2018-01-21
863
Сечение кабельных линий заводской сети напряжением ниже 1000 В выбирают по нагреву длительным расчетным током
(13.17)
Расчет для кабеля от шин 0,4 кВ ГПП до цеха 10.
Принимается кабель АПВБ 4х70 с длительно допустимым током I´дл.доп =190 А. Выбирается k1 = 0,92, k2 = 1, для кабелей, прокладываемых в траншеях.
,
168,29 А > 178,6 А.
Условие не выполняется, принимаем кабель сечением 70 мм2. Согласно ПУЭ в нормальном режиме потери напряжения в кабельной линии не должны превышать ±5%
(13.18)
где Iрасч – расчетный ток, А;
r0 – погонное активное сопротивление линии, Ом/км;
x0 – погонное реактивное сопротивление линии, Ом/км;
cosφ – отношение активной мощности цеха к полной;
sinφ – отношение реактивной мощности цеха к полной;
Uн – номинальное напряжение сети, В.
L – длина кабельной линии, км.
Кабель проходит проверку по потерям напряжения. Выбор остальных кабельных линий производится аналогично. Результаты расчета сводятся в таблицу 13.3.
Таблица 13.3 – Выбор кабельных линий 0,4 кВ
| Участки сети | Sр, кВА | Iр, А | nкаб | К1/К2 | Iав, А | I`доп, А | Iдоп, А | Fcт,мм2 | ΔU,% |
| ТП9 - цех№10 | 116,59 | 168,29 | 0,94/ | – | 178,6 | 3,62 | |||
| ТП9 - цех№11 | 66,08 | 95,38 | – | 159,8 | 1,55 |
14 Расчет токов трехфазного короткого замыкания
Мощность системы: S н=600 МВА, сопротивление системы: х*н =0,7. Расчетная схема на рисунке 14.1
Рисунок 14.1 – Расчетная схема
Приводится расчет тока КЗ для наиболее удаленной точки К6.
Определяется сопротивление системы, приведенное к основной ступени напряжения (ступень с точкой КЗ).
, (14.1)
где х*н – реактивное сопротивление системы на стороне 35 кВ, отнесенное к мощности системы;
Uн – номинальное напряжение системы.
Sн – мощность системы.
Ом;
Сопротивление системы, приведенное к ступеням напряжения 10 кВ и 0,4 кВ
Протяженность питающей линии L=7,1 км. Для линии АС-70 удельные сопротивления х0=0,428 Ом/км и r0 =0,432 Ом/км [15, таблица 7.38]. Находятся сопротивления, приведенные ко всем ступеням напряжения, на которых рассматривается КЗ.
(14.2)
(14.3)
где x0и r0– удельное активное и реактивное сопротивления воздушной линии, Ом/м;
L- длина воздушной линии, км.
Ом;
Ом;
Сопротивление ВЛ, приведенное к ступени напряжения 10 кВ
Сопротивление ВЛ, приведенное к ступени напряжения 0,4 кВ
Сопротивление трансформатора, Ом
(14.4)
(14.5)
где Uкз% - напряжение КЗ трансформатора;
ΔРкз – потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт.
Паспортные данные трансформатора ГПП марки ТДН - 6300/35 (таблица 10.1): Sнт = 6,3 МВА; Uк = 7,5%; ΔРкз = 4,65 кВт [15].
Сопротивление трансформатора ГПП, приведенное к 10 кВ и 0,4 кВ
Сопротивление кабельной линии КЛ8 (ГПП – ТП-7) при удельных сопротивлениях r0 =0,769 Ом/км и х0 =0,06 Ом/км (при сечении кабеля 50 мм2) [6] и длине линии L=66 м, Ом
Сопротивление кабельной линии КЛ8 приведенное к 0,4 кВ, мОм
Сопротивление кабельных линий КЛ9 и КЛ10 длиной LКЛ9= 173 м и LКЛ10= 160 м, обе сечением 50 мм2, рассчитывается аналогично, результаты расчета приведения к ступени 0,4 кВ приведены в таблице 12.2.
Определяется ток через трансформатор тока ТП-7
(14.6)
Так как 372,19 А > 500 А, то сопротивление трансформатора тока не учитываем.
Сопротивление трансформатора ТП-7 мощностью 630 кВА марки ТМЗ определяется по формулам (12.4) и (12.5) или паспортным данным завода изготовителя 
и 
[6].
Для ТП-7 сопротивление шин при расстоянии между фазами 200 мм на стороне 0,4 кВ определяется x0 = 0,145 мОм/м и r0 = 0,177 мОм/м, l = 5м.
, (14.7)
, (14.8)
Данные об индуктивных и активных сопротивлениях катушек расцепителей автомата: (хкв=0,13, rкв=0,41)
Сопротивления всех элементов, приведенных к напряжению 0,4 кВ, сведены в таблицу 14.2.
Таблица 14.2 – Сопротивления элементов, приведенные к 0,4 кВ
| Элемент | r, мОм | x, мОм |
| Система | – | 0,11 |
| ВЛ | 0,25 | 0,35 |
| Трансформатор ГПП | 0,01887 | 1,905 |
| КЛ8 | 0,22 | 0,04 |
| КЛ9 | 0,024 | 0,015 |
| КЛ10 | 0,022 | 0,039 |
Продолжение таблицы 14.2
| 1 | 2 | 2 |
| ТМЗ-630/10 | 5,5 | 17,1 |
| Автоматический выключатель | 0,41 | 0,13 |
| Шины ТП-3 (0,4кВ) | 0,885 | 0,725 |
На расчетной схеме и схеме замещения намечаются точки, для которых необходимо определить токи КЗ, необходимые для последующей проверки и настройки оборудования.
Ток трехфазного короткого замыкания, А
(14.9)
где Uн – напряжение в рассматриваемой точке КЗ, В;
rΣк и хΣк – сумма активных и реактивных сопротивлений элементов от системы до рассматриваемой точки, Ом.
Ударный ток КЗ, кА
(14.10)
где Ку – ударный коэффициент.
Имея данные о сопротивлениях всех элементов (таблица 12.2), определяется ток трехфазного короткого замыкания в наиболее удаленной точке К6 – на шинах 0,4 кВ ТП-3.
Суммарные сопротивления, Ом
, (14.11)
(14.12)
, (14.13)
Постоянная времени цепи короткого замыкания, учитывающая влияние апериодической составляющей
(14.14)
.
Ударный коэффициент
; (14.15)
Kуд=1,329
Время срабатывания выключателя отходящей линии на стороне 10 кВ
τ= tв+ tрз+ Та + nΔt, (14.16)
где tв – собственное время отключения выключателя (по каталогу tв=0,1с);
tрз – время срабатывания релейной защиты (принимается tрз =0,02с);
Та – постоянная времени цепи короткого замыкания, учитывающая влияние апериодической составляющей;
n – ступень селективности.
Тогда время срабатывания выключателя отходящих линий на ГПП с учетом количества ступеней селективности (n∙Δt), с
τ= 0,1+0,02+0,009+0∙0,3=0,129 с
Тепловой импульс, кА2с:
Тепловой импульс для ячейки отходящих линий ГПП, кА2с:
Расчет остальных точек короткого замыкания аналогичен. Результаты расчетов сводятся в таблицу 14.4.
Таблица 14.4 – Результаты расчета токов 3-х фазного КЗ
|
, кА
, с
, кА
, с
,кА2∙с
Так как на предприятии имеются синхронные двигатели, то они влияют токами подпитки на токи КЗ. Подпитка от синхронных двигателей учитывается в точке 2.
Для синхронного двигателя принимаются среднее значение сверхпереходной ЭДС E''=1,1 и сверхпереходного индуктивного сопротивления по продольной оси x''d=0,2.
Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ синхронного двигателя в цехе №9 на 1250 кВА, кА
(14.17)
Для точки К-2:
Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в точке К3, А
(14.19)
где Iп0 – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от питающей системы, берется из таблицы №28.
Ударный ток КЗ в месте короткого замыкания от питающей системы и электродвигателей, кА
(14.20)
Значение iуд берется из таблицы 14.4, Куд =1,241 – из расчета для данной точки КЗ.
Расчет для точки К2 аналогичен, результаты расчетов сводятся в таблицу 14.5.
Таблица 14.5– Результаты расчета токов 3-х фазного КЗ (с учетом подпитки)
|
, кА
, с
, кА
,кА2∙с
Заключение
При проектировании электроснабжения завода торгового машиностроения был выполнен расчет низковольтных электрических нагрузок и освещения для каждого цеха. Для определения места расположения ГПП и визуального представления мощностей цехов была составлена картограмма нагрузок.
Выбраны трансформаторы на ГПП и ЦТП, установлены компенсирующие устройства на ЦТП и на шинах НН ГПП. Произведен выбор и проверка сечения питающей линии и кабелей распределительной сети.
Для проверки оборудования по термической стойкости произведен расчет токов короткого замыкания на каждой ступени трансформации напряжения и ответвлениях от линий (магистраль).
В целом предложенная схема электроснабжения предприятия отвечает требованиям безопасности, надежности и экономичности.
Список использованных источников
1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года: распоряжение Правительства Российской Федерации от 13.11.2009 г. № 1715-р – Режим доступа: http://minenergo.gov.ru/aboutminen/energostrategy/
2. Стратегия развития энергомашиностроения Российской Федерации на 2010 - 2020 годы и на перспективу до 2030 года: приказ Минпромторга России от от 22.02.2011 N 206 // КонсультантПлюс: справочная правовая система. – М.: КонсультантПлюс, 1997-2014. – Режим доступа: http://www.cebep.ru/
3. ООО ПК «Продмаш» (ТМ «СЕВЕР») – Режим доступа: http://www.cebep.ru/
4. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. Нормы технологического проектирования (1-ая редакция) от 01.01.1994 № М788-1090 – Режим доступа http://www.eprussia.ru/lib/htm/NTP-EPP-94.htm
5. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) Издание 6, 7 - Новосибирск: Новосиб. ун - т; 2007-854 с.
6. Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2005. – 168 с.
7. Абрамова Е.Я. Электроснабжение промышленных предприятий: учебное пособие по курсу ЭПП /Е.Я. Абрамова, С.К. Алешина, В.И.Чиндяскин.- Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. - 103 с.
8. Герасимов В.Г. и др. Электротехнический справочник. В 4 томах. Том 4. Использование электрической энергии. Под общ. ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова и др. (гл. ред. А. И. Попов). — 9-е изд., стер. — М.: Издательство МЭИ, 2004. — 696 с.
9. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб. Пособие.- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006.-480 с.
10. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. Нормы технологического проектирования, 1-я редакция, М. – 1994г.
11. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. ГОСТ 14209-85 – М, 1987, 30с.
12. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Проектирование схем электроустановок: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., стереот. — М: Издательский дом МЭИ, 2006. — 288 с, ил.
13. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб.пособие. – изд.5-е. М.: Энергоатомиздат, 2014. – 608с.
14. Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для сред. проф. образования / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова. – М.:Издательский центр «Академия», 2004. – 448с.
15. Неклепаев Б.Н. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания по выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20527.–98–М.; НЦЭНАС, 2002, 152с.
