Ключ получает питание от подстанции Дружба 110/10 кВ
фидер №5. Фидер №5 большой протяженности, для повышения его надѐжности
на протяжении фидера выполняется секционирование.
В проекте рассматривается использование реклоузеров вместо масляных
секционных устройств СБРУН. Автоматизация сетей на базе реклоузеров -
действенное и хорошо себя зарекомендовавшее, как за рубежом, так и в
отечественной электроэнергетике, решение для распределительных сетей.
Реклоузер – это автономное устройство, использующееся для
автоматического отключения и повторного включения цепи переменного тока по
предварительно заданной последовательности циклов отключения и повторного
включения с последующим возвратом в исходное состояние, сохранением
включенного положения или блокировкой в отключенном положении. Реклоузер
включает в себя комплекс элементов управления, необходимых для обнаружения
токов короткого замыкания и управления реклоузером.
В поселке Холодный Ключ установлено 4 трансформаторных подстанции
10/0,4 кВ, каждая из них отпайкой присоединяется к воздушной линии ВЛ-10
кВ. Три КТП были установлены до реконструкции электроснабжения посѐлка.
Нагрузки по посѐлку рассчитаны в проекте и проверена загрузка трансформаторов. Посѐлок относится в целом к 3-ей категории по надѐжности
электроснабжения, загрузка установленных трансформаторов типа ТМ
составляет от 80 до 97%. Трансформаторы замене не подлежат. В посѐлке
восстановили старую ферму и занимаются разведением крупного рогатого скота.
В проекте для фермы рассчитана новая КТП с трансформатором 100 кВА. Ферма
является объектом электроснабжения 2-ой категории, поэтому выбрали дизельгенератор отечественного производства на напряжение 0,4 кВ мощностью 75
кВт. В процессе реконструкции предлагается заменить кабельные линии от ВЛ-
10 кВ к трансформаторным подстанциям на кабель типа СИП-3 сечением 25мм2.
Распределительную сеть 0,4 кВ предлагается выполнить кабелем СИП-2.
Расстановку опор выполнили согласно плану и рельефу местности, при
этом использовались промежуточные опоры и угловые. Среднее расстояние
между опорами принято 35 метров. Высота железобетонной опоры около 9
метров.
Монтаж опор выполнен с заземлением, общее сопротивление заземления
не более 10 Ом и выполнено горизонтальным проводником диаметром 16 мм и
вертикальными стержнями диаметром 16 мм. Нормируемое сопротивление
заземлителя для линии 0,4 кВ согласно ПУЭ не превышает 30 Ом. Защитные
аппараты, устанавливаемые на опорах для защиты от грозовых перенапряжений,
присоединяются к заземлителю отдельным спуском. В начале и в конце
магистрали высоковольной линии ВЛ на проводах рекомендуется устанавливать
зажимы для присоединения приборов контроля напряжения и переносного
заземления.
В технологической части проекта выполнен расчет токов короткого замыкания и
по результатам расчета выбрано защитное и измерительное
электрооборудование, которым комплектуются трансформаторные подстанции
10/0,4 кВ: линейный разъединитель 10 кВ, ОПНы 10 и 0,4 кВ, счетчики энергии
для коммерческого учета энергии, в каждой отходящей линии установили
линейные автоматы типа ВА-57. В проекте выполнен расчет заземления КТП.
Общее сопротивление не превышает 4 Ом, выполнено контурным стальной лентой , уложенной на глубине 0,7 м и вертикальными стержнями длиной 5 м и
сечением 12 мм.
Для ввода в дом применяется СИП2а или СИП4 без несущего троса с
жилами одинакового сечения по 16 кв. мм. СИП – это алюминиевый кабель, а
использование алюминия сечением менее 16 кв. мм. на текущий момент
запрещено ПУЭ. Провод же большего сечения попросту не нужен, поскольку и
16 квадратов более чем достаточно.
Количество жил СИПа на ввод – две или четыре, в зависимости от
того, однофазный или трехфазный ввод мы организуем.
Ответвление от магистральной линии проще всего устроить при помощи
штатных прокалывающих зажимов для СИПа. При использовании таких
зажимов жилы СИПа не надо зачищать, а усилие зажима регулируется срывной
шестигранной головкой. Потребное количество зажимов определяется
количеством жил провода.
Если расстояние от магистральной ВЛ до дома превышает 25 метров, то по
техническим условиям, скорее всего, потребуется установка дополнительной
опоры, на которой вводной кабель будет крепиться при помощи
поддерживающего зажима.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
