Расчёт электрических нагрузок населённого пункта

∆Uл 0,38пуск = ((24186,873×(0,113+0,16))/(144400))×100%=4,592 %

Отклонение напряжения на зажимах электродвигателя до пуска

∆Uл 0,38пуск = 11,273 %

Фактическое отклонение напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя при пуске составит

δUд.пус.ф.= –16,637 %.

Пуск двигателя состоится.

 

9. Расчёт токов короткого замыкания

 

По электрической сети и электрооборудованию в нормальном режиме работы протекают токи, допустимые для данной установки. При нарушении электрической плотности изоляции проводов или оборудования в электрической сети внезапно возникает аварийный режим короткого замыкания, вызывающий резкое увеличение токов, которые достигают огромных значений.

Значительные по величине токи короткою замыкания представляют большую опасность для элементов электрической сои и оборудования, так как они вызывают чрезмерный нагрев токоведущих частей и создают большие механические усилия. При выборе оборудования необходимо учесть эти два фактора для конкретной точки сети. Для расчета и согласования релейной защиты также требуются токи короткого замыкания.

Для расчетов токов короткого замыкания составляется расчетная схема и схема замещения которые представлены на рисунке 9.1 и рисунке 9.2.

Рис. 9.1. Расчётная схема для определения токов короткого замыкания

Рис. 9.2. Схема замещения для определения токов короткого замыкания

 

9.1. Расчет токов короткого замыкания и высоковольтной сети

 

Токи короткого замыкания в высоковольтной сети определяются в следующих точках: на шинах распределительной подстанции, на шинах высокого напряжения наиболее удаленной ТП и на шинах высокого напряжения расчетной ТП-6.

Токи короткого замыкания определяются методом относительных единиц. За основное напряжение принимается напряжение, равное Uосн = 1,05Uном

Ток трехфазного короткого замыкания определяется по формуле

,

где Z – полное сопротивление до точки короткого замыкания, Ом.

где rл – активное сопротивление провода до точки короткого замыкания, Ом; хл – реактивное сопротивление провода до точки короткого замыкания, Ом; хсист – реактивное сопротивление системы, Ом.

где Sк – мощность короткого замыкания на шинах высоковольтного напряжения, мВА.

Ток двухфазного короткого замыкания определяется по формуле

Ударный ток определяется по формуле

где куд – ударный коэффициент, который определяется по формуле

где Та – постоянная времени затухания определяется по формуле

Реактивние сопротивление системы Xсист = 5,923 Ом

В.В. линия № 1

Длина линии 5,385 км

Сопротивление линии Roл = 6,139 Ом

Сопротивление линии Xoл = 2,423 Ом

В.В. линия № 2

Длина линии 2 км

Сопротивление линии Roл = 3,6 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,9 Ом

В.В. линия № 3

Длина линии 1,802 км

Сопротивление линии Roл = 3,244 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,811 Ом

В.В. линия № 4

Длина линии 5,099 км

Сопротивление линии Roл = 9,178 Ом

Сопротивление линии Xoл = 2,294 Ом

В.В. линия № 5

Длина линии 0,5 км

Сопротивление линии Roл = 0,9 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,225 Ом

В.В. линия № 6

Длина линии 2 км

Сопротивление линии Roл = 3,6 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,9 Ом

Н.В. линия № 1

Длина линии 41,492 м

Сопротивление линии Roл = 0,074 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,012 Ом

Н.В. линия № 2

Длина линии 422,385 м

Сопротивление линии Roл = 0,481 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,126 Ом

Н.В. линия № 3

Длина линии 580,345 м

Сопротивление линии Roл = 0,239 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,174 Ом

Н.В. линия № 4

Длина линии 584,663 м

Сопротивление линии Roл = 0,485 Ом

Сопротивление линии Xoл = 0,175 Ом

Сопротивление трансформатора Rтр = 0,002 Ом

Сопротивление трансформатора Xтр = 0,171 Ом

Расчёты ведутся для всех точек, результаты расчётов приведены в табл. 9.1.

 

9.2. Расчет токов короткого замыкания в сети 0,38кВ

 

Токи короткого замыкания в сети 0,38 кВ определяются в следующих точках: на шинах 0,4 кВ ТП-6 и в конце каждой отходящей линии.

За основное напряжение принимается напряжение, равное Uосн=1,05Uном Ток трехфазного короткого замыкания определяется по формуле, приведенной выше. Полное сопротивление участка сети определяется по формуле

где хтр – реактивное сопротивление трансформатора, Ом; rтр – активное сопротивление трансформатора, Ом.

Реактивное сопротивление трансформатора определяется по формуле

где Uк.р.% – реактивная составляющая тока короткого замыкания, %; Sном – мощность трансформатора 35/0,4 кВА.

Активное сопротивление трансформатора определяется по формуле

где Uк.а.% – активная составляющая тока короткого замыкания, %;

Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле

где zтр /3 – полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания на корпус, Ом, (табл. 29[1]); zп – полное сопротивление петли фазного и пулевого провода, Ом.

где rф – активное сопротивление фазного провода, Ом; rn – активное сопротивление нулевого провода, Ом; xф – реактивное сопротивление фазного провода, Ом; xn – реактивное сопротивление нулевого провода, Ом;

Расчёты ведутся для точек К4 и К5, результаты остальных расчётов приведены в таблице 9.1.

Ik1(3) = 0,4/10,259 = 3,581

Ik1(2) = 0,866/3,581 = 3,102

Ik2(3) = 0,4/24,672 = 1,489

Ik2(2) = 0,866/1,489 = 1,289

Ik3(3) = 0,4/24,672 = 1,489

Ik3(2) = 0,866/1,489 = 1,289

Ik4(3) = 36,75/0,296 = 1,35

Ik4(2) = 0,866/1,35 = 1,169

Ik5(3) = 36,75/0,344 = 1,16

Ik5(2) = 0,866/1,16 = 1,005

Ik6(3) = 36,75/0,984 = 0,406

Ik6(2) = 0,866/0,406 = 0,352

Ik7(3) = 36,75/0,729 = 0,548

Ik7(2) = 0,866/0,548 = 0,474

Ik8(3) = 36,75/1,036 = 0,386

Ik8(2) = 0,866/0,386 = 0,334

Tak1 = 5,923/0 = 0

Kak1 = 1+exp(–0,01/0) = 1

iудk1 = 1,41·1·3,581 = 5,065

Tak2 = 9,471/3340,673 = 0,002

Kak2 = 1+exp(–0,01/0,002) = 1,029

iудk2 = 1,41·1,029·1,489 = 2,168

Tak3 = 9,471/3340,673 = 0,002

Kak3 = 1+exp(–0,01/0,002) = 1,029

iудk3 = 1,41·1,029·1,489 = 2,168

Tak4 = 0,171/0,747 = 0,228

Kak4 = 1+exp(–0,01/0,228) = 1,957

iудk4 = 1,41·1,957·1,35 = 3,737

Tak5 = 0,183/24,198 = 0,007

Kak5 = 1+exp(–0,01/0,007) = 1,267

iудk5 = 1,41·1,267·1,16 = 2,08

Tak6 = 0,297/151,944 = 0,001

Kak6 = 1+exp(–0,01/0,001) = 1,006

iудk6 = 1,41·1,006·0,406 = 0,578

Tak7 = 0,345/75,825 = 0,004

Kak7 = 1+exp(–0,01/0,004) = 1,111

iудk7 = 1.41·1,111·0,548 = 0,861

Tak8 = 0,346/153,122 = 0,002

Kak8 = 1+exp(–0,01/0,002) = 1,012

iудk8 = 1,41·1,012·0,386 = 0,552

 

Табл. 9.1. Результаты расчётов токов короткого замыкания

Точка к.з.	r, Ом	х, Ом	Z, ом	Zп, Ом	Та	Куд	I(3)	I(2)	I(1)	iуд
K-1	0	5,923	5,923	0	0	1	3,581	3,102	0	5,065
K-2	10,639	9,471	14,244	0	0,002	1,029	1,489	1,289	0	2,168
K-3	10,639	9,471	14,244	0	0,002	1,029	1,489	1,289	0	2,168
K-4	0,002	0,171	0,171	0	0,228	1,957	1,35	1,169	0	3,737
K-5	0,077	0,183	0,198	0,151	0,007	1,267	1,16	1,005	0,561	2,08
K-6	0,483	0,297	0,568	0,995	0,001	1,006	0,406	0,352	0,183	0,578
K-7	0,241	0,345	0,421	0,591	0,004	1,111	0,548	0,474	0,271	0,861
K-8	0,487	0,346	0,598	1,031	0,002	1,012	0,386	0,334	0,178	0,552

 

 

10. Выбор и проверка аппаратуры высокого напряжения ячейки питающей линии

 

Согласно ПУЭ электрические аппараты выбирают по роду установки, номинальному току и напряжению, проверяют на динамическую и термическую устойчивость. Ячейка питающей линии представляет собой комплектное распределительное устройство наружной или внутренней установки. КРУН комплектуется двумя разъединителями с короткозамыкателями (QS) для создания видимого разрыва цепи при проведении профилактических и ремонтных работ обслуживающим или оперативным персоналом, выключателем нагрузки (QF) и комплектом трансформаторов тока (ТА), которые служат для питания приборов релейной защиты и приборов учёта электрической энергии. Однолинейная упрощённая схема КРУН представлена на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Однолинейная упрощённая схема КРУН

 

Для выбора и проверки электрических аппаратов высокого напряжения целесообразно составить таблицу, куда вносятся исходные данные места установки аппарата и его каталожные данные.

Табл. 10.1. Сравнение исходных данных места установки, с параметрами выключателя, разъединителя, трансформатора тока

Исходные данные места установки	Параметры выключателя	Параметры разъединителя	Параметры Трансформатора тока
	Тип ВП-35	Тип РНД(З)-35/1000	Тип ТПОЛ-35
Uном = 35 кВ	35 кВ	35 кВ	35 кВ
Iном =24,106 А	0,4 А	1000 А	400 А
3,581 кА	5 кА	—	—
iа.с.т. = 5,065 кА	16 кА	64 кА	100 кА
	6,3 кА	25 кА	1,6 кА

где Iт.з. – ток термической защиты; iа.с.т. – амплитуда сквозного тока; Iк.з. – ток короткого замыкания.

Как видно из таблицы 10.1 параметры всех выбранных аппаратов удовлетворяют предъявляемым требованиям.

 

11. Выбор и проверка высоковольтной и низковольтной аппаратуры на подстанции

 

Разъединитель QS1 выбирается по тем же условиям, что и разъединитель питающей линии:

тип РНД(З) – 35/1000;

номинальный ток – 1000 А;

номинальное напряжение – 35 кВ;

амплитуда сквозного тока – 64 кА;

ток термической стойкости – 25 кА.

Для защиты трансформатора с высокой стороны устанавливаются предохраните FU1 – FU3. Ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условию

Iпл вс = 13,196 А.

Принимается предохранители типа ПК-16 с током плавкой вставки 16 А.

Шины 0,4 кВ подключаются к трансформатору через рубильник QS2 типа Р2315 с номинальным током 600А.

Трансформаторы тока ТА1-ТА3 типа ТК20 служат для питания счётчика активной энергии СА4-И672.

Линия уличного освещения защищается предохранителями FU4-FU6, типа НПН-2 с номинальным током плавкой вставки 16А, управление уличным освещением осуществляется магнитным пускателем КМ типа ПМЛ.

Выбор автоматических выключателей на отходящих линиях производится исходя из следующих условий

1. Iтр ≥ кс.з. · Imax, кс.з. = 1;

2. Iпред ≥ iуд max;

3.

4.

Линия №1 Максимальный ток – 6,257 А, ударный ток – 2,08 кА, двухфазный ток короткого замыкания – 1005,036 А, однофазный ток короткого замыкания – 561,452 А. К установке принимается автоматический выключатель АЕ2063 с током теплового расцепителя 8 А, током электромагнитного расцепителя 96, и током динамической стойкости 15 кА.

1. 8 А  >6,257 А;

2. 15 кА > 2,08 кА;

3. 1005,036/96 = 10,469;

4. 561,452/96 = 5,848.

Линия №2 Максимальный ток – 45,448 А, ударный ток – 0,578 кА, двухфазный ток короткого замыкания – 352,013 А, однофазный ток короткого замыкания – 183,942 А. К установке принимается автоматический выключатель А3163 с номинальным током А, током теплового расцепителя 50 А, током электромагнитного расцепителя 500, и током динамической стойкости 15 кА.

1. 50 А > 45,448 А;

2. 15 кА > 0,578 кА;

3. 352,013/500 = 0,704;

Выбранный автоматический выключатель не удовлетворяет третьему условия. Дополнительно устанавливаем защитную приставку ЗТ-0,4 с током уставки от однофазного КЗ 125 А. Получаем коэффициент: 2,816

4. 183,942/500 = 0,367

Выбранный автоматический выключатель не удовлетворяет четвертому условия. Дополнительно устанавливаем защитную приставку ЗТ-0,4 с током уставки от однофазного КЗ 125 А. Получаем коэффициент: 1,471 Следовательно все условия выполняются