Проектирование адиабатной выпарной установки термического обессоливания воды

4.3 Расчёт электрических нагрузок

4.3.1 Рассчитываем нагрузки электрооборудования на стороне низшего напряжения

4.3.1.1 Расчётная активная мощность электродвигателей 0,38 кВ Рд.расч составляет по формуле (4.19) [10]

Рд.расч.=Ки´SРном=0,8´(22´2+45)=71,2 кВт,

где Ки=0,8 – коэффициент использования мощности насосов по таблице 4.6 [10];

SРном – суммарная номинальная мощность двигателей по таблице 7.

4.3.1.2 Расчётная реактивная мощность электродвигателей 0,38 кВ Qд.расч. составляет по формуле (4.19) [10]

Q д.расч.=Рд.расч.´tgj =71,2´0,75=53,4 квар,

где tgj=tg(arccosj)=0,75 – значение коэффициента мощности насосов по таблице 4.6 [10].

4.3.1.3 Расчётная активная мощность трёх сварочных трансформаторов составляет Рсв.тр.

Рсв.тр.=Ки´Рном´n=0,35´30´3=31,5 кВт,

где Ки=0,35 – коэффициент использования мощности сварочных трансформаторов по таблице 4.6 [10].

4.3.1.4 Расчётная реактивная мощность сварочных трансформаторов составляет Qсв.тр.

Qсв.тр.=Рсв.тр.´tgj=31,5´1,73=54,6 квар,

где tgj=1,73 – определяется для коэффициента мощности сварочных трансформаторов по таблице 4.6 [10].

4.3.1.5 Расчётную мощность освещения Ро находим из условия 10 Вт/м2 площади помещений

Ро=10´S´Ки=10´720´0,8=5,76 кВт,

где S=720 м2 – площадь помещений проектируемой установки;

Ки=0,8 коэффициент использования мощности освещения согласно [10].

4.3.1.6 Суммарная активная мощность на стороне НН составляет РSНН

РSНН=Рд.расч.+Рсв.тр.+Ро=71,2+31,5+5,76=108,5 кВт.

4.3.1.6 Суммарная реактивная мощность QSНН

QSНН=Qд.расч.+Qсв.тр.=53,4+54,6=108 квар.

4.3.1.7 Так как величина реактивной мощности значительна на стороне низшего напряжения подключаем компенсирующее устройство УКМ 58-04-100-33,3 УЗ мощностью Qкк= 100 квар (номинальное напряжение 0,4 кВ).

4.3.1.8 Тогда величина реактивной мощности с компенсирующим устройством QННк

QННк=QSНН-Qкк=108-100=8 квар.

4.3.1.9 Полная мощность на стороне низшего напряжения SНН

4.3.1.10 По мощности выбираем по таблице на стр. 207 [25] масляный силовой трансформатор ТМ 160 со следующими характеристиками:

напряжение на шинах высшего напряжения – 6 кВ;

напряжение на шинах низшего напряжения – 0,4 кВ;

номинальные потери холостого хода DРх.х.=510 Вт;

номинальные потери короткого замыкания DРк.з.=3,1 кВт;

uк =4,5 %;

i0=2,4 %.

4.3.1.11 Потери в трансформаторе принимаем согласно (4.29) и (4.30)

DРт=0,02´Sном=0,02´160=3,2 кВт;

DQт=0,1´Sном=0,1´160=16квар.

4.3.1.12 Всего на стороне высшего напряжения имеем

РSВН=РSНН+DРт=108,5+3,2=111,7 кВт;

QSВН=QSНН+DQт=8+16=24 квар.

4.3.1.14 Средневзвешенный коэффициент мощности cosj

сosj=РSВН/SВНт=111,7/114,3=0,98.

4.3.2 Расчётные нагрузки высоковольтного оборудования

4.3.2.1 Принимая коэффициент использования мощности одинаковым для всех электродвигателей находим активную расчётную мощность Рд.расчв по формуле (4.19) [10]

Рд.расчв=Ки´SРном=0,8´(450´3+500+200+400)=1960 кВт,

где SРном – сумма номинальных мощностей двигателей по таблице 7;

Ки=0,8 – коэффициент использования по таблице 4.6 [10].

4.3.2.2 Реактивная мощность составляет Qд.расч.в

Qд.расч.в=tgj´Рд.расч.в=0,75´1960=1470 квар,

где tgj=0,75 – определяется по таблице 4.6 [10].

4.3.3 Суммарная активная мощность на шинах 6 кВ составляет РS

РS=РSВН+Рд.расч.в=111,7+1960=2071,7 кВт.

4.3.4 Суммарная реактивная мощность на шинах 6 кВ составляет QS

QS= QSВН+Qд.расч.=24+1470=1494 квар.

4.3.5 Устанавливаем на шинах высшего напряжения компенсирующее устройство УКА 56-6,3-1350 УЗ (У1) мощностью Qкк=1350 квар (номинальное напряжение 6,3 кВ).

4.3.6 С учётом компенсирующего устройства величина реактивной мощности на шинах 6 кВ составляет QSк

QSк=QS-Qкк=1464-1350=144 квар.

4.3.7 Полная мощность на шинах 6 кВ составляет S

4.4 Выбор коммутирующей аппаратуры и сечения кабелей

4.4.1 Распределительный шкаф 6 кВ подключается к цеховым шинам алюминиевым кабелем, проложенным в земле

4.4.1.1 Расчётный ток в линии от шин 6 кВ до РШ определяется по величине полной мощности на шинах 6 кВ Iр1

4.4.1.2 По таблице 5-16 [10] выбираем для алюминиевого кабеля в бумажной пропитанной изоляции экономическую плотность тока jэк=1,2 А/мм2

4.4.1.3                    Тогда экономическое сечение жилы кабеля sэк

sэк=Iр1/jэк=200/1,2=167 мм2.

4.4.1.4 Выбираем по таблице 2-22 [26] кабель с алюминиевыми жилами марки ААШВ-6 с сечением жилы s=185 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.1=340 А.

4.4.2 Трансформатор мощности подключён к распределительному щиту 6 кВ кабелем с алюминиевыми жилами, проложенным по воздуху

4.4.2.1 Расчётный ток в линии от РШ 6 кВ до трансформатора определяется по величине мощности на шинах высшего напряжения трансформатора Iр2

4.4.2.2 По таблице 5-9 [10] выбираем для алюминиевого кабеля с бумажной изоляцией экономическую плотность тока jэк=1,2 А/мм2

4.4.2.3                    Тогда экономическое сечение жилы кабеля sэк

sэк=Iр2/jэк=11/1,2=9,1 мм2.

4.4.2.4 Выбираем по таблице 2-22 [26] кабель с алюминиевыми жилами марки ААШВ-6 с сечением жилы s=10 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.2=60 А.

4.4.3 Распределительный шит 0,4 кВ подсоединён к трансформатору алюминиевыми проводами с резиновой изоляцией, проложенными в трубе

4.4.3.1 Расчётный ток в проводах Iр3 находим по величине полной мощности на стороне низшего напряжения трансформатора

4.4.3.2 Для алюминиевых проводов с резиновой изоляцией экономическая плотность тока составляет по таблице 5-16 [10] jэк=1,2 А/мм2.

4.4.3.3 Экономическое сечение провода составляет sэк

sэк=Iр3/jэк=157/1,2=131 мм2

4.4.3.4 Выбираем по таблице 2-17 [26] алюминиевый провод марки АПР с сечением жилы s=120 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.2=220 А.

4.4.4 Принимая, что двигатели подключены к РШ 0,4 кВ алюминиевыми проводами в резиновой изоляции проложенными в одной трубе, выберем сечение проводов для двигателя Рном=45 кВт

4.4.4.1 Расчётный ток в проводах Iр.д. найдём по номинальным характеристикам двигателя

4.4.4.2 Экономическая плотность тока по таблице 5-16 [10] jэк=1,2А/мм2.

4.4.4.3 Экономическое сечение провода sэк

sэк=Iр.д./jэк=82,6/1,2=68,8 мм2.

4.4.4.4 По таблице 2-17 [26] выбираем алюминиевый провод с резиновой изоляцией марки АПР сечением жилы s=70 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.=165 А.

4.4.5 По расчётному току в проводниках выбираем отключающую аппаратуру

4.4.5.1 По расчётному току в кабельной линии 6 кВ, соединяющей внутрицеховые шины с РШ проектируемой установки, Iр1=200 А выбираем высоковольтный выключатель марки ВМП 10 (таблица на стр. 222 [25]) номинальным током Iном=1000 А.

4.4.5.2 Двигатели 6 кВ подключаются непосредственно к РШ марки К-2-АЭ, в котором устанавливаются вакуумные выключатели типа BB/TEL со следующими характеристиками:

номинальный ток – 630 А;

номинальный ток отключения выключателя – 12,5 кА;

номинальный ток термической стойкости (0,3 с.) - 12,5 кА.

В дальнейших расчётах оборудование и токопроводы высоковольтного оборудования не рассматриваются.

4.4.5.3 Трансформатор подключён к РШ 6 кВ через выключатель нагрузки типа ВНП-17 с предохранителями, которые выбираются номинальному току Iр2=11 А. Выбираем предохранители типа ПК-6 номинальным током 80 А.

4.4.5.4 По расчётному току на стороне низшего напряжения трансформатора Iр3=157 А подбираем автоматический выключатель типа АВМ-4С номинальным током Iном=400 А.

4.4.5.5 По длительному току в линии электродвигателя Iр.д.=82,6 А, выбираем автоматический выключатель типа А-3710Б на 160 А, ток мгновенного срабатывания 400 А, ток расцепителя 100 А.

4.4.5.6 Выбор аппаратуры для остального оборудования в работе не рассматривается.

4.5 Расчёт токов короткого замыкания

4.5.1 Принимаем сопротивление системы хс=0,173 Ом.

4.5.2 Найдём сопротивление кабельной линии, соединяющей внутрицеховые шины 6 кВ с РШ проектируемой установки, предполагая её длину l1=50 м

4.5.2.1 Активное сопротивление линии составляет r1

r1=ro´l1=0,169´0,05=0,0085 Ом,

где rо=0,169 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 185 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.2.2 Реактивное сопротивление линии х1

х1=хо´l1=0,08´0,05=0,004 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.3 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS1 находится с учётом сопротивления системы

хS1=х1+хс=0,004+0,173=0,177 Ом.

4.5.4 Результирующее сопротивление линии z1

4.5.5 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.1

4.5.6 По отношению хS1/r1=0,177/0,0085=20 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,9.

4.5.7 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.1 по формуле (3.8) [10]

Iуд.1=Ö2´kу´Iк.з.1=Ö2´1,9´19550=52530 А.

4.5.8 Сопротивление кабельной линии, соединяющей РШ и трансформатор находим аналогично, принимая длину линии l2=30 м

4.5.8.1 Активное сопротивление линии составляет r2

r2=ro´l2=3,12´0,03=0,0936 Ом,

где rо=3,12 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 10 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.8.2 Реактивное сопротивление линии х2

х2=хо´l2=0,08´0,03=0,0024 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.9 Суммарное активное сопротивление rS2

rS2=r1+r2=0,0085+0,0936=0,1021 Ом.

4.5.10 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS2

хS2=хS1+х2=0,177+0,0024=0,1794 Ом.

4.5.11 Результирующее сопротивление линии z2

4.5.12 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.2

4.5.14 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.2 по формуле (3.8) [10]

Iуд.2=Ö2´kу´Iк.з.2=Ö2´1,16´16780=27527 А.

4.5.15 Найдём сопротивление трансформатора по его номинальным характеристикам

4.5.15.1 Активное сопротивление трансформатора в относительных единицах r*т по формуле (3.20) [10]

r*т=DРк.з./Sном=3,1/160=0,0194,

где DРк.з.=3,1 кВт – номинальные потери трансформатора при коротком замыкании по паспорту;

Sном=160 кВА – номинальная мощность трансформатора.

4.5.15.2 Реактивное сопротивление трансформатора в относительных единицах х*т

где uк=6,5% - характеристика трансформатора.

4.5.15.3 Активное сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению 0,4 кВ rт

4.5.15.4 Реактивное сопротивление трансформатора, приведённое к напряжению 0,4 кВ хт

4.5.16 Приведём активное сопротивление линии 6 кВ к напряжению 0,4 кВ

4.5.16.1 Коэффициент трансформации трансформатора n

n=UВН/UНН=6000/400=15.

4.5.16.2 Активное приведённое сопротивлении линии rS2*

rS2*=rS2/n2=0,1021/152=0,00045 Ом.

4.5.17 Приведённое реактивное сопротивление составляет хS2*

хS2*=хS2/n2=0,1794/152=0,0008 Ом.

4.5.18 Найдём сопротивление проводов, соединяющих трансформатор и РШ 0,4, принимая длину проводов l3=20 м

4.5.18.1 Активное сопротивление проводов составляет r3

r3=ro´l3=0,261´0,02=0,00522 Ом,

где rо=0,261 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 120 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.18.2 Реактивное сопротивление линии х3

х3=хо´l3=0,08´0,02=0,0016 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.19 Суммарное активное сопротивление с учетом сопротивления трансформатора rS3

rS3=rS2*+rт+r3=0,00045+0,0194+0,00522=0,02507 Ом.

4.5.20 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS3

хS3=хS2*+хт+х3 =0,0008+0,062+0,0016=0,0644 Ом.

4.5.21 Результирующее сопротивление в конце линии z3

4.5.22 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.3

4.5.23 По отношению хS3/rS3 =0,0644/0,2507=2,6 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,3.

4.5.24 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.3 по формуле (3.8) [10]

Iуд.3=Ö2´kу´Iк.з.3=Ö2´1,3´3342=6144 А.

4.5.25 Найдём сопротивление линии электродвигателя Рном=45 кВт, принимая длину проводов l4=15 м

4.5.25.1 Активное сопротивление проводов составляет r4

r4=ro´l4=0,447´0,015=0,0067 Ом,

где rо=0,447 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 70 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.25.2 Реактивное сопротивление линии х4

х4=хо´l4=0,08´0,015=0,0012 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.26 Суммарное активное сопротивление на конце линии у двигателя rS4

rS4=rS3+r4=0,02507+0,0067=0,03177 Ом.

4.5.27 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS4

хS4=хS3+х4 =0,0644+0,0012=0,0656 Ом.

4.5.28 Результирующее сопротивление в конце линии z4

4.5.29 Ток короткого замыкания в конце участка перед двигателем составляет Iк.з.4

4.5.30 По отношению хS4/rS4 =0,0656/0,03177=2,06 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,25.

4.5.31 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.4 по формуле (3.8) [10]

Iуд.4=Ö2´kу´Iк.з.4=Ö2´1,25´3168=5600 А.

4.6 Проверка выбранного оборудования на действие токов короткого замыкания

4.6.1 Сечения кабелей и проводов проверяются на термическую устойчивость к токам короткого замыкания по формуле (3.83) [10]

4.6.1.1 Минимальное сечение жилы кабеля, соединяющего проектируемую установку с РШ 6 кВ согласно (3.83)

sмин=Iк.з.1´Ötпр/с=19550´Ö0,7/85=192,4 мм2,

где tпр=0,7 с – время действия защиты на рассматриваемом участке;

с=85 – коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами согласно стр. 87 [10];

отсюда видно, что выбранное сечение кабеля s=185 мм2 не удовлетворяет условиям термической устойчивости, поэтому принимаем кабель с сечением жилы s=240 мм2.

4.6.1.2 Проверка на термическую устойчивость сечения жилы кабеля, соединяющего РШ 6 кВ с силовым трансформатором, не производится, так как установленный на стороне высшего напряжения предохранитель предполагает мгновенное отключение в случае короткого замыкания.

4.6.1.3 Минимальное сечение жилы провода подключения трансформатора к РШ 0,4 кВ согласно (3.83)

sмин=Iк.з.3´Ötпр/с=3342´Ö0,4/85=25 мм2,

где tпр=0,4 с – время действия защиты на рассматриваемом участке с учетом ступени селективности;

с=85 – коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами согласно стр. 87 [10];

отсюда следует, что выбранные провода сечением s=120 мм2 являются термически стойкими.

4.6.1.4 Минимальное сечение жилы провода подключения электродвигателя согласно (3.83)

sмин=Iк.з.4´Ötпр/с=3168´Ö0,1/85=12 мм2,

где tпр=0,1 с – собственное время действия выключателя;

с=85 – коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами согласно стр. 87 [10];

отсюда следует, что выбранные провода сечением s=70 мм2 являются термически стойкими.

4.6.2 Высоковольтный выключатель ВМП10 проверяется на термическую устойчивость и динамическую стойкость

4.6.2.1 Проверка на динамическую устойчивость

Iуд.н.=64 кА > Iу1=52,53 А,

где Iуд.н.=64 кА – номинальный ударный ток выключателя.

4.6.2.2 Проверка на термическую устойчивость

I102´t10=202´10=4000 кА > Iк.з.2´tпр=19,550´0,7=13,7 кА,

где I10=20 кА – ток термической устойчивости в течение 10 секунд.

4.6.2.3 Таким образом, выбранный выключатель удовлетворяет условиям динамической устойчивости и является термически стойким.

4.6.3 Выключатель напряжения проверяем по номинальному току отключения Iн=400 А > Iр2=11 А.

4.6.4 Предохранители выключателя напряжения проверяем по наибольшему току, отключаемому предохранителем ПК-6 Iпред.=30 кА > Iу=27,530 А.

4.6.5 Автоматический выключатель АВМ-4С проверяем по току короткого замыкания таким образом, чтобы обеспечить отключение автомата в случае действия токов короткого замыкания

Iном.р.´1,4=400´1,4=560 А < Iк.з.3=3342 А,

где Iном.р.=400 А – каталожный ток расцепителя автомата;

таким образом, в случае короткого замыкания автомат сработает.

4.6.6 Аналогично проверяем автоматический выключатель А-3710Б с номинальным током расцепителя Iном.р=160 А

Iном.р.´1,4=160´1,4=224 А < Iк.з.=3170 А.

4.7 Окончательный выбор коммутирующей аппаратуры, кабелей и проводов

4.7.1 На кабельной линии, соединяющей проектируемую установку с шинами 6 кВ, устанавливается высоковольтный выключатель типа ВМП 10

4.7.2 Выключатель мощности ВНП-17 с предохранителями ПК-6 устанавливается на стороне высшего напряжения трансформатора.

4.7.3 Автоматический выключатель на стороне низшего напряжения трансформатора АВМ-4С.

4.7.4 Автоматический выключатель электродвигателя Р=45 кВт типа А-3710Б.

4.7.5 Окончательно принимаем, что проектируемая установка питается от шин 6 кВ силовым кабелем марки ААШВ-6 сечением жилы s=240 мм2 проложенным в земле. Кабельная линия трансформатора выполняется кабелем марки ААШВ-6 сечением жилы s=10 мм2. Со стороны низшего напряжения трансформатора РШ 0,4 кВ подсоединяется проводами марки АПР сечением жилы s=120 мм2, проложенными в трубе. Подсоединение двигателя осуществляется проводами марки АПР сечением жилы s=70 мм2, проложенными в одной трубе.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11