4. Технология передачи и распределения электроэнергии

4.1 Системы электроснабжения и потребители электроэнергии

Источником питания ООО «Комплекс» является трансформаторная подстанция 110/6 кВ (рис.4.19), которая питается по двум линиям электропередачи (ЛЭП) от районной подстанции и местной ТЭЦ.

Блок-схема электроснабжения предприятия

ОРУ – 35 кВ

Подстанция «Заборовка»

ЗРУ- 6 кВ

РП – 6 кВ

РУ – 6 кВ

РУ – 0,4 кВ

ТП – 234

Рис. 4.19

От подстанции 110/6 кВ электрическая энергия при напряжении 6 кВ по сетям, выполненным по радиальной схеме электроснабжения, подается на распределительные пункты (РП), предназначенные для приема и распределения электрической энергии без преобразования и трансформации [39, с.67]. От РП при том же напряжении 6 кВ электрическая энергия передается на трансформаторную подстанцию ТП – 234, служащей для преобразования и распределения электроэнергии и расположенными непосредственно около потребителей.

Силовые кабели состоят из токопроводящих жил, изоляционных и защитных оболочек (рис. 4.20). Токопроводящие жилы по форме изготовляются круглыми, секторными и сегментными и могут быть однопроводными и многопрово­лочными.

В зависимости от числа токопроводящих жил, силовые кабели бывают одно-, двух-, трех- и четырехжильными. Четвертая жила используется как нулевая, и ее сечение меньше сечения каждой из трех остальных.

Конструкция силового кабеля

Рис.4.20

I — сечение силовых кабелей; а — двужильные кабели с круглыми и сегментными жилами; б—трехжильные кабели с поясной изоляцией и отдельными оболочками; в— четырехжильные кабели с нулевой жилой круглой, секторной и треугольной формы; 1 —  заполнитель; 2 —  изоляция жилы; 3 —  токопроводящая жила; 4—  оболочка; 5— наружный защитный покров; 6— экран на токопроводящей жиле; 7 — бронепокров; 8 —  нулевая жила; 9 — поясная изоляция; II — силовой трехжильный кабель марки ААБ: 1 — токопроводящие жилы; 2,4 — фазовая и поясная изоляции; 3 —  наполнители; 5 —  оболочка; 6 —  защитный покров оболочки (подушка); 7 — броня из стальных лент; 8 — наружный защитный покров

Питание ТП-234 осуществляется кабелем марки АСБ (кабель с алюминиевыми жилами, свинцовой оболочкой, бронированный с наружным покровом из кабельной пряжи.

Прокладка кабельных линий осуществляется в земляных траншеях.

Прокладка в земляных траншеях – наиболее простая, дешевая, экономична по расходу проводникового материала.

Соединяют кабели между собой специальными кабельными соединительными муфтами. Кабели напряжением 6 кВ — в свинцовых, изготовленных из свинцовых труб.

Для защиты от проникновения влаги внутрь кабеля применяют концевые кабельные воронки, заделки из эпоксидных компа­ундов и из поливинилхлоридных лент.

В зависимости от места прокладки, свойств среды, механических усилий, воздействующих на кабель, рекомендуются различные марки кабелей.

Кабели выбирают:

а) по напряжению установки;

б) по конструкции;

в) по экономической плотности тока.

Экономическое сечение кабеля определяется формулой:

q_э=, (4.14)

где J_э – нормированное значение экономической плотности тока, А/мм²;

I_норм – ток нормального режима, А.

г) по допустимому току:

I_max ≤ I^/_доп, (4.15)

где I_max - максимально допустимый ток, А;

I^/_доп – длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом положенных в земле кабелей, А.

Проложен кабель марки АСБ на 6 кВ, прокладываемый в земле в траншее.

Подстанция ТП-6 (6/0,4 кВ) питается двумя кабельными линиями. Максимальная нагрузка объекта составляет 872 кВА. Токовая нагрузка между питающими кабелями распределяется поровну. Продолжительность использования максимальной нагрузки Т= 2700 ч.

Расчетный ток нагрузки определяется следующим образом:

I_расч=, (4.16)

где, I_расч - расчетный ток нагрузки, А;

S_max – максимальная нагрузка, кВА;

U_ном – номинальное напряжение, кВ.

Определим расчетный ток нагрузки для ООО «Комплекс».

I_расч == 83,93 А.

Расчетный ток на один кабель будет равен:

I_расч== 41,96 А.

Определить экономическое сечение кабеля можно по формуле:

q_э=, (4.17)

Для исследуемого предприятия данный показатель составит:

q_э== 29,97мм

Ближайшее стандартное сечение 25мм[21, с.29]. К трансформаторной подстанции проложен кабель сечением 70 мм². Сечение проверяем по условию нагрева. Длительно допустимый ток по нагреву для выбранного кабеля составит 90 А. Поправочный коэффициент на число кабелей, лежащих в одной траншее, равен 0,9:

83,93 А=I_max ≤ I_доп =90 А

41,96 А=I_max ≤ I^/_доп =90 · 0,9=81 А.

Следовательно, сечение кабеля проходит и по условию нагрева.

Выбранные по нормальному режиму кабели проверяют на термическую стойкость к току трехфазного короткого замыкания. При этом кабели небольшой длины проверяют по току при КЗ в начале кабеля; одиночные кабели со ступенчатым сечением по длине проверяют по току при КЗ в начале каждого участка.

Определим потери активной энергии за год в трехфазной кабельной линии напряжением 6 кВ, длиной 1,5 км с сечением токопровода 70 мм², питающей предприятие с односменным графиком работы. Максимальноая нагрузка составляет 83,9 А и коэффициент мощности =0,86.

По справочнику сопротивление провода сечением 70 мм² , r₀=0,443 Ом/км. Общее активное сопротивление линии R= r₀l=0,443^.1,5=0,66 Ом. Максимальная мощность нагрузки определяется по формуле:

Р _макс=√3UI_максcosφ, (4.18)

где Р _макс - максимальная мощность нагрузки, Вт;

U- напряжение, В;

Рассчитаем максимальную мощность нагрузки для исследуемого предприятия:

Р _макс=√3^.6^.83,9^.0,86=749,8 кВт.

Согласно графику определения времени потерь для Т_макс=2700 ч и cosφ=0,86 время потерь τ=1800 ч. Потери электроэнергии определяется по формуле:

ΔW=3 ·I ²максRτ10^-3, (4.19)

где, ΔW – потери электроэнергии, кВт^.ч;

I – сила тока максимальная, А;

R – сопротивление, Ом;

τ – время потерь, ч.

Рассчитаем потери электроэнергии для ООО «Комплекс»:

ΔW=3^.83,9^2.0,66^.1800^.10^-3=25,1×10³ кВт^.ч.

Распределение электрической энергии являться важным моментом при рассмотрении вопроса электроснабжения предприятия.

На территории ООО «Комплекс» расположено большое количе­ство потребителей электрической энергии, различных по режиму работы и величине потребляемой мощности. От РП по кабельным линиям 6 кВ питается трансформаторная подстанция (ТП) 6/0,4 кВ. Трансформаторы подстанции понижают напряжение с 6 до 0, 4/0, 23 кВ, и энергия по кабельным сетям передается к электроприемникам.

Распределительный пункт 6(6) кВ выполняем с одной секционированной системой сборных шин с питанием по взаиморезервируемым линиям, подключенным к разным секциям. На секционном выключателе должно предусматриваться устройство АВР. Вариант питающей сети представлен на рис. 4.21.

Питающей линией называют линию, питающую РП или подстанцию от ЦП без распределения электроэнергии по ее дли­не.

Распределительной линией называют линию, пита­ющую ряд трансформаторных подстанций от ЦП или РП или вводы к электроустановкам [26, с.59].

Схема питающей сети 6 кВ

6

6

Рис. 4.21

Распределение электрической энергии от РП трансформаторной подстанции 234 осуществляется по распределительным сетям 6 кВ.

В четырехпроводных сетях напряжением до 1 кВ применяются четырехжильные кабели марки АВВГ (рис.4.22) и провода марки АПВ. Кабели АВВГ предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 0,66 и 1 кВ частоты 50 Гц.