Электроснабжение цеха

 

 

По  таблице приведенных затрат видно, что кабель сечением 3ĥ16 мм² наименее затратоемкий, но, учитывая небольшую разницу в стоимости между кабелем сечением 3ĥ16 мм² и кабелем сечением 3ĥ25 мм² и дальнейший рост производства, принимаем к установке кабель сечением 3ĥ25 мм².

 

Проверяем сечение кабеля по термической устойчивости к токам короткого замыкания

 

 

где I_∞ - установившийся ток короткого замыкания;

     с = 95 - для кабелей с алюминиевыми жилами;

    t_п = 0,7 (см. п.1.3.7).

 

 

 

 

 

 

 

 

         1.3.7 Расчет токов короткого замыкания

 

   К2

а)

 

                              К1

 

S_с=∞МВА

х_с=0        U_ср=115кВ              U_ср=10,5кВ                         S_ном1=400кВА

                       S_ном1=25МВА                                     U_к=5,5%

                        U_к=10%

б)

с

                                

 

Рисунок 3.а) Расчетная схема  б) Схема замещения

 

 

Расчет  ведем в относительных единицах. Принимаем S_б=500 МВА. Приводим все сопротивления к базисным условиям для трансформатора ГПП

 

;

 

Активное  сопротивление кабельной линии в именованных единицах

 

,

 

где l-длина кабельной линии, км ;

         -удельная проводимость, мм²/Ом ;

    S-сечение кабеля, мм².

 

Индуктивное сопротивление кабельной линии  в именованных единицах

 

Х_кл=Х₀ĥl=0,08ĥ1,5=0,12 Ом ,

 

где Х₀-удельное индуктивное сопротивление на 1 км длины кабельной линии.

 

Переводим активное и реактивное сопротивление  кабельной линии в   относительные единицы.

;

;

 

Результирующее сопротивление до точки К1

 

;

 

Базисный  ток

;

 

Ток установившегося 3-х фазного замыкания  в точке К1

 

;

Ударный ток в точке К1

=2,55 ĥI_к1 = 2,55 ĥ2,13=5,43 кА ;

Мощность короткого замыкания в точке К1

 ;

Расчет  тока короткого замыкания в точке К2

Приведенное сопротивление трансформатора к  ступени 0,4 кВ

;

 

Сопротивление кабельной линии, приведенное к 0,4 кВ

 

;

 

;

 

 

Сопротивление цехового трансформатора

 

;

 

Сопротивление автомата по каталогу

 

R_а= 0,12 мОм ;

Х_а= 0,094 мОм ;

Потоку  выбираем шины размером 60ĥ8 мм с I_дл.доп=1025 А, R₀=0,077 мОм/м, Х₀=0,163 мОм/м. При расстоянии между фазами 250 мм и длине ошиновки 5 м, сопротивления равны.

 

R_ш= 0,077ĥ5 = 0,38 мОм ;

Х_ш= 0,163ĥ5 = 0,8 мОм ;

Результирующие  сопротивления

 

R_рез=0,38+2,7+0,12=3,2 мОм ;

Х_рез=0,8+0,003+0,17+22=22,97 мОм ;

;

Установившийся ток кроткого замыкания в точке К2

;

Ударный коэффициент

 

;

 

Ударный ток кроткого замыкания

 

;

 

Мощность кроткого замыкания в точке К2

 

;

      1.3.8 Выбор электрооборудования цеховой ТП

 

Для распределения электроэнергии на низкой стороне по [6, табл. 1.3] выбираем шкаф типа КРУ2-10-20У3. Где может устанавливаться выключатель типа ВМПЭ-10-630, трансформатор напряжения типа НТМИ-10-66-У3, трансформатор собственных нужд типа ТСН, трансформатор тока типа ТПОЛ-10, предохранители силовые типа ПКТ-10.

 

Проверка электрооборудования шкафа

 

Проверка масляного выключателя типа ВМПЭ-10-630

 

                                                                   Таблица 7

                                              Условия проверки выключателя

Данные	Условия проверки
	Uном ≤ Uном.в	Imax ≤ Iном.в	Iк1 ≤ Iном.откл	iу ≤ iдин	βк ≤ βм
Расчетные	10	32,3	2,3	5,43	3,17кА 2ĥс
Каталожные	10	630	20	52	1600кА2ĥс

 

β_к = I⁽³⁾²_к1 ĥt_п = 2,13 ² ĥ 0,7 = 3,17 кА²ĥс ,

 

где t_п- приведенное время по расчету ;

     I⁽³⁾_к1 - ток кроткого замыкания в точке К1.

 

t_д = t₃ + t_выкл = 0,8 + 0,12 = 0,92 с,

 

где t₃- время срабатывания основной защиты;

     t_выкл= 0,12с - собственное время срабатывания выключателя.

 

 

,

 

где - сверхпереходный ток кроткого замыкания;

    - установившийся ток кроткого замыкания.

 

По  графику [4, рис.6.12] для t_д=0,92с и β^"=1 находим t_пп=0,7с. Т.к. t_д<1c, то апериодическую составляющую не учитываем, тогда

 

t_п= t_пп = 0,7 с ;

 

 

 

По  условию проверки масляный выключатель  пригоден к установке.

 

Проверка  трансформатора тока ТПОЛ-10, условия проверки приведены в таблице 8.

 

                                                                        Таблица 8

                                                          Условия проверки трансформатора тока

Проверяемая величина	Расчетные данные		Каталожные  данные		Условия проверки
Напряжение Длительный  ток Ударный ток Тепловой  импульс Вторичная нагрузка	Uном,кВ   Imax,А   I(3)у1,кА β,кА2ĥ   R2,Ом	10   32,3   2,13 3,17   0,6	Uном.т,кВ   Iном.т,А   iдин,кА βт,кА2ĥс   Rном,Ом	10   600   81 4900   0,8	Uном ≤ Uном.т   Imax ≤ Iном.т   Iу1 ≤ iдин β ≤ βт   R2 ≤ Rном

 

По  условию проверки трансформатор  тока пригоден к установке.

 

Выбор измерительных  приборов

 

Для учета и  контроля электроэнергии выбираем амперметр, счетчики активной и реактивной энергии [7, табл.6.26]. Данные заносим в таблицу 9.

 

                                                                  Таблица 9

                             Вторичная  нагрузка  трансформатора  тока

Прибор	Тип	Количество	Класс точности	Потребляемая мощность
Амперметр Счетчик активной мощности Счетчик реактивной мощности	Э350   И672М     И672М	4   4     4	1,5   2     2	0,5   2,5     2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4. Схема  подключения приборов

 

 

Вторичная нагрузка трансформатора тока

 

r₂ = r_приб. + r_пров. + r_к ,

где r_к - сопротивление контактов (при 2-х и более приборах равно 0,1 Ом);

    r_приб - сопротивление приборов.

;

r_пров  ≤ r₂ - r_приб - r_к = 0,6-0,22-0,1 = 0,28 Ом;

 

Сечение соединительных проводов

 

;

По  расчетным данным выбираем провод АПВ  сечением 2,5 мм².

 

Выбор трансформатора напряжения.

 

Проверка  трансформатора напряжения НТМИ-10-66-У3. Условия проверки приведены в таблице 10.

 

 

 

 

 

 

                                                                  Таблица 10

                                        Выбор трансформатора напряжения

Проверяемая величина	Расчетные данные	Каталожные  данные	Условия проверки
Напряжение Мощность  нагрузки	Uном = 10 кВ   Sнагр = 52,63 ВА	Uном = 10 кВ   Sном.т = 200 ВА	Uном  ≤ Uном.т   Sнагр ≤ Sном.т

 

Расчет  необходимой мощности для трансформатора напряжения.

 

К трансформатору подключено 8 счетчиков активной и реактивной энергии, мощность одного счетчика Р=2,5 кВт, cosφ=0,38.

 

Активная мощность приборов

 

Р_приб = 8 ĥ2,5 = 20 кВт ;

 

Реактивная  мощность приборов

 

Q_приб =Р_прибĥtgφ = 20 ĥ2,43 = 48,6 квар ;

 

Полная  мощность приборов

 

;

 

Трансформатор напряжения удовлетворяет поставленным условиям.

 

Выбираем  алюминиевые шины сечением 30ĥ4 мм с  длительным током

I_дл=365 А. По условию нагрева длительным током данное сечение пригодно, т.к. I_расч = 32,3 А ≤ I_дл = 365 А. Шины располагаем плашмя, а значит допустимый ток

уменьшится  на 5% и составит

 

I_доп = 0,95ĥI_дл = 0,95ĥ365 = 252 А ;

 

Проверяем шины на термическую устойчивость

 

S_min ≤ S ,

 

где S_min - минимальное сечение шин по термической устойчивости.

 

,

где с - коэффициент, зависящий от материала  шин (для алюминия с=95);

    t_п - приведенное время периодической составляющей времени.

 

Т.к. действительное сечение шин 120 мм² > 18,7 мм², то шины будут термически устойчивы.

Проверяем шины на электродинамическую устойчивость. Наибольшее усилие на среднюю фазу при 3-х фазном коротком замыкании.

 

,

 

Где к_ф =1 - коэффициент формы для шин прямоугольного сечения;

     а - расстояние между фазами, мм.

.

Изгибающий  момент

,

 

где l - длина пролета между опорными изоляторами.

 

Напряжение  в материале шины при воздействии изгибающего момента

 

 

где W - момент сопротивления относительно оси перпендикулярной действию

    усилия, при расположении шин плашмя.

 

;

 

    Т.к. σ_расч =8,53 МПа ≤ σ_доп =80 МПа, то шины будут динамически устойчивы.

 

  

  Рисунок 5. Расположение шин

 

 

Выбор и проверка изоляторов

 

Изоляторы выбирают по номинальному напряжению, исполнению и проверяют на ударное воздействие тока короткого замыкания. По расчетному усилию F_расч = 20 Н выбираем изоляторы ОФ-10-750 на номинальное напряжение 10 кВ и с разрушающим усилием 750 Н [8, табл. 5.7].

 

F_расч = 20 Н ≤ F_доп = 0,6ĥ750 = 450 Н,

где 0,6 - коэффициент запаса.

 

Т.к. F_расч ≤ F_доп, то условие соблюдается.

 

Выбор шин на стороне 0,4 кВ

 

Выбираем  шины сечением 60ĥ8 мм. Проверяем на термическую  устойчивость к токам короткого замыкания.

 

Минимальное сечение шин по термической устойчивости

 

;

 

По  графику [4, рис.6.12] для t_д=0,23с и β^"=1 находим t_пп=0,23с. Т.к. t_д<1c, то апериодическую составляющую не учитываем, тогда

 

t_п  = t_пп = 0,23 с ;

 

Электродинамическая устойчивость к токам короткого замыкания

 

;

Изгибающий  момент

 

;

 

Напряжение  в материале шины при воздействии  изгибающего момента

 

;

 

    

.

 

Т.к.  σ_расч = 12,8 МПа ≤ σ_доп = 80 МПа, то шины будут динамически устойчивы.

 

 

1.3.9 Расчет релейной защиты блока “трансформатор - магистраль”

 

Для защиты цеховых трансформаторных подстанций, имеющих глухое присоединение радиальной питающей линии к трансформатору, защита устанавливается на выключателе ГПП и осуществляет защиту линии и трансформатора. Виды применяемой защиты для этой цели: