שם הפרויקט: תכנון תחמ"ש להזנת שכונה חדשה פרויקט גמר במסגרת מסלול הסבה לזרם חזק דצמבר 2013
תקציר פרויקט זה מתמקד בתכנון מערכת אספקת החשמל במתח גבוה לשכונה חדשה.
התכנון כולל איסוף וריכוז הנתונים של כלל הצרכנים של השכונה החדשה, מציאת העומס הכללי הדרוש במתקן תוך כדי התחשבות במקדמי צריכה, חלוקת העומסים במסדר מ"ג ותכנון רשת אספקת חשמל במתח עליון. במהלך התכנון ייבחר בצורה מיטבית כל הציוד העיקרי והמשני שיותקן בתחנה, לרבות ציוד מיתוג והגנה. הבחירה תיעשה על בסיס עקרונות מנחים של בטיחות העובדים, שמירה על הציוד, איכות ואמינות אספקת החשמל ועלות.
מטרת הפרויקט היא לסכם את החומר התיאורטי שנרכש במהלך הלימודים במסגרת ההסבה לזרם חזק באוניברסיטת אריאל ובמסגרת העבודה בחברת החשמל וליישמו במהלך פרויקט. פרויקט זה תורם להבנה יסודית של כל מערכת אספקת החשמל בארץ ובעולם ומקנה ידע וכלים לתכנון מערכת אספקת חשמל במתח גבוה ונמוך גם בעתיד. בנוסף, הפרויקט מאפשר התמודדות עם הבעיות הנוצרות בתהליך התכנון ומציאת הדרכים לפתרונן. הכרת תודה נמחק עקב דרישות האתר.
תוכן עניינים :

1 מבוא -…
7

1 .1
כללי —
7

1 .2
רקע לצורך בהקמת תחמ"ש חדשה …
7

1 .3
מטרת הפרויקט –
7
2 תיאור הפרויקט –
8

2 .1
שלבי תכנון הפרויקט – אבני דרך -.
8

2 .2
פירוט הצרכנים –
8
3 תכנון מפורט –.
9

3 .1
טבלת הספקים של הצרכנים
9

3 .2
חלוקת הצרכנים לקטגוריות
10
3 .3
סכימה חד-קווית של התחמ"ש —
11

3 .4
בחירת כבלים להזנת הצרכנים במתח גבוה –
13

3 .4.1
מבוא -…
13

3 .4.2
חישוב הפסדי הספק בכבלים מתח גבוה —
מנהל עסקים
3 .4.3
חישוב מפלי מתח בכבלים מתח גבוה
משפטים
3 .5
שיפור מקדם הספק
16

3 .6
בחירת שנאים —
19

3 .6.1
מבוא -…
19

3 .6.2
חישוב ההפסדים בשנאים –
21

3 .6.3
חישוב נצילות השנאים —
23

3 .6.4
בחירת כבלים בין השנאים למסדר מתח גבוה .
23

3 .7
בחירת קווי הזנה במתח עליון 161 kV

5
3 .7.1
מבוא -…

5
3 .7.2
חישוב ההיגב ההשראותי של קווי הזנה במתח עליון 161 kV-..……-..
27

3 .7.3
חישוב מפל מתח בקווי מתח עליון 161 kV -..
28

3 .7.4
התקנת הרשת העילית מתח עליון 161 kV -…
29

3 .7.5
היתכנות הופעת קורונה -..
33

3 .7.6
תכנון מיטבי מבחינת שדות חשמליים ומגנטיים –..
35
4 חישוב זרמי קצר –
36

4 .1
מבוא -…
36

4 .2
חישוב זרמי קצר בנקודה K1 –…
43

4 .2.1
חישוב זרם קצר תלת-פאזי K(3) מרבי
43

4 .2.2
חישוב זרם קצר חד-פאזי K(1) מזערי
48

4 .2.3
חישוב זרם קצר חד-פאזי K(1) מרבי ..
52

4 .3
חישוב זרמי קצר בנקודה K2 –…
54

4 .3.1
חישוב זרם קצר תלת-פאזי K(3) מרבי
54

4 .3.2
חישוב זרם קצר דו-פאזי K(1) מזערי .
57

4 .4
חישוב זרם קצר תלת-פאזי K(3) מרבי בנקודה K3 -…
59

4 .5
חישוב זרם קצר דו-פאזי K(2) מזערי בנקודה K4 —
63
5
בחירת ציוד –…
67
5.1
בחירת ציוד בצד המתח העליון 161 kV של התחנה –
67
5.1.1
בחירת פסי צבירה ..
67
5.1.1.1
בחירת צורה ושטח החתך –
68
5.1.1.2
בחינת עמידות בפני הלם תרמי –.
68
5.1.1.3
בחינת עמידות בפני כוחות אלקטרו-דינאמיים
68
5.1.1.4
בחינת עמידות בפני התהודה
71
5.1.2
בחירת מפסקי זרם למתח עליון —
71
5.1.2.1
מבוא -…
71
5.1.2.2
בחירת מפסק מ"ע לשדות מעגלי מ"ע, לשדות מ"ע של השנאים ולשדה מקשר פ"צ במ"ע (CB1÷CB5) ..
72
5.1.3
בחירת מנתקים למתח עליון
73
5.1.3.1
מבוא -…
73
5.1.3.2
בחירת מנתק מ"ע לשדות מעגלי מ"ע, לשדות מ"ע של השנאים ולשדה מקשר פ"צ במ"ע (S1÷S8) –
74
5.1.3.3
בחירת מנתק הארקה לשדות המעגלים במתח עליון –
75
5.1.4
בחירת ציוד מדידה, משני זרם ומתח
75
5.1.4.1
ציוד מדידה –…
75
5.1.4.2
משני זרם .
75
5.1.4.3
משני מתח
76
5.1.4.4
בחירת משנה זרם ומתח משולב למתח עליון ..
76
5.1.4.5
בחינת תאימות בין משני זרם ומתח ומכשירי מדידה …
76
5.1.4.6
בחינת מפל מתח בין משני מתח ומכשירי מדידה —
77
5.1.4.7
בחינת תיאום עכבות עבור משני זרם .
78
5.2
בחירת ציוד בצד המתח הגבוה 22 kV של התחנה -…
79
5.2.1
בחירת מסדר מתח גבוה -..
79
5.2.2
בחירת שנאי הארקה –..
80 5.2.3
בחירת שנאי בית –
81
5.2.4
בחירת מפסקי זרם למתח גבוה —
81
5.2.4.1
בחירת מפסקי מ"ג להגנה על מקשר בין פסי הצבירה ויציאות השנאים בצד המ"ג(CB6, CB7, CB16) ..
81
5.2.4.2
בחירת מפסקי מ"ג להגנה על הצרכנים, שנאי הארקה ובית וסוללות הקבלים(CB8÷CBמשפטים, CB17÷CB24) -..
82
5.2.5
בחירת מנתקים למתח גבוה
83
5.2.5.1
בחירת מנתקי מ"ג על מקשר בין פסי הצבירה וביציאות השנאים בצד המ"ג(S9, S10, S19, S20) -…
83
5.2.5.2
בחירת מנתקי מ"ג להגנה על הצרכנים, שנאי הארקה ובית וסוללות הקבלים(S11÷S18, S21÷S28) .
83
5.2.6
בחירת משני זרם ומתח -…
84
5.2.6.1
בחירת משני זרם –
84
5.2.6.2
בחירת משני מתח ..
85
5.2.7
בחירת סוללות קבלים —
85
5.3
בחירת ציוד הגנה …
86
5.3.1
מבוא -…
86
5.3.2
בחירת הגנות למעגלי מתח עליון -…
86
5.3.2.1
הגנת מרחק –…
86
5.3.2.2
הגנה דיפרנציאלית .
88
5.3.3
בחירת הגנה לפסי צבירה מתח עליון ומתח גבוה –.
89
5.3.4
בחירת הגנות לשנאים —
90 5.3.4.1
הגנה דיפרנציאלית .
90 5.3.4.2
הגנה ליתרת זרם –
91
5.3.4.3
ממסר הגנת גזים – "בוכהולץ" —
92
5.3.4.4
הגנה בפני עליית טמפרטורה
93
5.3.4.5
הגנה שנאי הארקה
93
5.3.5
הגנה יציאות במסדר מתח גבוה —
93
5.4
הגנה נגד ברקים –
94
5.4.1
בחירת מגני ברק …
94
5.4.1.1
בחירת מגני ברק למתח עליון –..
95
5.4.1.2
בחירת מגני ברק למתח גבוה –…
95
5.4.2
בחירת קולט ברק …
96
6 הארקת התחמ"ש ..
98
7
סיכום -..
100
8 רשימת טבלאות –
101
9
רשימת תרשימים …
102
1 0 נספחים –
104
1 1
ביבליוגרפיה –..
129
           
1 .     מבוא
1.1         כללי פרויקט זה עוסק בתכנון מערכת אספקת חשמל להזנת שכונה חדשה. לצורך אספקת החשמל תוקם תחנת משנה (תחמ"ש), אשר תספק חשמל במתח גבוה לכל הצרכנים העתידים לקום בתוך השכונה החדשה.
תכנון המערכת יתמקד בתחמ"ש, אך גם בתכנון קווי ההזנה לתחנה ולכל הצרכנים. התכנון מתבסס על דרישות הצרכנים מבחינת ההספקים ומאפייניהם החשמליים. על סמך מידע זה, יחושב העומס המרבי שיצרך על-ידם, תוך התחשבות במקדמי הביקוש.
העומס הכללי שיחושב יכתיב את הספק השנאים שיש להתקין בתחנה ומספרם, וכן את סוג הקווים בצד המ"ע. בנוסף, תבוצע חלוקת עומס מיטבית במסדר המ"ג.
לאחר מכן, ייבחר ציוד חשמלי ראשי, משני וציוד מיתוג והגנה תוך שמירה על העקרונות המנחים של בטיחות העובדים, שמירה על הציוד, איכות ואמינות אספקת החשמל ועלות. התחמ"ש תתוכנן במתכונת של תחנה פתוחה בשטח מישורי במרחק של כחצי קילומטר לפחות מאזורי מגורים קיימים ו/או עתידיים.
התחנה תשתרע על שטח של m2 50×50 באתר המרוחק במרחק של כ- 5
km מאזור בו תוקם השכונה החדשה.