Выбор марки и сечений проводов и кабелей, линий, питающих РП.
1.Выбираем сечение провода по условию нагрева длительно допустимым током
Iдоп. > Iр. / Kп1, (8.41) [ 4 ]
где Kп1 = 0,94- поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей (таблица 2.12) [10]
Iдоп. > 11,3/0,94 =12,02А.
2. Выбираем сечение провода по условию соответствия номинальному току защитного аппарата.
Iдоп. > Iз.а. * кз / Kп1, (8.42) [ 4 ]
где Iз.а. = 16 А – номинальный ток расцепителя;
кз =1- коэффициент защиты (таблица 3.10) [10]
Iдоп. > 16 * 1 / 0,94 = 17,02 А.
3. Выбираем сечение провода по наибольшему допустимому току, который получился в ходе расчетов (таблица П.2.1) [10]
S = 2,0 мм.2 Iдоп. = 20А.
4. Выбираем марку провода и материал, из которого сделаны токоведущие жилы – медь, 4 одножильных провода с поливинилхлоридной изоляцией, проложенные в металлорукове (таблица П.2.1) [10].
ПВ – 4(1*2,0)
Для остальных ответвлений к электроприемникам выбор сечения производится аналогично.
Результаты сведены в таблицу 1.6.
ВРУ запитано двумя кабельными линиями от секций двухтрансформаторной подстанции, включаемыми в режиме АВР.
Сечение кабеля выбрано аналогично выбору питающих проводов: кабель ВВГ-0,4-1(3*70+1*35) Iдоп. = 185 А.
Таблица 1.6 Выбор марки и сечений проводов и кабелей
| № ЭП
| Исходные и расчетные данные
| Результаты выбора
| | РН, кВт
| IН.ЭП
| IР, А
| Ток срабатывания защитного аппарата IН.З.А., А
| Поправочные коэффициенты
| 
|  А
КП
| Сечение, мм2
| Допустимый ток, IДОП, А
| Марка провода
| Вид прокла-дки
| | Автомат. Выкл. IН.Р., А
| К3
| КП
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 10,18
| 5,5
| 11,3
| 11,3
|
|
| 0,94
| 12,02
| 17,02
|
|
| ПВ4(1*2)
| Мр15
| | 5,11,
| 6,0
| 9,13
| 9,13
|
|
| 0,94
| 9,71
| 10,64
| 1,5
|
| ПВ4(1*1,5)
| Мр15
| | 6-8,
7-9,
19-21,
20-22
| 1,5
0,12
| 3,3
0,44
| 3,74
|
|
| 0,94
| 3,98
| 6,38
| 1,5
|
| ПВ4(1*1,5)
| Мр15
| | 1-3,
2-4
| 1,1
0,12
| 2,75
0,44
| 3,19
|
|
| 0,94
| 3,39
| 6,38
| 1,5
|
| ПВ4(1*1,5)
| Мр15
| | 12-13,
23-24
| 18,5
0,12
| 36,7
0,44
| 37,14
|
|
| 0,94
| 39,51
| 53,19
|
|
| ПВ4(1*16)
| Мр32-
| | 14-15,
25-26
| 0,3
0,12
| 0,47
0,44
| 0,91
|
|
| 0,94
| 0,97
| 6,38
| 1,5
|
| ПВ4(1*1,5)
| Мр15
| |
| 1,0
| 1,52
| 1,52
|
|
| 0,94
| 1,62
| 6,38
| 1,5
|
| ПВ4(1*1,5)
| Мр15
| | РП1
|
| 59,6
| 59,6
|
|
| 0,94
| 63,4
| 85,1
|
|
| ПВ4(1*25)
| Мр32+
| | РП2
|
| 52,5
| 52,5
|
|
| 0,94
| 55,85
| 85,1
|
|
| ПВ4(1*25)
| Мр32+
| | ЩО
|
| 0,39
| 0,39
|
|
| 0,94
| 0,41
| 6,38
| 1,5
|
| ПВ4(1*1,5)
| Мр15
| | ЩОА
|
| 0,415
| 0,415
|
|
| 0,94
| 0,441
| 6,38
| 1,5
|
| ПВ4(1*1,5)
| Мр15
| | ВРУ
|
| 112,5
| 112,5
|
|
| 1,0
| 112,5
|
|
|
| ВВГ-0,4-1(3*70+1*35)
| -
|
|
| 2.4.Определение числа и мощности
трансформаторов, выбор типа цеховой ТП
|
Выбор числа трансформаторов, типа и схемы питания подстанций обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а также производственными, архитектурно- строительными и эксплутационными требованиями. Кроме того, должны учитываться конфигурации производственных помещений, расположение технологического оборудования, условия охлаждения, условия окружающей среды, требования пожарной и электрической безопасности типы применяемого оборудования.
Используя данные из таблицы 1.2, полученные в результате расчета нагрузки на шинах НН, определяем полную расчетную и среднюю за наиболее загруженную смену мощность проектируемого трансформатора.
Sр= √(534,5)2+204,112=572 кВ*А.
Sсм= √(533)2+2002=569 кВ*А.
Определяем потребную мощность трансформатора:
Sн.т = Sсм / n*Кз. (4.8) [10]
Где: n-число трансформаторов,
Кз=0,75 – коэффициент загрузки трансформатора для 2 категории ЭП.
Sн.т = 569/ 2*0,75 =379,3 кВ*А
Sн.т = 569/ 1*0,75 =758,6 кВ*А
Выбираем вариант с двумя трансформаторами для повышения надежности электроснабжения котельной.
Выбираем мощность трансформатора Sн.т ,кВ*А.
Sном тр=400 кВА
Определяем номинальный коэффициент загрузки:
Кзн= Sнт/n* Sном тр=572/2*400=0,715,
Кза= Sнт/n* Sном тр=572/1*400=1,43
то есть трансформаторы выбраны правильно.
По таблице П1.1[10] выбираем трансформатор ТМ-400/10-75У1 ΛРо=1,05кВт; ΛРк=5,5кВт; Uк=4,5%.
|
| 2.5.Определение сечения и выбор марки питающего кабеля ВН
| Согласно [1] выбор производится по 4 условиям
1. По электрической плотности тока
Iнорм.=Sн.т/1,73*Uном. , (таблица 7.3) [10] где- Uном.=6,0- номинальное напряжение кабеля, кВ;
Sн.т=400-мощность трансформатора, кВ*А
В схеме два трансформатора, каждый запитан по своей линии, но при необходимости, трансформаторы включаются параллельно на одну кабельную линию.
Iнорм.=400/1,73*6,0=38,53 А
Sэ=Iнорм/Jэ, (1.10) [10]
где -Jэ=2-экономическая плотность тока для кабеля с медными жилами при числе использования максимальных нагрузок более 5000 ч/год, А/мм2 (таблицаП.1.2) [10]
Sэ=38,53/2=19,27 мм2.
Выбираем кабель по таблице П.2.1 [10]
Минимальное разрешенное сечение S=25 мм2 Iдоп.=135 А
ПВГ-6,0-1(3*25).
2. По нагреву длительно допустимым током
Iд=Iд*Кп1*Кп2, (3.2) [10]
где Кп1=0,92-поправочный коэффициент на число кабелей, пролегающих в земле;
Кп2=1,05-поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
Iд=*1,05*0,92*135=130,42А.
Imax=1,4Sн.т/1,73*Uном. (таблица 7.3) [10]
Imax=1,4*400/1,73*6,0=53,95 А.
Iд=130,42 > Imax=53,95 А, следовательно, кабель проходит по нагреву длительно допустимым током.
3. По потере напряжения
U%=106*Рном*l*(r0+x0*tgj)/Uном, (3.3) [4]
где Рном.=538 /2- номинальная мощность, кВт;
r0=0,74-активное сопротивление, Ом/км (таблицеП2.1) [4];
x0=0,1-реактивное сопротивление,Ом/км (таблица П2.3) [4];
l0=0,2-длина кабельной линии, км;
U%=106*(538/2)*0,2*(0,74+0,1*0,375)/6,0²=1,16 %
Кабель проходит по потере напряжения, т.к. потеря в кабеле не превышает 10%.
4. Сечение проверяется на термическую стойкость к Iкз в точке 1
(Вк – тепловой импульс тока короткого замыкания, определяется после расчета токов КЗ):
Вк=Iк.о2(tс.з+Tа) (7.17)[10]
где: tо.в=0,12 -время отключения выключателя,сек.;
Та=0,01- постоянная затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания по табл.7.1[10]
Вк=3742* (0,12+0,01)=18184А2*с
Smin =(√ Bк )/Cт, (7.16) [10]
где Ст=141-коэффициент,зависящий от допустимой температуры при КЗ и
материала проводника (для кабелей с медными жилами);
Smin =(√18184) / 141=0,95 мм2.
Smin = 0,95< Sэ =25 мм2, следовательно, кабель проходит по термической стойкости.
Так как все проверки выполнены, сечение кабеля выбрано верно
|
| 2.6.Расчёт токов КЗ
| Для определения тока короткого замыкания необходимо составить схему сети высокого напряжения, а также схему замещения, имеющие следующий вид:
 
На схемах обозначаем точки короткого замыкания К1, К2, К3.
Расчет токов короткого замыкания выполняется в следующем порядке:
- Принимаем базисное напряжение Uб =6,3 кВ;
- Определяем сопротивление элементов схемы замещения в именованных единицах.
2.1. Из технического задания на проектирование известно, что индуктивное сопротивление системы (шины НН ПС «Пестово») Хс=Х1=0,1Ом
2.2. Сопротивление воздушной линии
Индуктивное Х2
Х2= Х0 *l(Uб/Uн)2 (таблица 7.2) [10]
где: l=20,5- длина линии, км;
X0=0,35- индуктивное сопротивление воздушной линии сечением 120 мм², Ом/км;
Х2=20,5*0,35*(6,3/6)2=7,91Ом
Активное R2
R2=r0 *l(Uб/Uн)2 (таблица 7.2) [10]
где r0 =0,245- активное сопротивление воздушной линии Ом/км;
R2=20,5*0,245*(6,3/6)2=5,54 Ом.
2.3. Сопротивление кабельной линии
Индуктивное Х3
Х3= Х0 *l(Uб/Uн)2 (таблица 7.2) [10]
где l=0,2- длина кабельной линии, км;
X0=0,1- индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/км;
Х3=0,2*0,1*(6,3/6,0)2=0,033Ом
Активное R3
R3=r0 *l(Uб/Uн)2 (таблица 7.2) [10]
где r0 =0,74- активное сопротивление кабельной линии Ом/км;
R3=0,2*0,74 * (6,3/6,0)2=0,155 Ом.
2.4. Сопротивление трансформатора цеховой ТП
Индуктивное X4
X4= (Uк%/100)*(Uб2/Sн.т), (таблица 7.2) [10]
где: Uк%=4,5%-(таблица 3.70) [9]
x4=(4,5/100)*(6,32/0,4)=4,46Ом.
Активное R4
R4=(Рк* Uб2 )/(1000* S²н.т), (таблица 7.2) [10]
R4 =(5,5*6,32 )/(1000*0,42) =1,36 Ом
3.Определяем полное результирующее сопротивление
в точке К1:
Zрез.1 = √(Х1+Х2)²+R2 ²=√(0,1+7,91)²+5,54²=9,74 Ом.
в точке К2:
Zрез.2 = √ (x1+x2+x3/ 2)2 +(R 2+R3 /2)²=
√ (0,1+7,91+0,033/2) 2+(5,54+0,155/2)2=9,80 Ом
В точке К3:
Zрез.3 = √ (x1+x2+x3/ 2 +х4/2) 2+(R 2+R3 /2+ R4 /2)²=
√ (0,1+7,91+0,033/2+4,46/2) 2+(5,54+0,155/2+1,36/2)2=12,03 Ом
4. Определяем ток короткого замыкания(Iк ), к А, в точке К1
Iк1=Uб/√3Zрез 1. (7.5) [10]
Iк1 =6,3/1,73*9,74=0,374 кА.
в точке К2
Iк2=Uб/√3 Zрез2.
Iк2 =6,3/1,73*9,80=0,371 кА.
В точке К3:
Iк3=Uб/√3 Zрез3.
Iк3 =6,3/1,73*12,03=0,303 кА.
5. Приводим ток Iк3 к Uб=0,4 кВ
Íк3= Iк3/Кт
Íк3=0,303*6,3/0,4=4,77 кА.
6. Определяем ударный ток, Iу, кА, в точке К1
Iу1=√2*Kу*Iк1, (7.1) [10]
Kу- ударный коэффициент (таблица 7.1) [10], при x/r=2 Kу =1,2
Iу1=1.41* 1,2 * 0,374= 0,632кА.
в точке К2
Iу2=1.41* 1,2 * 0,371= 0,628 кА.
В точке К3
Iу3=1.41* 1,2 * 0,303= 0,513 кА.
На стороне 0,4кВ
Iу3=1.41* 1,2 * 4,77= 8,07 кА
Полученные значения невелики, что означает, что оборудование подстанции на ВН и НН будет устойчиво к действию токов короткого замыкания
|
| 2.7.Выбор электрооборудования ТП и питающей ячейки с проверкой на действие токов КЗ
| Таблица 1.7.Выбор высоковольтных аппаратов
| Параметры выбора
и проверки
| Расчетные данные
| Условия
выбора
| Оборудование РУ
| Оборудование ТП
| | ВМПЭ-20-6/630
| РВ-10/400-93
| ВНПу-10/400
| ПКТ 102-10-50-12,5 УЗ
| ТПЛ 10-УЗ
| ВА88-35
| | Расч.
| Кат.
| | 1. Напряжение, ЭУ, ИУ, кВ
2. Номинальный ток, IН А
3. Отключающая способность по периодической слагающей тока к.з. Int, кА
4. Электродинамическая стойкость к ударному току к.з., iУ, кА
5. Термическая устойчивость к тепловому импульсу тока к.з., Вк, кА2с.
|
38,53
0,371
0,513
0,0184
|
|
|
-
|
|
12,5
-
-
|
-
|
0,4
112,5
4,77
-
-
|
0,4
-
-
|
|
| 2.8. Расчёт заземляющего устройства
|
Для обеспечения защиты от напряжения замыкания на землю выполняется защитное заземление. Для его выполнения рассчитываем потребное количество заземлителей и выбираем конструктивное исполнение.
1. Определяем сопротивления вертикального заземлителя
RВ = 0,366 * ρрасч / ℓ* (lg 2*ℓ / d + ½ lg 4t + ℓ / 4t - ℓ) (19.3) [11]
где ρрасч = kсез * ρгр. 1,7 * 50 = 85 – расчётное удельное сопротивление грунта (8.4) [11], Ом;
kсез =1,7– коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта (таблица 19.2) [11];
ρгр = 50– удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности, таблица 56 [11], Ом / м;
d=16- диаметр стержня, мм;
l=5- длина заземлителя, м;
t=3,2- расстояние от поверхности почвы до середины трубы, м.
RВ =0,366*85 / 5 * (lg 2*5 / 0,016 + ½ lg 4 * 3,2 + 5 / 4 * 3,2-5)=
= 6,22 * (2,8 +0,18) = 18,54 Ом
2. Определяем ориентировочное количество стержней:
nор = (1.5 ÷ 2) * Rв / Rз
где Rз =4- сопротивление заземляющего устройства по п.1.7.101 [1].
nор = 1,5*18,54 / 4 ≈ 9;
3. Определяем число стержней
nор = Rв / Rз * ηв, (9.9) [11]
где ηв =0,83- коэффициент экранирования трубчатых заземлителей, зависящий от числа и взаимного расположения заземлителей по таблице 9.1 [11].
nор = 18.54/4*0.83= 6 стержней.
4. Определяем длину горизонтального заземлителя.
lп = a (n’-1).
где a=15- расстояние между трубами, м;
lп=15 (6-1) =75 м.
5. Определяем коэффициент использования стержневых (ηс) и протяжённых (ηг) заземлителей при размещения их по
периметру замкнутого контура при α / ℓ = 1:
ηс = 0,70; ηг = 0,64; (таблица 19.6) [ 11 ]
Rг = 0,366 ∙ ρ*кп / ℓ ∙ lg 2 ∙ ℓ / b ∙ t (8.5) [11]
где kп =1,4– коэффициент сезонности (таблица 19.2) [4];
ρгр. = 50– удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной
влажности, таблица 56 [11], Ом / м;
bп=0,25- ширина полосы, мм;
lп=75- длина горизонтального заземлителя, м;
t=0,7- глубина залегания, м;
Rг = 0,366*50*4/5* lg 2*752/0,25*0,7=14,64* lg 11250/0,18=70,2 Ом
6. Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов с
учётом полосы
Rиск = Rг * Rз / Rг -Rз (8.11) [11]
Rиск =70,2*4/70,2-4=4 Ом
7. Определяем уточненное число стержней с учётом полосы
nз= RВ / nс * Rиск
nз=18,54/0,83*4=5 стержней.
Уточненное число стержней nз = 5 стержней.
Заземляющее устройство выполняется в виде замкнутого контура из стальной полосы 25 × 4 мм, проложенный на глубине 0,7 м по периметру помещения и стержневой длины 5 м, диаметром 16 мм характер грунта: песок,
климатическая зона 2. Для трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ выполняется одно общее заземление, к которому присоединяется нейтраль трансформатора на стороне 0,4 кВ, корпус трансформатора, броня кабелей напряжением до и выше 1 кВ. Вокруг площади занимаемой трансформаторной подстанцией проложен горизонтальный замкнутый контур. Расчёт и конструктивное исполнение заземления выполнено согласно [1].
|
| ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
|
|
| 1. План расположения оборудования и сетей
| 
|
| 2. Схема однолинейная электроснабжения цеха
| 
|