Електропостачання промислового підприємства

Робочий струм лінії ГЗП - ТП2 складається (алгебраїчно) з струмів споживаних цехом №1 и цехом №2 рис. 4.2, що обумовлюється практично однаковими коефіцієнтами потужності навантаження цехів після компенсації реактивної потужності, А:

.656/34,6=20,

де = 2- кількість прокладених кабелів для лінії.

Перетин лінії, мм2:

35,3/1,2=30,

де =1,2 А/мм2 - економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами по [1].

Приймаємо переріз по табл. А5-А6 кабелю

Припустимий струм кабелю =155А.

Перевірка кабелю по нагріванню:

у нормальному режимі, А:

Вибраний перетин кабелю по умовам економічної щільності струму кабелю марки	АСБ(3Ч50)
Уточнений перетин кабелю після перевірки по втратам напруги	АСБ(3Ч50)

>,

155>50,

у після аварійному режимі (струм протікає по одному кабелю), А:

>

125>100

Умови виконуються.

Перевіряємо кабель по втратах напруги:

,

де =0,62 Ом/км, =0,09 Ом/км

- питомий активний і реактивний опір кабелю по табл. А4;

- довжина ділянки кабелю.

Приймаємо довжину кабелю для:

ГЗП-2=0,243 10-9=0,172

2-3=0,258 9-1=0,042

3-5=0,184 ГЗП-4=0,492

ГЗП-6=0,850 4-8=0,238

6-7=0,272

ГЗП-11=0,294

11-10=0,01

= 0,44 <5%

Перевіряємо кабель по втратах напруги у післяаварійному режимі (струм протікає по одному кабелю),%:

= 0,88 <10%.

Якщо умова =5% не виконується вибираємо кабель з табл. А5-А6 з найближчім більшім перерізом ніж вибраний мм2, та знов перевіряємо по втратам напруги.

Таким чином остаточно вибираємо кабель марки .

Визначаємо втрати активної потужності в кабелях, кВт:

=0,024.

Визначаємо втрати реактивної потужності в кабелях, кВАр:

=0,0035

Визначаємо втрати активної енергії в кабелях, кВт/рік:

=1535,6

де - час максимальних втрат, який визначається за формулою, годин/рік:

=2742,2,

де - кількість годин на рік використання максимума активної потужності (згідно завдання для металообробних підприємств вибираємо з табл. А7),

= годин/рік.

Визначаємо втрати реактивної енергії в кабелях, кВАр/рік:

=355,28,

де - час максимальних втрат, який визначається за формулою, годин/рік:

=4441,

де - кількість годин на рік використання максимума реактивної потужності (згідно завдання для металообробних підприємств вибираємо з табл. А7), = годин/рік.

Вибір перерізу кабелів інших ділянок виконуємо аналогічно. Результати розрахунку втрат енергії в кабельних лініях внесені в табл. 4.1. и табл. 4.2

Таблиця 4.1

Ділянка	Робочий струм лінії, , А	Розрахунковий перетин кабелю, , мм2	Вибраний перетин кабелю, , мм2	Припустимий струм кабелю, ,А	Питомий активний опір кабелю Ом/км,	Питомий реактивний опір кабелю Ом/км	Втрати напруги, , %
ГЗП-4	20	30	50	155	0,62	0,9	0,15
4-8	20	30	50	155	0,62	0,9	0,3

Сумарні втрати напруги на ділянці ГЗП-4-8 складаються із втрат на ділянках ГЗП-4 і 4-8, %:

=0,15+0,3=0,45.

Таблиця 4.2

Ділянка	Втрати активної потужності, , кВт	Втрати реактивної потужності, ,кВАр	Втрати активної енергії, , кВт/рік	Втрати реактивної енергії, , кВАр/рік
ГЗП-4	0,024	0,024	65,8	10
4-8	0,2	0,2	920	133

Вибір кабелів інших ділянок буде виконуватися в бакалаврській роботі

4.2 Розрахунок струмів короткого замикання

Для вибору електроустаткування електрообладнання , апаратів, шин, кабелів, струмообмежувальних реакторів необхідно знати струми токи короткого замикання. При цьому досить уміти визначати струм тік трифазного короткого замикання в місці пошкодження ушкодження . При розрахунку визначають періодичну складову струму току короткого замикання для найбільш важкого тяжкого режиму роботи мережі сіті . Розрахунок урахування аперіодичної складової проводять виробляють,справляють приблизно, допускаючи при цьому, що вона має максимальне значення в даній фазі.

Розрахунок струмів токів при трифазному короткому замиканні проводять виробляють,справляють в наступному слідуючому порядку ладі :

1. Для даної пристрої складають розрахункову схему. Розрахункова схема - це однолінійна схема електропристроїв з із вказівкою тих елементів і їх параметрів, які впливають на значення струму току короткого замикання і тому повинні враховуватися при виконанні розрахунків. Розрахункова схема пристрої повинна відображати відбивати нормальний режим роботи. На розрахунковій схемі (рис. 4.1) намічають розрахункові точки короткого замикання - так, щоб апарати і провідники потрапляли попадали в найбільш важкі тяжкі умови роботи. Виключенням винятком є з'являються,являються апарати в ланцюги цепи приєднань з із реактором, вибрані по струму току короткого замикання за реактором.

У приведених схемах передбачена роздільна робота трансформаторів ГЗП по низькій стороні.

2. По розрахунковій схемі складають схему заміщення, замінюючи електромагнітні зв'язки електричними, джерела вводять запроваджують в схему заміщення як е.р.с. і опори, решта елементів - як опори. Розрахунок струмів токів короткого замикання можна вести як в іменованих, так і у відносних одиницях. У мережах сітях і установках напругою напруженням до 1000 В звичайно розрахунок проводять виробляють,справляють в іменованих одиницях. У установках напругою напруженням понад 1000 В прийнято всі опори короткозамкненого ланцюга цепу приводити призводити,наводити до базисних умов і виражати виказувати,висловлювати у відносних одиницях. Заздалегідь приймають базисну потужність (100 або 1000 МВА ). За базисну напругу напруження приймають середню номінальну напругу напруження () того ступеня рівня , на якому передбачається припускається коротке замикання. Таким чином, для кожної точки короткого замикання будуть свої базисні напруги напруження і струми токи .

Складаємо схему заміщення для розрахунку трифазного к. з. для лінії і підстанції (рис. 4.1) і розраховуємо струм к. з. для початкового моменту часу і ударний струм к. з. при пошкодженні в точках К1 і К2. Початкові данні приведені на рис. 4.1 Струми к. з. у точці К1 визначаються для вибору апаратів у колі трансформатора з високою напругою = кВ; у точці К2 - для вибору апаратів у колі трансформатора з низькою напругою = кВ. Трансформатор на підстанції з розщепленою вторинною обмоткою. Розрахунок виконати за умови необмеженої потужності живлячої системи у відносних одиницях.

Розрахунок за умови необмеженої потужності живлячої системи дозволяє визначати граничні можливі значення струмів короткого замикання в даній установці, що особливо важливо, якщо немає точних вказівок про подальший розвиток системи. Вибір електроустаткування по цих значеннях струмів короткого замикання дає гарантію в тому, що при будь-якому розвитку системи запроектовану установку не доведеться переобладнати, оскільки при будь-якій потужності системи дійсні значення струмів короткого замикання в установці будуть менше розрахункових.

Для спрощення розрахунків для кожного електричного ступеню замість дійсної напруги на шинах указуємо середню напругу , кВ, згідно шкалі: 770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15 [7].

Приймаємо для високої напруги

=115 кВ.

Приймаємо для низької напруги

=10,5 кВ.

Схема заміщення для розрахунку трифазних к. з. представлена на рис.4.2. Навантаження, розташоване поблизу генераторів системи (джерело живлення) враховуємо зменшенням е. р. с. генераторів до =1.

Визначимо опори схеми рис. при базовій потужності:

Реактивний опір енергосистеми, в.о.:

=100/4400=0,022

Реактивний і активний опір високовольтної лінії електропередач обраного варіанта для (одноланцюгової при к. з.) визначаємо таким чином. Беремо для обраного проводу лінії з табл. 2.3, 2.6 , питомий реактивний і активний опір проводу ділянки (реактивний опір проводу на 1 км, x0 , Ом активний опір проводу на 1 км, r0 , Ом) Активний опір лінії, в.о. (відносні одиниці),

=0,088.

Реактивний опір лінії, в.о. (відносні одиниці),

Розрахункова схема для визначення струмів к. з. для підстанції

Середня напруга на ділянці мережі (в точки к. з. К1)

=0,087.

	Потужність короткого замикання на шинах системи = 4400МВА
	Середня номінальна напруга з високої сторони напруження =115 кВ
	Питомий реактивний опір та довжина лінії = 12 км, = 0,406Ом
	Номінальна потужність трансформатора = 10000 МВА, Напруга короткого замикання трансформатора = 10,5%
	Середня номінальна напруга з низької сторони = 10,5кВ
	Питомий реактивний опір та довжина кабельної лінії =0,492 км, = 0,09 Ом
	Номінальна потужність трансформатора цеху №4 = 1000кВА, Напруга короткого замикання трансформатора =5,5 %

==115 кВ.

Опір трансформатора підстанції визначається таким чином.

Беремо з табл.3.1: =10,5== 10000 МВА.

Опір двохобмоткового трансформатора ГЗП визначається, в.о.:

=0,01.

=0,88•100/110,25=0,8

Активний опір кабельної лінії, в.о. (відносні одиниці),

=0,62•0,492•100/110,25=0,27

Реактивний опір кабельної лінії, в.о. (відносні одиниці),

=0,09•0,492•100/110,25=0,04

Схема заміщення	Розрахункові данні для відносних одиниць
	Надперехідна електрорушійна сила (е.р.с.) =1,0 Реактивний опір енергосистеми 1/0,022
	Реактивний опір лінії 2/0,087
	==115кВ
	Результуючий реактивний опір трансформатора ГЗП 3/0,01
	==10,5кВ
	Реактивний опір кабельної лінії 4/0,04
	=0,4 кВ

Схема заміщення для визначення струмів к. з. для підстанції.

4.2.1 Коротке замикання в точці К1

Результуючий опір ділянки мережі від генератора до точки замикання К1, в.о.,

=0,088

= 0,087+0,022=0,109

Базовий струм ділянки мережі до точки замикання К1, кА

= 100/ 115•1,73=0,5

Початкове значення періодичної складової струму к. з. в точці К1, кА,

=3,6.

4.2.2 Коротке замикання в точці К2

Результуючий опір ділянки мережі від генератора до точки замикання К2, в. о.,

=0,088+0,01=0,098.

=0,109+0,8=0,909.

Базовий струм ділянки мережі до точки замикання К2, кА,

=100/1,73•10,5=5,5.

Початкове значення періодичної складової струму к. з. в точці К2, кА,

=39

4.2.3 Коротке замикання в точці К3

Результуючий опір ділянки мережі від генератора до точки замикання К3, в. о.,

=0,098+0,27=0,368

=0,909+0,04=0,949.

Базовий струм ділянки мережі до точки замикання К3, кА,

=100/1,73•10,5=5,5.

Початкове значення періодичної складової струму к. з. в точці К3, кА,

=5,44

4.3 Визначення ударних струмів трифазного короткого замикання

Для вибору електричних апаратів і провідників по стійкості до струмів

к. з. необхідно розраховувати максимальне миттєве значення струму к. з., або ударний струм, який наступає через 0,01 с. з моменту виникнення короткого замикання. Ударний коефіцієнт та постійну часу ланцюга для кожної точки КЗ визначаємо по рис. 4.3 та результати зводимо в табл. 4.3.

Таблиця 4.3

Точка замикання	Результуючий опір ділянки мережі до точки замикання	Результуючий опір ділянки мережі до точки замикання	Відношення	Ударний коефіцієнт,	Постійна часу ланцюга к. з
К1	0,087	0,088	0,988636	1,005		0,0035
К2	0,909	0,098	9,27551	1,7		0,03
К3	0,949	0,368	2,578804	1,3		0,08

Ударний струм при к. з. в точці. У ланцюгах установок напругою вище

1000 в з переважаючим індуктивним опором ударний коефіцієнт .

Ударний струм в точці , кА,

=1,4•1,005•3,6=5,11.

Ударний струм при к., з. в точці , кА,

=1,4•1,7•5,5=13,09.

Ударний струм при к. з. в точці , кА,

=1,4•1,3•5,44=9,9

Для кола високої напруги трансформатора підстанції (точка К1, рис.4.1).

Діюче значення періодичної складової струму короткого замикання

=3,6 кА.

Для кола низької напруги трансформатора підстанції (точка К2, рис.4.1 ).

Діюче значення періодичної складової струму короткого замикання

==5,5кА.

Для кола кабельної лінії (точка К32, рис.4.1 ).

Діюче значення періодичної складової струму короткого замикання

==5,44кА.

4.4 Визначення теплового імпульсу

Для вибору апарата по термічній стійкості до короткого замикання визначимо тепловий імпульс, що впливає на вимикач при к. з. по формулі:

,

де - час відключення мережі.

- постійна часу ланцюга к. з., у ланцюгах установок напругою вище

1000 в з переважаючим індуктивним опором = с. [5];

Час відключення к. з., який потрібен для оцінки термічної стійкості апаратів, визначається:

.

Тут - час повного відключення мережі вимикачем - проміжок часу від подачі команди на відключення до моменту згасання дуги у всіх полюсах;

- час дії основного релейного захисту, можливо прийняти.

Час відключення к. з також залежить від ступені селективності, так для чарунки ліній, що відходять, на стороні кВ цей час дорівнює 0,5 с (точка К3), для чарунки секційного, та ввідного вимикача на стороні кВ час дорівнює 1 с (точка К2), длячарунки чарунки введення на стороні кВ час дорівнює 1,5 с (точка К3).

З урахуванням дійсних характеристик вимикачів одержимо, що час відключення к. з. знаходиться в межах [5],

Тепловий імпульс при к. з. в точці К1 (для = с), ,

=12,96•(1,5+0,0035)=19,48. (4.27)

Тепловий імпульс при к. з. в точці К2 (для =1,0 с), ,

=30,25(1+0,03)=31 (4.28)

Тепловий імпульс при к. з. в точці К3 (для = 0,5 с), ,

=29(0,5+0,08)=37,7, (4.29)

4.5 Перевірка обраних кабелів на термічну стійкість

Мінімальний переріз кабелю , на головній дільниці магістральної лінії ГЗП-4 , який задовольняє термічної стійкості від дії струмів КЗ:

,

де С - термічна функція,А.з1/2/мм2 (для алюмінієвих кабелів С =94)

Вк - тепловий імпульс, кА2.с. Для кабелів ліній, що відходять Вк3=1,59

65,32 ммІ.

Такім чином, мінімальний переріз кабелів на головних дільницях магістральних мереж, виходячи із термічної стійкості, приймається мм2.

Для магістральної ділянки обраний кабель задовольняє умовам термічної стійкості від дії струмів КЗ. Перевірка інших ділянок буде виконуватися у бакалаврський роботі.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Выс. шк., 1986.-400с

2. Федоров А.А., Каменева В.В Основы электроснабжение промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат., 1984.-484с.

3. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - М.: Энергия, 1980.-600с.

4. Неклепаев Б.Н. , Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирова-ния: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

5. Л.Н. Баптиданов, В.И. Тарасов. Основное электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для техникумов. Том І.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. 408 с.

6. Справочник по проектированию электроснабжения/ под ред. Ю.Г.Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

7. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под ред. Федорова А.А., Сербиновского Г.В. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1981.

8. Правила устройства электроустановок. Минэнерго СССР. - 6-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.

Размещено на Allbest.ru

...