Проектирование подстанции посёлка городского типа

Оглавление

Исходные данные

1. Расчёт электрических нагрузок посёлка городского типа

1.1 Расчёт электрических нагрузок жилой зоны посёлка

1.2 Расчёт электрических нагрузок промышленной зоны посёлка

2. Выбор места расположения, числа и мощности трансформаторов подстанции 110/10 кВ

3. Выбор главной электрической схемы подстанции 110/10 кВ

4. Выбор схемы питания собственных нужд подстанции

5. Выбор сечения и марки провода ВЛ-110 кВ

6. Механический расчёт ВЛ-110 кВ

7. Конструктивное исполнение подстанции

8. Защитное заземление и молниезащита

8.1 Назначение и конструкция заземляющих устройств

8.2 Молниезащита

9. Маслохозяйство

10. Безопасность жизнедеятельности в электроустановках подстанции 110/10 кВ

10.1 Выявление и анализ вредных и опасных факторов при технической эксплуатации, ремонте и обслуживании подстанций

10.1.1 Неблагоприятные метеорологические условия

10.1.2 Шум

10.1.3 Опасность поражения электрическим током

10.1.4 Влияние электрического и магнитного полей

10.2 Разработка инженерных методов защиты персонала от действия вредных и опасных факторов

10.3 Разработка системы противопожарной защиты трансформаторной подстанции

Исходные данные

1. План застройки посёлка городского типа;

2. Перечень жилых зданий и сооружения посёлка (табл. 1, табл. 2);

3. Источники питания посёлка;

- Системная подстанция 330/220/35 кВ, расположенная на расстоянии L=32км;

- Районная подстанция 220/110/10 кВ, расположенная на Северо-востоке на расстоянии L=18 км от посёлка;

- Мощность к.з. на шинах 110 кВ - Sґґ_к.з. = 2200 МВА;

- Мощность к.з. на шинах 35 кВ - Sґґ_к.з. = 1050 МВА.

4. Коэффициент разновремённости максимумов нагрузки потребителей жилой зоны посёлка К_о = 0,95;

5. Число часов использования максимальной нагрузки Т_max = 3200 ч.;

6. Суммарная длина электрически связанных кабельных линий 10 кВ составляет L_?кл = 18 км.

Таблица 1

№	Название объектов застройки посёлка	Расчётная активная нагрузка, Рm, кВт	сos ц / tq ц	Расчётная реактивная нагрузка, Qm, кВт	Расчётная полная мощность, Sm, кВА	Количество однотипных объектов, шт.
1.	5 этажный жилой дом на 100 квартир	150	0,98/ 0,2	30	152,9	12
2.	9 этажный жилой дом на 400 квартир	811,8	0,98/0,2	402,06	906	16
3.	7 этажный жилой дом на 140 квартир	425,3	0,98/0,2	244,3	490,5	16
4.	Лицей на 1200 учащихся	552	0,8/0,75	414	690	1
5.	Школа на 800 учеников	200	0,95/0,38	76	213,9	1
6.	Детский ясли-сад на 250 мест	115	0,97/0,25	28,8	118,5	3
7.	Поликлиника на 900 мест	324	0,92/0,43	139,3	352,7	1
8.	Аптека	72	0,92/0,43	31	78,4	4
9.	Салон-парикмахерская	22,5	0,97/0,25	5,6	23,2	2
10.	Кинотеатр	322	0,92/0,43	138,5	350,5	1
11.	Ателье	224	0,92/0,43	96,3	243,8	1
12.	Продовольственный магазин	250	0,8/0,75	187,5	312,5	5
13.	Промтоварный магазин	224	0,92/0,43	96,3	243,8	3
14.	Почта	54	0,87/0,57	30,8	62,1	1
15.	Кафе	104	0,98/0,2	20,8	106,1	7
16.	Ресторан	312	0,98/0,2	62,4	318,2	2
17.	Административное здание	162	0,87/0,57	92,3	186,4	1

Таблица 2

№	Название промышленного объекта	Количество однотипных объектов, шт	tq ц	Расчётная нагрузка на вводе, Рр, кВт	Коэффициент участия в максимуме нагрузки, Кm
1.	Баня - прачечная	1	0,43	84	0,75
2.	Автопредприятие	1	0,43	12,4	0,8
3.	АЗС	2	0,73	8,2	0,6
4.	Молокозавод	1	0,43	180	0,8
5.	Хлебозавод	1	0,43	140	0,77
6.	Механическая мастерская	1	0,39	192	0,85

1. Расчёт электрических нагрузок посёлка городского типа

Согласно архитектурно-строительным материалам по застройке, посёлок городского типа включает в себя жилые корпуса, здания общественно-социального назначения, ряд промышленных предприятий, расположенных в промышленной зоне посёлка.

1.1 Расчёт электрических нагрузок жилой зоны посёлка

Расчёт нагрузок жилой зоны посёлка, будем производить на основании инструкции по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94 и нормативов для определения расчётных электрических нагрузок зданий (квартир), коттеджей, микрорайонов (кварталов) застройки и элементов городской распределительной сети, утверждённой приказом Минтопэнерго от 29.06.99 г. за № 219.

На основании исходных данных в жилой зоне посёлка предполагается построить:

- 12 жилых 5 этажных домов на 100 квартир;

- 16 жилых 9 этажных домов на 400 квартир;

- 16 жилых 7 этажных домов на 140 квартир;

- лицей на 1200 учащихся;

- среднюю школу на 800 учеников;

- 3 детских яслей-садов на 250 мест каждый;

- поликлиника на 900 мест;

- 4 аптеки;

- 2 салона- парикмахерских на 15 посадочных мест каждая;

- кинотеатр на 700 посадочных мест;

- ателье площадью 1600 мІ;

- 5 продовольственных магазинов площадью 1000 мІ;

- 3 промтоварных магазина площадью 1600 мІ;

- почта с общей площадью залов 1000 мІ;

- 7 кафе на 100 посадочных мест каждое;

- 2 ресторана на 300 посадочных мест каждый;

- административное здание площадью 3000 мІ .

Согласно [1], [2] нагрузку для жилого дома будем определять по удельной мощности Руд:

- для жилого 5 этажного дома на 100 квартир активная нагрузка определяется по формуле:

Р5= Руд· nкв,

где Руд=1,5 кВт/кв - удельная расчётная электрическая нагрузка электроприёмников квартир жилых зданий [1], табл. 2.

nкв - количество квартир в жилом здании.

Р5= 1,5 · 100=150 кВт.

Реактивная мощность определяется по формуле:

Q5= Р5 · tqцкв,

где tqцкв - коэффициент реактивной мощности жилых домов с квартирами с электрическими плитами [1], табл. 2.1.4;

Q5= 150 ·0,2=30 квар.

- для жилого 9 этажного дома на 400 квартир расчёты выполняются аналогично:

Р9= 1,27 ·400=508 кВт;

Q9= 508 ·0,2=101,6 квар.

- для жилого 7 этажного дома на 140 квартир расчёты выполняются аналогично:

Р7= 1,4 ·140=196 кВт;

Q7= 196 ·0,2=39,2 квар.

Расчётная активная нагрузка силовых электроприёмников Рс, кВт, приведённая к вводу в жилой дом определяется по формуле [1]:

Рс = Рр.л.+ Рст.у.,

где Рр.л. - активная мощность лифтовых установок, кВт;

Рст.у. - активная мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств, кВт.

Активная мощность лифтовых установок определяется по формуле [1]:

,

где Кс - коэффициент спроса, определяемый из [1] по табл. 2.1.2;

nл - количество лифтовых установок в жилом доме;

Рni - установленная мощность электродвигателя лифта, кВт.

Активная мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств Рст., определяется по аналогичной формуле:

,

где Кс - коэффициент спроса, определяемый из [1] по табл. 2.1.3;

nн - количество электродвигателей насосов и вентиляторов ;

Рni - установленная мощность электродвигателя насоса, вентилятора или другого санитарно-технического устройства, кВт.

В девятиэтажном доме четыре подъезда и в каждом подъезде установлено по две лифтовых установки. Мощность электродвигателя лифтовой установки равна Рni = 30 кВт.

Тогда имеем:

Рр.л. = 0,8·8·30 = 192 кВт.

Мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств составляет соответственно:

Рдв.н. =28 кВт;

Рдв.в. =18 кВт;

Рдв.ст. =12 кВт.

Тогда активная мощность всех электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств Рст., составит:

Рст.= 0,7·(4·28+4·18+2·12) = 145,6 кВт.

Для семиэтажного дома, с учётом того, что дом имеет пять подъездов, в котором установлено по одной лифтовой установке с мощностью электродвигателей по 25 кВт, имеем:

- активная мощность лифтовых установок:

;

- активная мощность всех электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств:

,

где Кґс, Кґґс - соответственно коэффициенты спроса, определяемые по табл. 2.1.2 и 2.1.3.

Общая активная нагрузка жилых домов с учётом силовой нагрузки определяется по формуле:

Рж.д. = Ркв + Ку · Рс,

где Ку - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприёмников, который определяется по табл. 2.3.1 и для жилых домов с электроплитами составляет Ку = 0,9.

В этом случае для 9-этажного и 7-этажного домов соответственно имеем:

Рж,9 = Р9 + Кґу · Рс,9 =508+0,9·(192+145,6) =811,84 кВт;

Рж,7 = Р7 + Кґґу · Рс,7 =196+0,9·(87,5+167,3) =425,32 кВт.

Реактивная нагрузка электродвигателей лифтовых установок определяется по формуле:

Qр.л.= Рр.л. · tqцл,

где tqцл -коэффициент реактивной мощности, определяемый по табл. 2.1.4.

Реактивная нагрузка электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и другого санитарно-технического оборудования определяется по аналогичной формуле:

Qст.= Рст. · tqцст.,

где tqцст. - коэффициент реактивной мощности, определяемый по табл. 2.1.4.

Тогда для 9 этажного и 7 этажного домов соответственно имеем:

Qр.л.9 = 192 · 1,17 = 224,64 квар;

Qр.л.7 = 87,5 · 1,17 = 102,38 квар;

Qст.9 = 145,6 · 0,75 = 109,2 квар;

Qст.7 = 167,3 · 0,75 = 125,48 квар;

Общая реактивная нагрузка жилого дома определяется по формуле:

Qж. = Qкв + Ку (Qр.л. + Qст.),

где Ку - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприёмников, который определён ранее по [ ]и составляет Ку = 0,9.

Тогда имеем:

- для 9-этажного жилого дома:

Qж.9 = 101,6+0,9·(224,64+109,2) =402,06 квар;

- для 7-этажного жилого дома:

Qж.7 = 39,2+0,9·(102,38+125,48) =244,27 квар.

Для детских дошкольных зданий активная нагрузка определяется по удельной расчётной мощности Руд., кВт/место, табл. 6.14:

Ря/с = Руд. · n = 0,46 · 250 = 115 кВт;

Qя/с = Ря/с · tqця/с = 115 · 0,25=28,75 квар,

где n - количество мест в детском саду -яслях;

tqця/с - коэффициент реактивной мощности.

Для средней школы и лицея с электрифицированными столовыми и спортзалами согласно имеем:

Рсш= Руд. · n = 0,25 · 800 = 200 кВт;

Qсш= Рсш · tqцсш = 200 · 0,38 = 76 квар;

Рлиц. = Руд. · n = 0,46 · 1200 = 552 кВт;

Qлиц.= Рлиц. · tqцлиц.= 552 · 0,75 = 414 квар;

Рпол. = Руд. · n = 0,36 · 900 = 324 кВт;

Qпол.= Рпол. · tqцпол.= 324 · 0,43 = 139,3 квар;

Рапт. = Руд. · n = 0,16 · 450 = 72 кВт;

Qапт.= Рап. · tqцапт.= 72 · 0,43 = 30,96 квар;

Рпар. = Руд. · n = 1,5 · 15 = 22,5 кВт;

Qпар.= Рпар. · tqцпар.= 22,5 · 0,25 = 5,63 квар;

Ркин. = Руд. · n = 0,46 · 700 = 322 кВт;

Qкин.= Ркин. · tqцкин.= 322 · 0,43 = 138,46 квар;

Рат. = Руд. · n = 0,14 · 1600 = 224 кВт;

Qат.= Рат. · tqцат.= 224 · 0,43 = 96,32 квар;

Рпрод. = Руд. · n = 0,25 · 1000 = 250 кВт;

Qпрод.= Рпрод. · tqцпрод.= 250 · 0,75 = 187,5 квар;

Рпром. = Руд. · n = 0,14 · 1600 = 224 кВт;

Qпром.= Рпром. · tqцпром.= 224 · 0,43 = 96,32 квар;

Рпоч. = Руд. · n = 0,054 · 1000 = 54 кВт;

Qпоч.= Рпоч. · tqцпоч.= 54 · 0,57 = 30,78 квар;

Ркаф. = Руд. · n = 1,04 · 100 = 104 кВт;

Qкаф.= Ркаф. · tqцкаф.= 104 · 0,2 = 20,8 квар;

Ррес. = Руд. · n = 1,04 · 300 = 312 кВт;

Qрес.= Ррес. · tqцрес.= 312 · 0,2 = 62,4 квар;

Рад. = Руд. · n = 0,054 · 3000 = 162 кВт;

Qад.= Рад. · tqцад.= 162 · 0,57 = 92,34 квар;

Результаты этих расчётов сведены в таблицу 3.

Таблица 3

№	Название зданий, учреждений	Расчётная активная нагрузка, кВт	сos ц / tq ц	Расчётная реактивная нагрузка, кВт	Расчётная полная мощность, кВА
1.	5 этажный жилой дом	150	0,98/0,2	30	152,9
2.	9 этажный жилой дом	811,8	0,98/0,2	402,06	906
3.	7 этажный жилой дом	425,3	0,98/0,2	244,3	490,5
4.	Лицей	552	0,8/0,75	414	690
5.	Школа	200	0,95/0,38	76	213,9
6.	Детский ясли-сад	115	0,97/0,25	28,8	118,5
7.	Поликлиника	324	0,92/0,43	139,3	352,7
8.	Аптека	72	0,92/0,43	31	78,4
9.	Салон-парикмахерская	22,5	0,97/0,25	5,6	23,2
10.	Кинотеатр	322	0,92/0,43	138,5	350,5
11.	Ателье	224	0,92/0,43	96,3	243,8
12.	Продовольственный магазин	250	0,8/0,75	187,5	312,5
13.	Промтоварный магазин	224	0,92/0,43	96,3	243,8
14.	Почта	54	0,87/0,57	30,8	62,1
15.	Кафе	104	0,98/0,2	20,8	106,1
16.	Ресторан	312	0,98/0,2	62,4	318,2
17.	Административное здание	162	0,87/0,57	92,3	186,4

Общая расчётная нагрузка жилой зоны посёлка городского типа составит:

- активная нагрузка 12 пятиэтажных домов:

Рж?5 = 12 · Рж5 = 12 · 150 = 1800 кВт;

- реактивная нагрузка 12 пятиэтажных домов:

Qж?5 = 12 · Qж5 = 12 · 30 = 360 квар;

- активная нагрузка 16 девятиэтажных домов:

Рж?9 = 16 · Рж9 = 16 · 811,8 = 12988,8 кВт;

- реактивная нагрузка 16 девятиэтажных домов:

Qж?9= 16 · Qж9 = 16 · 402,06 = 6432,96 квар;

- активная нагрузка 16 семиэтажных домов:

Рж?7 = 16 · Рж7 = 16 · 425,3 = 6804,8 кВт;

- реактивная нагрузка 16 семиэтажных домов:

Qж?7 = 16 · Qж7 = 16 · 244,3 = 3908,8 квар;

- активная нагрузка лицея:

Рлиц = 552 кВт;

- реактивная нагрузка лицея:

Qлиц= 414 квар;

- активная нагрузка средней школы:

Рсш = 200 кВт;

- реактивная нагрузка средней школы:

Qсш= 76 квар;

- активная нагрузка 3 детских яслей-садов:

Р?я/с = 3 · Ря/с = 3 · 115 = 345 кВт;

- реактивная нагрузка 3 детских яслей-садов:

Q?я/с = 3· Qя/с = 3 · 28,8 = 86,4 квар;

- активная нагрузка поликлиники:

Рпол = 324 кВт;

- реактивная нагрузка поликлиники:

Qпол= 139,3 квар;

- активная нагрузка 4 аптек:

Р?апт = 4 · Рапт = 4 · 72 = 288 кВт;

- реактивная нагрузка 4 аптек:

Q?апт = 4 · Qапт = 4 · 31= 124 квар;

- активная нагрузка 2 салонов-парикмахерских:

Р?пар = 2 · Рпар= 2 · 22,5 = 45 кВт;

- реактивная нагрузка 2 салонов-парикмахерских:

Q?пар = 2 · Qпар= 2 · 5,6 = 11,2 квар;

- активная нагрузка кинотеатра:

Ркин = 322 кВт;

- реактивная нагрузка кинотеатра:

Qкин = 138,5 квар;

- активная нагрузка ателье:

Рат = 224 кВт;

- реактивная нагрузка ателье:

Qат = 96,3 квар;

- активная нагрузка 5 продовольственных магазинов:

Р?прод = 5 · Рпрод = 5 · 250 = 1250 кВт;

- реактивная нагрузка 5 продовольственных магазинов:

Q?прод = 5 · Qпрод = 5 · 187,5 = 937,5 квар;

- активная нагрузка 3 промтоварных магазинов:

Р?пром = 3 · Рпром = 3 · 224 = 672 кВт;

- реактивная нагрузка 3 промтоварных магазинов:

Q?пром = 3 · Qпром = 3 · 96,3 = 288,9 квар;

- активная нагрузка почты:

Рпоч = 54 кВт;

- реактивная нагрузка почты:

Qпоч = 30,8 квар;

- активная нагрузка 7 кафе:

Р?каф = 7 · Ркаф = 7 · 104 = 728 кВт;

- реактивная нагрузка 7 кафе:

Q?каф = 7 · Qкаф = 7 · 20,8 = 145,6 квар;

- активная нагрузка 2 ресторанов:

Р?рес = 2 · Ррес = 2 · 312 = 624 кВт;

- реактивная нагрузка 2 ресторанов:

Q?рес = 2 · Qрес = 2 · 62,4 = 124,8 квар;

- активная нагрузка административного здания:

Рад = 162 кВт;

- реактивная нагрузка административного здания:

Qад = 92,3 квар;

-суммарная активная нагрузка жилой зоны посёлка составит:

?Ржз=1800+12988,8+6804,8+552+200+345+324+288+45+322+224+1250+672+54+728+624+162= 27384 кВт;

-суммарная реактивная нагрузка жилой зоны посёлка составит:

?Qжз=360+6432,96+3908,8+414+76+86,4+139,3+124+11,2+138,5+96,3+ +937,5+288,9+30,8+145,6+124,8+92,3= 13408 квар.

1.2 Расчёт электрических нагрузок промышленной зоны посёлка

В жилой зоне посёлка в промышленной зоне намечено строительство ряда промышленных объектов.

К этим предприятиям относятся:

- баня-прачечная;

- автопредприятие с автобусным парком;

- 2 автозаправочные станции (АЗС);

- молокозавод;

- хлебозавод;

- механическая мастерская.

Расположение промышленных объектов представлено на ситуационном плане.

Расчёты нагрузок промышленных объектов производим по коэффициенту спроса. В качестве исходных данных принимаем данные таблицы. На основании этих данных промышленной зоны, произведём расчёты реактивной максимальной нагрузки предприятий:

- баня-прачечная:

Qр,бан = Рр,бан · tq цбан = 84 · 0,43 = 36,1 квар;

- автопредприятие:

Qр,авт = Рр,авт · tq цавт = 12,4 · 0,43 = 5,3 квар;

- 2 АЗС:

Qр,АЗС = 2 ·Рр,АЗС · tq цАЗС = 2 · 8,2 · 0,73 = 12 квар;

- молокозавод:

Qр,мол = Рр,мол · tq цмол = 180 · 0,43 = 77,4 квар;

- хлебозавод:

Qр,хлеб = Рр,хлеб · tq цхлеб = 140 · 0,43 = 60,2 квар;

- механическая мастерская:

Qр,мех = Рр,мех · tq цмех = 192 · 0,39 = 74,9 квар.

Таким образом, суммарная реактивная мощность промышленной зоны составит:

Qр,пз = Кm,1 · Qр,бан + Кm,2 · Qр,авт + Кm,3 · Qр,АЗС + Кm,4 · Qр,мол + Кm,5 · ·Qр,хлеб + Кm,6 · Qр,мех = 0,75 · 36,1 + 0,8 · 5,3 + 0,6 · 12 + 0,8 · 77,4 + 0,77 · 60,2+ + 0,85 · 74,9 = 210,4 квар,

где Кm,i - соответственно коэффициенты участия в максимуме нагрузки ЭП бани-прачечной (Кm,1),автопредприятия (Кm,2), 2 АЗС (Кm,3 ), молокозавода (Кm,4), хлебозавода (Кm,5),механической мастерской (Кm,6).

Аналогично определяем суммарную активную мощность ЭП промышленной зоны:

Рр,пз = 0,75 · 84 + 0,8 · 12,4 + 0,9 · 16,4 + 0,8 · 180 + 0,77 · 140 +

+0,85 · 192 = 502,7 кВт.

Полная суммарная мощность промышленной зоны составит:

.

Нагрузка на 0,4 кВ всего посёлка с учётом жилой и промышленной зоны составит:

;

;

.

2. Выбор места расположения, числа и мощности трансформаторов подстанции 110/10 кВ

Центр электрических нагрузок посёлка определяем с использованием методики по определению центра тяжести плоских однородных фигур.

Все здания посёлка представляют собой прямоугольники. Предполагая, что нагрузка зданий распределена по площади равномерно, определяем центры нагрузок зданий посёлка, как точки пересечения диагоналей прямоугольников.

Далее составляем картограмму нагрузок зданий посёлка, под которой понимают графическое изображение в виде окружностей, площадь которых равна нагрузкам зданий:

S_расч,i = m · р · R²_i,

где m_s - масштаб, кВ·А/см²,

R_i - радиус окружности в выбранном масштабе, см.

Для построения картограммы нагрузок зданий посёлка определим масштаб построения картограммы нагрузок. С этой целью выбираем из таблицы максимальную мощность нагрузки здания и задаёмся произвольным радиусом R = см, тогда

Для остальных зданий определяем радиусы окружностей по формуле:

Остальные радиусы окружностей зданий определяются аналогично. Результаты расчётов сведены в таблицу 4.

Таблица 4

№	Название объектов застройки посёлка	Sрасч,i,кВ· А	Ri,см	хзд.i, см	yзд.i, см	Sрасч,i · хзд.i, кВ· А · см	Sрасч,i · yзд.i, кВ· А · см
1.	5 этажный жилой дом 12 шт.
2.	9 этажный жилой дом 16 шт.
3.	7 этажный жилой дом 16 шт.
4.	Лицей
5.	Школа
6.	Детский ясли-сад 3 шт.
7.	Поликлиника
8.	Аптека 4 шт.
9.	Салон-парикмахерская 2 шт.
10.	Кинотеатр
11.	Ателье
12.	Продовольственный магазин 5 шт.
13.	Промтоварный магазин 3 шт.
14.	Почта
15.	Кафе 7 шт.
16.	Ресторан 2 шт.
17.	Административное здание
18.	Баня - прачечная
19.	Автопредприятие
20.	АЗС 2 шт.
21.	Молокозавод
22.	Хлебозавод
23.	Механическая мастерская
	Итого:

Просуммировав данные таблицы 4, определяем координаты центра электрических нагрузок:

Однако, полученные координаты центра электрических нагрузок жилого посёлка чисто условные. На расположение подстанции питающей нагрузки жилого посёлка влияют архитектурно-строительные требования, наличие автомагистралей, естественные водоёмы и другие. Учитывая вышеотмеченное подстанцию располагаем на границе посёлка со стороны районной подстанции.

Общая нагрузка посёлка городского типа определяется нагрузками жилой и промышленной зоны:

;

;

.

Сооружаемая подстанция для электроснабжения посёлка городского типа может быть запитана либо от подстанции 330/220/35 кВ, расположенной на расстоянии 32 км от сооружаемой подстанции, либо от районной подстанции 220/110/10 кВ находящейся на расстоянии 18 км от сооружаемой подстанции. Окончательный вариант питания посёлка городского типа может быть выбран на основании технико-экономического расчёта.

Анализ нагрузок посёлка городского типа показывает, что значительную часть потребителей составляют потребители электрической энергии I и II категории надёжности (~ 80 %). На основании этого, согласно рекомендациям ПУЭ, выбираем двухтрансформаторную подстанцию, которая позволяет применять простейшие схемные и конструктивные решения, и в тоже время они обеспечивают в нормальном режиме питание всех нагрузок посёлка, а в аварийном - питание нагрузок I и II категории надёжности, при условии, что допустимый предел аварийной перегрузки не будет превышен.

Определим расчётную нагрузку приведённую к шинам подстанции 10 кВ:

Р_р,10= К_о · (Р_р,пос + ??Р_ц + ?Р_кв),

где ?Р_ц - потери активной мощности в трансформаторах ТП-10/0,4 кВ и в кабельных линиях 0,4 кВ,

?Р_ц =0,03 · S_р,пос = 0,03 · 31034 = 931,02 кВ ;

?Р_кв?0 - потери активной мощности в высоковольтных кабельных линиях;

К₀ - коэффициент разновремённости максимумов нагрузки (К₀=0,95);

Р_р,10= 0,95 · (27887 + 931,02 ) = 27377,1 кВ .

Q_р,10= К_о · (Q_р,пос + ??Q_ц + ?Q_кв),

где ?Q_ц - потери реактивной мощности в трансформаторах ТП-10/0,4 кВ и в кабельных линиях 0,4 кВ,

?Q_ц =0,1 · S_р,пос = 0,1 · 31034 = 3103,4 квар ;

?Q_кв?0 - потери реактивной мощности в высоковольтных кабельных линиях;

Q_р,10= 0,95 · (13618 + 3103,4 ) = 15885,3 квар .

Тогда расчётная нагрузка посёлка городского типа, приведённая к шинам 10 кВ подстанции составит:

кВ·А .

Номинальная мощность трансформатора определяем по выражению: п

,

где в_н,доп = 0,75 - коэффициент загрузки, учитывающий допустимую нагрузку трансформатора в доаварийном режиме ;

n_т - количество трансформаторов на подстанции (n=2).

Таким образом, имеем:

кВ·А .

По результату расчёта выбираем ближайшую большую номинальную мощность трансформатора:

S_т,ном =25000 кВ·А > S_т,расч =21101,3 кВ·А .

Фактический коэффициент загрузки трансформатора в номинальном режиме составит:

 .

В аварийном режиме, коэффициент загрузки оставшегося в работе трансформатора составит:

.

Следовательно выбранная номинальная мощность трансформатора позволяет трансформатору обеспечить допустимый аварийный режим без ограничения потребителей всех категорий надёжности.

Учитывая, что окончательный вариант внешнего электроснабжения будет выбран ниже, выбираем трансформаторы для двух вариантов электроснабжения на напряжении 110 кВ и 35 кВ. Основные параметры трансформаторов, согласно справочным данным, представлены в таблице 5.

Таблица 5

Тип трансформатора	Номинальная мощность, кВ·А	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uк, %	Iх,%
		ВН	НН	Рх	Рк
ТДН-25000/110	25000	115	38,5	25	120	10,5	0,65
ТРДНС-25000/35	25000	36,75	10,5	25	115	10,5	0,65

Трансформаторы снабжены вмонтированными на ВН устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Схемы соединения обмоток и группы соединения для трансформатора ТДН-25000/110 - Y/?-11; для трансформатора ТРДНС-25000/35 - Y/?-11.

Диаграмма диапазона регулирования напряжения трансформатора РПН: ТДН-25000/110 кВ - ± 9 х 1,77 % в нейтрали ВН и ТРДНС-25000/35 кВ - ± 8 х 1,25 % на стороне ВН.

3. Выбор главной электрической схемы подстанции 110/10 кВ

Согласно рекомендациям наиболее широкое применение в настоящее время находят подстанции без сборных шин на первичном напряжении 35…220 кВ, основанные на блочном принципе. Эти подстанции применяются при питании как непосредственно от районных сетей энергосистемы, так и от узловых подстанций.

При незначительном удалении подстанции от питающего объекта (районной или системной подстанции) установка выключателя на стороне высшего напряжения трансформатора считается нецелесообразной, так как отключить трансформатор (при необходимости ввода его в ремонт) можно выключателем на районной подстанции и разъединителем трансформатора ГПП или ПГВ. Большинство трансформаторов после снятия с них нагрузки выключателем на вторичном напряжении можно отсоединять от напряжения разъединителем или отделителем без отключения выключателя на районной подстанции.

Учитывая вышеотмеченное, выбираем на стороне 110 кВ проектируемой подстанции схему, представленную на рис., имеющую четыре присоединения: две линии и два трансформатора. На схеме предусмотрены выключатели на линиях, вероятность повреждения которых ниже вероятности повреждения трансформаторов, а также ремонтная перемычка.

Согласно заданию подстанция 110/10 кВ питается от районной подстанции 220/110/10 кВ отпайкой от транзитной линии 110 кВ, протяжённостью L = км.

Выбранная схема подстанции на первичном напряжении считается наиболее рациональной и достаточно надёжной.

На ремонтной перемычке установлено два разъединителя. Отключение трансформаторов в случае их повреждения производится одним выключателем линии (Q1 или Q2) и соответствующим выключателем низшего напряжения. Следовательно, вместе с отключением трансформатора отключается и линия.

Работа линии может быть восстановлена после отключения разъединителя повреждённого трансформатора (QS7 или QS8) и включения разъединителей перемычки:QS5 и QS6.

Для РУ-10 кВ принята схема с одной секционированной сборной шиной. Для ограничения токов к.з. секционный выключатель при нормальной работе разомкнут. В случае отключения трансформатора секционный выключатель включается автоматически устройством АВР.

На вторичном напряжении подстанции предусматриваем установку комплектных распределительных устройств типа ЗРУ.

4. Выбор схемы питания собственных нужд подстанции

Схема питания собственных нужд разрабатываемой подстанции содержит два трансформатора собственных нужд, так как подстанция является двухтрансформаторной на 110 кВ.

Для питания оперативных цепей подстанции, из переменного и постоянного выбран постоянный оперативный ток, так как проектируемая подстанция 110 кВ имеет воздушные выключатели.

На разрабатываемой подстанции с оперативным постоянным током трансформаторы собственных нужд присоединены к шинам 10 кВ.

Шины 0,4 кВ секционированы.

Мощность трансформаторов собственных нужд выбрана по нагрузкам собственных нужд. По ориентировочным данным определены основные нагрузки собственных нужд подстанции: Руст и Qуст.

Для двигательной нагрузки коэффициент мощности: cos ц=0,85.

В таблице приведены основные параметры нагрузок собственных нужд подстанции.

Расчётные нагрузки определяем по коэффициенту спроса Кс, который принят Кс=0,8. Суммарная нагрузка собственных нужд составляет:

.

Для проектируемой подстанции с двумя трансформаторами ТДН - 25000/110 кВ определяем мощность каждого из двух трансформаторов собственных нужд 10/0,4 кВ:

,

где в_доп - коэффициент допустимой аварийной перегрузки, принимаемый равным в_доп = 1,5.

Выбираем для питания собственных нужд подстанции два трансформатора типа ТСЗ-400/10 кВ:

S_т,ном =400 кВ· А > S_т,расч = 313 кВ· А.

Условие выполняется, окончательно выбираем трансформаторы собственных нужд типа ТСЗ-400/10 кВ с параметрами, приведёнными в таблице 6.

Таблица 6

Тип трансформатора	Номинальная мощность, Sт,ном, кВ·А	Напряжение обмоток, кВ	Потери, кВт	Uк, %	Iх,%
		ВН	НН	Рх	Рк
ТСЗ - 400/10	400	10	0,4	1450	5500	4,5	2,1

Схема и группа соединения обмоток: Y/Y-0.

Для электроснабжения собственных нужд выбираем схему с одной секционированной системой сборных шин на стороне 0,4 кВ с применением комплектных устройств типа КРУ-0,4 кВ.

Трансформаторы собственных нужд ТСН1 и ТСН2 присоединены к секциям 3 РУН-10 кВ через выключатели. На стороне 0,4 кВ предусмотрено устройство АВР.

Таблица 7

Название потребителя	Установленная мощность	cos ц	tq ц	Нагрузка
	Един. кВт количество	Всего, кВт			Руст, кВт	Qуст, квар
1. Устройство охлаждения трансформаторов	29,6 · 2	59,2	0,85	0,67	59,2	39,7
2. Подогрев выключателей и приводов (на три полюса)	1,8 · 6	10,8	1,0	0	10,8	0
3. Подогрев шкафов КРУ-10	1 · 21	21	1,0	0	21	0
4. Подогрев приводов разъединителей и короткозамыкателей	0,6 · 24	14,4	1,0	0	14,4	0
5. Подогрев шкафа релейной защиты	1 · 1	1	1,0	0	1	0
6. Отопление, освещение, вентиляция ОПУ ЗРУ-10 кВ	70 · 1 5 · 1	70 5	0,33 0,33	2,86 2,86	70 5	200,2 14,3
7. Освещение ОРУ- 110 кВ при nч > 3	6 · 1	6	1	0	6	0
8. Маслохозяйство	80 · 1	80	0,5	1,73	80	138,4
9. Подзарядно-зарядный агрегат ВАЗП	23 · 2	46	0,4	2,26	46	104
Итого:					313,4	496,6

5. Выбор сечения и марки провода ВЛ-110 кВ

Согласно исходным данным, питание подстанции посёлка городского типа может быть запитано от районной подстанции по воздушной линии 110 кВ, находящейся на расстоянии 18 км от посёлка, а также от подстанции по воздушным линиям 35 кВ, находящейся на расстоянии 32 км от посёлка.

До технико-экономического обоснования рассмотрим оба варианта.

Расчётная нагрузка посёлка городского типа, приведённая к шинам 110 кВ и 35 кВ определяется по выражению:

Р_р,110(35)=Р_р,10 + 2 · ?Р_т,110 ;

Q_р,110(35)=Q_р,10 + 2 · ?Q_т,110,

где Р_т - потери активной мощности в трансформаторе110/10 кВ (35/10 кВ), которые определяются по выражению:

?Р_т = Р_хх + в²_ф · Р_кз,

где Р_хх -потери холостого хода трансформатора;

Р_кз - потери к.з. в трансформаторе ;

в_ф - коэффициент фактической нагрузки трансформатора;

?Q_т -потери реактивной мощности в трансформаторе, которые определяются по выражению:

,

где I_хх - ток холостого хода трансформатора;

U_кз - напряжение короткого замыкания.

Для линии 110 кВ с трансформаторами ТДН - 25000/110 кВ имеем:

?Р_т = 25 + 0,687² · 120 = 81,6 кВт ;

квар ;

Р_р,110 = 27377,1 + 2 · 81,6 = 27540,3 кВт ;

Q_р,110 = 15885,3 + 2 ·1401,4 = 18688,1 квар ;

Для линии 35 кВ с трансформаторами ТРДНС - 25000/35 кВ имеем:

?Р_т = 25 + 0,687² · 115 = 79,3 кВт ;

квар ;

Р_р,35 = 27377,1 + 2 · 79,3 = 27535,7 кВт ;

Q_р,35 = 15885,3 + 2 ·1401,4 = 18688,1 квар ;

Полная мощность, передаваемая по линии 110 кВ составит:

кВ·А .

По линии 35 кВ полная мощность составит:

кВ·А .

Питание подстанции посёлка городского типа в обоих случаях осуществляется по двухцепным линиям. Ток нормального режима одной цепи ВЛ составит:

-для ВЛ -110 кВ:

А ;

-для ВЛ -35 кВ:

А .

Сечение проводов ВЛ будем определять по экономической плотности тока.

Определяем экономическое сечение проводов:

- для ВЛ-110 кВ:

мм² ;

- для ВЛ-35 кВ:

мм²,

где j_эк - экономическая плотность тока (для неизолированных алюминиевых проводов, при 3200 ч. < Т_мах < 5000 ч., j_эк = 1,1 А/мм² ).

Стандартное ближайшее сечение:

q_ст,110 = 70 мм² и q_ст,35 = 240 мм² .

Намечаем к установке провода марки АС - 70/11 и АС - 240/32 со следующими параметрами:

АС - 70/11:

-диаметр алюминиевого провода d = 11,4 мм ;

-диаметр стального стержняd_ст = 3,8 мм ;

-допустимый продолжительный токI_доп = 265 А ;

АС - 3240/32:

-диаметр алюминиевого провода d = 21,6 мм ;

-диаметр стального стержняd_ст = 7,2 мм ;

-допустимый продолжительный токI_доп = 605 А ;

Проверим выбранные провода на длительный нагрев токами послеаварийного режима, когда одна из линий отключена:

-для ВЛ-110 кВ:

I_ав,110 = 2 · I_р,110 = 2 · 83,6 = 167,2 А < I_доп = 265 А ;

-для ВЛ-35 кВ:

I_ав,35 = 2 · I_р,35 = 2 · 261,7 = 523,4 А < I_доп = 605 А .

Следовательно, выбранные провода удовлетворяют условию нагрева, длительно протекающими токами в нормальном и аварийном режиме.

Для гибких проводов при напряжении 35 кВ и выше необходима проверка по условию коронообразования. В этом случае необходимо выполнение следующих условий:

1,07Е < 0,9 Е₀,

где Е - напряжённость электрического поля около поверхности нерасщеплённого провода, кВ/см, которая определяется по формуле:

;

Е₀ - значение начальной критической напряжённости электрического поля, кВ/см, которое определяется по формуле:

.

В выражении для Е и Е_о приняты следующие обозначения:

U - линейное напряжение, кВ (U=35 кВ или U=110 кВ ) ;

Д_ср - среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, Д_ср = 2,5 м для ВЛ-35 Кв и Д_ср = 3 м для ВЛ-110 кВ.

r₀ -радиус провода, для ВЛ-35 кВ - r₀ = 1,08 см, для ВЛ-110 кВ - r₀ = 0,57 см ;

m - коэффициент, учитывающий шероховатость провода (m = 0,82 для многопроволочных проводов).

Согласно ПУЭ минимальное сечение проводов по условию коронообразования составляет:

- для ВЛ-110 кВ

q_min = 70 мм² ? q_min = 70 мм² ;

- для ВЛ-35 кВ

q_min = 240 мм² ? q_min = 240 мм² .

Выбираем провод марки АС- 70/11 для ВЛ-110 кВ и проверяем его по условию коронообразования:

;

;

Так как 1,07· Е = 1,07 · 25,1 = 26,8 кВ/см < 0,9 · Е₀ = 0,9 · 34,7 = =31,2 кВ/см, провод АС - 70/11 проходит по условию коронообразования.

Для ВЛ-35 кВ проверим на образование короны провод АС-, который удовлетворяет минимальному сечению провода на напряжении 35 кВ по коронообразованию.

Напряжённость электрического поля около поверхности проводника составляет:

.

Значение начальной критической напряжённости электрического поля составляет:

.

Согласно условию:

1,07 · 4,85 = 5,2 кВ/см < 0,9 · 31,9 = 28,7 кВ/см,

провод АС - 240/32 по условию коронообразования проходит.

6. Механический расчёт ВЛ-110 кВ

При эксплуатации воздушная линия подвергается ветровым и гололёдным нагрузкам, влияниям температуры окружающего воздуха. Климатические условия фиксируются на метеостанциях. Проектируемая ВЛ будет располагаться на Северо-западе России, где она будет подвергаться ветровым нагрузкам II категории и гололёдным - II категории.

На метеостанции фиксируются значения низшей и высшей температур воздуха, значение температуры при максимальной скорости ветра, интенсивном гололёдообразовании, грозе, определяется среднегодовая температура, которая равна:

,

где И_max = 30 єС ; И_min =-25 єС .

При проектировании ВЛ особое место уделяется расчёту проводов ВЛ и тросов на механическую прочность. Расчёт опор и других элементов ВЛ, таких как изоляторов и арматуры, как правило не производится. Для ВЛ-110 кВ выбираем унифицированные железобетонные опоры ПБ-110-6.

При расчёте проводов на механическую прочность определяют механическое напряжение в проводах и тросах ВЛ при различных сочетаниях климатических условий и сопоставление этих напряжений с допустимыми значениями.

Основными факторами, влияющими на механическое напряжение в проводе являются:

- температура окружающего воздуха;

- гололёдные нагрузки;

- ветровые нагрузки.

При изменении температуры воздуха меняется внутреннее механическое напряжение в проводе за счёт изменения длины провода в пролёте. Гололёд и ветер влияют на механическое напряжение в проводе за счёт внешнего механического воздействия.

В инженерных расчётах для сталеалюминевых проводов сечением q = 70 мм² используются следующие эквивалентные приведённые к данному проводу параметры:

- модуль упругости Е= 8,25 · 10³ даН/мм² ;

- температурное удлинение б = 19,2 · 10^-6 1/град;

- механическое напряжение у, даН/мм^{2 .}

ПУЭ устанавливают допустимые механические напряжения в проводе для трёх следующих режимов:

- режима низшей температуры [у_t,min] = 11,6 даН/мм²;

- режима среднегодовой температуры [у_t,ср] = 8,7 даН/мм²;

- режима наибольшей внешней нагрузки [у_р,max] = 11,6 даН/мм².

Основной задачей механического расчёта провода является определение таких условий его монтажа, чтобы в процессе эксплуатации линии механические напряжения в проводе в режимах низшей температуры у_t,min и наибольшей внешней нагрузки у_р,max не превышали допустимых значений.

Условия проверки провода на механическую прочность имеют следующий вид:

у_t,min ? [у_t,min];

у_t,ср ? [у_t,ср];

у_р,max ? [у_р,max].

Кроме указанных трёх режимов ПУЭ устанавливает и другие расчётные режимы, которые рассмотрены ниже.

1. Удельные нагрузки на провод.

При механическом расчёте проводов ВЛ 110 кВ и сечением 70 мм² при длине пролёта ?_прол целесообразно пользоваться удельными механическими нагрузками на провод, то есть нагрузками, приведёнными к 1 м длины пролёта и 1 мм² сечения провода,

?_прол = 0,9 · ?_г = 0,9 · 135 = 121,5 м,

где ?_г = 135 м - габаритный пролёт.

Удельная нагрузка на провод от собственного веса провода определяется через вес Р = 274 даН/км одного км и его сечения q, как

.

Удельная нагрузка от веса гололёда на проводе, исходя из цилиндрической формы гололёдных отложений, составляет:

,

где g₀ = 0,9 · 10³ даН/м³ = 0,9 · 10^-3 даН/м · мм² - плотность льда;

С_max = 10 мм - максимальная толщина стенки гололёда;

d = 11,4 мм - диаметр провода АС-70/11.

Тогда получим:

.

Суммарная удельная нагрузка Р₃ от веса провода и гололёда определяется суммированием нагрузок Р₁ и Р₂, поскольку обе эти нагрузки имеют одинаковое вертикальное направление.

В этом случае имеем:

Р₃ = Р₁ + Р₂ = 3,9 · 10^-3 + 8,6 · 10^-3 = 12,5 · 10^-3 даН/м · мм².

Ветровая нагрузка действует на провод в горизонтальном направлении.

При расчёте удельной нагрузки от воздействия ветра учитываем максимальный скоростной напор ветра:

Q_max = 55 даН/м² .

Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу при отсутствии гололёда, составляет:

.

Удельная нагрузка от давления ветра при наличии на проводе гололёда составляет:

,

При расчёте удельной нагрузки Р₅ считается невозможным одновременное воздействие на провод и максимального напора ветра и максимального гололёда, поэтому принимаем напор ветра

q_вет = 0,25 · Q_max .

Удельная нагрузка от ветра и веса провода без учёта гололёда и с учётом того, что ветровая и весовая нагрузки направлены соответственно горизонтально и вертикально, составляет:

.

Удельная нагрузка от ветра и веса провода, покрытого гололёдом составляет:

.

Удельная нагрузка Р_max выбирается из двух расчётных удельных нагрузок Р₆ и Р7, а так как Р₇ =14 · 10^-3 даН/м · мм² > Р₆ =9,77 ·10^-3 даН/м · мм², в расчётах принимаем Р_max = Р₇ =14 · 10^-3 даН/м · мм² .

2. Уравнение состояния провода и определение исходного режима.

Для режима ”i” и режима ”j” характеризующихся удельными нагрузками Р_i и Р_j и температурами t_i и t_j, связь между механическими напряжениями в проводе у_i и у_j в этих режимах выражается уравнением состояния провода. Это уравнение имеет следующий вид:

у_i + б · Е · t_i - Р²_i · ?² · Е / 24 · у²_i = у_j + б · Е · t_j - Р²_j · ?² · Е / 24 · у²_j .

Для расчёта механической прочности провода выберем метод определения исходного режима. Исходный режим - режим наибольшей внешней нагрузки с параметрами Р_max = 14 · 10^-3 даН/м · мм² и t_г = - 5єС.

Подставив параметры исходного режима в левую часть уравнения состояния провода, вычислим значение:

С = [у_р,max] + б · Е · t_г - Р²_max · ?²_г · Е / 24 · [у_р,max]² = 11,6 +

+ 19,2 · 10^-6 · 8,25· · 10³ · (-5) - (14 · 10^-3 )² · 120² · 8,25 · 10³ / 24 · 11,6² =

= 3,6 даН/мм² .

В правую часть уравнения подставим параметры режима низшей температуры Р₁ и t_min . Уравнение сведётся к неполному кубическому уравнению вида:

у³_t,min + А · у²_t,min + В = 0,

где А = б · Е · t_min - С ;

В = - Р²₁ · ?²_г · Е / 24,

Таким образом

А= 19,2 · 10^-6 · 8,25 · 10³ · (-34) - 3,6 = -8,99;

В= -(3,9 · 10^-3)² · 120² · 8,25 · 10³ / 24 = -75,3;

у³_t,min - 8,99 · у²_t,min - 75,3 = 0;

.

Решаем кубическое неполное уравнение методом касательных. В качестве начального приближения принимаем допустимое напряжение, то есть у₀ = [у] . При выполнении условия

у_i+1 - у_i ? 0,1

расчёт следует прекратить, поскольку требуемая точность достигнута.

у_t,min= 10,9 ? 11,6 - условие выполняется, расчёт прекращаем.

Далее в правую часть уравнения подставляем параметры режима среднегодовой температуры Р₁ и t_ср:

у³_t,ср + А · у²_t,ср + В = 0,

где А = - 8,99;

В = - 7,53;

у_t,ср = 5,9 даН/мм² < 8,7 даН/мм^2,

,

то есть условие выполняется.

3. Расчёт монтажных стрел провеса.

Основной задачей механического расчёта провода является определение таких условий его монтажа, чтобы в процессе эксплуатации линии механические напряжения в проводе в режимах низшей температуры, среднегодовой температуры и наибольшей внешней нагрузки не превышали допустимых значений.

Монтаж провода осуществляется при отсутствии гололёда, сильного ветра, но при любой температуре. Следовательно, монтажный режим характеризуется удельной нагрузкой Р₁ и температурой монтажа t_м .

Температура монтажа может изменяться в пределах:

t_min < t_м < t_max,

где t_max - высшая температура, установленная на основе метеорологических наблюдений и округлённая с точностью до 5єС. Выбираем t_м,1 = -30єС; t_м,2 = -20єС; t_м,3 = 0єС; t_м,4 = 10єС; t_м,5 = 20єС; t_м,6 = 40єС;

Шаг изменения температуры применяем ? t_м = 10єС. Для решения уравнения состояния провода воспользуемся параметрами исходного режима [у_исх], Р_исх, t_исх:

С = [у_исх] + б · Е · t_исх - Р²_исх · ?²_г · Е / 24 · [у_исх]² = 3,6 даН/мм².

Сводим уравнение к неполному кубическому:

у³_м + А · у²_м + В = 0,

где А = -8,99;

В= -75,3;

у_м =10,9.

Также выполняем расчёт для у_м для всех температур монтажа. По полученным расчётным данным строится монтажный график у_м = f(t_м) для сечения провода q= 70 мм² и длины пролёта ? = 120 м. Пользоваться зависимостью у_м = f(t_м) при монтаже провода неудобно, поэтому от механического напряжения в проводе переходят к его стреле провеса, которая вычисляется по выражению:

f_п1 = Р₁ · ?_г / 8 · у_м1 = 3,9 · 10^-3 · 120² / 8 · 10,9 = 0,644м.

Расчёт сводим в таблицу 7:

Таблица 7

tм, єС	-30	-20	0	+10	+20	+40	+70
ум	10,9	7,9	5,8	5	4,4	3,5	2,7
fп	0,644	0,9	1,2	1,4	1,6	2,0	2,6

Следовательно, при монтаже провода его стрелу провеса следует устанавливать в соответствии с зависимостью f_п = f(t_м).

Следует отметить, что зависимость имеет линейный характер, представленный на рисунке.

4. Проверка габарита воздушных линий.

ПУЭ устанавливает наименьшее допустимое расстояние от низшей точки провисания провода до земли или подъёмных сооружений. Это расстояние называется габаритом ВЛ. Наименьшие допустимые значения габарита h_г = 7 м для ВЛ-110кВ в населённой местности.

Для двухцепной опоры величина габарита воздушной линии h_г определяется условием:

h_г < H - h_т-п - 2 · h_п-п - л - f_п,max,

где H =22,6 м - высота выбранной унифицированной опоры;

h_т-п = 2,7 м - расстояние между точками подвеса троса и верхнего провода;

h_п-п = 4 м - расстояние между точками подвеса верхнего и нижнего проводов;

л = 1 м - длина гирлянды изоляторов;

f_п,max = 2,6 м - максимальная стрела провеса провода.

h_г < 22,6 - 2,7 - 2 · 4 - 1 - 2,6;

7 м < 8,3 м - условие выполняется следовательно, опора выбрана верно.

7. Конструктивное исполнение подстанции

Компоновка ОРУ-110 кВ принята к исполнению по следующей схеме: два блока трансформатор - линия с элегазовыми выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии из двух разъединителей. Разъединители в нормальном режиме отключены.

Со стороны низкого напряжения трансформаторы соединены с комплектным распредустройством наружного исполнения КРУМ - 10 кВ посредством шинных мостов.

Для размещения панелей управления, релейной защиты, оборудование связи и с учётом подсобных помещений на территории подстанции предусматривается одноэтажное здание общестанционного пункта управления ОПУ.

Освещение ОРУ выполнено с помощью прожекторов, расположенных на линейных порталах и на крышке КРУН. Освещение ОПУ выполнено светильниками с люминесцентными лампами, освещение КРУН - лампами накаливания с питанием от сети 220 В.

Силовые и контрольные кабели по территории ОРУ и в КРУН прокладываются в кабельных каналах. Одиночные кабели на территории подстанции, а также кабельные перемычки в пределах одной ячейки ОРУ допускается прокладывать в траншеях.

В качестве оперативного тока принят переменный ток напряжением 220 В.

Питание собственных нужд подстанции и оперативного тока осуществляется от двух трансформаторов собственных нужд, расположенных на территории ОРУ, в непосредственной близости кКРУН - 10 кВ.

Измерение электрических величин выполняется согласно ПУЭ и проектированию контрольно-измерительной системы понижающих подстанций.

Учёт активной и реактивной энергии предусматривается только на линиях принадлежащих потребителям.

На подстанции предусматриваются устройства автоматики в следующем объёме:

· регулирование напряжения трансформаторов под нагрузкой РПН;

· управление охлаждением трансформаторов;

· управление отопления здания ОПУ, КРУН, обогревом клемных шкафов, шкафов приводов выключателей и разъединителей в ОРУ - 110 кВ.

Управление выключателями 110 кВ предусматривается с панели управления, расположенной в ОПУ. Также в ОПУ расположена автоматика управления обогревом, управление охлаждением трансформатора, регулирование напряжения трансформаторов под нагрузкой РПН и сигнализация.

Управление выключателями 10 кВ осуществляется из помещения КРУН с помощью пульта дистанционного управления. Также в КРУН - 10 кВ находятся панели защит и автоматики выключателей 10 кВ отходящих линий и вводов, секционного выключателя и собственных нужд, приборы регистрации электрических величин и учёта.

Подстанция 110/10 кВ находится на балансе ОАО «Ленэнерго».

Подстанция работает без постоянного дежурного персонала.

Оперативное обслуживание подстанции предусматривается осуществлять оперативно-выездными бригадами Мгинских электрических сетей ОАО «Ленэнерго» непосредственно подчиняющиеся дежурному диспетчеру оперативно-диспетчерской службы Мгинских электрических сетей.

Ремонтно-эксплуатационное обслуживание подстанции, а также высоковольтные испытания предусматривается выполнять выездными бригадами Мгинских электрических сетей.

8. Защитное заземление и молниезащита

8.1 Назначение и конструкция заземляющих устройств

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надёжно соединяться с землёй. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения.

Заземление обязательно во всех электроустановках при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках - при напряжении 42 В и выше переменного тока и 110 В и выше постоянного тока.

В электрических установках заземляются корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, каркасы распределительных щитов, пультов, шкафов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей, проводов, металлические конструкции зданий и сооружений и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования.

Заземление, предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки, называется рабочим заземлением. К рабочему заземлению относится заземление нейтрали трансформаторов, генераторов, дугогасящих катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнять своих функций или нарушается режим работы электроустановки. Так же рабочее заземление выполняется с целью снижения уровня изоляции элементов электроустановки и возможности удержания повреждённой линии в работе.

Для защиты оборудования от повреждения ударом молнии применяется грозозащита с помощью разрядников, искровых промежутков, стержневых и тросовых молниеотводов, которые присоединяются к заземлителям. Такое заземление называется грозозащитным.

Обычно для выполнения всех трёх типов заземления используют одно заземляющее устройство.

Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители. В качестве естественных заземлителей применяют водопроводные трубопроводы, проложенные в земле, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов; обсадные трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции зданий; металлические шпунты гидротехнических сооружений; свинцовые оболочки кабелей; заземлители опор ВЛ, соединённые с заземляющим устройством грозозащитным тросом; рельсовые подъездные пути при наличии перемычек между рельсами.

Естественные заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее, чем двумя проводниками в разных точках.