Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Краткая характеристика участка КраМЗа

Паровая производственная котельная КРАЗа (Красноярского алюминиевого завода) предназначается для покрытия технологических нагрузок в паре промрайона КРАЗа при полном его развитии. Учитывая то, что полное развитие промрайона намечается за пределами 1970 года, котельная будет покрывать до 1970 года тепловые нагрузки в паре и горячей воде в пределах ее паровой мощности.

Климатические данные для района строительства котельной приняты в соответствии со СНиП следующие:

- расчетная температура наружного воздуха для отопления -37⁰С.

- продолжительность отопительного периода - 231 сутки

- средняя температура отопительного периода - 7,5⁰ С.

Возврат конденсата технологического пара составляет - 30%

Горячее водоснабжение осуществляется по открытой схеме с непосредственным водозабором из тепловой сети для жилого района и по закрытой схеме для промкотельной.

В связи с расторжением Госплана РСФСР письмом №16/1-21-153 от 30 января 1694 года приложение №2 для котельной КРАЗа выделен в качестве основного вида топлива каннский уголь.

В качестве растопочного топлива для котельной предусматривается топочный мазут.

Расход топлива на котел составляет 15,5 т/час.

Открытый склад угля располагается по обе стороны эстакады 1-го подъема. Емкость штабелей склада принимаем на месячный запас. При суточном расходе топлива в котельной Вусл=62*24*0,85= 1260 т/сут. Месячный запас составляет 38000 т/ месяц.

Химводоочистка предназначается:

1. Для подготовки добавка в барабанные котлы БКЗ-75-39 с параметрами Дк=75 т/час Р= 39 Вт и t_п =440⁰ С.

2. Для подпитки теплосети на восстановление утечек и нужды горячего водоснабжения по открытой схеме.

3. Для очистки производственного конденсата от железа и солей жесткости.

Расчетная производительность химводоочистки принимается равной 250 т/час.

ЗОЛООТВАЛ.

Расположен золоотвал восточнее котельной на участке гравийного карьера, площадь его составляет 15 га. Дамба золоотвала относится к 4 классу капитальности. Тело дамбы отсыпается из суглинистого грунта.

Конструкция дамбы золоотвала находится в прямой зависимости от гидрологического режима реки Енисей. Длина дамбы золоотвала составляет 1800 м. Ширина гребня 3 м. Максимальная высота дамбы 5 метров.

2. Расчетная часть:

2.1 Расчет электрических нагрузок

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Расчет начинают с определения номинальной мощности каждого электроприемника независимого от его технологического процесса средней мощности: мощности затраченной в течение наиболее загруженной смены, и максимальной расчетной мощности участка цеха номинальная мощность-это полезная мощность электроприемника, совершавшая работу. Она указывается в паспортных данных электроустановок, электродвигателей, печей сопротивления, реактивных печей, силовых трансформаторов и др.

Составляю ведомость потребителей электроэнергии

Наименование	n	Pн1	РнУ	Кu	соsц	tqц	Рсм кВТ	Qcм квар	Рmax кВТ	Qm КВАР	Iн А	F мм
НСФБ	2	75	150	0,85	0,8	0,73	120	87,6	1015	621,58	859,8
НСТП-1	2	75	150	0,85	0,8	0,73	120	87,6
НСТП-2	2	75	150	0,85	0,8	0,73	120	87,6
НСТП-3	2	75	150	0,85	0,8	0,73	120	87,6
НБУ-1	2	55	110	0,85	0,8	0,73	88	64,24
НБУ-2	2	55	110	0,85	0,8	0,73	88	64,24
НБУ-3	2	75	150	0,85	0,8	0,73	120	87,6
Вытяжка	2	06	102	1	0,8	0,73	102	0,9
Печи	4	30	120	0,75	0,95	0,33	90	29,7
Освещение	12	100Вт	102	85	1	0	1,02	0
Кран - балка	2	120	240	0,06	0,5	1,7	1,44	24,5
ИТОГО			1332,4				882,62	621,58

В таблице рассчитываю суммарную номинальную мощность по формуле

Р_{нУ =} P_{н1 *n} (1)

Pн1 - номинальное Р в кВт

n -количество электроприемников

По таблице 2.11 стр 52-53 (1) определяю

Кu - коэффициент использования по таблице Брадиса определяю tqц определяем активную среднюю мощность Р_см((кВт) за наиболее напр. смену.

Р_{см =} Кu * Р_нУ (2)

НСФБ = Рсм = 0,85*150=120 кВТ

НСТП-1 = Рсм = 0,85*150=120 кВТ

НСТП-2 = Рсм = 0,85*150=120 кВТ

НСТП-3 = Рсм = 0,85*150=120 кВТ

НБУ-1 = Рсм = 0,85*110 = 88 кВТ

НБУ-2 = Рсм = 0,85*110 = 88 кВТ

НБУ-3 = Рсм = 0,85*150 = 120 кВТ

Вытяжка Р_см =1 * 1,2 = 1,2 кВт

Печи Р_см =0,75 * 120 = 90 кВт

Освещение Р_см =0,85 * 1,2 = 1,02 кВт

Кран - балка Р_см =0,06 * 240 = 14,4 кВт

Рассчитываем среднюю реактивную мощность

Q_cм = Р_см* tqц (3)

НСФБ Q_cм =120*0,73 = 87,6 к Вар

НСТП -1 Q_cм =120*0,73 = 87,6 к Вар

НСТП -2 Q_cм =120*0,73 = 87,6 к Вар

НСТП -3 Q_cм =120*0,73 = 87,6 к Вар

НБУ-1 Q_cм =88*0,73 = 64,24 к Вар

НБУ-2 Q_cм =88*0,73 = 64,24 к Вар

НБУ-3 Q_cм =120*0,73 = 87,6 к Вар

Вытяжка Q_cм =2 * 0,75 = 0,9 к Вар

Печи Q_cм = 90 * 0,33 = 29,7 к Вар

Освещение Q_cм =1,02 * 0 = 0 к Вар

Кран - балка Q_cм =14,4 * 1,7 = 24,5 к Вар

Определяем показатель силовой сборки

m= ? 3, где (4)

P_{н max} - самая большая Р одного электроприемника (кВт);

P_{н min} - самая маленькая Р одного электроприемника (кВт);

m= = 2,86

При числе электроприемников в группе 4 и более при m ?3,0 n_э =n

n_э= (5)

n_э== 32,1

Определяем средний коэффициент использования

К_{u ср.}= (6)

К_{u ср.}==0,6

При определении величины (m) могут быть исключены те наименьшие электрические группы, суммарная мощность которых не>5% суммарно номинальной мощности всей группы.

При m > 3 и К_u < 0,2 эффективное число потребителей определяется по графикам (1, с 55).

По n_э и К_{u ср} определяют К _max(1, с 54) К _max = 1,15

Определяем активную максимальную мощность:

P _max = К _max*Р_смУ (7)

P _max = 1,15*1332,4 = 1614,9 Квт

Определяем максимальную активную мощность

Q_max = К _max*Q_смУ (8)

в соответствии с практикой проектирование при n_э?10 Q_max= Q_смУ при n_э<10

Q_max= 1,1* Q_смУ

Q_max= 621,58 к Вар

Определяем мощность

S = P _max² + Q_maxУ² (9)

S = ²+²= 1633,58 кВ

Расчетный I_max для электропр. ~ тока:

I_max = ,

где

U_н номинальное напряжение =0,4

I_max = = 2406,7 А.

по I_max определяем I_н; I_н= 2406,7 А

По току определяем сечение шин и коммутационную аппаратуру на 0,4 кВт

2.2 Компенсация реактивной мощности

В указаниях по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях установленных исходные данные определения мощности компенсирующих устройств, которые определяются предельными величинами реактивной мощности и могут быть переданы предприятию от энергосистемы в режимах в наибольших и наименьших реактивных нагрузок энергосистемы.

1). Рассчитываем активную W_а и реактивную W_р мощности по формуле

W_а = P_m* Т (11)

W_р = Q_m* Т, где

Т - время 5000

W_а = 1015*5000=5075000=5,075*10⁶

W_р = 621,58*5000=3107900=3,107*10⁶

2). Определяем средневзвешенный коэффициент P соs_{ц ср} по формуле

соs_{ц ср}= (12)

соs_{ц ср}==0,86

3). По таблице Брадиса находим tq_ц

tq_ц1= 0,59 tq_ц2(э)= 0,34

4).Определяем мощность компенсирующих устройств необходимых для повышения соs_ц по формуле:

Q_ф = P_m *(tq_ц1 - tq_ц2(э)) (13)

Q_ф = 1015*(0,59-, 034)= 1015*0,25=253,75

Q_ф =2*75=150 кВар

По найденному значению Q_ку выбираем комплект компенсирующих устройств 2 комплекта устройств номинальной мощности по 150 кВар

5). Определяем фактическую реактивную мощность комплект устройств по формуле:

Q_ку.ф.= 2* Q_ку.н (14)

Q_ку.ф =2*253,75=507,5, где

Q_ку.н номинальная мощность одной компенсирующей установки (кВар)

6). Определяем окончательное значение соs после компенсации, по формуле:

tq_{ц ф.}= (15)

tq_{ц ф.}==0,44

По таблице Брадиса находим соs_{ц ф}= 0,92, что соответствует нормативному значению коэффициента мощности для подстанции районного значения 1014 кВт

2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения предприятия. Как правила, трансформаторов на подстанциях устанавливают не меньше двух. Должны учитываться конфигурация производственных помещений, расположения технологического оборудования.

Двух трансформаторные подстанции применяются при значительном числе потребителей.

Таблица 2 - Данные трансформаторов

Мощность Напр. кВ	Потери	ток	Напр.	Масса оборудования	Площадь М2	Цена
	ХХ	КЗ	ХХ%	КЗ%
ТМН 1000/10*2	3,3	11,6	3	5,5	5,2	25	2320*26
ТМН 1600	9,5	16,5	1,3	5,5	9,2	40	3200*26

S_тр= S_maxку/n*К₃ (16)

S_{maxку =+}(Q_m-Q_ку)² (17)

S_maxку =1015+(621,58-253,57)² =1382,83

S_тр^{= = =} 921,88

Находим коэффициент загрузки трансформаторов К_з:

К_з=S_max/S_нmp*n (18)

где S_max - полная максимальная мощность,

s_нтр - номинальная полная мощность трансформатора,

n - число трансформаторов

К_з1=1156/ 2*600 =0,59

К_з2=1156/(2*1000) =0,74

Определяем реактивные потери на холостом ходу в трансформаторе: Q_хх, кВАр

Q_xx =S_нтр*I_xx/100 (19)

где S_нтp - номинальная полная мощность трансформаторов,

I_xx - ток холостого хода

Q_xx1=2*630 /100 =30 кВАр

Q_xx2=1,4*1000/100=20,8 кВАр

Определяем реактивную мощность на коротком замыкании

в трансформаторе: Qкз, кВАр

Qкз=Sнтр*Uкз/100 (20)

где shtp - номинальная полная мощность трансформаторов,

Uкз - напряжение короткого замыкания

Q_кз1=5,5*600/100= 55 кВАр

Q_кз2=5,5*1000/100=88 кВАр

Находим приведенные потери активной мощности: Рn, кВт

Р=Р_хх*n +К_з² *ДР_кз *n (21)

где р_хх - мощность холостого хода

К_з - коэффициент загрузки

Q_xx - реактивные потери на холостом ходу в трансформаторе

Р₁=3,9*2 +0,59² *12,7*2=16,64 кВт

Р₂= 4,5*2+0,74²*18,26*2 = 28,99 кВт

Определяем потери энергии: W, кДж

W=Р_n'*T (22)

где Р_n' - приведенные потери для трансформаторов

Т =5000 часов - время для КрАМЗа

ДW₁=9,95 *5000=49750 кДж

ДW₂=13,24 *5000=66200 кДж

Определяем стоимость потерь энергии за год: С_п, рублей

С_п=С_о*ДW (23)

где С_о -цена одного кВт

С_п1 =49750*0,086 =4278,5 рублей

С_п2 =66200*0,086 =5693,2 рублей

Определяем стоимость трансформаторов: К

К= n * С (24)

К₁ =(2*2320*26)=120640

К₂ =(3200*26)=83200

Находим потери на амортизацию: С_а, рублей

С_а=ц * К (25)

где ц = 0,073 - коэффициент амортизации

К - стоимость всех трансформаторов

С_а1=0,073*120640 =7600,32 рублей

С_а2=0,073*83200 =5241,6 рублей

Находим полную суммарную стоимость всех затрат энергии:

С_э, рублей

С_э=С_а+С_n (26)

где С_а - потери на амортизацию

С_n - стоимость потерь энергии

С_э1 =7600,32 + 4278,6 =11878,52 рублей

С_э2 =5241,6 + 5693,2 =10934,8 рублей

Определяем затраты: З, рублей

З = С_а + С_э (27)

где С_а - потери на амортизацию

С_э - суммарную стоимость всех затрат энергии

З₁ =7600,32+ 11878,52 = 19478,84 рублей

З₂ =5241,6 + 10934,8 = 16176,4 рублей

Срок окупаемости: Т_ок, год

Т=К₂-К₁ / С_э2 - С_э1 (28)

где К - стоимость всех трансформаторов

С_э - суммарную стоимость всех затрат энергии

Т= 83200-120640 / 10934,8 - 11878,52 = - 39,6 года

По расчетным данным и технико-экономическому выбору мы видим, что не подходят трансформаторы марки ТМН-1000 / 10 и, ТМН-1600

2.4 Расчет кабельной линии питающих трансформаторную подстанцию

Как правило, во всех внутрицеховых сетях с напряжением до 1000В сечения проводов и кабелей выбираются по условиям допустимого нагрева расчетным токам и проверяются по потери напряжения. Выбранные сечения проверяются по условиям защищаемости защитными аппаратами, установленными в цепях. Основное условие выбора сечений по допустимому нагреву:

I_дл.доп..> I_расч

где I_дл.доп. - длительно допустимая нагрузка на провод, кабель, (А); I_расч - расчётный ток установки, (А).

Для выбора кабеля определяем потери активной мощности

в трансформаторе: Р _тр, кВт

ДР_т=0,02*S_max (29)

где S_max - берем по таблице

ДР_т =0,02*1190=23,8 кВт

Реактивные потери в трансформаторе: Q_т, кВАр

Q_т=0,1*S_max (30)

ДQ_т =0,1*1190=119 кВар

Потери активной мощности в лиснии: Р_л, кВт

Р_л=0,03* S_max (31)

ДР_л =0,03*1190=35,7 кВт

Активная суммарная мощность: Рр, кВт

Р_р=(Р_max +ДР_т+ДР_л)*K_совм (32)

где Р_мах - берем из таблицы

К_с - коэффициент спроса =0,9

Р_р =(1015+23,8+35,7)*0,9=967,05 кВт

Суммарная реактивная мощность: Qр, кВар

Q_р=(Q_max+ ДQ_т)*K_совм (33)

Q_р =(621,58+119))*0,9=666,5 кВт

Полная мощность: Sр, кВА

S_p=v Р_р²+ Q_р² (34)

S_p=v 967,05²⁺666,5 ²=1633,55 кВА

Находим расчётный ток: I_p, А

I_p= S_p/v3*2U_н (35)

I_p =1633,55/1,7*2*10=48 А

Находим максимальный ток: I_max, A

I_max= S_p/v3*U (36)

I_max=1633,55/17,3=94,4 А

j=1,2 R₀=0,326 мОм/м - активное сопротивление кабеля

F=70 мм² X₀=0,086 мОм/м - индуктивное сопротивление кабеля

Трансформатор тока ТПЛ 10-УЗ:

U_н=10 кВ

I_н=30-200 А

Исполнение сердечников - 0,5/10 Р

Термическая стойкость-34 кА/с

Нагрузка измерения-10 В.А.

Трансформатор напряжения НОМ-10-66:

U_н=10 кВ.

Р_н=0,5-75 ВА.

Р_max=630 ВА.

Масляные выключатели ВМПП, ВМПЭ-20:

U_н=10 кВ.

I_н=630-1000 А.

I_{н откл.}=20 А.

Термическая стойкость - 31,5/4 кА/с.

Амплитуда-80 кА.

Время отключения - 0,12 с.

Разъединители РВ:

U_н=10 кВ.

I_н=400 А.

Термическая стойкость-16/4 кА/с.

Амплитуда-41 кА.

Привод-ПР-10

2.5 Расчет распределительных и магистральных сетей до 1 кВ

Электрические сети служат для передачи и распределения электрической энергии к цеховым потребителям промышленных предприятий. Потребители электроэнергии присоединяются через внутрицеховые полстанции и распределительные устройства при помощи защитных и пусковых аппаратов.

Электрические сети промышленных предприятий выполняются внутренними (цеховыми) и наружными. Наружные сети напряжением до 1 кВ имеют весьма ограниченное распространение, так как на совершенных промышленных предприятиях электропитание цеховых нагрузок производится от внутрицеховых встроенных трансформаторных подстанций.

Произведем выбор питающих кабелей и защитной аппаратуры от токов перегрузки.

Рассчитываем ток Печи нагрева инструмента: I, А

I=P / v3Uн cosц (37)

где Р - номинальная мощность печи

Uн - номинальное напряжение печи = 0,38

I =75 / 1,73*0,38*0,95=120 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов.

F=35 мм² Iдоп=145А ПР-2 200 / 125 АСБ (2*35) А 3710 Б 160 /125

Рассчитываем ток Стенда нагрева контактов: I, А

I=P / v3Uн cosц (38)

I =100 / 1,73*0,38*0,95=105 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов.

F=25 мм² Iдоп=125А ПР-2 200 / 125 АСБ (3*25) А 3710 Б 160 / 125

Рассчитываем ток Растяжной машины: I, А

I=P / v3Uн cosц (39)

I =40 / 1,73*0,38*0,75=81 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

F=16 мм² Iдоп=90А ПР-2 100 / 100 АСБ (3*16) А 3710 Б 160 / 100

Рассчитываем ток Пресса: I, А

I=P / v3Uн cosц (40)

I =37 / 1,73*0,38*0,65=88 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

F=16 мм² Iдоп=90А ПР-2 100 / 100 АСБ (3*16) А 3710 Б 160 / 100

Рассчитываем ток Пилы: I, А

I=P / v3Uн cosц (41)

I =19 / 1,73*0,38*0,5=59 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

F=10 мм² Iдоп=75А ПР-2 100 / 60 АСБ (3*10) А 3710 Б 160 / 80

Рассчитываем ток Токарного: I, А

I=P / v3Uн cosц (42)

I =20 / 1,73*0,38*0,5=62 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

F=10 мм² Iдоп=75А ПР-2 100 / 60 АСБ (3*10) А 3710 Б 160 / 80

Рассчитываем ток ЩСУ: I, А

I=P / v3Uн cosц (43)

I =70 / 1,73*0,38*0,6=179 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

F=70 мм² Iдоп=220А ПР-2 200 / 200 АСБ (3*70) А 3710 Б 250 / 200

Рассчитываем ток Строгального аппарата: I, А

I=P / v3Uн cosц (44)

I =15 / 1,73*0,38*0,6=38 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

F=6 мм² Iдоп=55А ПР-2 60 / 45 АСБ (3*6) А 3710 Б 160 / 40

Рассчитываем ток Косовалковой машины: I, А

I=P / v3Uн cosц (45)

I =32 / 1,73*0,38*0,7=69 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

F=10 мм² Iдоп=75А ПР-2 100 / 80 АСБ (3*10) А 3710 Б 160 / 80

Рассчитываем ток Дополнительной нагрузки: I, А

I=P / v3Uн cosц (46)

I =220 / 1,73*0,38*0,7=478 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

F=150 мм² Iдоп=520А ПР-2 600 / 500 АСБ (1*150) А 3740 630 / 500

Распределительные и магистральные сети цеха рассчитываются не как высоковольтные, а иначе - не применяется расчет по экономической плотности тока, так как он ведет к завышению сечения проводников и кабелей на 200 - 300%. Поэтому он здесь и не применяется.

Сечение кабелей, выбор защитной аппаратуры сделан с учетом места прокладки и режима работы, а так же условий окружающей среды с поправкой на большую продолжительность работы (с запасом сечения на нагрев и случай аварии).

2.6 Расчет токов короткого замыкания и выбор оборудования по току к.з.

В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, сопровождающихся резким увеличением тока.

Различают следующие виды коротких замыканий: трехфазный или симметричное, - три фазы соединяются между собой; двух фазное - две фазы соединяются между собой без соединения с землей; однофазное - одна фаза соединяется нейтралью с источника через землю; двойное замыкание на землю - две фазы соединяются между собой и с землей.

Основными источниками возникновения таких коротких замыканий в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электроустановки; неправильные действия обслуживающего персонала; перекрытия токоведущих частей установки.

Короткое замыкание в сети может сопровождаться: прекращением питания потребителей, присоединенных к точкам, в которых произошло короткое замыкание; нарушением нормальной работы других потребителей, подключенным к неповрежденным участкам сети нарушением нормального режима работы энергетической системы.

Задаемся необходимыми данными для расчета:

U_б1=10 кB, U_б2=0,4 кB, S_тр=1000 кВА, U_к.з=5,5%, Р_к.з=12,7 кВт,

R_о=0,326 0 м/км, Х_о=0,086 0 м/км, L=0,2 км, I_откл=20 кА, R_п.к.=15 м0 м, L_ш=3 м.

Находим полную мощность отключения установленного аппарат: S_откл, МВА

S_откл=1,73*I_откл*U_н (47)

где I_откл - ток отключения

U_н - номинальное напряжение.

S_откл=1,73*20*10=346 МВА

Определяем сопротивление системы: Хс, мОм

Х_с= U_б2/S_откл (48)

где U_б - базисная напряжение, кВ,

S_откл - мощность отключения, МВА

Х_с=0,04² / 346=0,46 мОм

Находим активное и индуктивное сопротивление линии:

Хк=Хо*L (49)

Rк=Ro*L (50)

где Х_к - удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км

R_к - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км

L=0,2 км - длина кабеля.

Х_к =0,086 *0,2=0,0172 Ом

R_к =0,326 *0,2=0,0652 Ом

Находим активное сопротивление трансформатора: R_тр, мОм

R_тр=P_к._з/S_н._тр*U²/S_тр (51)

где P_к._з - потери мощности при коротком замыкании.

S_н._тр - номинальная мощность трансформатора

R_тр = 12,7/1000*400²/1000*10 ⁶ =1,6 мОм

Находим индуктивное сопротивление трансформатора: X_тр, мОм

X_тр= (52)

где Uк.з - напряжение при коротком замыкании

X_тр = 5,5 / 100 ² - 12,7/1000 ²* 400²/1000*10 ⁶ =8,4 мОм

Рассчитываем активное и индуктивное сопротивление шины:

R_ш =R₀*L_ш (53)

X_ш =X₀*L_ш (54)

где R_o - удельное активное сопротивление шины,

L_ш - длина шины,

Х_о - удельное индуктивное сопротивление шины.

R_ш =0,074*3=0,222 мОм

X_ш =0,189*3=0,567 мОм

Находим суммарные сопротивления в первой точке:

R₁=R_к + R_тт (55)

Х₁=Х_с+Х_к + Х_тт (56)

R₁=0,0898+0,2 = 0,2898 мОм

Х₁ =0,46+0,0166+0,3=0,7766 мОм

Находим полное сопротивление в первой точке: Z1, мОм

Z1=R1²+X1² (57)

Z1= 0,2898 ²+0,7766 ²=0,82 мОм

Находим ток КЗ в первой точке: Iк.з1, кА

I_к._з1=U_н / Z₁*1,73 (58)

I_к._з1=10 / 1,73*0,82 = 7,04 кА

Находим ударный ток в первой точке: Iу, кА

I_у=1,41*К_у*I_к._з. (59)

I_у =1,41*1,3*7,04=12,9 кА

где Ку =1,3.

Находим мощность короткого замыкания в первой точке: S_к._з1, МВа

S_к._з1=1,73*I_к._з1*Uн (60)

S_к._з1= 1,73*7,04*10=121,79 МВа

Находим суммарные активное и индуктивное сопротивление

во второй точке: R_2, мОм

R₂=R₁+R_тр.+R_ш+R_п._к + R_а (61)

R₂=0,2898 +1,6 + 0,222 + 15 + 0,12 = 17,231 мОм

где U_н.н. - напряжение на низкой стороне 0,4 кВ,

U_в.н. - напряжение на высокой стороне 10 кВ.

X₂=X₁+X_тр.+X_ш +X_а (62)

X₂=0,7766 + 8,4 + 0,567 +0,094=9,837 мОм

Находим полное сопротивление во второй точке: Z_2, мОм

Z₂= R₂²+X₂² (63)

Z₂= 17,231 ²+9,837 ²= 19,84 мОм

Находим ток короткого замыкания во второй точке: I_к.з2, кА

I_к.з2=U_н / 1,73*Z₂ (64)

I_к.з2=400/1,73*19,84 = 11,65 кА

Находим ударный ток: Iу2, кА

I_у2 =1,41*К_у*I_к.з2 (65)

I_у2=1,41*1*11,65 = 16,426 кА

где ударный коэффициент Ку =1

Находим мощность короткого замыкания во второй точке: S_к.з, МВА

S_к.з =1,73*I_к.з*U_н (66)

S_к.з =1,73*11,65 *0,4=8,06 МВА

Таким образом расчетным путем определены токи короткого замыкания и другие сопутствующие параметры, именно по ним теперь можно определить и проверить параметры релейной защиты и оборудование высокого напряжения.

Выбор оборудования по току к.з.

От выбора оборудования зависит надежность системы и ее нормальная работа, а так же сохранение целостности оборудования, поэтому он имеет огромное значение.

Таблица 5 - Сводные данные по выбору оборудования

Выключатель ВМПП, ВМПЭ - 20	Разъединитель РВ, РВЗ	Трансформатор тока ТПЛ 10-43
Расчетные данные	Допустимые данные	Допустимые данные	Допустимые данные
Uн = 10 кВ Imax н = 96 А Iу = 12,9 кА Iк.з. = 7,04 кА Iк2*t пр = =7,04 2 * 0,305 =15,11 кА2*с Sк = 1,73* Uн* Iк.з. = 1,73*10*7,04 = = 121,7 МВА	Uн = 10 кВ I н = 630 А Iтер = 31,5 кА Iоткл = 20 кА Iк.з. = 80 кА Iк2*t = 202*0,12 = 50 кА2*с Sоткл=1,73*Uн*Iоткл= 1,73*10*20=346 МВА I52*t5=31,52*4=3969 кА2 *с	Uн = 10 кВ I н = 400 А Iсквз.= 41 кА Iтер = 16 кА T = 4 сек. Iтер2*t=162*4=1024 кА2*с	Uн = 10 кВ I н = 400 А Кд =250 Кт =34 Imax= Кд*1,41* I н = =250*0,4*1,41=141 кА (Кт*Iн)2=(34*0,4)2*3= =554,88 кА2*с

2.7 Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания

Выбор и проверка шин на динамическую устойчивость.

При коротком замыкании в результате возникновения наибольшего ударного тока короткого замыкания в шинах и других конструктивных распределительных устройствах возникают электродинамические усиления, которые, в свою очередь, создают изгибающий момент, а следовательно, механическое напряжение в металле. Последнее должно быть меньше максимально допустимого напряжения для данного металла.

Шину распределительных устройств выбирают по номинальным параметрам. Выберем и проверим шину на динамическую устойчивость к токам короткого замыкания при расчетном токе нагрузки I_н=1156 А, ударный ток I_у=16,172 кА. Шина установлена на изоляторах плашмя, расстояние между фазами а = 300 мм, расстояние между изоляторами в пролете l=800 мм =80 см. Выбираем по расчетному току шину алюминиевую размером 60*8 мм² с допустимой токовой нагрузкой I_доп=1500 А.

Найдем момент сопротивления шины при установке плашмя: W, см³

 (67)

W=0,8*6² / 6= 4,8 см³

Расчетное напряжение в металле шины _расч, МПа

=1,76*10^-3 * I_у ²*I² /(а*W) (68)

=1,76*10^-3*16,172 ² *80² /(300*4,8)=2,04 МПа

Так как _доп< 80 МПа, то шина с _расч= 2,04 МПа динамически устойчива к токам короткого замыкания.

Проверка кабеля

Проверка кабеля на термическую устойчивость к токам короткого замыкания. Кабель, как и шину выбираю по номинальным параметрам.

Кабель маркой АСГ на напряжение U=10 кВ, расчетный ток I_н=96 А, сечение F= 70 мм². Расчетное время действия тока К.З.

электрический нагрузка мощность подстанция

t_пр=t_выкл+t_защ= 0,2 сек (69)

Найдем минимальное сечение кабеля S_мин, мм²

(70)

Fмин =7,04*10³ v 0,2 / 85 = 37 мм²

Выбранный кабель сечением F=70 мм² не удовлетворят условиям термической устойчивости. Принимаем время действия защиты 0,305 с. Тогда кабель сечением F_min = 50 мм² является термически устойчивым.

Список источников

1. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию - М.: Высшая школа, 1985 г.

2. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий - М.: Высшая школа, 1985 г.

3. СН 357-77 Инструкция по проектированию силового оборудования промышленных предприятий - М.: Стройиздат, 1977 г.

4. СТ СЭВ 3916-82 Трансформаторы силовые общего назначения - М.: издательство стандартов, 1983 г.

5. Правила устройства электроустановок министерство ССР - М.: Энергоатамиздат 1986 г.

6. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / Под редакцией Федоров А.А. - М.: Энергия, 1986 г.

7. Федоров А.А.; Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования - М.: Энергоатамиздат, 1987 г.

8. Федоров А.А. Коновалов В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий - М: Энергоатомиздат, 1984 г.

9. СН 543-82 Инструкция по проектированию электрооборудования общественных зданий массового строительства - М.: Стройиздат, 1982 г.

10. Князевский Б.А. Охрана труда в энергетике - М.: Энергоатомиздат, 1985 г.

Размещено на Allbest.ru

...