Вибір апаратури й устаткування розподільних пристроїв і трансформаторних підстанцій

2.4 Вибір марки й перетину кабелів

Приймаємо наступні довжини кабелів.

L1 = 2.4 км.

L2 = 50 м.

L3 = 200 м.

L4 = 200 м.

L5-7 = 100 м.

Поправочні коефіцієнти на число кабелів лежачих поруч у землі або в трубах.

Для кабелів прокладених по повітрю поправочні коефіцієнти не враховуються.

Як високовольтні кабелі будемо вибирати марку ААШВ. У якості низьковольтних АВВГ (5-7 кабель).

Приймемо економічну щільність струму по ПУЕ jек =1,8 А/мм2. Ця величина буде використовуватися при виборі високовольтних кабелів.

Для вибору низьковольтних кабелів табличне значення економічної щільності струму збільшуємо на сорок відсотків .

Приймаємо Xо =0,08 Ом/км.

Тут і далі по тексту формул використані скорочення:

I - струм.

S ек. - перетин кабелю.

j ек. - економічну щільність струму.

n каб. - число кабелів.

(U - втрати напруги.

r - активний опір.

(- коефіцієнт корисної дії двигуна.

К ПК – поправочний коефіцієнт.

1.                 Вибираємо марку й перетини першого кабелю.

Знайдемо повний струм навантаження.

Визначаємо економічний перетин кабелю.

Знаючи повний струм навантаження, знаходимо струм кабелю.

Визначимо пропускний струм кабелю.

Вибираємо найбільший перетин кабелю, а по ньому найближче стандартне й довгостроково припустимий струм по таблиці.

S = 185 мм2, I = 310 А.

Знайдемо пропускний струм лінії.

Розрахуємо активний опір.

Знаходимо коефіцієнт потужності.

Знаючи cos(, знаходимо за допомогою калькулятора sin.

Розрахуємо втрати напруга.

Тому що втрати напруги менше п'яти відсотків значить кабель марки ААШВ-10-3 (3(185) обраний правильно й підходить по довгостроково припустимому струму.

2.                 Вибираємо марку й перетини другого кабелю.

Знайдемо повний струм навантаження.

Визначаємо економічний перетин кабелю.

Знаючи повний струм навантаження, знаходимо струм кабелю.

Визначимо пропускний струм кабелю.

Вибираємо найбільший перетин кабелю, а по ньому найближче стандартне й довгостроково припустимий струм по таблиці.

S = 240 мм2, I = 270 А.

Знайдемо пропускний струм лінії.

Розрахуємо активний опір.

Знаходимо коефіцієнт потужності.

Знаючи cos(, знаходимо за допомогою калькулятора sin.

Розрахуємо втрати напруга.

Тому що втрати напруги менше п'яти відсотків значить кабель марки ААШВ-10-2 (3(240) обраний правильно й підходить по довгостроково припустимому струму.

3.                 Вибираємо марку й перетини третього кабелю.

Знайдемо повний струм навантаження.

Визначаємо економічний перетин кабелю.

Знаючи повний струм навантаження, знаходимо струм кабелю.

Вибираємо найбільший перетин кабелю, а по ньому найближче стандартне й довгостроково припустимий струм по таблиці.

S = 50 мм2, I = 105 А.

Знайдемо пропускний струм лінії.

Розрахуємо активний опір.

Знаходимо коефіцієнт потужності.

Знаючи cos(, знаходимо за допомогою калькулятора sin(.

Розрахуємо втрати напруга.

Тому що втрати напруги менше п'яти відсотків значить кабель марки ААШВ-10-(3(50) обраний правильно й підходить по довгостроково припустимому струму.

Вибираємо марку й перетини четвертого кабелю.

Знайдемо повний струм навантаження.

Визначаємо економічний перетин кабелю.

Знаючи повний струм навантаження, знаходимо струм кабелю.

Вибираємо найбільший перетин кабелю, а по ньому найближче стандартне й довгостроково припустимий струм по таблиці.

S = 35 мм2, I = 85 А.

Знайдемо пропускний струм лінії.

Розрахуємо активний опір.

Знаходимо коефіцієнт потужності.

Знаючи cos(, знаходимо за допомогою калькулятора sin(.

Розрахуємо втрати напруга.

Тому що втрати напруги менше п'яти відсотків значить кабель марки ААШВ-6-(3(35) обраний правильно й підходить по довгостроково припустимому струму.

Вибираємо марку й перетини п'ятого кабелю.

Знайдемо повний струм навантаження.

Визначаємо економічний перетин кабелю.

Знаючи повний струм навантаження, знаходимо струм кабелю.

Вибираємо найбільший перетин кабелю, а по ньому найближче стандартне й довгостроково припустимий струм по таблиці.

S = 16 мм2, I = 55 А.

Знайдемо пропускний струм лінії.

Розрахуємо активний опір.

Знаходимо коефіцієнт потужності.

Знаючи cos (знаходимо за допомогою калькулятора sin).

Розрахуємо втрати напруга.

Тому що втрати напруги менше п'яти відсотків значить кабель марки АВВГ-1-(3(16+1(10) обраний правильно й підходить по довгостроково припустимому струму.

4.                 Вибираємо марку й перетини шостого кабелю.

Знаючи повний струм навантаження, знаходимо струм кабелю.

Визначаємо економічний перетин кабелю.

Знаючи повний струм навантаження, знаходимо струм кабелю.

Вибираємо найбільший перетин кабелю, а по ньому найближче стандартне й довгостроково припустимий струм по таблиці.

S = 16 мм2, I = 55 А.

Знайдемо пропускний струм лінії.

Розрахуємо активний опір.

Знаходимо коефіцієнт потужності.

Знаючи cos знаходимо за допомогою калькулятора sin

Розрахуємо втрати напруга.

Тому що втрати напруги менше п'яти відсотків значить кабель марки АВВГ-1-(3(16+1(10) обраний правильно й підходить по довгостроково припустимому струму.

5.                 Вибираємо марку й перетини сьомого кабелю.

Знайдемо повний струм навантаження.

Визначаємо економічний перетин кабелю.

Знаючи повний струм навантаження, знаходимо струм кабелю.

Вибираємо найбільший перетин кабелю, а по ньому найближче стандартне й довгостроково припустимий струм по таблиці.

S = 95 мм2, I = 155 А.

Знайдемо пропускний струм лінії.

Розрахуємо активний опір.

Знаходимо коефіцієнт потужності.

Знаючи cos знаходимо за допомогою калькулятора sin

Розрахуємо втрати напруга.

Тому що втрати напруги менше п'яти відсотків значить кабель марки АВВГ-1-(3(95+1(35) обраний правильно й підходить по довгостроково припустимому струму.

2.5 Розрахунок струмів короткого замикання

Побудуємо схему заміщення для розрахунку струмів короткого замикання.

За базисну потужність приймаємо потужність трансформатора встановленого на ГПП Sб = 16 МВА.

Тут і далі по тексту формул використані скорочення:

Sб - повна базисна потужність.

Iб - базисний струм.

U ном. - номінальна напруга.

Xб - базисний індуктивний опір.

rб - базисний реактивний опір.

Визначимо базисні струми для всіх крапок короткого замикання.

Для крапок К1; К2; K5 базисні струми рівні.

Для крапок К3 і К4 базисні струми рівні.

Для крапки К6 базисні струми рівні.

Визначаємо відносні базисні опори для елементів розрахункової схеми:

1)                Для першого трансформатора враховуються тільки індуктивні опори.

2)                Для першої кабельної лінії необхідно розраховувати активні й індуктивні опори.

3)                Для другої кабельної лінії необхідно розраховувати активні й індуктивні опори.

4)                 

5)                Для третин кабельної лінії необхідно розраховувати активні й індуктивні опори.

6)                 

7)                Для другого трансформатора враховуються тільки індуктивні опори.

8)                 

9)                Для четвертого кабельної лінії необхідно розраховувати активні й індуктивні опори.

10)            Для третього трансформатора враховуються тільки індуктивні опори.

Визначаємо сумарні відносні базисні опори для крапок К1, К2, К3, К4, К5, К6 і розраховуємо струми й потужності коротких замикань у цих крапках.

1)                Крапка К1.

Визначаємо індуктивний опір.

Знаходимо струм у крапки К1.

Визначаємо потужність короткого замикання.

Знаходимо ударний струм.

2)                Крапка К2.

Визначаємо індуктивний опір.

Розрахуємо активний опір.

- виходить, активний опір необхідно враховувати.

Повний опір буде перебуває так:

Знаходимо струм у крапці К2.

Визначаємо потужність короткого замикання.

Знаходимо ударний струм.

3)                Крапка К3.

Визначаємо індуктивний опір.

Розрахуємо активний опір.

- виходить, активний опір необхідно враховувати.

Повний опір буде перебуває так.

Знаходимо струм у крапці К2.

Визначаємо потужність короткого замикання.

Знаходимо ударний струм.

4)                Крапка К4.

Визначаємо індуктивний опір.

Розрахуємо активний опір.

- виходить, активний опір не враховується.

Знаходимо струм у крапці К2.

Визначаємо потужність короткого замикання.

Знаходимо ударний струм.

5)                Крапка К5.

Визначаємо індуктивний опір.

Розрахуємо активний опір.

- виходить, активний опір необхідно враховувати.

Повний опір буде перебувати так.

Знаходимо струм у крапці К2.

Визначаємо потужність короткого замикання.

Знаходимо ударний струм.

6)                Крапка К6.

Визначаємо індуктивний опір.

Знаходимо струм у крапки К1.

Визначаємо потужність короткого замикання.

Знаходимо ударний струм.

2.6 Перевірка обраних кабелів на термічну стійкість К струмів короткого замикання

Мінімальний перетин кабелю по термічній стійкості й струмам короткого замикання визначається по формулі.

(- коефіцієнт термічної стійкості, для алюмінію він дорівнює дванадцяти.

Iк - струм короткого замикання наприкінці кабелю.

tn - наведений час яке визначається по кривих.

tn = (( t, (" ).

Тому що крапки короткого замикання перебувають на великому відстань від джерела харчування те можна вважати Iк = I( = I" = In

(" = 1

t - дійсний час протікання струму короткого замикання від моменту виникнення К моменту відключення короткого замикання, цей час складається із часу спрацьовування захисту й часу спрацьовування вимикача.

t = t захисту + t вим.

Захист повинний бути виконаний по східчастій ознаці, тобто кожний наступний захист, уважаючи від споживача до джерела харчування повинне бути більше за часом на щабель часу ((t).

Приймемо (t = 0,5 с.

Приймемо час спрацьовування захисту першого щабля t зах.1=0,5 с.

Орієнтуючись на використання вакуумних високовольтних вимикачів приймемо власний час спрацьовування вимикача при відключення t вим. = 0,1 з, тоді дійсний час першого щабля захисту буде t1 = t зах. + t вим. = 0,5 + 0,1 = 0,6 с.

Час другого щабля захисту t2 = t1 + (t + t вим. 0,6+0,5+0,1=1,2с.

Дійсний час третин захисту t3 = t2 + (t + t вим. = 1.2+0.5+0.1=1.8 c.

Користуючись кривими для визначення наведеного часу, знаходимо його.

Для першого щабля tn1 = 0,68 з,

другого щабля tn2 = 0.92 з,

третин щабля tn3 = 1,22 с.

Визначимо мінімальний перетин першого кабелю по термічній стійкості.

По термічній стійкості перший кабель марки

ААШВ-10-3 (3(185) підходить, тому що 107<3(185.

Визначимо мінімальний перетин другого кабелю по термічній стійкості.

По термічній стійкості перший кабель марки

ААШВ-10-2 (3(240) підходить, тому що 79<3(240.

Визначимо мінімальний перетин третього кабелю по термічній стійкості.

По термічній стійкості перший кабель марки

ААШВ-10- (3(50) не підходить, тому що 53>50 значить вибираємо кабель марки ААШВ-10-(3(70).

Визначимо мінімальний перетин четвертого кабелю по термічній стійкості.

По термічній стійкості перший кабель марки

ААШВ-6- (3(35) не підходить, тому що 60>35 значить вибираємо кабель марки ААШВ-6- (3(70).

2.7 Вибір апаратури й устаткування розподільних підстанцій

1)                Вибір апаратури й устаткування на РУ-10 кВ.

На РУ-10 кВ вибираємо високовольтні вимикачі й трансформатори струму. Вимикачі вбирають по номінальному струмі й номінальній напрузі, місцю установки й перевіряються на здатність, що відключає, на термічну й динамічну стійкість до струмів короткого замикання.

Орієнтуємося на використання комплектних розподільних пристроїв типу КРУ й вакуумні вимикачі струму ВВТЕ-М.

Вакуумні вимикачі випускаються на напругу 6 кВ і 10 кВ.

Номінальні струм 630, 1000, 1600.

Вибираємо вступної вимикач.

,

де I рас. - розрахунковий струм.

I n - струм кабелю.

S - потужність трансформатора.

Попередньо вибираємо вимикач на 1000 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 3.

Тому що жоден з розрахункових величин не перевищує відповідного значення припустимої величини, то остаточно приймаємо К установки вимикач 10-20-1000.

Вибираємо на уведення трансформатора струму.

Трансформатори струму вибираємося по номінальній напрузі й номінальному струмі першої обмотки й перевіряються на термічну й динамічну стійкість К струмів короткого замикання. Трансформатори струму виготовляються на наступні номінальні струми первинної обмотки: 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1500, 2000 і при струмі на вторинній обмотці п'ять амперів.

Попередньо вибираємо трансформатор струму на 800 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 4.

По термічній і динамічній стійкості попередньо прийнятий трансформатор струму підходить, і остаточно приймаємо

трансформатор марки Твлм-10-Р/р-800/5.

2)                Вибираємо секційний вимикач на РУ-10 кВ.

Визначаємо розрахунковий струм.

Попередньо вибираємо вимикач на 630 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 5.

Тому що жоден з розрахункових величин не перевищує відповідного значення припустимої величини, то остаточно приймаємо К установки вимикач 10-20-630.

Для цього вимикача попередньо вибираємо трансформатор струму на 400 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 6.

По термічній і динамічній стійкості попередньо прийнятий трансформатор струму підходить, і остаточно приймаємо

трансформатор марки Твлм-10-Р/р-400/5.

3)                Вибираємо вимикач на трансформатор.

S = 6300 кВа

I рас. = 534 А

Попередньо вибираємо вимикач на 630 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 7.

Тому що жоден з розрахункових величин не перевищує відповідного значення припустимої величини, то остаточно приймаємо до установки вимикач 10-20-630.

Для цього вимикача попередньо вибираємо трансформатор струму на 600 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 8.

По термічній і динамічній стійкості попередньо прийнятий трансформатор струму підходить, і остаточно приймаємо

трансформатор марки Твлм-10-Р/р-600/5.

4)                Вибираємо вимикач на трансформатор.

S = 1000 кВа

I рас. = 79 А

Попередньо вибираємо вимикач на 630 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 9.

Тому що жоден з розрахункових величин не перевищує відповідного значення припустимої величини, то остаточно приймаємо до установки вимикач 10-20-630.

Для цього вимикача попередньо вибираємо трансформатор струму на 100 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 10.

По термічній і динамічній стійкості попередньо прийнятий трансформатор струму підходить, і остаточно приймаємо трансформатор марки Твлм-10-Р/р-600/5.

Для контролю ізоляції й вимірів на кожній секції РУ-10 кВ установлюємо по одному трансформаторі напруги типу НТМ-10-66.

Для захисту цього трансформатора те коротких замикань підключаємо його через плавкий запобіжник ПКТ-10.

Для захисту апаратури й устаткування від перенапруг на кожною секцію встановлюємо по комплекті вентильних розрядників РВП-10.

Для захисту кабельних ліній від однофазних замикань на землю на кожний кабель установлюємо трансформатор струму нульової послідовності типу ТЗЛ. На кожної секцій передбачаємо по одного резервного осередку з таким же вимикачем як на вступного осередку.

1)                Вибір апаратури й устаткування на РУ-6 кВ.

Розрахунковий струм для вибору вступного вимикача буде.

,

де I рас.- струм розрахунковий.

n- кількість двигунів.

I ном. дв. - номінальний струм двигуна.

Для контролю ізоляції й вимірів на кожній секції РУ-10 кВ установлюємо по одному трансформаторі напруги типу НТМ-10-66.

Для захисту цього трансформатора те коротких замикань підключаємо його через плавкий запобіжник ПКТ-10.

Для захисту апаратури й устаткування від перенапруг на секції встановлюємо по комплекті вентильних розрядників РВП-10.

Для захисту кабельних ліній від однофазних замикань на землю на кожний кабель установлюємо трансформатор струму нульової послідовності типу ТЗЛ. На кожної секцій передбачаємо по одного резервного осередку з таким же вимикачем як на вступного осередку.

Розраховуємо струм для вибору вступного вимикача на РУ-6 кВ.

Попередньо вибираємо вимикач на 1600 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 11.

Тому що жоден з розрахункових величин не перевищує відповідного значення припустимої величини, то остаточно приймаємо до установки вимикач 10-20-1600.

Для цього вимикача попередньо вибираємо трансформатор струму на 1500 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 12.

По термічній і динамічній стійкості попередньо прийнятий трансформатор струму підходить, і остаточно приймаємо

трансформатор марки Твлм-10-Р/р-1500/5.

2)                Вибираємо секційний вимикач.

Попередньо вибираємо вимикач на 1000 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 13.

Тому що жоден з розрахункових величин не перевищує відповідного значення припустимої величини, то остаточно приймаємо до установки вимикач 10-20-1000.

Для цього вимикача попередньо вибираємо трансформатор струму на 800 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 14.

По термічній і динамічній стійкості попередньо прийнятий трансформатор струму підходить, і остаточно приймаємо

трансформатор марки Твлм-10-Р/р-800/5.

3)                Видираємо вимикач для харчування двигуна.

Iрас.= Iдв.=51 А

Попередньо вибираємо вимикач на 630 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 15.

Тому що жоден з розрахункових величин не перевищує відповідного значення припустимої величини, то остаточно приймаємо до установки вимикач 10-20-630.

Для цього вимикача попередньо вибираємо трансформатор струму на 100 ампер.

Становимо порівняльну таблицю.

Таблиця № 16.

По термічній і динамічній стійкості попередньо прийнятий трансформатор струму підходить, і остаточно приймаємо трансформатор марки Твлм-10-Р/р-100/5.

Вибір апаратури й устаткування на РУ-0,4 кВ

Для харчування низьковольтних споживачів вибираємо комплектні трансформаторні підстанції й відповідно К комплектних розподільних пристроїв КРУ-0,4 кВ.

Як комутаційна апаратура використовуємо автоматичні вимикачі на вступних і секційних осередках використовуємо вимикачі типу Е-25 (електрон на 2500 А).

Для харчування зосереджених навантажень двигунів великої потужності використовуємо автоматичні вимикачі марки АВМ (автомат повітряний модернізований).

Для харчування малопотужних споживачів використовуємо автоматичні вимикачі серії А-3000.

Для цілей виміру й обліку електроенергії будемо використовувати трансформатори струму котушкового типу марки ТК.

2.8 Компенсація реактивної потужності

Згідно провідних вказівок по підвищенню cos( в установках промислових підприємств рекомендується:

1.                 При необхідній потужності пристроїв, що компенсують, менш 5000 квар і напруга 6 кВ необхідно використовувати батареї статичних конденсаторів, а при напруга К 1000 У всіх випадках використовуються статичні конденсатори. При розрахунку необхідної потужності конденсаторних батарей припускаємо, що cos( після компенсації повинен бути cos(=0,94

2.                 Високовольтні навантаження компенсують установкою високовольтних конденсаторів, а низьковольтні низьковольтними конденсаторами.

Вибираємо пристрої, що компенсують, на РУ-6 кВ, необхідна потужність, що компенсує, визначається по формулі.

, кВар

(=0,9 - коефіцієнт враховуюче можливе підвищення cos( способами не пов'язаними з установкою конденсаторних батарей.

P- розрахункова активна потужність установки.

tg(1 - тангенс кута зрушення фаз відповідному коефіцієнту до комутації.

Беремо два комплекти конденсаторних установок марки КК-6-1125ЛУЗ; КК-6-1125ПУЗ.

Визначаємо дійсний розрахунковий cos(.

 cosj = 0,99

Вибираємо пристрої, що компенсують, на РУ-0,4 кВ, необхідна потужність, що компенсує, визначається по формулі.

Беремо один комплект конденсаторних установок марки КК-0,38-320Н.

Визначаємо дійсний розрахунковий cos(.

 cosj = 0,96

Література

1.                 Б.Ю. Липкин: Електропостачання промислових підприємств і установок. –К., 2000

2.                 Довідник по проектуванню електропостачання лінії електропередачі й мереж // за редакцією Я. М. Большама, В. И. Круповича, М. Самоверова. – К., 2003

3.                 Довідник по електропостачанню промислових підприємств // за редакцією А. А. Федорова, Г. В. Сербиновского. К., 1991 рік.

4.                 Правила устройства электроустановок (ПУЭ). - М., 2000

5.                 Федоров. А. А., Старнов. Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. - М., 1987

Страницы: 1, 2