Анализ потребителей электроэнергии, категория помещений, категория надежности электроснабжения цеха

(90)

Из числа стандартных значений сечений кабелей выбирается ближайшее большее к значению , мм², при условии

 (91)

- верно

Следовательно, выбирается кабель м. ААП_2ЛШ_ВУ 316 мм² - 10 кВ.

Из найденных значений сечений кабеля по длительно-допустимому току и экономической плотности тока выбирается большее

Определяется расчётное значение потери напряжения , %, по формуле (77)

где определяется по формуле (78)

определяется по справочным данным (для кабельной линии 10 кВ и сечении кабеля 35 мм² ).

Значение математической функции определяется по формуле (87)

Полученное расчётное значение , %, сравнивается с допустимым значением для питающих сетей , % при условии (80)

- условие выполняется

Затем определяется расчётное значение суммарной потере напряжения в сетях электроснабжения , %, по формуле

(92)

Полученное расчётное значение , %, сравнивается с допустимым суммарным значением для распределительных, питающих сетей и высоковольтных линий , % , при условии (80)

- верно.

Значит, выбранные сечения кабелей распределительных, питающих сетей и высоковольтной линии удовлетворяют требованиям.

2.10 Расчёт токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется случайное или преднамеренное электрическое соединение различных точек между собой или землёй, непредусмотренное нормальным режимом работы, при котором токи в ветвях электрической установки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток длительного режима.

Короткое замыкание может произойти при набрасывании проводника на воздушную линию, при повреждении кабеля, падения повреждённой опоры воздушной линии со всеми проводами на землю, перекрытия фаз животными и птицами, при обрыве проводов.

В результате короткого замыкания резко снижается сопротивление электрической цепи, так как полные сопротивления фазовых нагрузок одной, двух или всех трёх фаз оказываются шунтированным вследствие соединения проводов «накоротко». В точке КЗ сопротивление фаз источника в линии составляет лишь небольшую долю сопротивления нагрузки. Поэтому сила тока в короткозамкнутой цепи намного превышает силу рабочего тока цепи.

Увеличение силы тока в цепи приводит к усилению механического воздействия электродинамических сил на электроаппараты и к повышению нагрева токоведущих частей пропорционально квадрату силы тока. Кроме того снижается напряжение на неповреждённых участках цепи.

Для предотвращения и уменьшения последствий коротких замыканий необходимо устранять их причины, уменьшать время срабатывания защиты, применять быстродействующие высоковольтные аппараты защиты, автоматические включатели резерва (АВР) для восстановления напряжения на шинах подстанции, правильно рассчитывать токи КЗ, выбирать и проверять высоковольтное оборудование.

2.10.1 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

Расчёт токов короткого замыкания в точке К1 (на выводах турбогенератора) производится по расчётным кривым. Для этого необходимо начертить расчётную схему.

Рисунок 8--Расчётная схема токов короткого замыкания

Таблица23-Параметры сети электроснабжения

Sнг, МВа	хг	U1, кВ	U2, кВ	, км	r0, ом/км	x0, ом/км
35	0,131	10,5	0,38	1,1	1,32	1,17

Выбирается базисная мощность и напряжение.

S_б=100МВа

U_б1=10,5кВ

Рассчитывается базисный ток , кА, по формуле

(93)

Приводится сопротивление элементов схемы к базисным условиям.

(94)

где - мощность турбогенератора, МВА.

Далее чертится схема замещения

Рисунок 9--Схема замещения

Определяется результирующее сопротивление до точки К1

(95)

По кривым затухания определяется значение коэффициента кратности тока при времени КЗ равном 0

(96)

Рассчитывается ток короткого замыкания , кА, по формуле

(97)

Рассчитывается значение ударного тока , кА, по формуле

(98)

где - ударный коэффициент, значение которого определяется по справочным данным (при КЗ на выводах турбогенератора мощностью 35 МВА ).

Определяется время протекания тока КЗ , с, по формуле

(99)

Определяется значение коэффициента затухания при действующем значении времени КЗ

(100)

Определяется установившееся значение тока КЗ , кА, по формуле

(101)

Определяется мощность КЗ, выделяемая в момент размыкания высоковольтного выключателя , МВА, по формуле

(102)

Определяется коэффициент кратности токов КЗ по формуле

(103)

Определяется время протекания периодической составляющей тока короткого замыкания по кривым зависимости t_по, с, по формуле

 (104)

Определяется время протекания апериодической составляющей тока короткого замыкания t_ап, с, по формуле

(105)

Определяется приведённое время короткого замыкания t_пр, с, по формуле

(106)

Определяется термическое воздействие тока короткого замыкания B, кА²·с, по формуле

(107)

Таблица24-Расчётные данные короткого замыкания

Точка К.З.	Хк	Кt1	Iпо, кА	tдей, c	Кt2	I?, кА	Ку	iу, кА	tпо, с	tап, с	tпр, с	B, кА2·с	Sкз, МВА
К1	0,131	2,8	15,4	0,52	1,8	9,9	1,94	42,25	0,63	0,012	0,642	62,92	180

2.10.2 Расчёт токов короткого замыкания в точке К2

Расчёт токов короткого замыкания в точке К2 производится в именованных единицах. Для этого необходимо определить базисное напряжение в точке К2.

Значения реактивных сопротивлений турбогенератора и реактора приводятся к базисным условиям

(108)

Значения активного и реактивного сопротивлений высоковольтной линии, найденных в пункте 2.9, приводятся к базисным условиям

(109)

(110)

Составляется схема замещения

Рисунок 10 - схема замещения

Определяется полное сопротивление до точки К2 по формуле

(111)

Рассчитывается ток короткого замыкания , кА, по формуле

(112)

Рассчитывается значение ударного тока , кА, по формуле (98)

Определяется мощность КЗ, выделяемая в момент размыкания высоковольтного выключателя , МВА, по формуле

(113)

Так как значение тока короткого замыкания равно установившемуся значению тока КЗ, то коэффициент кратности токов КЗ равно 1. Следовательно, время протекания периодической составляющей тока КЗ , с, будет равно



Время протекания апериодической составляющей тока КЗ , с, определяется по формуле (106)

Приведённое время КЗ , с, определяется по формуле (106)

Определяется термическое воздействие тока КЗ , , по формуле (107)

Таблица25-Расчётные данные линии короткого замыкания

Точка КЗ	, Ом/км	, Ом/км	, Ом	=, кА		, кА	, МВА	, с	, с	, с	,
К2	1,17	1,32	2,03	2,98	1,608	6,77	54,19	0,43	0,005	0,435	3,85

2.11 Выбор электрооборудования

Комплектным распределительным устройством (КРУ) называется электротехническое устройство, предназначенное для подключения высоковольтных линий, защиты от коротких замыканий и перегрузок, а также включения линий в режимы «автоматического включения резерва» (АВР), «автоматического повторного включения» (АПВ) и АЧР.

КРУ представляет собой совокупность высоковольтных аппаратов, заключённых в металлический корпус. В зависимости от функционального назначения (ввод, электроснабжение ККУ, синхронного двигателя, отходящей линии и т.д.) разработаны различные типы КРУ, например, КСО-386, КМ-1Ф, КСО-285 и другие.

В ЦРП ремонтного отделения производственного корпуса установлена высоковольтная камера типа КСО-285-1ПВ-600 УХл 4

Рисунок 11--Схема электрическая принципиальная камеры КСО285

- QS - разъединитель;

- Q - высоковольтный выключатель;

- QN - короткозамыкатель;

- ТА1…ТА4 - трансформаторы тока.

2.12 Проверка высоковольтного оборудования в камере

Для проверки электрооборудования высоковольтной камеры (разъединителя, высоковольтного выключателя, трансформаторов тока) на устойчивость к токам короткого замыкания необходимо по справочным данным выбрать параметры оборудования и занести в таблицы сравнений №26 (для разъединителя, высоковольтного выключателя) и №27 (для трансформаторов тока). Каталожные данные оборудования сравниваются с данными расчёта токов короткого замыкания в точке К1.

Таблица26-Выбор высоковольтных выключателей и разъединителей

Параметры	Расчётные данные	Разъединитель	Выключатель
		Тип РВ3	Тип ВМПП-20
Номинальная нагрузка Uн, кВ	10,5	10	10
Номинальный ток Iн, А	22	630	630
Начальное значение тока Iпо, кА	15,4	--	20
Ударный ток iу, кА	42,25	52	80
Установившийся ток I?, кА	9,9	20	31,5
Приведённое время tпр, с	0,642	4	4
Термическое воздействие B, кА2·с	62,92	1600	3969
Мощность короткого замыкания Sкз, МВА	180	--	346,41

Определяется термическое воздействие тока короткого замыкания В,, по формуле (107)

Определяется мощность короткого замыкания , МВА по формуле ()

Для проверки трансформаторов тока на устойчивость к токам короткого замыкания необходимо рассчитать термический и динамический коэффициенты по формулам

(114)

(115)

Затем данные номинальных параметров и значения термического и динамического коэффициентов заносятся в таблицу 25.

Таблица27-Выбор трансформатора тока

Параметры	Расчётные данные	Трансформатор тока Тип ТПЛ
Номинальная нагрузка Uн, кВ	10	10
Номинальный ток Iн, А	22	300
Термический коэффициент Кt	26,44	34
Динамический коэффициент Кд	99,58	250

Так как значения расчётных данных, приведённых в таблицах №24 и №25, меньше каталожных, то электрооборудование высоковольтной камеры устойчиво к токам короткого замыкания.

Для проверки высоковольтного кабеля на термическую устойчивость к току короткого замыкания необходимо рассчитать минимальное сечение кабеля, устойчивое к термическому воздействию тока КЗ, , мм², по формуле

, (116)

где - коэффициент, учитывающий разность теплоты выделяемой в проводнике до и после короткого замыкания, о.е. (для кабеля с алюминиевой жилой и бумажной изоляцией );

- действительное значение установившегося тока КЗ в точке К2, А.



Рассчитанное значение сечения кабеля , мм², приводится к стандартному значению , мм², при условии

(117)

Кабель м ААП_2ЛШ_ВУ 3?25 - 6кВ

Следовательно, выбранное сечение высоковольтного кабеля устойчиво к термическому воздействию тока КЗ.

2.13 Расчёт и выбор заземляющего устройства

Многие части электроустановок, не находящиеся под напряжением (корпуса электрических машин, станков, осветительная арматура и т.д.) могут вовремя аварии оказаться под напряжением, что вызывает опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала при прикосновении к ним. Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям должно защитное заземление.

Заземление снижает потенциал по отношению к земле металлических частей электроустановки, оказавшихся под напряжением при аварии, до безопасного значения.

Для заземления устройств можно использовать как естественные (водопроводные и другие металлические трубы, кроме трубопроводов с горючими веществами), так и искусственные заземлители (стальные стержни, забитые в грунт и соединенные между собой стальной полосой).

Для заземления электрооборудования КТП ремонтного отделения производственного корпуса применяются искусственные заземлители - стальные прутья, забитые в грунт и соединённые между собой горизонтальным заземлителем (полосовой сталью), проложенным на глубине 0,6 м. Расчёт и выбора заземляющего устройства осуществляется следующим образом. Исходные данные для расчёта приведены в таблице 26

Таблица 28 - исходные данные расчёта и выбора заземляющего устройства

Наименование	Величина
1. Ширина здания, а, м	18
2. Длина здания, в, м	30
3. Длина кабельной линии высокого напряжения, l, м	1,1
4. Напряжение первичной обмотки силового трансф., Uн1, кВ	10,5
5. Сопротивление грунта, , Ом/м	90
6. Коррозийная активность грунта по отношению к стали	Да
7. Глубина заложения горизонтальных заземлителей, t, м	0,6
8. Горизонтальный заземлитель, полосовая сталь, мм	40?4
9. Вид вертикального заземлителя	прутья
10. Коэффициент сезонности,	1,5

Определяется ток замыкания на землю , А, по формуле

(118)

Определяется расчётное сопротивление заземляющего устройства , Ом, по формуле

(119)

В соответствие с ПУЭ определяется величина сопротивления заземляющего устройства , Ом, общего для установок высокого и низкого напряжения

Так как заземлитель выполнен из круглой стали диаметром 20 мм и длиной 5 м каждый, то его сопротивление определяется по формуле

(120)

Так как длина вертикальных заземлителей l и расстояние между ними a равны 5 м, то коэффициент экранирования , определяется по формуле

(121)

Затем, определяется количество заземлителей п, шт, по формуле

(122)

Так как шт, то необходимо учитывать сопротивление горизонтального заземлителя

 (123)

Определяется длина горизонтальной полосы , м, по формуле

(124)

Определяется необходимое сопротивление вертикальных заземлителей , Ом, по формуле

(125)

Определяется уточнённое количество вертикальных заземлителей , шт, по формуле

(126)

Сводка материалов для выполнения наружного и внутреннего контура заземления:

Внутренний контур заземления:

- контур по всему периметру помещения - полосовая сталь 40*4мм - 96м

- контур по периметру КТП - полосовая сталь 40*4мм - 40м

- круглая сталь диаметром 4мм, длиной по 5м для подключения распределительного устройства к земле - 170м

Наружный контур:

- горизонтальный заземлитель - полосовая сталь 40*4мм - 45м

- вертикальный заземлитель - круглая сталь диаметром 20мм, длиной по 5м - 45м

Список использованных источников

1. Барыбин Ю.Г., Крупович В.Н. Справочник по проектированию электроснабжения. -М.: Энергия, 1990г.

2. Барыбин Ю.Г., Федоров Л.Е. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. - М.: Энергия, 1990г.

3. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. - М.: Издательство «Мастерство»; Высшая школа, 2001г.

4. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высшая школа, 1990г.

5. Постников Н.П. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Стройиздат, 1990г.

6. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). - М.: Энергоатомиздат, 1985г.

7. Сибикин Ю.Д., Яшков В.А. Электроснабжение предприятий и установок нефтяной промышленности. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 1997г.

8. Указания по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. -М.: Стройиздат, 1985г.

9. Указания по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях. -М.: Энергия, 1974г.

Размещено на Allbest.ru

...