Электроснабжение ремонтно-механического цеха

 

 

 

 

Расчет токов КЗ

Условные обозначения:

 

_к – полное сопротивление до точки КЗ (Ом)

_кф – фазное напряжение в точке КЗ (кВ)

_п – полное сопротивление петли «Фаза-ноль» до точки КЗ (Ом)

полное сопротивление  трансформатора однофазному КЗ (Ом)

_у -  ударный коэффициент, определяется по графику

 – коэффициент  действующего значения, ударного тока 

V_нн – линейное напряжение обмоткиНН (кВ)

r₀ и х₀– удельные активное и индуктивное сопротивления (мОм/м)

L_л – протяженность линии (м)

R_нни Х_нн – сопротивления приведенные к НН (мОм)

R_вни Х_вн - сопротивления на ВН (мОм)

V_нниV_вн – напряжение низкое и высокое (кВ)

Дано:

№эл пр	Lвн , км	Lкл1 , м	Lкл2 , м
14	0,9	54	6

 

Требуется:

• Составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ.
• Рассчитать сопротивление и нанести их на схему замещения
• Определить точки КЗ в каждой точке
• Составить ведомость токов КЗ

Решение:

1)Вычисляем сопротивление элементов

 

 

 

 

 

 

 

 

Наружная ВЛ - АС-3х10/1,8;              

;

; для ВЛ.

 

 

γ = 30м/(Ом∙мм²) 

   

Сопротивление приводятся к стороне низкого напряжения:

² = ² ∙10³ = 4,78 мОм

² =

Для трансформатора 630кВА по таблице 1.9.1

 

 

 

Для автоматов в соответствии номинальным током выключателе по таблице 1.9.3

R1SF = 0,12 МОм;

Х1SF = 0,13 МОм;

Rn1SF = 0,25 МОм;

 

	1SF	SF1	SF
Ra	0,1	0,7	1,3
xa	0,1	0,7	1,2
Rn	0,15	0,7	0,75
I	1000	150	100

 

 

 

 

Для кабельных линий по таблице 1.9.5

КЛ1:

 

 

Так как 3 параллельные кабеля то вычисляем по формулам:

 

 

 

 

КЛ2:

 

 

 

 

 

 

 

 

Для ступенчатой распределения по таблице1.9.4

 

 

2)Упрощаем схему замещения,  вычисляем эквивалентное сопротивление  на участках между точками  КЗ и наносятся на схему:

 

 

 

 

 

 

 

3)Вычисляем сопротивление до каждой точки КЗ и заносят в таблицу.

 

 

= 31,22Мом

 

 

 

 

4)Определяем коэффициенты К_у и q:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)Определяем трех фазный и двух фазный КЗ

 A

Для 3-х фазного

 

 

Составляем схему замещения для расчета токов однофазного КЗ и определяем сопротивления (Рисунок 3).

 

Рисунок 3 - Схема замещения для расчета однофазных токов КЗ.

Для кабельных линий

Хпкл1 = х0п*Lкл1 МОм; (43)

Хпкл1= 0,15*54 = 8,1

 

линий до 1кВ;

Rпкл1 = 2r0*Lкл1 МОм; (44)

Rпкл1= 2*0,154*54 = 16,63

Хпкл2 = х0п*Lкл2 МОм; (45)

Хпкл2 = 0,15*6 = 0,9

Rпкл2 = 2r0*Lкл2 МОм; (46)

 

 

 

Rпкл2= 2*0,37*6 = 4,44

Zп1 = Rc1 = 15 МОм;

Вычисляем токи однофазного КЗ

Точка КЗ	Rk МОм	Xk МОм	Zk МОм	Rk/Xk	Ky	q	, кА	iy кА	кА	Zп МОм	кА
К1	25,65	17,8	31,22	1,44	1	1	7,39	10,45	7,39	15	2,75
К2	54,97	22,62	59,44	2,43	1	1	3,88	5,48	3,88	8,1	1,87
К3	58, 19	23,63	62,8	2,46	1	1	3,67	5,17	3,67	56,78	1,8

(47),                                                 

 Таблица 5 - Сводная ведомость токов КЗ

Проверке подлежат аппараты защиты, т. е автоматические выключатели. В данном случае проверяем автоматы SF1 и SF

Согласно условиям по токам КЗ аппараты защиты проверяются

на надежность срабатывания

SF1: 1,87 > 3*0,2 кА;

SF: 1,8 > 3*0,2 кА;

где - однофазные токи КЗ, - номинальные токи разцепителей автоматов курсового проекта. Согласно условиям надежность срабатывания автоматов обеспечена;

на отключающую способность

 

SF1: 25 > 1,41*3,88 кА;

SF: 15 > 1,41*3,67 кА;

 

 

 

 

 

                       Проверка элементов цеховой сети

Условные обозначения:

I_к⁽¹⁾ – однофазный ток КЗ.

I_ВС - номинальный тока плавкой вставки предохранителя (кА)

I_н.р– номинальный ток расцепителя автомата (кА)

I₀ – ток отсечки автомата (кА)

I_откл– ток автомата по каталогу (кА)

I_∞⁽³⁾ – трех фазный ток КЗ установившемся режиме (кА)

I_у(кз) – ток установки автомата в зоне КЗ (кА)

I_п -  пусковой ток электродвигателя (кА)

I_доп – допустимый ток проводника по каталогу (А)

I_{у(п) –} ток уставки автомата в зоне перегрузки в (А)

К_зщ -  кратность (коэффициент) защиты(таблица)

S_кл– фактическое сечение кабельной линии (мм²)

S_{кл1.те -}  термически стойкое сечение кабельной линии (мм²)

σ_ш,доп -  допустимое механическое напряжение шинопроводе (Н/см²)

σ_{ш –} фактическое механическое напряжение в шинопроводе (Н/см²)                                                                                                          S_ш -  фактическое сечение шинопровода (мм²)

S_ш.те-   термически стойкое сечение шинопровода (мм²)

-  максимальное усилие  в (Н)

l – длина пролета между соседними опорами (см )

а – расстояние между осями шин (см)

i_у – ударный ток КЗ , 3-х фазный (кА)

К_п- кратность пускового тока

I_н- номинальный тока потребителя (А)

L – расстояние от начала линии до потребителя. (м)

 

 

 

 

 

∆V – потери напряжения (%)

V_н - номинальное напряжение (В)

I – ток участка (А)

i – ток ответвления (А)

l  - длина участка в (км)

L – расстояние от начала ответвления

Р – активная мощность ответвления (кВт)

Q – реактивная мощность ответвления (кВАР)

r₀ и х₀ - удельное активное и индуктивное сопротивление (Ом/м)

Требуется проверить:

• АЗ по токам КЗ
• Проводники по  токам КЗ
• Линию ЭСН по потере напряжения

 

Решение:

• Аппараты защиты нужно проверить

1. На надежность срабатывания, согласно условиям

I_к⁽¹⁾≥3I_ВС(для предохранителей);

I_к⁽¹⁾≥3I_к.р(для автоматов с комбинированным расцепителем)

I_к⁽¹⁾≥1,14I₀(для автоматов только с максимальным расцепителем на                                 I_н.а≤100 А)  

I_к⁽¹⁾≥1,25I₀ (для автоматов только с максимальным расцепителем на I_н.а>100 А )       

2. На отключающую способность согласно условиям I_откл≥I_∞⁽³⁾
3. На отстройку от пусковых токов согласно условиям

I₀ = I_у(кз) ≥I_п (для электродвигателя)

I₀ =  I_у(кз) ≥I_пик (для распределительного устройства с группой ЭД)

 

 

 

 

• Проводники проверяют:

1. На соответствие выбранному аппарату защиты, согласно условию I_доп≥К_зщI_у(п) (для автоматов и тепловых реле)

I_доп≥К_зщI_ВС (для предохранителей)

2. На термическую стойкость, согласно условиям S_кл≥S_кл.те

• Шинопроводы проверяют:

1. На динамическую стойкость согласно условию σ_ш,доп≥σ_ш
2. на термическую стойкость согласно условию S_ш ≥ S_ш.те

Время срабатывания:

1SF:I_к1⁽¹⁾≥3I_н.р(1SF)          4,03>3∙1 кА

SF1 :I_к2⁽¹⁾≥3I_н.р(SF1)2,28>3∙0,15 кА

SF:I_к3⁽¹⁾≥3I_н.р(SF)             1,88>3∙0,1 кА

Проверка  на отключающую способность:

1SF:I_{откл(1SF)}≥I_к1∞⁽³⁾          25>1,41∙0,724кА

 

SF1:I_{откл(SF1)}≥I_к2∞⁽³⁾          25>1,41∙0,627кА

SF:I_откл(SF)≥I_к3∞⁽³⁾             25>1,41∙0,604 кА

 

Проверка  на отстройку от пусковых токов:

I_у(КЗ)≥I_n(Для Ад)

I_у(КЗ)≥I_пик(Для РУ)

 

Проверка  на термическую стойкость :

КЛ(ШМА):

S_кл1≥S_кл1.те; 3х35>35мм²

 

S_кл1.те = αI_к2∞⁽³⁾

По таблице 1.10.3 tпр(1) = 3,5

 

 

S_кл2≥S_кл2.те: 25≥8,66

S_кл2.те = αI_к3∞⁽³⁾

На соответствие выбранному аппарату защиты учтено при  выборе сечения проводника

I_доп≥К_зщI_у(п)

Согласно  условиям шинопровод проверяется на динамическую стойкость 

σ_ш,доп≥σ_ш

Для алюминиевых  шин σ_доп= 7∙10³ Н/см²

σ_{м =Н/см}²

 

 

 

7∙10³σ_ш.доп >σ_ш(0,28 ∙10³)

Термическая стойкость:

S_ш ≥ S_ш.те

S_шbh=  5∙80 =400мм²

S_ш.те=αI_к2∞^{(3) =} = 13

(400мм²) S_ш ≥ S_ш.те(13мм²)

Выдерживает температуру КЗ до 200°С

По потере напряжения линии ЭСН должно удовлетворять  условие 

 ∆V≤10%  от V_н

 

 

 

 

 

 

 

 

Составляется  расчетная схема 

I₁= 1000A          sinφ_к=0,24I₂=100A

→_к=0,84→

Lкл1=30	Lш=3	Lкл2=8
∆Vкл1 х01=0,088 r01=0,298	∆Vш х0ш=0,016 r0ш=0,034	↓∆Vкл2     х02=0,091 r02=1,25

 

Так как токи участков известны то наиболее целесообразно  выбрать вариант расчета ∆Vпо токам участков

 

=

 

=

 

=

 

 

                                                     4,14%≤ 10%

Что удовлетворяет  силовые нагрузки

Ответ: Выполненные  проверки элементов ЭСН показали их пригодность на всех режимах работы.

 

                                    

                                     Расчёт заземления

В качестве вертикального электрода выбираем стальной уголок 75Х75, 3м

В качестве горизонтального электрода выбираем стальную полосу40Х4.

Вид заземляющего устройства-контурное.

Вид грунта-глина, удельное сопротивление ρ=Ом*м.

Определяем расчётное сопротивление одного вертикального электрода rв, Ом:

rв=0,3*ρ*ксез. в

где ρ-удельное сопротивление грунта, Ом*м;

ксез. в - коэффициент сезонности для вертикального заземлителя.

rв=0,3*300*1,8=162

Определяем предельное сопротивление совмещённого заземляющего устройства

Rзу1=

где Iз-расчётный ток замыкания на землю, А

 

Iз= (48)

Iз ==0,9

Rзу1=Ом (49)

Rзу1==138,89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Требуемое по НН Rзу2≤4 Ом на НН

Принимаем Rзу2=4 Ом

Rзу= Ом (50)

Rзу

Определяем количество вертикальных электродов, шт:

без учёта экранирования

N’b. p=. (51)

N’b. p ==13,5 Принимаем N’b. p=14

с учётом экранирования

Nb. p=. (52)

Nb. p ==18.42 Принимаем Nв=19

Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметру закладки равна

Lп= (А+2) *2+ (В+2) *2 (53)

Lп = (48+2) *2+ (36+2) *2=176 м

 

Определяем расстояние между электродами по ширине здания ав, м

 

 

ав ==7.6