Электроснабжение агломерационной фабрики металлургического комбината
Предварительно выбирается 2 трансформатора мощностью по 160 кВА
каждый марки ТМ-160/6. Выбранные трансформаторы проверяются по коэффициенту загрузки
в нормальном режиме
;
Коэффициент загрузки в послеаварийном режиме:
;
Расчеты по выбору числа и мощности трансформаторов остальных
цехов сведены в таблицу 10.
табл.10
Распределение энергии на территории предприятия осуществляем
кабельными линиями.
Двух трансформаторные подстанции с потребителями 1 категории
запитываются двумя нитями КЛЭП по радиальной схеме. Так же по радиальной схеме запитываются
КТП с трансформаторами 2500 кВА.
Двух трансформаторные подстанции с потребителями 2 и
3 категории запитываются двумя нитями КЛЭП по магистральной схеме, а там где это
невозможно из-за больших нагрузок - по радиальной схеме.
Для определения расчетной нагрузки кабельных линий необходимо
определить потери мощности в трансформаторах КТП (смотри таб.11).
;
Где: ΔРхх - потери холостого хода трансформатора, кВт.
ΔРкз - потери короткого замыкания в трансформаторах, кВт.
n - число трансформаторов.
;
Где: Iхх - ток холостого хода трансформатора,
%.
Uк - напряжение короткого замыкания трансформатора,
%.
Затем с учетом потерь мощности в трансформаторах находится расчетная
мощность, по которой выбирается сечение кабелей
;
Находится ток в нормальном режиме:
где: n - число кабелей, работающих в
нормальном режиме;
Sр - мощность, передаваемая
кабелем.
Находится ток в послеаварийном режиме:
.
По таблице1.3.18 [1] выбирается ближайшее стандартное сечение.
Предварительно принимается кабель трехжильный с алюминиевыми жилами для прокладки
в земле, марки СШв. Выбор сечения КЛЭП производится в соответствии с требованиями
ПУЭ с учетом нормальных и после аварийных режимов работы электрической сети. При
проверке сечения кабеля по условиям после аварийного режима для кабелей напряжением
до 10 кВ необходимо учитывать допускаемую в течение пяти суток, на время ликвидации
аварии, перегрузку в зависимости от вида изоляции (при дипломном проектировании
можно принять для кабелей с бумажной изоляцией перегрузку до 25% номинальной).
Поэтому допустимая токовая нагрузка кабеля при прокладке в земле
в послеаварийном режиме:
Iдоп. пар=1.25. Iдоп.
Допустимая токовая нагрузка кабеля при прокладке в земле в нормальном
режиме:
Iдоп. н. р. =Iтабл.
В качестве примера выбирается сечение кабельной линии ГПП-ТП
цех.5.
Находится ток в нормальном режиме:
.
Находится ток в послеаварийном режиме:
.
По таблице 1.3.18 [1] выбирается ближайшее стандартное
сечение. Предварительно принимается кабель трехжильный с алюминиевыми жилами для
прокладки в земле марки СШв сечением F
= 70мм2, Iдоп. = 245А.
Допустимая токовая нагрузка кабеля при прокладке в воздухе
в нормальном режиме:
.
В послеаварийном режиме:
.
Результаты расчета сведены в таблицу 12,13.
Схема подключения кабелей показана на рисунке 6 и 7.
табл.11
табл.12
табл.13
Рис.6 Трассы КЛЭП 6 кВ.
Рис.7 Трассы КЛЭП 0,4 кВ.
Коротким замыканием (К. З.) называется всякое случайное
или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое
соединение различных точек электроустановки между собой и землей, при котором токи
в аппаратах и проводниках, примыкающих к месту присоединения резко возрастают, превышая,
как правило, расчетные значения нормального режима.
Основной причиной нарушения нормального режима работы систем
электроснабжения является возникновения К.З. в сети или в элементах электрооборудования.
Расчетным видом К.З. для выбора или проверки параметров электрооборудования обычно
считают трехфазное К. З.
Расчет токов К.З. с учетом действительных характеристик и действительных
режимов работы всех элементов электроснабжения сложен.
Поэтому вводятся допущения, которые не дают существенных погрешностей:
Не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников;
Трехфазная сеть принимается симметричной;
Не учитываются токи нагрузки;
Не учитываются емкостные токи в ВЛЭП и в КЛЭП;
Не учитывается насыщение магнитных систем;
Не учитываются токи намагничивания трансформаторов.
Расчет токов короткого замыкания в установках напряжением выше
1000 В имеет ряд особенностей:
Активные элементы систем электроснабжения не учитывают, если
выполняется условие r< (x/3),
где r и x-суммарные
сопротивления элементов СЭС до точки К. З.
При определении тока К.З. учитывают подпитку от двигателей высокого
напряжения.
Расчет токов короткого замыкания производится для выбора и проверки
электрических аппаратов и токоведущих частей по условиям короткого замыкания, с
целью обеспечения системы электроснабжения надежным в работе электрооборудованием.
Для расчета токов К.З. составляем расчетную схему и на её основе
схему замещения. Расчет токов К.З. выполняется в относительных единицах.
Принципиальная схема для расчета токов КЗ. и схема замещения
представлена на рисунке 8.
Базисные условия: Sб=1000
МВА, Uб1=115 кВ, Uб2=10,5
кВ.
Базисный ток определяем из выражения
кА.
кА.
Сопротивление системы: Хс=
Точка К-1
Сопротивление воздушной линии, приведенное к базисным условиям
;
Х0-удельное реактивное сопротивление провода, Ом/км.
l-длина линии, км; Uб
- среднее напряжение;
Сопротивления системы до точки К-1
ХК1=Хс+ХВЛ=0,1255+0,143=0,2685;
Начальное значение периодической составляющей тока в точке К-1:
кА.
Принимаем значение ударного коэффициента kуд=1,8,
тогда значение ударного тока
кА.
Где Куд - ударный коэффициент тока К. З.2.45 [2]
по таблице, кА.
I”по (к-1) - начальное
действующее значение периодической составляющей, кА.
Мощность короткого замыкания:
МВА.
Рис.8 Электрическая схема и схема замещения для расчёта токов КЗ.
Точка К-2.
Точка К-2 расположена на напряжении 10 кВ.
Сопротивление силового трансформатора на ППЭ:
Трансформатор типа ТРДН-25000/110 с расщепленной обмоткой Н.
Н.
.
К сопротивлениям до точки К1 прибавляется сопротивление трансформатора.
ХК2=ХК1+Хтр=0,2685+ (0,525+7,35)
=8,1135
Ток короткого замыкания от системы:
кА.
В этой точке необходимо учитывать подпитку тока КЗ от синхронного
двигателя. Определяется сопротивление подпитывающей цепочки. Сопротивление кабельной
линии от двигателей ЦЕХа14 до ППЭ
;
Сопротивление двигателя:
;
Х”d - сверхпереходное индуктивное
сопротивление двигателя
Сопротивления Хкл1 приводятся к параметрам двигателя.
Ток подпитки от синхронного двигателя
кА.
кА.
кА.
Принимаем значение ударного коэффициента kуд=1,93,
тогда значение ударного тока
кА.
Мощность короткого замыкания:
МВА.
Точка К-3.
Определяется периодическая составляющая тока короткого замыкания
в точке К-3.
Сопротивление кабельной линии от шин РУНН ППЭ до РП:
F=240 l=0.175км; Х0=0,071
Ом/км.
ХК3=ХК2+ХКЛ=8,1135+0,0626=8,1761;
кА.
Для проверки выключателя на отходящих линиях от РП, вводного
выключателя при К.З. за выключателями необходимо знать подпитку от двигателей.
Ток подпитки от двигателей:
Сопротивление кабельной линии от двигателей ЦЕХа12 (двигатели
6кВ) до ППЭ
;
Сопротивление двигателя:
;
Х”d - сверхпереходное индуктивное
сопротивление двигателя
Сопротивления Хкл1 приводятся к параметрам двигателя.
Ток подпитки от синхронного двигателя
кА.
кА.
Полный ток короткого замыкания
=11,2+19,15=30,35 кА;
Приняв ударный коэффициент kуд=1,93,
получаем ударный ток К. З.
кА.
Мощность короткого замыкания:
МВА
Точка К-4
Определяется ток К.З. в точке К-4.
Для практических расчетов принято считать, что всё, находящееся
выше шин ВН ТП есть система с бесконечной мощностью (Sс=¥; хс =0).
Расчет производится в именованных единицах
для ТП-5 (ЦЕХ5)
Сопротивление трансформаторов ТМЗ-1600/6 таблица 2.50 [2]:
Rт=1 МОм; Хт=5,4
МОм;
Сопротивление трансформатора тока таблица 2.49 [2]:
Rт. т=2,7 МОм Хт, т=1,7
МОм;
Для определения сечения шинопровода находится расчетный ток в
ПАР:
А.
Выбирается сечение шин:
;
где Ip-расчетный ток в аварийном режиме;
Jэк - экономическая плотность тока Jэк=1 А/мм2.
мм2.
Выбираются шины прямоугольного сечения 80х8 с Iдоп. =1320 А. с двумя полосами на фазу длина шины
4м.
Сопротивление шин (R0=0.055
мОм/м Х0=0,126 мОм/м):
Rшин=0,11 мОм; Хшин=0,252мОм
Сопротивление автоматического выключателя: Rавт=0,13
мОм; Хавт=0,07 мОм. Результирующее сопротивление схемы замещения до точки
K-4:
мОм.
Ток короткого замыкания:
кА.
Ударный коэффициент kуд=1,4
- для установок до 1000В.
кА.
Мощность короткого замыкания:
Значение токов короткого замыкания по цементному заводу.
Таблица 8.
|
К-1
|
К-2
|
К-3
|
К-4
|
I”по, кА
|
18,69
|
30,44
|
30,35
|
18,16
|
iуд, кА
|
47,6
|
83
|
82,8
|
35,95
|
Sk, МВА
|
3724,4
|
332
|
331,17
|
12,58
|
Определим минимальное сечение кабеля, по условиям термической
стойкости, для точки К-2
мм2
где С - тепловая функция, для кабелей 6 кВ с алюминиевыми жилами
и бумажной изоляцией С=85 А. с2/мм2.
Определим минимальное сечение кабеля, по условиям термической
стойкости, для точки К-3
мм2
По режиму К.З. при напряжении выше 1 кВ не проверяются:
1. Проводники, защищенные плавкими предохранителями независимо
от их номинального тока и типа.
2. Проводники в цепях к индивидуальным электроприемникам, в том
числе к цеховым трансформаторам общей мощностью до 2,5 МВА и с высшим напряжением
до 20 кВ, если соблюдены одновременно следующие условия:
в электрической или технологической части предусмотрена необходимая
степень резервирования, выполненного так, что отключение указанных электроприемников
не вызывает расстройства технологического процесса;
повреждение проводника при КЗ не может вызвать взрыва или пожара
возможна замена проводника без значительных затруднений.
3. проводники к индивидуальным электроприемникам, указанным в
пункте 2, а также к отдельным небольшим распределительным пунктам, если такие электроприемники
и распределительные пункты являются неответственными по своему назначению и если
для них выполнено хотя бы только условие приведенное в пункте 2.2.
в остальных случаях сечение проводников надо увеличить до минимального
сечения, удовлетворяющего условию термической стойкости.
Так как в нашем случае выполняются все выше изложенные условия
в пунктах 1,2 и 3, то сечения проводников увеличивать не будем
Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают
в трех основных режимах: в длительном режиме, в режиме перегрузки и в режиме короткого
замыкания.
В длительном режиме надежная работа аппаратов и других устройств
электрических установок обеспечивается ограничением значения и длительности повышения
напряжения или тока в таких пределах, при которых ещё гарантируется нормальная работа
электрических установок за счет запаса прочности.
В режиме короткого замыкания надежная работа аппаратов, изоляторов
и токоведущих устройств обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств
по условиям термической и электродинамической стойкости. Для выключателей, предохранителей
и выключателей нагрузки добавляется условие выбора по отключающей способности.
При выборе аппаратов и параметров токоведущих частей следует
обязательно учитывать род установки, температуру окружающей среды, влажность и загрязненность
её и высоту установки аппаратов над уровнем моря.
Максимальный рабочий ток:
А.
Разъединитель - это коммутационный аппарат, предназначенный для
коммутации цепи без тока. Основное назначение разъединителя создание надежного видимого
разрыва цепи для обеспечения безопасного проведения ремонтных работ на оборудовании
и токоведущих частях электроустановок. Прежде чем оперировать разъединителем, цепь
должна быть отключена выключателем. Во включенном положении разъединитель надежно,
без каких-либо повреждений, выдерживает токи К. З.
Намечаем разъединитель РНДЗ1а - 110/1000 У1.
Определяется тепловой импульс при токе К. З.
с.
Вк - тепловой импульс.
Таблица 9.
Расчетные
Параметры
|
Каталожные
Данные
|
Условия
Выбора
|
Uуст. =110 кВ
|
Uн=110 кВ
|
Uуст = Uн
|
Iраб. мах=142 А
|
Iн=1000А
|
Iраб. мах = Iн
|
iу=47,6 кА
|
Iпред. =80
|
iу = Iпред.
|
Bk=66
|
=3969
|
Bk =
|
Окончательно выбираем разъединитель РНДЗ1а-110/1000 У1 с приводом
типа ПР-У1 или ПД-5У1.
Максимальный рабочий ток:
А.
РУНН ППЭ комплектуются из шкафов типа КРУ. Приняты к установке
шкафы типа К-104 производится на примере вводной ячейки с выключателем ВЭ.
Таб.10.
Расчетные Параметры
|
Каталожные Данные
|
Условия Выбора
|
Uуст. =6кВ
|
Uн=6кВ
|
Uуст = Uн
|
Iраб. мах=1275А
|
Iн=1600А
|
Iраб. мах = Iн
|
I”по (к-2) =30.44кА
|
Iотк. =40кА
|
I”по (к-2) = Iотк.
|
Iуд. =83кА
|
iдин. мах=128кА
|
iу = iдин.
мах.
|
Выбор сборных шин не производится, т.к. они комплектуются вместе
с ячейками.
Ячейки К-104 комплектуются выключателем типа ВЭ.
Намечаем выключатель ВЭ-6-40/1600У3
Таблица 11.
Расчетные
Параметры
|
Каталожные
Данные
|
Условия
Выбора
|
Uуст. =6кВ
|
Uн=6кВ
|
Uуст = Uн
|
Iраб. мах=1275А
|
Iн=1600
|
Iраб. мах = Iн
|
I”по (к-2) =30.44кА
|
Iотк. =40кА
|
I”по (к-2) = Iотк.
|
iу=83кА
|
Iпред. =128кА
|
iу = Iпред.
|
Bk=1112
|
=6400
|
Bk =
|
Где
Окончательно принимаем выключатель марки ВЭ-6-40/1600У3 так как
он удовлетворяет условию выбора.
В качестве примера выбирается выключатель на отходящей линии
то ППЭ до ТП2. Расчетный ток Iр=172 А.
Намечаем выключатель ВЭ-6-40/1600У3
Таблица 12.
Расчетные
Параметры
|
Каталожные
Данные
|
Условия
выбора
|
Uуст. =6кВ
|
Uн=6кВ
|
Uуст = Uн
|
Iраб. мах=172А
|
Iн=1600
|
Iраб. мах = Iн
|
I”по (к-2) =30.44кА
|
Iотк. =40кА
|
I”по (к-2) = Iотк.
|
iу=83кА
|
Iпред. =128кА
|
iу = Iпред.
|
Bk=887,2
|
=6400
|
Bk =
|
Где
Окончательно принимаем выключатель марки ВЭ-6-40/1600У3 так как
он удовлетворяет условию выбора.
На отходящей от шин РУНН ППЭ кабельных линиях установлены выключатель
марки ВЭ-6-40/1600У3.
Для установки на РУ-0,4кВ в качестве вводного и секционного выключателей
предусматривается выключатель типа “ Электрон“:
Максимальный рабочий ток потребляемый ТП-5:
А.
Намечаем автоматический выключатель Э25 с Iн=2500
А с полупроводниковым расцепителем.
Таблица 13.
Расчетные
Параметры
|
Каталожные
Данные
|
Условия
Выбора
|
Uуст. =0,4кВ
|
Uн=0,4кВ
|
Uуст = Uн
|
Iраб. мах=2485,5А
|
Iн=2500А
|
Iраб. мах = Iн
|
iу=35,95кА
|
Iотк. =60кА
|
iу = Iпред.
|
Iраб. мах=2485,5А
|
Iрасц. =3125А
|
Iраб. мах = Iрасц
|
1,25 Iпик=4659,4
|
Iрасц. к. з. =7500
|
1,25Iпик= Iрасц.
к. з.
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|