1.5 Розрахунок і вибір живлячих і розподільчих мереж високої напруги

Розрахунковий струм повітряної лінії напругою 110 кВ I_р, А

І_м = S / ( ∙ U∙ n), (1.19)

де n – кількість ліній.

І_м = 4156,3 / ( ∙ 110∙2 ) = 10,9А

З умов механічної міцності вибирається сталеалюмінієвий провід перерізом 120 мм², марки АС - 120, І_доп = 380 А

Економічний перетин повітряної лінії q_ек., мм²

q_ек = І_м / j , (1.20)

де j – економічна щільність струму, А / мм².

q_ек = 10,9 /1 = 10,9 мм²

Розрахунковий струм кабельної лінії напругою 10 кВ, який споживається механічним цехом І_м, А

І_м = S_зав / ∙ U ∙ n , (1.21)

І_м = 586,14 / ∙ 2 ∙ 10 = 16,92 А

Поправочний коефіцієнт на кількість кабелів, які лежать поруч в одній траншеї (4 кабеля) К=0,8[6,с.339]

Допустимий струм Ідоп,

(1.22)

Економічна щільність струму для кабеля з алюмінієвими жилами полі-вініл хлоридною ізоляцією

Економічний перетин кабелю q_ек , мм² за формулою (1.21)

q_ек = 13,52 / 1,2 = 11,26 А/мм²

З умов механічної міцності вибирається кабель перерізом q=50 мм²

Перевірка роботи кабелю в аварійному режимі І_ав , А

І_ав = S_ав /( ∙ U ∙ n), (1.23)

І_ав = 560 /( ∙ 10 ∙ 2) = 16,16 А

16,16 А < 140А

Умова роботи кабеля в аварійному режимі виконується

Кабель напругою 10кВ перевіряється на втрату напруги ∆U,%

∆ (1.24)

де q – питомий опір

L – відстань від ГЗП до ТП, км

∆

Допустима втрата напруги ∆Uдоп=5%

Повинна виконуватись умова ∆U% ˃ ∆Uдоп% 0,01%˂5%

Вибраний кабель проходить по допустимій втраті напруги

Розрахунки кабелів для інших цехів проводяться аналогічно і результати зносяться до таблиці 1.7, 1.8

Таблиця 1.7 – Розрахункові дані кабельної лінії наругою 10 кВт

Цех	Ім, А	Ідоп, А	Іав, А	qек , мм2	q, мм2	∆U, %
Механічний цех	16,92	13,52	16,16	11,26	50	0,01
Шліфувальний цех	42,6	34,08	35,55	28,4	50	0,042
Ковальський цех	29,43	23,54	24,94	19,81	50	0,029
Ремонтно-механічний цех	22,08	17,66	13,94	12,61	50	0,022
Цех надвисоких частот	8,93	7,14	2,45	5,94	50	0,008

Таблиця 1.8 – Параметри вибраних кабелів

Цех	Марка кабеля	Кількість жил	Переріз мм2		Кількість штук
Механічний цех	ААБ-10	3	50	10	2
Шліфувальний цех	ААБ-10	3	50	10	2
Ковальський цех	ААБ-10	3	50	10	2
Ремонтно-механічний цех	ААБ-10	3	50	10	2
Цех надвисоких частот	ААБ-10	3	50	10	1

1.6 Розрахунок і вибір живлячих та розподільчих мереж напругою 0,4кВ

Таблиця 1.8 – Паспортні данні двигунів

Тип двигуна	Рн,кВт	Ін, А	η, %	cos φ	Іп/Ін	nн,об/хв
4А180М2	30	55	90,5	0,92	7,5	2945
4А160М 6	15	30	87,5	0,87	6,0	975
4А280M8У3	75	145	92,5	0,85	5,5	735
4А200M4	37	68,7	91	0,9	7	1475
4А132M6	7,5	16,5	85,5	0,81	7	970

Для асинхронних двигунів вибирається запобіжник для захисту від короткого замикання ПР-2. Запобіжник вибирається по номінальному струму патрона і струм плавкої вставки.

Струм плавкої вставки

(1.25)

де α – коефіцієнт

Вибираємо запобіжник ПР-2 з номінальним струмом 200А і струмом плавкої вставки 200А.

Запобіжники для інших двигунів вибираються аналогічно і результати заносяться до таблиці 1.10.

Таблиця 1.10 – Вибір запобіжників

Двигун	Тип запобіжника	ІПЛ,В, А	Ін.п.в., А	ІН ПАТР. ,А	Марка і переріз кабеля
4А180М2	ПР-2	165			АВВГ4 16
4А160М 6	ПР-2	72			6
4А280M8У3	ПР-2	319			95
4А200M4	ПР-2	192,36			25
4А132M6	ПР-2	46,2			4

Кабель для живлення кожного двигуна вибирається по нагріву або по тривало допустимому струму.

В проекті кабель вибирається по номінальному струму кожного двигуна марка і переріз зносяться до таблиці 1.10.

Розрахунковий струм від розподільчого щита до силового пункту Ір, А

(1.26)

АЗ140

Вибирається магістральний кабель для прокладки скобами по стіні перерізом 2АВВГ-0,38 4ˣ150

Вибраний кабель перевіряється на втрату напруги не більше 5% ∆U,В

∆ (1.27)

Втрата напруги у відсотках

(1.28)

Вибраний кабель проходить по втрати напруги 1,2% ˂ 5%

Розділ 1.7 розрахунок струмів короткого замикання в мережах понад 1000В.

Електроустаткування яке встановлюється в системах електропостачання повинно бути стійким до струмів короткого замикання і вибиратися з урахування цих струмів. В проекті струми короткого замикання розраховуються у відносних базисних одиницях. При цьому методі всі розрахункові дані приводяться до базисної напруги і базисної потужності. Задаються базисні величини.

Базисні струми

(1.29)

Складається розрахункова і замісна схема системи електропостачання

110 кВ 110 кВ 10,5 кВ 10,5 кВ 0,4 кВ

ПЛ 110кВ ТМН 4000/110 КЛ 10 кВ ТМ 1000/10

L₁=40 км L₂=0, 18 км

ПЛ 110кВ U_к.з=7,5% КЛ 10 кВ U_к.з=4,5%

L₁=40 км L₂=0, 18 км

Рисунок 1.2 Розрахункова схема

Х₁ Х₃ Х₅

Х₂ к1 Х₄ к2 Х₅ к3

Рисунок 1.3 Замісна схема

Опір повітряної лінії напругою 35кВ

(1.30)

де – індуктивний опір ПЛ-10кВ, Ом/км

Результуючий опір в точці

(1.31)

Струм короткого замикання в точці

(1.32)

Ударний струм в точці ,

(1.33)

Потужність короткого замикання в точці

(1.34)

Опір трансформатора ГЗП

(1.35)

Результуючий опір в точці к₂

(1.36)

Струм короткого замикання к₂ І_к2, кА

(1.37)

Ударний струм в точці к₂ і_у2,кА

(1.38)

Потужність короткого замикання в точці к₂ S_к2 МВА

(1.39)

Опір короткого замикання в точці к₂

Індуктивний опір х₅, х₆

(1.40)

Активний опір кабеля R, Ом

(1.41)

Відносний активний опір кабеля r₅, r₆

(1.42)

Результуючий активний відносний опір

(1.43)

Сумарний індуктивний опір короткого замикання в точці к₃

(1.44)

Відношення тому активний опір не враховується

Струм короткого замикання в точці к₃ І_к3,кА

(1.45)

Ударний струм короткого замикання в точці к₃ і_у3,кА

(1.46)

Потужність короткого замикання в точці к₃ S_к3 МВА

(1.47)

Результати розрахунків параметрів короткого замикання зносяться в таблицю 1.11

Таблиця 1.11 – Розрахункові дані параметрів короткого замикання

Точка короткого замикання	Ім,А	Ік,кА	іу,кА	S,МВА
1	10,9	8,66	22,08	1666,66
2	16,92	5,5	14,02	101,01
3	16,92	5,5	14,02	100
4	-	6,85	9,24	2,96

Розділ 1.8 Розрахунок струмів короткого замикання в мережах до 1000В.

Трансформатор цехової підстанції потужністю 1000кВА напругою 10/0,4кВ зв’язаний з РП-0,4кВ алюмінієвими шинами довжиною 20м.

В мережах до 1000В задіяні елементи вторинна обмотка силового трансформатора, трансформатор струму і автоматичний вимикач. Складається розрахункова і замісна схема.

10 кВ ТМ400/10 ТС400/5 А3140 РП-0,4 кВ

U_к=5,5%

Рисунок 1.4 – Розрахункова схема

10 кВ 0,4 кВ

Z_T Z_TC Z_A Z_Ш Z_К

Рисунок 1.5 – Замісна схема

Опори розрахункової схеми низької напруги обчислюються в іменованих одиницях мОм

Активний опір трансформатора r_m, мОм

(1.48)

Повний опір трансформатора Z_m ,мОм

(1.49)

Індуктивний опір трансформатора Х_m, мОм

(1.50)

Опори трансформатора струму [7,с.104]

r_mc=0,05мОм

х_мс=0,04мОм

Опори автоматичного вимикання А3140

r_a=0,15мОм

х_а=0,01мО

Алюмінієві плоскі шини перерізом 50 5мм² мають опори

r´_м=0,15мОм/м

х´_м=0,13мОм/м

Опори шини r_м, х_м, мОм

(1.51)

(1.52)

Відповідно з ПБЕ сумарний опір контактів при короткому замикані біля розподільчого щита цехової підстанції приймається r_к=15мОм

Сумарний активний опір кола ∑r, мОм

(1.53)

Сумарний індуктивний опір кола короткого замикання ∑х, мОм

(1.54)

Повний опір кола короткого замикання Z_к4, мОм

(1.55)

Струм трифазного короткого замикання в точці к₄

(1.56)

Постійна часу кола короткого замикання Т_а

(1.57)

Ударний коефіцієнт знаходиться по кривим [5,с.151] k_у

(1.58)

Ударний струм короткого замикання в точці k_у і_у4, кА

(1.59)

Потужність короткого замикання в точці к₄ S_к4, МВА

(1.60)

Розрахункові дані короткого замикання в точці к₄ зносяться в таблицю 1.11

Розділ 1.9 Вибір електрообладнання і перевірка його на дію струмів короткого замикання

Електроустаткування вибирається по розрахункових значеннях струмів напруг потужності для нормального режиму роботи і режиму короткого замикання. Для цього порівнюються розрахункові дані і допустимі значення для всього устаткування.

Для забезпечення надійної безаварійної роботи устаткування розрахункові значення повинні бути нижчими допустимих.

Вибір обладнання і складання таблиць порівняння.

Таблиця 1.12 Роз’єднувачі

Умови вибору і перевірка	Розрахункові дані	Довідкові дані РНД(3) – 110кВ	Розрахункові дані	Довідкові дані РЛНД-10-630
Uу ≤ Uн	Uу=110кВ	Uн=110кВ	Uу=10кВ	Uн=10кВ
Ім ≤ Ін	Ім=10,9А	Ін=630А	Ім=16,92А	Ін=630А
іу ≤ Ідин	іу1=22,08А	Ідин=80кА	іу3=14,02А	іу=20кА
Вид установки	Установка зовнішня	Установка зовнішня	Установка внутрішня	Установка внутрішня

Таблиця 1.13 Відокремлювачі ОД(3)

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідникові дані
Uу ≤ Uн	Uу=110кВ	Uн=110 кВ
Ім ≤ Ін	Ім=10,9А	Ін=630А
іу ≤ Іампл	іу1=22,08А	Іампл=80кА
Вид устаткування	Установка зовнішня	Установка зовнішня

Таблиця 1.14 Короткозамикачі КЗ-110кВ

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідникові дані
Uу ≤ Uн	Uу=110 кВ	Uн=110кВ
іу ≤ Іампл	іу1=22,08А	Іампл=80 кА
Вид устаткування	Установка зовнішня	Установка зовнішня

Таблиця 1.15 Вимикачі

Умови вибору і перевірки	Розрахункові дані	Довідникові дані МКП-35Б	Розрахункові дані	Довідникові дані ВВТЭ 10-630У3
Uу ≤ Uн	Uу=110 кВ	Uн=110кВ	Uу=10 кВ	Uн=10кВ
Ім ≤ Ін	Ім=10,9А	Ін=630А	Ім=16,92А	Ін=630А
Ік.з ≤ Івідпс.	Ік1=8,66 кА	Івідпс.=20кА	Ік3=5,5 кА	Івідпс.=20кА
іу ≤ Іампл.	іу =22,08А	Іампл.=52кА	іу =14,02А	Іампл.=80 кА

Вибір шин РП розподільчого пристрою цехової підстанції .

Шини вибираються по струму і перевіряються на динамічну і термічну стійкість. Шини встановлюються пластом, відстані між вазами а=350мм відстань

між ізоляторами L=1200мм І_м=16,92А. Вибираються шини алюмінієві 80*8=640мм² І_доп=630А.

Напруга в матеріалі шин при ударному струмі σ, МПа

(1.61)

(1.62)

Матеріа шин АД31Т

Розрахункова напруга в матеріалі шин не повинна перевищувати допустиме значення σ_доп=58мПа