Выбор и расчет схем электроснабжения

Расчеты остальных  кабелей выполняем аналогично. Данные расчетов заносим в таблицу 4.

 

Таблица 4 - Расчет кабелей

№ каб.	Марка	Длина, км	Сечение, мм2	Iп, А
1	ААШв – 10 –1(3×95)	2,6	95	146,8
2	ААШв - 10 - 1(3×50)	0,05	50	74,9
3	ААШв – 10 - 1(3×50)	0,2	50	74,9
4	ААШв – 6 - 1(3×35)	0,2	35	57,6
5	ААШв – 6 - 1(3×35)	0,2	35	57,6
6	АВВГ -1- (4×120), 3шт.	0,05	120	547,4
7	АВВГ-1- (4×150), 2шт.	0,1	150	420,2
8	АВВГ-1-(4×185), 3шт.	0,15	185	709,5
9	АВВГ-1(4×35)	0,15	35	79,5

 

Примечание: при  расчете кабелей № 6, 7, 8 получается слишком большой ток, поэтому  питаемую группу двигателей делим на равные подгруппы и выбираем нужное сечение кабеля.

 

 

2.5 Расчёт токов  короткого замыкания

 

 

Рисунок 2 - Расчетная схема отделения

 

Рисунок 3 - Схема замещения

 

Определяем  базисные токи в точках К.З.

Для точек К1; К2; К5:

 (28),

где  I_б – базисный ток;

S_б – базисная мощность;

U_ном – номинальное напряжение.

Для точки К1:

I_б =.

Для точки К2:

I_б =.

Для точки К3:

I_б =.

Для точки К4:

I_б =.

Для точки К5:

I_б =.

Для точки К6:

I_б =.

Определяем относительные  базисные сопротивления расчётной  схемы:

За базисную мощность принимаем: S_б = S_тр.н = 40 МВА.

Для трансформатора 1:

 (29),

где х_*б – относительное базисное сопротивление;

U_кз% - напряжение короткого замыкания в процентах;

S_тр.ном – номинальная мощность трансформатора.

Для кабеля 1:

,

где l – длина кабеля

Определяем суммарное  сопротивление и токи К.З. для  точек

Для точки К1:

 

Определяем ток К.З. в точке К1:

  (30),

где  I_к1 - ток К.З. в точке короткого замыкания;

I_б1- базисный ток.

Определяем мощность К.З. в точке К1:

  (31),

где  S_к1 - мощность К.З. в точке короткого замыкания.

Найдём ударный ток:

 (32),

где I_УД – ударный ток;

К_уд – ударный коэффициент (для высоковольтных линий равен 1,8).

_{Расчет  суммарного сопротивления  и токов к.з. для остальных точек выполняем аналогично. Данные расчетов заносим в таблицу 5.}

 

Таблица 5 – Данные расчетов токов короткого замыкания

Точка к.з.	Х*б	R*б	Z*б	Iб	Sб	Iкз	Iуд	Sкз
К1	0,45	0,78	0,89	5,5	100	6,18	15,68	112,4
К2	0,454	0,808	0,93	5,78	100	6,21	15,76	107,53
К3	5,954	0,808	-	9,18	100	1,54	3,91	16,8
К4	5,994	1,26	-	9,63	100	1,61	4,09	16,68
К5	0,456	0,89	1	5,78	100	5,78	14,67	100
К6	5,965	0,89	-	144,51	100	24,23	44,41	16,76

2.6 Проверка  выбранных кабелей на термическую  устойчивость к токам К.З.

 

Проверка кабелей на термическую  устойчивость к токам короткого  замыкания производится по формуле

S_min = ·I_к·  _{, мм²}      (33),

где a - коэффициент термической устойчивости, для алюминия равен 12;

I_к - установившийся ток К.З., кА;

t_n - приведённое время протекания тока К.З.,

это время определяется по кривым зависимости:

t_n = ¦(t;b²) (34);

где  t - действительное время протекания тока К.З., от момента его воздействия до момента отключения

t =  t_защ +  t_вык     (35)

t_защ - время срабатывания защиты;

t_вык - время срабатывания выключателя.

Ориентируясь  на использование вакуумных выключателей примем собственное время срабатывания выключателя t_вык = 0,1с

Примем  время срабатывания первой ступени  защиты t_защ1=0,5с, тогда действительное время протекания тока К.З. будет:

t₁ = t_защ1 + t_вык = 0,5 + 0,1 = 0,6 с

Для создания избирательности защиты, каждая последующая  ступень защиты, считая от потребителя  к источнику питания, должна быть больше предыдущей защиты на ступень  времени Dt. Примем Dt=0,5 с, тогда действительное время второй ступени будет:

t₂  = t_защ1 + Dt +  t_вык = 0,5 + 0,5 + 0,1 = 1,1 с.

Для третьей  ступени:

t₃ = t_защ2 + Dt +  t_вык =1+ 0,5 + 0,1=1,5 с.

Пользуясь кривыми  t_n =¦(t;b²) определяем приведённое время для первой, второй и третьей ступеней:

Для первой ступени защиты t_n1= 0,68 с.

Для второй ступени защиты t_n2= 0,96 с.

Для третьей  ступени защиты tn₃= 1,2 с.

Проверяем на термическую устойчивость кабель № 1:

S_min = ·I_к· ,

S_min =12·6,18· = 175,5 мм².

По термической  устойчивости ранее выбранный кабель ААШВ-10-1(3·240)  проходит, т.к. 3×95 > 175,5.

И окончательно принимаем кабель марки ААШВ–10 - 1(3×95).

Расчеты проверки остальных кабелей на термическую устойчивость проводим аналогично. Окончательный выбор сечения, марки, длины и количества кабелей заносим в таблицу 6.

 

Таблица 6 – Выбор сечения, марки, длины и количества кабелей

№ кабеля	кол-во кабелей	l, км	марка	среда	сечение, мм2	кол-во жил, шт.	сечение, мм2, 0-й жилы
1	2	2,6	ААШв	земля	185	3
2	2	0,05	ААШв	воздух	185	3
3	2	0,2	ААШв	воздух	185	3
4,5	2	0,2	ААШв	воздух	50	3
6	3	0,05	АВВГ	воздух	120	4	35
7	2	0,1	АВВГ	воздух	150	4	50
8	3	0,15	АВВГ	воздух	185	4	50
9	1	0,15	АВВГ	воздух	35	4	16

 

 

 

2.7 Выбор аппаратуры и оборудования распределительных трансформаторных подстанций

 

Предполагаем, что питания потребителей 10 кВ будет использовать комплектные  РУ типа КРУ. Изоляторы, шины, аппаратура управления и защиты установлены  в каждой ячейке заводом изготовителем в соответствии с расчётными данными в номинальном режиме и режиме К.З

Выберем аппаратуру и оборудование для РУ-10 кВ; РУ-6 кВ; РУ-0,4 кВ.

Аппаратура  и оборудование РУ-10 кВ.

Для этого  РУ будем использовать комплектное  распределительное устройство КРУ-10 кВ. Подберем высоковольтные выключатели  и трансформаторы тока к ним. На РУ-10 кВ выбираем:

- высоковольтный выключатель;

- секционный выключатель;

- выключатели для питания трансформаторов высоковольтной и низковольтной нагрузок.

Высоковольтные  выключатели выбираются по номинальному току и напряжению, по месту установки  проверяются на отключающую способность, а также на термическую и динамическую устойчивость в режиме К.З. Ориентируемся на использование вакуумных выключателей типа: ВВТЭ-М напряжением 6 и 10 кВ выпускающихся на номинальный ток 630, 1000,1600 А.

Трансформаторы тока выпускаются  на следующие номинальные токи первичной  обмотки:  50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1500, 2000 А при вторичном токе 5 А. Используем трансформаторы тока типа ТВЛМ-10.

Выбираем выключатель на вводную  ячейку

I_расч.=I_п.к1=146,8 А.

         Предварительно выбираем выключатель на 630 А и составляем сравнительную таблицу 7.

Таблица 7 - Выбор аппаратуры и оборудования

Расчётные величины	Допустимые величины
Uн = 10 кВ Iрасч. = 146, 8А Iк.з = 6,18кА Iуд = 15,68 кА	Uн = 10 кВ Iн = 630А  Iоткл = 25кА   Iуд = 80 кА

 

Так как расчётные величины не превышают  допустимые, то окончательно принимаем  выключатель вакуумный типа

ВВТЭ (П)-10-10/630У2

На ячейку вводного выключателя  выбираем трансформатор тока. Предварительно выбираем трансформатор на 400 А и составляем сравнительную таблицу.

 

Таблица 8 – Сравнительная характеристика.

Расчётные величины	Допустимые величины
Kt = Iк Ötn/Iн = 6,18·/150 = 0,03 Kд = jуд/Ö2·Iн = 15,68/1,4·150 = 0,074	Kt = 75 Kд = 300

 

Так как расчётные величины не превышают  допустимые, то выбираем трансформатор типа ТПЛК-10К-400

Выбираем секционный выключатель  на ток равный половине вводного выключателя

А

Предварительно выбираем выключатель  на 630 А и составляем сравнительную таблицу 9.

 

 

Таблица 9– Сравнительная характеристика

Расчётные величины	Допустимые величины
Uн = 10 кВ Iрасч. = 73,4 А Iк.з = 6,18 кА jуд = 15,68 кА	Uн = 10 кВ Iн = 320 А  Iоткл = 10 кА  Iуд = 80 кА

 

Так как расчётные величины не превышают  допустимые, то окончательно принимаем  выключатель вакуумный типа ВВВ-10-20У2/320

Выбираем трансформатор тока на ячейку секционного выключателя. Предварительно выбираем трансформатор на 200 А и составляем сравнительную таблицу 10.

 

Таблица 10 – Сравнительная характеристика.

Расчётные величины	Допустимые величины
Kt = Iк·Ötn/Iн = 6,18·/75 = 0,06 Kд = jуд/Ö2 Iн = 15,68/Ö2·75 = 0,15	Kt = 75 Kд = 300

 

Так как расчётные величины не превышают  допустимые, то выбираем трансформатор типа ТПЛ-10К-200.

Выбираем отходящий выключатель для питания трансформатора 2500 кВА

I_расч.= I_п1 = 220.9

Предварительно выбираем выключатель  на 320А и составляем сравнительную таблицу 11.

 

 

 

 

 

Таблица 11 – Сравнительная характеристика

Расчётные величины	Допустимые величины
Uн = 10 кВ Iрасч. = 36,7 А Iк.з = 6,21 кА Iуд = 15,76 кА	Uн = 10 кВ Iн = 320 А  Iоткл = 10 кА  Iуд = 80 кА

 

Так как расчётные величины не превышают допустимые, то окончательно принимаем выключатель вакуумный типа ВВВ-10-20У2/320

На ячейку отходящего выключателя  выбираем трансформатор тока. Предварительно выбираем трансформатор на 300А и составляем сравнительную таблицу 12.

 

Таблица 12 – Сравнительная характеристика.

Расчётные величины	Допустимые величины
Kt = Iк ·Ötn/Iн = 6,21·Ö0,6/40= 0,12 Kд = jуд/Ö2·Iн = 15,76Ö2·40 = 0,28	Kt = 75 Kд = 300