Электроснабжение завода шахтного оборудования

Распределительные пункты (РП) 10 кВ служат для передачи электроэнергии без трансформации. Экономически целесообразно использование РП на больших по площади территориях и если от него отходят не менее 8-10 потребителей. Для нашего проекта от использования РП отказываемся. Для маломощных потребителей (150 - 200 кВ•А) установка трансформаторов не предусматривается, электроприемники цеха получают питание с шин ближайшей ТП кабельными ЛЭП 0,4 кВ.

При проектировании будем использовать комплектные трансформаторные подстанции (КТП), транспортируемые в собранном виде до места установки со всем оборудованием.

Размещать ТП будем исходя из того, что необходимо максимально обхватить территорию цеха, но при этом свести к минимуму затраты на коммуникационное оборудование внутри цеха, а также максимально уменьшить линии к ПГВ. В условиях взрывоопасной, жаркой и агрессивной среды, цеховые ТП не будут иметь сообщения в цеху, а огорожены глухой стенкой и иметь отдельный вход с наружи здания либо пристроены с наружи здания.

5.4 Выбор мощности и места размещения цеховых трансформаторных подстанций

Произведем выбор цеховых трансформаторных подстанций. Будем принимать к установке комплектные трансформаторные подстанции (КТП). При выборе числа и мощности трансформаторов будем учитывать условия резервирования потребителей.

Определение мощности трансформаторов производим исходя из оптимальной их загрузки в нормальном режиме [7].

При этом мощность трансформаторов (SТР) определяется по полной мощности цеха (SЦ) за максимально загруженную смену с учетом требований по надежности электроснабжения

	(40)

где N - число трансформаторов, о.е.; К3 - коэффициент оптимальной загрузки трансформаторов при работе в нормальном режиме, о.е.

Для трансформаторов цеховых подстанций следует, как правило, принимать следующие коэффициенты оптимальной загрузки [7]:

- для цехов с преобладающей нагрузкой 1-й категории - 0,65-0,7;

- для цехов с преобладающей нагрузкой 2-й категории - 0,7-0,8;

- для цехов с преобладающей нагрузкой 3-й категории - 0,9-1,0.

При выборе мощности трансформаторов следует стремиться к установке трансформаторов не более трех-четырех мощностей. Это облегчает замену поврежденных трансформаторов и ведет к сокращению складского резерва трансформаторов. Выбранные трансформаторы необходимо проверить на перегрузочную способность [9].

Если нагрузка цеха не превышает 150-200 кВ•А, то в данном цехе ТП не предусматриваем, а электроприемники цеха включаются с шин ближайшей ТП по сети 0,4 кВ.

Порядок выбора мощности и расчета потерь в трансформатора рассмотрим на примере цеха № 9 (сборочный цех).

Расчетная мощность трансформатора данного цеха:



Так как распределительные (цеховые) трансформаторы 10/0,4 выпускаются мощностью до 2500 кВ•А, то необходимо определить число трансформаторов для обеспечения питания данного цеха при условно заданной мощности 1600 кВ•А.

Таким образом, для электроснабжения цеха № 9, относящегося ко второй категории по надежности электроснабжения (таблица 2), необходимо установить одну двухтрансформаторную подстанцию с трансформаторами номинальной мощностью по 1600 кВ•А.

Выбираем для установки в цехе № 9 подстанцию типа 2КТП-СЭЩ-П-1600/10/0,4-УЗ [10], укомплектованную силовыми масляными трансформаторами герметичного исполнения ТМГ-СЭЩ-1600/10/0,4 У3 [10].

В дальнейшем (при построении схемы транспорта электроэнергии) определим тип устройства высокого напряжения КТП.

Проверка трансформаторов на перегрузочную способность:

,

.

Данные трансформаторы обеспечивают резервирование.

Результаты выбора числа, мощности цеховых трансформаторных подстанций и коэффициентов их загрузки в нормальном и послеаварийном режимах сведены в таблицу 12.



Таблица 12 - Число и мощность цеховых ТП 10/0,4 кВ

Наименование цеха	, кВ·А	Число и мощность КТП
Склад комплектующих изделий	56,8	СП1	-	-
Кузнечный цех	1204,3	2КТП-СЭЩ-П-1000/10/0,4-УХЛ1	0,6	1,204
Чугунолитейный цех	1456,1	2КТП-СЭЩ-П-1000/10/0,4-УХЛ1	0,73	1,46
Очистные сооружения	1091,3	2КТП-СЭЩ-П-1000/10/0,4-УХЛ1	0,54	1,09
Насосная	2986,0	2КТП-СЭЩ-П-2500/10/0,4-УХЛ1	0,6	1,19
Кислородная станция	1593,2	2КТП-СЭЩ-П-1250/10/0,4-УХЛ1	0,637	1,274
Цех термообработки	1527,9	2КТП-СЭЩ-П-1250/10/0,4-УХЛ1	0,611	1,222
Испытательная станция	1231,6	2КТП-СЭЩ-П-1000/10/0,4-УХЛ1	0,616	1,232
Сборочный цех	2297,2	2КТП-СЭЩ-П-1600/10/0,4-УХЛ1	0,72	1,44
Сталелитейный цех	1242,0	2КТП-СЭЩ-П-1000/10/0,4-УХЛ1	0,621	1,242
ЦЗЛ	119,0	СП2	-	-
РМЦ	575,5	1КТП-СЭЩ-П-630/10/0,4-УХЛ1	0,91	-
Компрессорная станция	684,7	2КТП-СЭЩ-П-630/10/0,4-У3	0,54	1,09
Блок складов	103,8	СП3	-	-
Административный корпус, маркетинг	102,2	СП4	-	-
Бытовые помещения	115,6	СП5	-	-
Гараж	106,5	СП6	-	-
Магазин	41,3	СП7	-	-
Медпункт	76,3	СП8	-	-
Столовая	108,5	СП9	-	-

Размещать цеховые подстанции необходимо, по возможности, в центре электрических нагрузок (ЦЭН) цеха. При отсутствии места в ЦЭН допускается их смещение в сторону питания. При наличии в цехе пожаро-взрывоопасных зон и химически агрессивных сред размещение ТП не допускается [1].

В этом случае необходимо сооружать пристроенные или отдельно стоящие подстанции.



5.5 Потери мощности в трансформаторах цеховых подстанций

Рассчитаем потери в трансформаторах. Потери активной и реактивной мощностей в трансформаторе определяются по формулам:

где , , , - потери холостого хода и короткого замыкания.

Таблица 13 - Справочные характеристики трансформаторов 10/0,4 кВ

Тип трансформатора	, %	%	кВт	кВт
ТМГ-1000/10/0,4	1,4	5,5	2,45	11
ТМГ-1600/10/0,4	1,3	5,5	3,3	16,5
ТМГ-630/10/0,4	2	5,5	1,05	7,8
ТМГ-400/10/0,4	2,1	4,5	0,83	5,5
ТМГ-2500/10/0,4	1	6,5	3,85	23,5
ТМГ-250/10/0,4	1,9	5	0,55	4,2
ТМГ-1250/10/0,4	1,5	5,5	1,6	14,7

Расчет произведем на примере сборочного цеха.

Марка трансформаторов ТМГ-1600/10/0,4.

, , , , .

Потери холостого хода и короткого замыкания:



кВ·Ар;

кВ·Ар.

Потери активной и реактивной мощностей в трансформаторе для нормального режима работы:

кВт;

кВ·Ар.

Расчет потерь мощностей для трансформаторов остальных цехов сведем в таблицу 14.

Таблица 14 - Потери в трансформаторах 10/0,4 кВ

№ цеха на плане	Тип трансформа-тора	кВт	кВт	кВ·Ар	кВ·Ар	кВт	кВ·Ар	кВ·А
	СП1	-	-	-	-	-	-	-
	ТМГ-1000/10/0,4	2,45	11	14,0	55,0	6,88	37,9	38,52
	ТМГ-1000/10/0,4	2,45	11	14,0	55,0	7,83	42,7	43,37
	ТМГ-1000/10/0,4	2,45	11	14,0	55,0	6,50	36,0	36,60
	ТМГ-2500/10/0,4	3,85	23,5	25,0	162,5	11,93	79,3	80,14
	ТМГ-1250/10/0,4	1,6	14,7	18,8	68,8	6,18	51,4	51,82
	ТМГ-1250/10/0,4	1,6	14,7	18,8	68,8	5,94	50,3	50,68
	ТМГ-1000/10/0,4	2,45	11	14,0	55,0	6,99	38,4	39,06
	ТМГ-1600/10/0,4	3,3	16,5	20,8	88,0	10,88	64,4	65,32
	ТМГ-1000/10/0,4	2,45	11	14,0	55,0	7,02	38,6	39,24
	СП2	-	-	-	-	-	-	-
	ТМГ-630/10/0,4	1,05	7,8	12,6	34,7	5,33	39,5	39,90
	ТМГ-630/10/0,4	1,05	7,8	12,6	34,7	3,24	30,3	30,42
	СП3	-	-	-	-	-	-	-
	СП4	-	-	-	-	-	-	-
	СП5	-	-	-	-	-	-	-
	СП6	-	-	-	-	-	-	-
	СП7	-	-	-	-	-	-	-
	СП8	-	-	-	-	-	-	-
	СП9	-	-	-	-	-	-	-

5.6 Транспорт электрической энергии в системе распределения

По территории завода распределение электрической энергии осуществляется кабельными линиями.

Рисунок 14 - Схема транспортировки электрической энергии по территории завода шахтного оборудования



5.7 Выбор сечения и марки проводников системы распределения

При выборе способа прокладки силовых кабелей, согласно [7], необходимо учитывать следующие рекомендации:

- при прокладке в земле в одной траншее допускается прокладывать не более шести кабелей;

- при числе кабелей более 20 рекомендуется прокладка на эстакадах.

Прокладка кабельных линий в траншеях не допускается при агрессивных грунтах и при возможных разливах расплавленных металлов [1]. Для передачи в одном направлении мощности более 15-20 МВ•А рекомендуется применять токопроводы [1].

Трассы кабельных линий электропередачи приведены на рисунке 14.

Сечение жил кабеля должно соответствовать допустимой токовой нагрузке для участка трассы с наихудшими условиями охлаждения. Выбор сечения кабельных линий производится в соответствии с требованиями [1] с учетом нормальных и послеаварийных режимов работы электрической сети и перегрузочной способности кабелей различной конструкции.

При прокладке кабельных линий в земле допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля в нормальном режиме определяется по выражению

	(41)

где - поправочный коэффициент, учитывающий фактическую температуру окружающей среды; - поправочный коэффициент, учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле; IТ - допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля по таблицам [1] для различных марок и условий прокладки кабеля.

При проверке сечения кабеля по условиям послеаварийного режима для кабельных линий напряжением до 10 кВ необходимо учитывать допустимую перегрузку.

Допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля в послеаварийном режиме определяется по выражению

	(42)

где - коэффициент допустимой перегрузки, который зависит от вида изоляции кабеля.

Выберем кабели линии от ПГВ до цеха №5 (насосная).

В цехе установлена двухтрансформаторная подстанция (КТП 2х2500).

Расчетный ток линии в нормальном режиме

где nКТП - число КТП, установленных в цехе; nТР - число трансформаторов, установленных в цехе.

В послеаварийном режиме - ток линии сразу всей КТП:

Выбор кабеля производим по нагреву током нормального режима с учетом поправочных коэффициентов.

По таблице стандартных сечений предварительно намечаем кабель сечением 70 мм2 с допустимым длительным током 210 А.

где IТ = 210 А - допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля по таблицам ПУЭ для токопроводящей алюминиевой жилы сечением 70 мм2 с изоляцией из сшитого полиэтилена, А; k2 = 0,9 - поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле; k1 - поправочный коэффициент для кабелей в зависимости от удельного теплового сопротивления земли (для нормальной почвы k1 = 1); kп = 1,1 - коэффициент перегрузки (при послеаварийном режиме для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена - 10 %). По послеаварийной перегрузке кабель проходит.

Окончательно принимаем кабель марки 3АПвПг-1х70. После расчета тока короткого замыкания данный кабель проверяется на термическую стойкость.

Результаты расчетов по выбору и проверке кабельных линий электропередачи цехов сведены в таблицу 15.

Таблица 15 - Выбор кабельных линий системы распределения	Марка кабеля	АВВГнг-0,4-4х50	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х70	АВВГнг-0,4-4х150	3АПвПГ-10-1х16	6АПвПГ-10-1х16	АВВГнг-0,4-4х95	АВВГнг-0,4-4х185	АВВГнг-0,4-4х240	АВВГнг-0,4-4х240	АВВГнг-0,4-4х35	АВВГнг-0,4-4х70	АВВГнг-0,4-4х150	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х120	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х95
	Iдоп.пар, А	199,7	118,0	118,0	141,6	228,7	190,6	133,7	125,8	203,3	203,3	370,3	90,8	68,1	357,0	471,9	562,7	562,7	157,3	254,4	390,3	190,6	321,3	203,2	231,4
	Iдоп.нр, А	181,5	107,3	107,3	128,7	207,9	173,3	121,6	114,4	184,8	184,8	336,6	82,5	61,9	324,5	429,0	511,5	511,5	143,0	231,0	336,6	173,3	292,1	184,8	210,4
	КП	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1
	К2	1,0	0,75	0,75	0,90	0,90	0,75	0,85	0,80	0,80	0,80	0,90	1,0	0,75	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	0,9	0,75	0,90	0,80	0,75
	К1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	Fст, мм2	50	35	35	35	70	70	35	35	70	70	150	16	16	95	185	240	240	35	70	150	70	125	70	95
	Iр.пар, А	164,0	84,2	80,1	60,0	175,6	147,6	94,6	75,6	170,5	162,9	343,5	44,2	37,6	299,6	414,2	554,0	471,4	119,0	220,2	313,2	-	-	-	-
	Ip.нр, А	82,0	42,1	40,0	30,0	87,8	73,8	47,3	37,8	85,2	81,4	171,8	22,1	18,8	149,8	207,1	277,0	235,7	59,6	110,1	156,6	1625,5	273,8	189,2	192,5
	Sp, кВ·А	56,8	1367,6	1456,1	1091,3	3089,8	2684,5	1719,8	1375,1	3100,2	2961,8	119,0	803,0	684,7	103,8	143,5	191,9	163,3	41,30	76,3	108,5	2596,0	4980,0	3440,0	3500,0
	Кабельная линия	СП6-СП1	ПГВ-ТП2	ПГВ-ТП3	ТП6-ТП4	ПГВ-ТП5	ПГВ-ТП6	ТП10-ТП7	ПГВ-ТП8	ПГВ-ТП9	ПГВ-ТП10	ТП12-СП2	ТП9-ТП12	ПГВ-ТП13	ТП5-СП3	ТП8-СП4	ТП7-СП5	ТП2-СП6	СП4-СП7	СП5-СП8	ТП12-СП9	ПГВ-Н3	ПГВ-Н5	ПГВ-Н10	ПГВ-Н13
	№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24

6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение коротких замыканий (КЗ) в сети. Для снижения ущерба, обусловленного выходам из строя электрооборудования при протекании КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения, необходимо правильно определить токи КЗ и после чего выбрать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ. При возникновении КЗ имеет место увеличение токов в фазах системы по сравнению с их значениями в нормальном режиме работы.

Определение токов КЗ зависит от требований к точности результатов, от исходных данных и цели расчета. В общем случае токи КЗ определяются переходными процессами в электрических цепях. Расчет токов КЗ в электрических сетях промышленных предприятий несколько отличается от расчетов, осуществляемых в электрических сетях и системах. Это объясняется возможностью не выделять (не учитывать) турбо- и гидрогенераторы электростанций, подпитку от нескольких источников питания, работу разветвленных сложных кольцевых схем, свойства дальних ЛЭП, действительные коэффициенты трансформации.

Для выбора аппаратов и проводников, для определения воздействия на несущие конструкции при расчете токов КЗ исходят из следующих положений:

- все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки, работают с номинальной нагрузкой;

- синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства быстродействующей форсировки возбуждения;

- короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ имеет наибольшее значение;

- электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе;

- расчетное напряжение каждой ступени принимают на 5% выше номинального напряжения сети.

Расчётным видом для выбора или проверки электрооборудования обычно является трёхфазное короткое замыкание. Для решения большинства технических задач вводят допущения, которые не дают существенных погрешностей:

не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчётную схему;

трёхфазная сеть принимается симметричной;

не учитываются токи нагрузки;

не учитываются ёмкостные токи в ВЛ и КЛ;

не учитывается насыщение магнитных систем;

не учитываются токи намагничивания трансформатора.

Учитывают влияние на токи КЗ присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей. Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не учитывают:

при единичной мощности электродвигателей до 100 кВт;

если электродвигатели отдалены от места КЗ ступенью трансформации.

В электроустановках напряжением выше 1000 В учитывают индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий, токопроводов. Активное сопротивление следует учитывать только для воздушных линий с проводами малых площадей сечений и стальными проводами, а также для протяжённых кабельных сетей малых сечений с большим активным сопротивлением.

В электроустановках напряжением до 1000 В учитывают индуктивные и активные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи. При этом следует отметить, что влияние сопротивления энергосистемы на результаты расчета токов КЗ на стороне до 1000 В невелико. Поэтому в практических расчётах сопротивлением на стороне 10 кВ часто пренебрегают, считая его равным нулю. В случае питания электрических сетей напряжением до 1000 В от понижающих трансформаторов при расчете токов КЗ следует исходить из условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному значению.

Требования к расчёту токов КЗ для релейной защиты и системной автоматики несколько отличаются от требований к расчёту для выбора аппаратов и проводников. Требования к точности расчётов токов КЗ для выбора заземляющих устройств невысоки из-за низкой точности методов определения других параметров, входящих в расчёт заземляющих устройств (например, удельного сопротивления грунта). Поэтому для выбора заземляющих устройств допускается определять значения токов КЗ приближенным способом.

Расчётная схема для определения токов КЗ (рисунок 15) представляет собой схему в однолинейном исполнении, в которую введены элементы оказывающие влияние на ток КЗ, связывающие источники электроэнергии с местом КЗ. Расчётная схема должна учитывать перспективу развития внешних сетей и генерирующих источников, с которыми электрически связывается рассматриваемая установка.

По расчётной схеме составлена схема замещения (рисунок 15), в которой трансформаторные связи заменяют электрическими. Элементы системы электроснабжения, связывающие источники электроэнергии с местом КЗ, вводят в схему замещения сопротивлениями, а источники энергии - сопротивлениями и ЭДС. Сопротивления и ЭДС схемы замещения должны быть приведены к одной ступени напряжения.



Рисунок 15 - Электрическая схема и схема замещения

Определим токи симметричного трехфазного замыкания методом эквивалентных ЭДС [11].

Расчет производим исходя из следующих положений. Все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки, работают с номинальной нагрузкой. Синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства быстродействующей форсировки возбуждения. Короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ имеет наибольшее значение. Электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе. Расчетное напряжение каждой ступени принимают на 5 % выше номинального напряжения сети (среднее номинальное напряжение).

При расчете токов КЗ на напряжении выше 1000 В учитываем только сопротивления линий электропередачи и обмоток электрических машин, реакторов. Сопротивлениями контактов, шин, трансформаторов тока и т.д. пренебрегаем в виду их малости.

Расчет будем вести в относительных единицах, приведенных к базисным условиям.

Принимаем за базисное условие Sб=Sтр=25 МВ•А; Uб1=115 кВ; IК=7 кА.

Базисный ток

Сопротивление системы

Сопротивление воздушной линии

где r0=0,3007 Ом/км - удельное активное сопротивление линии, провод АС-95/16 [3, табл. 3.29]; x0=0,43 Ом/км - удельное реактивное сопротивление линии, провод АС-95/16 [3, табл. 3.29]; l - длина линии (исходные данные 2,0 км.).

Точка К-1

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К-1



Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К1

.

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ

Ударный коэффициент для времени t=0,01c.

Ударный ток КЗ

Точка К-2

Принимаем за базисное условие Sб=25 МВ•А; Uб2=10,5 кВ.

Сопротивление трансформатора:



Поскольку в системе электроснабжения значительную долю нагрузки составляют электрические двигатели, которые дают подпитку результирующему току КЗ, принимаем решение установить токоограничивающий реактор для уменьшения величины тока КЗ с целью облегчения условий коммутации в распределительной сети.

Выбираем реактор РБДГ-10-1000-0,25У3 с номинальным индуктивным сопротивлением

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К-2

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ:

.

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ



Ударный коэффициент для времени t=0,01c.

Ударный ток

Ток подпитки АД учитываем при одном включенном секционном выключателе.

Тип АД (цех №3): 4АЗМ-1250/10000-УХЛ4, общее число двигателей 2 шт, SДВ = 1420 кВ•А, х'd = 0,2 о.е., ЕАД = 0,9 о.е. Согласно таблице 15 двигатели запитаны кабелем сечением 70 мм2.

Сопротивление кабельной линии ГПП-АД-1250:

где r0 = 0,443 Ом/км и x0 = 0,086 Ом/км - удельное активное и реактивное сопротивление кабельной линии 10 кВ, питающей среднестатистический двигатель 4АЗМ-1250/10000-УХЛ4.



Ток одного двигателя ГПП:

Тип АД (цех №5): 4АЗМ-2000/10000-УХЛ4, общее число двигателей 2 шт, SДВ = 2247 кВ•А, х'd = 0,2 о.е., ЕАД = 0,9 о.е. Согласно таблице 15 двигатели запитаны кабелем сечением 120 мм2.

Сопротивление кабельной линии ГПП-АД-2000:

где r0 = 0,258 Ом/км и x0 = 0,081 Ом/км - удельное активное и реактивное сопротивление кабельной линии 10 кВ, питающей среднестатистический двигатель 4АЗМ-2000/10000-УХЛ4.

Ток одного двигателя ГПП:

Тип АД (цеха №10 и №13): 4АЗМ-1600/10000-УХЛ4, общее число двигателей 4 шт, SДВ = 1818 кВ•А, х'd = 0,2 о.е., ЕАД = 0,9 о.е. Согласно таблице 15 двигатели запитаны кабелем сечением от 70 до 95 мм2. Для расчетов примем наименьшие значения сопротивления, т.е. АПвПг - 1х95.

Сопротивление кабельной линии ГПП-АД-1600:

где r0 = 0,329 Ом/км и x0 = 0,089 Ом/км - удельное активное и реактивное сопротивление кабельной линии 10 кВ, питающей среднестатистический двигатель 4АЗМ-1600/10000-УХЛ4.

Ток одного двигателя ГПП:

Подпитка рассчитывается при одном включенном секционном выключателе. Результирующее значение периодической составляющей тока КЗ с учетом подпитки от электродвигателей:

Ударный ток КЗ в точке К-2:



где kуд - ударный коэффициент (по таблице 6.3) [11].

Точка К-3

Расчет проводим в именованных единицах. Систему принимаем системой бесконечной мощности, сопротивление системы равно нулю.

Сопротивление силового трансформатора ТМ-2500

Сопротивление трансформатора тока не учитываем.

Сопротивление выключателя

rкв = 0,1 мОм; xкв = 0,05 мОм.

Сопротивление контактов:

Ї для контактных соединений шинопроводов: rкш = 0,01 мОм;

Ї для контактных соединений коммутационного аппарата: rк.к=0,5 мОм. осветительный электрический напряжение трансформаторный

Сопротивление дуги: rд = 3 мОм

Сопротивление шинопровода:

rш = 0,016 мОм; xш = 0,007мОм.

Результирующее сопротивление схемы замещения



Ток трехфазного КЗ в точке К3

Ударный ток

Таблица 16 - Расчет токов короткого замыкания

Точка КЗ	Напряжение UН, кВ	Iпо, кА	iуд, кА	kУД
К - 1	110,0	6,7	18,86	1,55
К - 2	10,0	7,47	19,01	1,95
К - 3	0,4	38,75	61,2	1,3

Определение расчетных токов для релейной защиты

В отличие от выбора оборудования, в процессе которого рассчитывается максимальный ток КЗ, в релейной защите необходим также расчет минимального тока КЗ, как наихудшего случая для проверки чувствительности выбранной аппаратуры РЗ.

Расчет минимального тока КЗ предполагает учет:

- влияния работы системы в минимальном режиме с параметрами ;

- влияния РПН трансформатора ГПП (при изменении положения РПН меняется результирующее сопротивление трансформатора);

- уменьшение токов при КЗ через переходное сопротивление - дугу (учитывается на стороне 0,4-0,69 кВ);

- влияние двухфазного КЗ (в общем виде учитывается как ) по отношению к трехфазному.

Расчет токов КЗ производится в именованных единицах.

Выбираем базисные величины: SБ = 25 МВ·А (соответствует мощности системы), кВ.

Сопротивление системы, приведенное к базисным условиям:

В минимальном режиме работы системы её сопротивление увеличивается на 30% и составит:

Сопротивление воздушной линии

При определении минимального первичного тока будем считать, что одна линия отключена.

Результирующее индуктивное сопротивление схемы замещения до точки К-1:

Полное сопротивление до точки К1:

Определим максимальное и минимальное сопротивление трансформатора ТРДН-25000/110/10 по выражению:

; , напряжения, соответствующие крайним ответвлениям, равны: , .

Тогда

;

.

Максимальный и минимальный первичные токи, проходящие через защищаемый трансформатор при коротком замыкании между тремя фазами на шинах 10 кВ:



7. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Все элементы системы электроснабжения выбираются по номинальным параметрам при нормальном режиме работы системы электроснабжения и должны соответствовать условиям окружающей среды [7]. Номинальное напряжение аппарата соответствует классу его изоляции. Условие выбора:

	(43)

где UН.А - номинальное напряжение аппарата, кВ; UН.С - номинальное напряжение сети, кВ.

При протекании тока аппарат должен работать длительное время без допустимого перегрева.

	(44)

где IН.А - номинальный ток аппарата, А; Iр.max - наибольший ток утяжеленного режима сети, А.

Основные условия проверки элементов в аварийном режиме:

- электродинамическая стойкость

	(45)

где iдин - ток электродинамической стойкости аппарата, кА; iуд - ударный ток при коротком замыкании в сети, кА.

- термическая стойкость



	(45)

где IТ - ток термической стойкости аппарата, кА; tТ - допустимое время протекания тока КЗ, с; ВК - тепловой импульс, кА2•с.

- коммутационная способность

	(46)

где Iотк.а - ток отключения аппарата, кА; IП0 - начальное значение периодической составляющей КЗ, кА.

7.1 Выбор и проверка основного высоковольтного оборудования

Выбор и проверка выключателей 110 кВ

Ток в питающей линии ВЛ-110 в нормальном режиме,

А,

Ток в линии в послеаварийном режиме (ПАР):

А,

Предварительно выбираем элегазовый баковый выключатель марки ВЭБ-110II УХЛ1 с пружинным приводом ППрК-2400.

Тогда тепловой импульс равен:



где - постоянная времени затухания апериодической составляющей;

- время отключения КЗ (сумма времени действия основной защиты трансформатора (дифференциально-фазная защита от всех видов КЗ) и времени отключения выключателя [11].

Таблица 17 - Проверка высоковольтных выключателей

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки

Вывод: выключатель по условиям проверки проходит.

Выбор и проверка разъединителей 110 кВ

Разъединители используются для создания видимого разрыва, а так же для отключения зарядных токов ВЛ и токов намагничивания трансформатора.

Предварительно выбираем разъединитель марки РНДЗ-2-110/1000У1 - разъединитель наружной установки, двухколонковый, с заземляющими ножами.

Таблица 18 - Выбор разъединителя 110 кВ

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки

Вывод: разъединитель по условиям проверки проходит.

Выбор и проверка выключателей 10,0 кВ

Выбираем выключатель на отводе трансформатора ТРДН-25000/110.

Максимальный рабочий ток (мощность после компенсации реактивной мощности):

Максимальный рабочий ток

Ток в послеаварийном режиме:

После нахождения токов на вводах 10 кВ необходимо определиться с выбором типа ячеек КРУ.

Предварительно выбираем для установки шкафы КРУ марки D-12Р «Классика»

Предварительно выбираем вакуумный выключатель VD4-10, компании ABB.

Определим для выключателя ток при полуторократной перегрузке трансформатора ПГВ



Тепловой импульс:

где - постоянная времени затухания апериодической составляющей.

- время отключения КЗ (сумма времени действия основной защиты секции 10кВ (дифференциально-фазная защита шин) и времени отключения выключателя [11].

Таблица 19 - Выбор и проверка выключателя на вводе в РУ 10 кВ

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки

Выбираем на отходящие линии выключатели вакуумные типа BB/TEL-10-20/630 У2 (Iотк.н = 20кВА, iдин.m =51 кА).

Тепловой импульс:

где - постоянная времени затухания апериодической составляющей.

- время отключения КЗ (сумма времени действия основной защиты фидера 10 кВ (токовая отсечка) и времени отключения выключателя [11].

Таблица 20 - Выбор и проверка выключателя 10 кВ отходящих линий

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки

Вывод: выключатели по условиям проверки проходят.

Выбор и проверка выключателей нагрузки 10 кВ

На магистральных линиях, на вводах распределительных трансформаторов цеховых ТП устанавливаются выключатели нагрузки.

Предварительно выбираем выключатель нагрузки марки BНПР-6-400/20-У2 с предохранителем марки ПКТ102-10-20-31.5У3 с номинальным током отключения 20 кА.

Условия выбора и проверки приведены в таблице 21.

Таблица 21 - Выбор выключателя нагрузки 10,0 кВ

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки

Вывод: выключатель нагрузки по условиям проверки проходит.



7.2 Выбор и проверка коммутационных аппаратов 0,4 кВ

К коммутационным аппаратам 0,4 кВ широкое применение в настоящее время получили автоматические выключатели (автоматы).

Выключатели автоматические служат для коммутации электрических цепей в нормальном режиме и отключения тока: при коротких замыканиях, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения.

Все аппараты должны:

- соответствовать условиям окружающей их среды и роду установки;

- иметь номинальные параметры (ток, напряжение);

- удовлетворять условиям работы в нормальном режиме;

- быть устойчивыми к токам КЗ.

Выбираем автоматический выключатель на стороне 0,4 кВ для самой загруженной трансформаторной подстанции ТП№9 (сборочный цех).

Выбираем выключатель SACE Emax Х1, компании АВВ.

Таблица 22 - Выбор коммутационных аппаратов 0,4 кВ

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки

Выключатель по условиям проверки проходит.

Уставка тока срабатывания защиты от перегрузки:



Принимаем уставку теплового расцепителя Iрасц = 5600 А.

7.3 Выбор и проверка вспомогательного электрооборудования

К вспомогательному оборудованию относятся трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Выбор и проверка трансформаторов тока (ТТ)

По напряжению и току в первичной обмотке ТТ выбираем выносные трансформаторы тока марки ТОЛ-10, присоединенные к СШ ПГВ 110 кВ. Так как ТТ используется для подключения измерительного прибора технического учета электрической энергии, то выбираем класс точности 1,0. Этому классу точности соответствует сопротивление вторичной обмотки z2ном = 0,8 Ом [10].

Таблица 23 - Выбор трансформатора тока 10 кВ.

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки

Проверка на электродинамическую и термическую стойкость не проводится, т.к. это шинный трансформатор тока.

Трансформаторы тока включены по схеме «неполной звезды».



Рисунок 7.1 - Схема подключения счетчика через трансформаторы тока

Проверка соответствия класса точности

Суммарное сопротивление приборов

Сопротивление соединительных проводов при l = 6 м, Iр =

Сопротивление контактов rк принимаем 0,05 Ом (т.к. приборов не более 3). Тогда

Перечень приборов, подключенных к ТТ, приведен в таблице 24.



Таблица 24 - Параметры приборов, подключенных к трансформаторам тока

Прибор	Количество	Sпр.А, В•А	Sпр.С, В•А
Амперметр ЩП02М	2	1х2,5	1х2,5
Счетчик активной и реактивной энергии СЭТ - 4ТМ.03М	1	1х1,5	1х1,5

Трансформатор тока по условиям проверки проходит.

На стороне 110кВ принимаются к установке встроенные в элегазовый выключатель ВЭБ трансформаторы тока ТВГ-110-0,5-200/5 для измерений и ТВГ-110-10Р-200/5 для релейной защиты.

Таблица 25 - Выбор трансформатора тока 110 кВ

Условия выбора	Каталожные данные аппарата	Расчетные параметры цепи
UУСТ ? UНОМ	UНОМ = 110 кВ	UУСТ = 110 кВ
IРАБ.МАК ? IН	IН = 200 А	IРАБ.МАК.= 154,97 А
iУД ? IДИН	I ДИН =20кА	iУД = 18,86 кА

Рисунок 7.2 - Схема подключения счетчика через трансформатор напряжения

Выбор и проверка трансформаторов напряжения (ТН)

Выбираем антирезонансный трансформатор напряжения марки НАМИТ-10-2-УХЛ2, установленный на СШ ПГВ 10,0 кВ.

Таблица 26 - Проверка трансформатора напряжения

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки

Таблица 27 - Параметры приборов, подключенных к ТН

Прибор	Количество	Sпр, В•А	S?пр, В•А
Вольтметр ЩП02М	1	2,5	2,5
Счетчик активной и реактивной энергии СЭТ - 4ТМ.03М	14	1,5	35

На стороне 110кВ ПГВ выбираются масляные каскадные однофазные трансформаторы напряжения НКФ-110-83У1 и принимаются к установке.



8. ПРОВЕРКА КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ

Максимально допустимые кратковременные повышения температуры при КЗ для силовых кабелей принимаются: с изоляцией из сшитого полиэтилена до 10 кВ с алюминиевыми жилами - 200 0С. Определим минимальное сечение кабельной линии, отходящей от ПГВ (для кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена и алюминиевыми жилами С = 95 А/с1/2мм2 [13]):

	(47)

где - тепловой импульс КЗ.

Тогда минимально допустимое сечение по нагреву при коротком замыкании составит:

Ближайшее большее стандартное сечение 70 мм2.

Таким образом, все отходящие от ПГВ кабельные линии, питающие ответственных потребителей, выбранные сечением менее 70 мм2, меняем соответственно на АПвПг-10-1Ч70. Данное сечение проходит по термической стойкости.

Скорректированные марки кабельных линий приведены в таблице 28.

Таблица 28 - Выбор кабельных линий системы распределения	Марка кабеля	АВВГнг-0,4-4х50	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х35	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х70	АВВГнг-0,4-4х150	3АПвПГ-10-1х16	6АПвПГ-10-1х16	АВВГнг-0,4-4х95	АВВГнг-0,4-4х185	АВВГнг-0,4-4х240	АВВГнг-0,4-4х240	АВВГнг-0,4-4х35	АВВГнг-0,4-4х70	АВВГнг-0,4-4х150	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х120	6АПвПГ-10-1х70	6АПвПГ-10-1х95
	Iдоп.пар, А	199,7	190,6	190,6	228,7	228,7	190,6	216,0	203,3	203,3	203,3	370,3	254,1	190,6	357,0	471,9	562,7	562,7	157,3	254,4	390,3	190,6	321,3	203,2	231,4
	Iдоп.нр, А	181,5	173,3	173,3	207,9	207,9	173,3	196,4	184,8	184,8	184,8	336,6	231,0	173,3	324,5	429,0	511,5	511,5	143,0	231,0	336,6	173,3	292,1	184,8	210,4
	КП	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1
	К2	1,0	0,75	0,75	0,90	0,90	0,75	0,85	0,80	0,80	0,80	0,90	1,0	0,75	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	0,9	0,75	0,90	0,80	0,75
	К1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0 ...

Подобные документы

• Электроснабжение завода среднего машиностроения

  Определение силовых нагрузок цехов. Построение картограммы электрических нагрузок. Выбор напряжения питающей и распределительной сети. Выбор типа и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Компенсация реактивной мощности на напряжении до 1 кВ.
  
  курсовая работа [663,4 K], добавлен 16.05.2016
  

• Электроснабжение завода электротермического оборудования

  Расчет электрических нагрузок предприятия. Определение центра электрических нагрузок. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения. Компенсация реактивной мощности в сетях общего назначения.
  
  курсовая работа [255,8 K], добавлен 12.11.2013
  

• Электроснабжение машиностроительного завода

  Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа цеховых трансформаторных подстанций. Технико-экономическое обоснование электрических схем. Компенсация реактивной мощности подстанции, релейная и газовая защита.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 07.03.2012
  

• Электроснабжение завода торгового машиностроения

  Характеристика электроприемников завода. Расчет электрических и силовых нагрузок, составление их картограммы. Определение количества и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Подбор электрического оборудования. Выбор схемы внешнего электроснабжения.
  
  курсовая работа [528,6 K], добавлен 07.02.2014
  

• Электроснабжение завода по переработке нефти

  Проект внутреннего и внешнего электроснабжения нефтеперерабатывающего завода. Расчет электрических нагрузок, выбор числа цеховых трансформаторов, силовых кабелей; компенсация реактивной мощности. Выбор оборудования и расчет токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [452,4 K], добавлен 08.04.2013
  

• Электроснабжение первого механического завода

  Характеристика среды производственных помещений и потребителей электроэнергии. Расчет электрических нагрузок, выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Проектирование системы внешнего и внутреннего электроснабжения, компенсация реактивной мощности.
  
  дипломная работа [456,6 K], добавлен 26.09.2011
  

• Электроснабжение нефтеперерабатывающего завода

  Краткие сведения о проектируемом предприятии и о питающей энергосистеме. Расчет электрических нагрузок предприятия, компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных установок. Выбор мощности силовых трансформаторов ГПП, внутризаводских подстанций.
  
  дипломная работа [536,2 K], добавлен 07.09.2010
  

• Проект системы электроснабжения оборудования для группы цехов "Челябинского тракторного завода – Уралтрак"

  Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия. Технико-экономическое обоснование схемы внешнего электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 13.03.2010
  

• Расчёт электрических нагрузок завода

  Расчёт нагрузок напряжений. Расчет картограммы нагрузок. Определение центра нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Варианты электроснабжения завода. Расчёт токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [840,8 K], добавлен 08.06.2015
  

• Проектирование системы электроснабжения завода станкостроения. Электроснабжение цеха обработки корпусных деталей

  Определение электрических нагрузок от силовых электроприёмников. Выбор количества и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Выбор напряжения и схемы электроснабжения. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор и проверка оборудования и кабелей.
  
  курсовая работа [817,1 K], добавлен 18.06.2009
  

• Расчет системы электроснабжения завода железнодорожного машиностроения

  Определение осветительной нагрузки цехов, расчетных силовых нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности. Определение потерь мощности и электроэнергии. Выбор параметров схемы сети электроснабжения.
  
  курсовая работа [4,4 M], добавлен 14.06.2015
  

• Проектирование системы электроснабжения группы цехов металлургического завода

  Расчёты электрических нагрузок и освещения для группы цехов металлургического завода. Выбор числа, мощности и типа цеховых трансформаторных подстанций предприятия. Определение напряжения внешнего электроснабжения. Полная расчетная нагрузка системы.
  
  дипломная работа [836,3 K], добавлен 04.06.2013
  

• Выбор и расчёт схем электроснабжения завода

  Выбор рода тока, напряжения и схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. Выбор и расчет числа и мощности цеховых трансформаторов и подстанции, марки и сечения кабелей, аппаратуры и оборудования устройств и подстанций. Компенсация реактивной мощности.
  
  курсовая работа [453,8 K], добавлен 08.11.2008
  

• Внутризаводское электроснабжение завода подшипников

  Проектирование системы внешнего электроснабжения. Определение центра электрических нагрузок предприятия. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Расчет потерь в кабельных линиях. Компенсация реактивной мощности. Расчет токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [273,0 K], добавлен 18.02.2013
  

• Проект электроснабжения цеха

  Расчет электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор места, числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Выбор схемы распределения энергии по заводу. Расчет токов короткого замыкания. Релейная защита, автоматика, измерения и учет.
  
  курсовая работа [704,4 K], добавлен 08.06.2015
  

• Электроснабжение отделочной фабрики текстильного комбината

  Расчёт электрических и осветительных нагрузок завода и цеха. Разработка схемы электроснабжения, выбор и проверка числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности. Выбор кабелей, автоматических выключателей. Расчет токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [511,9 K], добавлен 07.09.2010
  

• Электрооборудование и электрохозяйство нефтеперерабатывающего завода

  Электроснабжение промышленного предприятия. Определение расчетных электрических нагрузок. Выбор рационального напряжения питания. Расчет токов короткого замыкания. Выбор средств компенсации реактивной мощности. Расчет режима системы электроснабжения.
  
  дипломная работа [3,1 M], добавлен 19.06.2012
  

• Проект системы электроснабжения завода "Уральская кузница"

  Расчет электрических нагрузок систем электроснабжения. Нагрузка группы цехов. Обоснование числа, типа и мощности трансформаторных подстанций. Расчет токов короткого замыкания. Выбор токопроводов, изоляторов и средств компенсации реактивной мощности.
  
  дипломная работа [3,0 M], добавлен 06.04.2014
  

• Электроснабжение электровозоремонтного завода

  Расчет электрических нагрузок по ремонтно-механическому цеху и предприятию в целом. Выбор числа, мощности и типа трансформатора цеховых трансформаторных подстанций предприятия. Выбор величины напряжения и схемы внутреннего электроснабжения предприятия.
  
  дипломная работа [746,7 K], добавлен 06.04.2014
  

• Электроснабжение машиностроительного завода

  Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Расчет напряжения, схемы внешнего электроснабжения, трансформаторов ГПП. Технико-экономическое обоснование схем.
  
  дипломная работа [1,4 M], добавлен 30.04.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам