7 Расчет и выбор числа, мощности силовых трансформаторов

Для расчета и выбора силового трансформатора необходимо знать всю нагрузку проектируемой установки. Расчеты мощности силовых трансформаторов производится по следующей формуле:

S_max=Р_расч/cosφ_ср (7.1)

где S_max – максимальная мощность силового трансформатора, кВ*А

Р_расч – активная расчетная мощность всех электроприёмников, кВт.

cosφ_ср – средний коэффициент мощности всех

электроприёмников.

Активная расчетная мощность всех электроприемников определяется по следующей формуле:

Р_расч=Р_{расч.ЭД}+Р_{расч.осв} (7.2)

где Р_{расч.э.д} – расчетная мощность всех электродвигателей,

кВт

Р_{расч.осв} – расчетная мощность освещения, кВт

Расчетную мощность всех электродвигателей находится по формуле:

P_{расч.э.д}=K_с*∑P_н (7.3)

где K_c – коэффициент спроса

∑P_н – сумма всех номинальных мощностей

электродвигателей, кВт

Расчетную мощность освещения находится по формуле:

P_{расч.осв}=K_с*ω*S (7.4)

где K_с – коэффициент спроса

ω – коэффициент удельной мощности, Вт/м²

S – площадь помещения, м²

Рассчитается cosφ_ср по формуле:

cosφ_ср= (cosφ_дв+ cosφ_осв)/2 (7.5)

где cosφ_дв – коэффициент мощности двигателей

cosφ_осв - коэффициент мощности освещения.

Рассчитается площадь установки по формуле:

S=A*B (7.6)

где А – длина

В – ширина

Произведем расчет:

А=24 м

В=12 м

S=24*12=288 м²

Р_{расч.осв}=0,95*21,8*288=6420 Вт.

Р_расчЭД=0,65*8*2000=10400 кВт.

Р_расч=6,4+10400=10406,4 кВт.

cosφ_ср=(0,9+1)/2=0,95

S_max=10406,4 /0,95=10953 кВ*А

Выбираем тип и мощность трансформатора и сносим данные в таблицу 4.

Таблица 4 – Технические данные силового трансформатора

Тип	Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение, кВ		Потери, кВт		Напряжение к.з, %	Ток х.х, %
		ВН	НН	х.х	к.з
ТДН-10000/110	10000	115	6,6	10,5	58	10,5	0,75

8 Расчет токов короткого замыкания

Для расчетов токов короткого замыкания составляется расчетная схема и схема замещения.

Рисунок 2 – Расчетная схема и схема замещения.

Мощность энергосистемы принимается равной 100МВ*А.

Базисный ток рассчитывается по формулу:

I_б = S_б /(√3*U_н) ; (8.1)

где S_б – базисная мощность, МВ*А ;

U_н – номинальное напряжение по вторичной стороне (кВ);

I_б = 100/√3*6,6 = 8,76 кА;

Ток короткого замыкания в первой точке определяю по формуле:

I_кз1 = I_б /(х_тр+х_вл) ; (8.2)

где I_б- ток базисный, кА;

х_тр- индуктивное сопротивление трансформатора, Ом;

х_вл- индуктивное сопротивление воздушной линии, Ом;;

Индуктивное сопротивление трансформатора определяется по формуле:

Х_тр=U_кз*S_б/S_тр (8.3)

где S- номинальная мощность трансформатора.

Х_тр=0,105*100/10=1,05 Ом;

Ток короткого замыкания в первой точке определяю по формуле (8.2):

I_кз1 = = 8,76/(0,015+1,05)=8,23 кА.

Ударный ток находим по формуле:

i_уд=k_уд*√2* I_кз1 (8.4)

i_уд =1,44*1,8*8,23=21,33 кА,

где k – ударный коэффициент =1,8

Мощность короткого замыкания определяем по формуле:

S_кз1 =S_б/(x_тр+x_вл) (8.5)

S_кз1 =100/1,065=93,89 МВ*А.

Для нахождения индуктивного сопротивления линии нахожу расчетный ток протекающий по линии:

I_расч1=S_тр/√3*U_н (8.6)

где Uн -номинальное напряжение на первичной обмотке трансформатора.

I_расч1 =10000/1,73*6,6=875,81 А

Выбираем кабельную линию КЛ1:

АШШВ-4(3х240) с допустимым током 1560 А.

Индуктивное сопротивление определяется по формуле:

Х_кл=х₀*l*S_б/U_н² (8.7)

где l- длина кабельной линии. КЛ1.

Х_кл1 =0,08/4*0,8*100/6,6²=0,04 Ом.

R_кл1 =0,13/4*0,8*100/6,6²= 0,06 Ом.

Полное сопротивление в точке КЗ2 определяется по формуле:

Z₂ =√(х_тр+х_вл+х_кл1 )²+R_кл1² (8.8)

Z₂₌ √( 0,015+1,05+0,04) ²+0,06²=1,105 Ом.

Ток короткого замыкания в точке 2 определяем по формуле:

I_кз2=I_б/Z₂ (8.9)

где Z₂- полное сопротивление в точке КЗ2.

I_кз2 = 8,76/1,105=7,93 кА. (8.10)

Определим ударный ток в точке 2 по формуле (8.4):

i_уд2 =1,9*1,44*7,93=21,69 кА.

Для нахождения сопротивления кабельной 2 линии определяем расчетный ток, протекающий по линии:

I_расч2=P_ндв/√3*U_н*cosφ*η_дв (8.11)

где Р_ндв - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

U_н - номинальное напряжение электродвигателя, кВ;

сosφ - коэффициент мощности;

η_дв - КПД двигателя.

I_расч2 =4000/(1,73*6,6*0,97*0,9)= 401 А.

По справочнику выбираем кабель типа ВВБГ 2(3*240) с допустимым током 750 А.

Индуктивное сопротивление кабельной линии определяем по формуле (8.7):

По справочной литературе А.А Федоров т.1 таблица 8.2 стр.133 определяю х₀=0,08 Ом/км

Х_кл2= 0,08*0,3*100/6,6² =0,06 Ом.

Активное сопротивление кабельной линии нахожу по формуле:

R_кл=R₀*l*S_б/U_н² (8.12)

где R₀ - активное сопротивление одного километра кабеля.

R₀=1000/j*S (8.13)

где j – удельная проводимость;

S – сечение кабельной жилы.

R₀=1000/j*S =1000/16*53=1,18 Ом.

R_кл=R₀*l*S_б/U_н² =1,18*0,3*100/6,6²=0,81 Ом.

Определяем полное сопротивление кабельной линии по формуле (8.8):

Z₃=Z₂+√х_кл2²+R_кл2²=Z₂+√0,06²+0,81²= 1,92 Ом

Отсюда:

I_кз3=I_б/Z₃ =8,76/1,92 =4,56 кА

Определим ударный ток в точке 3 по формуле (8.4):

i_уд3=k_уд*√2* I_кз3=1,41*1,7*4,56=10,9 кА

Определим мощность короткого замыкания по формуле (8.5):

S_кз3=S_б/Z₃= 100/1,92=52,08 МВ*А.

Полученные данные сносим в таблицу 5.

Таблица 5 – Сводная ведомость токов КЗ

№	Наименование участка	Сопротивления участков			IIкз	Kуд	Iуд	Приме чание
		R	X	Z
		Ом	Ом	Ом	кА	кА	кА
1	2	3	4	5	9	7	8
2	Воздушная линия		0,015					l=5 км
3	Трансформатор		1,05					ТДН- 10000/110
4	КЗ1		1,065	1,065	8,23	1,8	21,3
5	Кабельная линия 1	0,06	0,04					АШШВ-4(3*240)
6	КЗ2	0,06	0,105	1,105	7,93	1,9	21,7
7	Кабельная линия 2	0,81	0,06					ВВБГ 2(3*240)
8	КЗ3	0,87	1,165	1,92	4,56	1,7	10,9