Введение. Расчет токов К. З. И проверка силового кабеля на стороне ВН на термическую устойчивость к токам К. З

Расчет токов К.З. и проверка силового кабеля на стороне ВН на термическую устойчивость к токам К.З., расчет токов К.З. на стороне НН и проверка выбранной аппаратуры на динамическую устойчивость

Т22 9 Расчет сетей на потерю напряжения

1.1.

		10,5 кВ

10 кВ

0,4 кВ

		ШТМ 1

Р₃ = 250 А

Р₂ = 264 А

Р₁ = 250 А

ШМА 1

Р₆ = 222 А

Р₅ = 418 А

Р₄ = 250 А

и сводим их в таблицу 5.2 (Л1ого оборудования), м:

нопроводов

Рисунок 3 - Расчётная схема на потерю напрежения в электрической сети

Потери напряжения в электрической сети самого удалённого ЭП

∆U% = · (r₀ · cosφ + х₀ · sinφ) = 2,6%

где ΣРL = ΣР₁L₁+ ΣР₂L₂+ ΣР₃L₃ + ΣР₄L₄ + ΣР₅L₅ + ΣР₆L₆ = 25 А · км – момент нагрузок

r_o = 0,3 Ом/км - активное сопротивление линии, смотри табл. 1-2 [2],

x_o = 0,2 Ом/км - индуктивное сопротивление линии, смотри табл. 1-2 [2], Cosφ=0,65 смотри табл. 1[МП];

Электрические сети прошли по требованием ПУЭ на потерю напряжения:

5%>2,97%

К1 10 кВ

ВА типа 52-35 I_Н = 400 А

типа 51-29 I_Н = 50 А

х_А2 0,17 мОм  

r_П1 0,1 мОм

r_А1 0,08 мОм

r_А2 0,15 мОм

ВА типа «Элетрон» I_Н = 1600 А

К2

К1

х_А1 0,08мОм  

r_Т 1 мОм

х_Т 5,4 мОм  

r_Л 0,37 Ом/км

Х_Л 0,085 Ом/км  

L = 2,5 км

S_Б = 175 МВ · А

10,5 кВ

~

К3

К2

S_Н = 1600 кВ · А

б)

Рисунок 4 - а) Расчётная схема

б) Схема замещения

1 Расчет токов К.З. на стороне ВН.

– Расчет токов К.З. до точки К1.

За базисную мощность принимаем мощность системы S_Б = 175 МВ · А, за базисное напряжение принимаем стандартное напряжение U_Б = 10 кВ.

1 Номинальный ток со стороны ВН.

= 88 А

I_Н =

S_Н

√3 · U_Н1

где S_Н = 1600 кВ · А – номинальная мощность трансформатора.

U_Н1 = 10 кВ – номинальное напряжение трансформатора со стороны ВН.

= 73 мм²

2 Находим экономическую плотность тока.

S_Э =

I_Н

j

где j = 1,2 А/мм² – экономическая плотность тока.

Выбираем стандартное сечения кабеля марки ААБ 3 (1 × 80 мм²).

Из табл. 1 для сечения кабеля 80 мм² выбираем активное и индуктивное сопротивление при U = 10 кВ.

r₀ = 0,92 Ом/км

x₀ = 0,09 Ом/км

3 Определяем базисный ток.

= 9,7 к,А

I_Б =

S_Б

√3 · U_Б

где S_Б = 175 МВ · А – базисная мощность.

U_Б = 10 кВ – базисное напряжение.

4 Активное и реактивное относительно базисное сопротивления кабельной линии.

r_*Б = r₀ · L

= 3,6

√3 · I_Б

U_Б

где I_Б = 9,7 кА – базисный ток.

U_Б = 10 кВ – базисное напряжение.

r₀ = 0,92 Ом/км – активное сопротивление при U = 10 кВ.

L = 2,5 км – длина линии.

= 0,36

х_*Б = х₀ · L

√3 · I_Б

U_Б

где I_Б = 9,7 кА – базисный ток.

U_Б = 10 кВ – базисное напряжение.

5 Полное базисное сопротивление.

Z_*Б = √r_*Б² + х_*Б² = 3,6

где r_*Б = 3,6 Ом – активное относительно базисное сопротивление.

х_*Б = 0,36 Ом – реактивное относительно базисное сопротивление

6 Находим ток бесконечности.

= 2,7 кА

I_∞ =

I_Б

Z_*Б

где I_Б = 9,7 кА – базисный ток.

Z_*Б = 10 Ом – полное базисное сопротивление.

7 Находим минимальное сечение кабеля.

= 38 мм²

S_min =

I_∞ √t_ПР

С

Выбранное сечение кабеля не проходит на термическую устойчивость к токам К.З. по условию:

S_{выбр >} S_min

50 мм² > 38 мм²

2 Расчет токов К.З. на стороне НН.

– Расчет тока К.З. в точке К2.

1. Активное и индуктивное сопротивление TV S_Н = 1600 кВ·А выбираем из

табл. 4.

r_TV = 5 мОм, х_TV = 8,5 мОм

2 Сопротивление ШМА

r_Ш = r₀ · L = 0,6 мОм

х_Ш = х₀ · L = 0,4 мОм

где r₀ = 0,92 мОм – удельное активное сопротивление ШМА

х₀ = 0,09 мОм – удельное реактивное сопротивление ШМА

L = 0,6 км – длина питающей линии.

3 Активное и индуктивное сопротивление катушки расцепителя автомата на

I_Н = 1600 А.

r_А1 = 0,1 мОм, х_А1 = 0,1 мОм, r_П1 = 0,15 мОм

4 Суммарное активное и индуктивное сопротивление до точки К.З. К2.

r_Σ1 = r_TV + r_Ш + r_А + r_П = 4,05 мОм

х_Σ1 = х_TV + х_Ш + х_А = 9,8мОм

= 20 кА

I_∞ =

5 Действующее значение установившегося тока К.З.

U_Н

√3 · √ r_Σ2² + х_Σ2²

где U_Н = 380 В – номинальное напряжение.

r_Σ2 = 4,05 мОм – суммарное активное сопротивление до точки К2.

х_Σ2 = 9,8 мОм – суммарное индуктивное сопротивление до точки К2.

6 Ударный ток К.З.

I_У = √2 · К_У · I_∞ = 7,2 кА

где К_У = 1.3 – ударный коэффициент (табл. 3.1.)[6]

– Расчет токов К.З. в точке К3.

1 Активное и индуктивное сопротивление катушки расцепителя автомата на

I_Н = 400 А.

r_А2 = 0,15 мОм, х_А2 = 0,17 мОм, r_П2 = 0,4 мОм

2 Суммарное активное и индуктивное сопротивление до точки К.З. К3.

r_Σ2 = r_Σ1 + r_А + r_П = 4,6 мОм

х_Σ2 = х_Σ1 + х_А = 9,97 мОм

I_∞ =

6 Действующее значение установившегося тока К.З.

= 20 кА

U_Н

√3 · √ r_Σ2² + х_Σ2²

Где U_Н = 380 В – номинальное напряжение.

r_Σ2 = 4,6 мОм – суммарное активное сопротивление до точки К3.

х_Σ2 = 9,97 мОм – суммарное индуктивное сопротивление до точки К3.

7 Ударный ток К.З.

I_У = √2 · К_У · I_∞ = 20 кА

Где К_У = 1.3 – ударный коэффициент (табл. 3.1)[6]

– Расчет токов К.З. в точке К4.

1 Активное и индуктивное сопротивление катушки расцепителя автомата на

I_Н = 50 А.

r_А3 = 5,5 мОм, х_А2 = 2,7 мОм, r_П3 = 1,3 мОм

2 Суммарное активное и индуктивное сопротивление до точки К.З. К4.

r_Σ3 = r_Σ1 + r_Σ2 + r_А + r_П = 15,5мОм

х_Σ3 = х_Σ1 + х_Σ2+ х_А = 22,5 мОм

I_∞ =

6 Действующее значение установившегося тока К.З.

= 8,2 кА

U_Н

√3 · √ r_Σ2² + х_Σ2²

Где U_Н = 380 В – номинальное напряжение.

r_Σ2 = 15,5 мОм – суммарное активное сопротивление до точки К4.

х_Σ2 = 22,5 мОм – суммарное индуктивное сопротивление до точки К4.

7.Ударный ток К.З.

I_У = √2 · К_У · I_∞ = 4,6 кА

Где К_У = 1.3 – ударный коэффициент (табл. 3.1) [6]

1.1.11 Расчёт заземляющего устройства, выбор количества заземлителей, заземляющих проводников

Согласно ПУЭ в четырёхпроводных сетях переменного тока должно быть выполнено глухое заземление нейтрали трансформатора. Одной из наиболее радикальных мер по защите людей от поражения электрическим током, при прикосновении к нетоковедущим металлическим частям электрического оборудования является их заземление. В качестве заземлителей обычно используются стержни круглые или из угловой стали.

При устройстве заземлений в установках U до 1кВ используют естественные заземлители, надёжно соединённые с землёй (металлические конструкции зданий, обсадные и водопроводные трубы, за исключением труб с горючими жидкостями, свинцовые оболочки кабелей.)

Цех расположен во второй климатической зоне, удельное сопротивление грунта составляет: ρ_уд = 100 Ом ∙ м. В качестве вертикальных заземлителей принимаем круглые стальные прутки диаметром 16 мм и длиной 5 м. Верхние концы электродов располагают на глубине 0,7 м от поверхности земли.

Рисунок 5 - Схема заземления

Расчётное сопротивление одного вертикального электрода определяется по формуле

r_В = 0,3 · ρ · Ксез.в = 51 Ом

где ρ = 100 Ом · м – удельное сопротивление грунта.

К_СЕЗ.В = 1,7 – коэффициент сезонности для вертикального заземлителя

По табл. 1.13.2. [3] выбираем коэффициенты сезонности: Ксез.в = F(зонаII)=1,7 Ксез.г.= F(зонаII)=4,0.

Расчетное сопротивление совмещенных ЗУ подстанции.

= 57 А

I_З =

U_Н (35 · L_КЛ)

350

где L_КЛ = 1,5 км – длина кабельной линии.

R_ЗУ <

= 2,1 Ом

125

I_З

Rзу=4 Ом, для сети Н.Н, но допустимое при данном грунте определяется по формуле:

Rзу.доп=Rзу·0,01p=4·0,01·100=4 Ом

Следовательно, для расчёта принимается Rзу=4 Ом.

Количество вертикальных электродов расчётное определяется по формуле:

-без учёта экранирования

– без учета экранирования.

N'_В.Р. =

= 24,3

r_В

R_ЗУ

Принимаем N'_В.Р. = 24.

– с учетом экранирования.

= 35,7

N'_В.Р.

N_В.Р. =

η_В

Принимаем N_В = 36.

где r_В = 51 Ом – сопротивления одного вертикального электрода.

R_ЗУ = 2,1 Ом – сопротивление совмещенных ЗУ подстанции.

η_В = 0,68 – значение коэффициента использования вертикального электрода.

Размещается ЗУ на плане, так как выбрано a/L=1м,то a=L=5м. Минимальное расстояние до объекта=1м.

Примечание: При прямой прокладке получится большая протяжённость по территории, что нецелесообразно.

L_П = a · (N_В – 1) = 175 м

где а = 5 м – расстояние между электродами.

N_В = 41 – количество вертикальных электродов.

Определяется уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов.

= 2 Ом

R_В =

r_В

N_В · η_В

где r_В = 51Ом – сопротивления одного вертикального электрода.

η_В = 0,68 – значение коэффициента использования вертикального электрода.

N_В = 35 – количество вертикальных электродов.

= 6 Ом

R_Г =

ρ · К_СЕЗ.Г. · lg

0,4 2 · L²_П

L_П · η_Г b· t

где L_П = 350 м – протяженность ЗУ.

η_Г = 0,42 – значение коэффициента использования горизонтального электрода.

ρ = 100 Ом · м – удельное сопротивление грунта.

К_СЕЗ.Г = 4,0 – коэффициент сезонности для горизонтального заземлителя

b = 1,1 · 16 = 13,2 мм.

t = 0,7 – глубина заложения, м.

Определяется фактическое сопротивление ЗУ.

R_ЗУ.Ф. =

= 1,5 Ом

R_В · R_Г

R_В + R_Г

(4 Ом) R_ЗУ.ДОП. > R_ЗУ.Ф. (1,3 Ом), следовательно, ЗУ будет эффективным.

Расчет сопротивления ЗУ R_ЗУ.Ф. = 1,5 Ом, что удовлетворяет требованиям ПУЭ. ЗУ состоит из 36 вертикального электрода и 35 горизонтальных электродов L_П = 175 м,

d = 16 мм, L_В = 5м

а

		LП = 175 м RЗУ = 1,3 Ом
	Рисунок 5 - План ЗУ TV 10/0,4

N_В = 36 L_В = 5 м а = 5 м t = 0,7 м

1.2 РАСЧЁТ ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО ЦЕХА

Главная задача экономики – ускорение перевод ее на интенсивный путь развития решается на базе энерговооруженности труда, повышение его производительности, прироста национального дохода, намечено получить на основе интенсификации производства, широкого применения высокоэффективных энергосберегающих технологий.

Так как основой технического прогресса является электрификация промышленности, транспорта, связи, сельского хозяйства и др., государственными планами предусмотрено строительство всех видов электра станций увеличенной мощности, а также магистральных линий электропередачи высоких напряжений (>1150).

В результате электрификации концентрируются производственные мощности.

Промышленные предприятия свыше 1000 кВт составляют 97% общего их количество и потребляют 98% электроэнергии.

Внедрение силовой электроники, полупроводников вычислительной техники позволило автоматизировать технологические процессы, более рационально использовать электрооборудования, повысить энерговооруженность труда. Электрификация промышленного производства, автоматизация техпроцессов потребовали надежность электроснабжения, что стало возможным благодаря развитию крупных энергетических систем, обеспечивающих бесперебойным питанием наиболее ответственных электропотребителей, и внедрению в системы электроснабжения промпредприятий электронной техники, автоматики и телемеханики.

Перед работниками промышленности стоят очень важные задачи: создать машины для комплексной механизации и автоматизации производства: повысят эффективность использования трудовых ресурсов, а также последовательно сократить применение ручного тяжелого труда во всех отраслях народного хозяйства.

Большую роль призваны автоматизированные и следящие приборы, автоматизация, вычислительная техника. На их основе создаются новые высокопроизводительные станки и автоматизированные производства.

Экономический эффект применения роботизированных средств приводит к повышению производительности оборудования и экономии заработной платы. Внедрение роботов гарантирует также непрерывность производства и высокое качество продукции, так как исключается свойственные человеку ошибки, ведущие к браку.

Дата добавления: 2015-08-31