8. Выбор высоковольтного и низковольтного оборудования.

Токоведущие части и все виды аппаратов должны выбираться в соответствии с вышеперечисленными максимальными величинами (ток, напряжение, мощность).

Для нормального режима и для режима КЗ для их выбора сравнивают указанные расчетные величины с допускаемыми значениями, на основании чего составляются таблицы сравнения расчетных и допустимых величин, причем для обеспечения надежности расчетные величины должны быть меньше допустимых.

8.1.Выбор высоковольтного оборудования.

8.1.1. Выбор шин.

Шины выбирают по номинальным параметрам по току, а проверяют на термическое и динамическое действие токов КЗ.

I_расч = S_{расч.ВН} + S_{расч.НН} / ·U_ном·n =961,04+6206,9/ 1,7·10·2 = 190,5 А [1]

По полученному расчетному току по справочнику выбираем тип и сечение алюминиевой шины: АТ(20х3), I_доп = 215 А

При КЗ, в результате возникновения наибольшего ударного тока в шинах и других конструкциях РУ, возникают электродинамические усилия, которые в свою очередь создают изгибающий момент, а следовательно механическое напряжение в металле, которое должно быть меньше максимально допустимого напряжения для данного металла. Поэтому необходимо проверить выбранное сечение шины на электродинамическую стойкость:

F⁽³⁾_расч = 1,76·l / а·i_у²·10^-3 = 1,76·130/30·37²·10^-3 = 1036 Н [1]

Изгибающий момент

М=F⁽³⁾ ·l/10=134,68

Определяем момент сопротивления для данной шины (при установке шины плашмя):

W=(b∙h²)/6=(0,3·2²) / 6 = 0,2 [1]

Т.к. не соблюдается условие G_расч ≤ G_доп, где G_доп = 80 МПа, выбранное сечение на электродинамическую стойкость не проходит. Поэтому выбираем шину большего сечения:

Проверяем выбранное сечение шины на электродинамическую стойкость:

G_расч = (1,76· l² · i_у² ·10^-4) / (а·w) = 1,76· 130² ·37²·10^-4) / (30·0,2) = 678 МПа

Шина сечением 20*3 не проходит по этому выбираем шину большего сечения 80*6

Проверяем выбранное сечение шины на электродинамическую стойкость:

G_расч = (1,76· l² · i_у² ·10^-4) / (а·w) = 1,76· 130² ·37²·10^-4) / 192 = 21,2 МПа

Определяем момент сопротивления для данной шины (при установке шины плашмя):

W=(b∙h²)/6=(0,6·8²) / 6 = 6,4 [1]

Т.к. соблюдается условие G_расч ≤ G_доп - выбранное сечение шины на электродинамическую стойкость проходит.

Проверяем шину на электротермическую стойкость:

S_min=(I_к· )/С = (22000· ) / 85 = 132 мм² [2]

Т.к. соблюдается условие S_min ≤ S_ст, где S_ст =480 мм², данная шина по электротермической стойкости проходит.

Составляем расчетную таблицу для шин:

АТ(80х6) Табл.8.1.1.1

Расчетные параметры		Табличные параметры
Iрасч = 190,5 А Gрасч =21,2 МПа Smin = 132 мм2	≤ ≤ ≤		Iном = 215 А Gдоп = 80 МПа Sст = 480 мм2

8.1.2.Выбор изоляторов.

Изоляторы выбираются по номинальному напряжению и току, и проверяются на электродинамическое действие токов КЗ. Для этого необходимо рассчитать усилие, которое не должно превышать 60% от разрушающей способности.

Выбираем изоляторы типа ИО-10-3,75 УЗ, F_разр = 3,75 кН = 3750 Н

Рассчитываем усилие разрушающей способности:

F⁽³⁾_расч = 1,76·l / а·i_у²·10^-2 = 1,76·130/30·37²·10^-2 = 10,44 Н [1]

Составляем расчетную таблицу:

ИО-10-3,75 УЗ Табл.8.1.2.1

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 190,5 А F(3)расч = 10,44 Н	= ≤ ≤		Uном = 10 кВ Iном = 215 А 0,6 Fразр = 2250 Н

8.1.3.Выбор высоковольтных кабелей для высоковольтных двигателей.

Кабели выбирают по номинальному току и напряжению, и проверяют на температуру нагрева, потерю напряжения и термическую стойкость к токам КЗ.

Дробилка:

Определяем расчетный ток двигателя:

I_расч = Р_н.дв / ( ·U_ном · cosφ ·η) = 630/(1,73·10·0,75·0,93) = 52,066 А [1]

Определяем экономическое сечение кабеля:

S_э=I_расч/ј=52,066/1,2 =43,38мм² [2]

По справочнику выбираем марку и сечение кабеля:

АСБ(3х150), I_доп = 275А [3]

Длину кабеля принимаем равной 50 м.

Проверяем выбранное сечение кабеля на потерю напряжения:

ΔU%= ·I_расч·l·(r₀·cosφ+X₀·sinφ)·100%/U_ном=

=1,73·52,066·0,04·(0,208·0,75+0,079·0,66)/10000 · 100 = 0,0075%

Т.к. соблюдается условие ΔU% =0,02% < 5%, кабель по потери напряжения проходит.

Проверяем выбранное сечение кабеля на температуру нагрева:

t⁰_ф = t⁰_{ср.норм} + (t⁰_доп - t⁰_ср)·( I_расч / I'_доп)² = 25+(60 - 10)·(52,066 / 304,9)² =26,4⁰С [4]

I'_доп=k_t·k_п·I_доп=1,2·0,93·275=304,9А [4]

Т.к. соблюдается условие t⁰_ф < 60⁰С, кабель по температуре нагрева проходит.

Проверяем выбранное сечение кабеля на электротермическую стойкость:

S_min = (I_к· ) / С =(22000· ) / 85 = 131 мм²

Для других расчетов сечение кабеля выбирается такое же и расчет будет анологичным

Составляем расчетную таблицу:

АСБ(3х150) Табл.8.1.3.1

	Расчетные параметры						Табличные параметры
	Uном = 10 кВ Iрасч = 52,066 А ΔU%= 0,0075% Smin = 131 мм2				= ≤ ≤ ≤				Uном = 10 кВ Iном = 215 А ΔU%доп = 5% Sст = 150 мм2
		Расчетные параметры						Табличные параметры
		Uном = 10 кВ Iрасч = 31 А ΔU%= 0,0075% Smin = 131 мм2				= ≤ ≤ ≤				Uном = 10 кВ Iном = 215 А ΔU%доп = 5% Sст = 150 мм2

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 52,066 А ΔU%= 0,0075% Smin = 131 мм2	= ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ Iном = 215 А ΔU%доп = 5% Sст = 150 мм2

8.1.4. Выбор высоковольтного выключателя.

Высоковольтные выключатели выбирают по напряжению и номинальному току, по конструктивному выполнению и месту установки, по отключаемому току и мощности. Высоковольтные аппараты выбирают на основании сравнения каталожных данных с соответствующими расчетными, данными для чего составляют сравнительную таблицу. Условие устойчивости к токам КЗ проверяют сравнением величины отключаемого выключателем тока при данном напряжении с действующим током КЗ, для определенного момента времени t и времени действия выключателя практически принимается, что при времени отключения выключателей равным 0,1 секунда. Величина тока КЗ равна начальному значению периодической слагающей тока КЗ.

Вакуумный выключатель на ввода и секционник

ВР2-10-31,5/630У2 Табл.8.1.4.1

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 190,5А iу = 37 кА Iк = 22 кА I2к·tпр=125,84кА Sк = 381 кВ·А	= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ Iном = 630 А imax = 80 кА Iоткл = 31,5 кА I25·t5 = 2977 кА Sоткл= ·Uн·Iоткл =545,6 кВ·А

Для в/в двигителя

Для Драбилка :

ВР2-10-31,5/630У2 Табл.8.1.4.2

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 52,066А iу = 37 кА Iк = 22 кА I2к·tпр=125,84кА Sк = 381 кВ·А	= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ Iном = 630 А imax = 80 кА Iоткл = 31,5 кА I25·t5 = 2977 кА Sоткл= ·Uн·Iоткл =545,6 кВ·А

Для:Мельница

ВР2-10-31,5/630У2 Табл.8.1.4.3

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 31А iу = 37 кА Iк = 22 кА I2к·tпр=125,84кА Sк = 381 кВ·А	= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ Iном = 630 А imax = 80 кА Iоткл = 31,5 кА I25·t5 = 2977 кА Sоткл= ·Uн·Iоткл =545,6 кВ·А

ДляДымосос:

ВР2-10-31,5/630У2 Табл.8.1.4.4

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 38,46А iу = 37 кА Iк = 22 кА I2к·tпр=125,84кА Sк = 381 кВ·А	= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ Iном = 630 А imax = 80 кА Iоткл = 31,5 кА I25·t5 = 2977 кА Sоткл= ·Uн·Iоткл =545,6 кВ·А

Выбор выключателя нагрузки :

Выключатель не проходит по токам КЗ по этому берем вакуумник

I_рас=S_рас·0,4/1,73· U_ном·n=11.1

ВР2-10-31,5/630У2

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 11.1А iу = 37 кА Iк = 22 кА I2к·tпр=125,84кА Sк = 381 кВ·А	= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ Iном = 630 А imax = 80 кА Iоткл = 31,5 кА I25·t5 = 2977 кА Sоткл= ·Uн·Iоткл =545,6 кВ·А

8.1.5. Выбор трансформатора тока на ввода и секционника

ТПЛ10/200 Табл.8.1.5.1

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 190.5 А iу = 37 кА I2к·tпр=125.84 А	= ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ I1ном = 200 А imax = 74.9 кА (kt· I1ном)2·t = 432

Трансформатора тока выбирают по номинальному току и напряжению, нагрузке первичной и вторичной катушек, классу точности и дополнительной погрешности и проверяют на термическую и электродинамическую устойчивость к токам короткого замыкания, а также на 10% погрешность в цепях защиты.

Для высоковольтных двигателей:

Для Драбилка:

ТПЛ 10/150 Табл.8.1.5.3

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 52,066 А iу = 37 кА I2к·tпр 125,84 кА	= ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ I1ном = 150 А imax = 56 кА (kt· I1ном)2·t = 243

Для Мельница:

ТПЛ 10/150 Табл.8.1.5.4

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 31 А iу = 37 кА I2к·tпр 125,84 кА	= ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ I1ном = 150 А imax = 56 кА (kt· I1ном)2·t = 243

Для Вентилятор:

ТПЛ 10/150 Табл.8.1.5.5

Расчетные параметры		Табличные параметры
Uном = 10 кВ Iрасч = 38,46 А iу = 37 кА I2к·tпр 125,84 кА	= ≤ ≤ ≤		Uном = 10 кВ I1ном = 150 А imax = 56 кА (kt· I1ном)2·t = 243

Для проверки ТТ по нагрузке вторичные цепи проверяют, определяя сопротивления соединительных проводов и сечения этих проводов. Для этого составляется расчетная схема:

Рис.8.1.5.1

Определяем суммарное сопротивление приборов, подключенных ко вторичной цепи:

∑r_приб = n·r_a+n·r_Wh+n·r_varh = 2·0,07+1·0,04+1·0,02 = 0,2 Ом [3]

По справочнику для выбранного трансформатора и его класса точности выбирается допустимая номинальная нагрузка его вторичной цепи:

∑r_номТТ = 0,8 Ом

Определяем сопротивления проводов:

r_пр = ∑r_номТТ - ∑r_приб - r_к = 0,8 – 0,2 – 0,1 = 0,5 Ом [3]

Определяем сечение соединительных проводов:

S = (1,5·l) / (γ· r_пр) = (1,5·20) / (54·0,5) = 1,1 мм² [3]

Принимаем ближайшее стандартное сечение: 2,5 мм²

8.1.6. Выбор трансформатора напряжения.

ТН выбирают по номинальным параметрам, классу точности и нагрузке вторичной обмотки, которая определяется мощностью потребляемой катушками электроизмерительных приборов, подключенных к данному трансформатору.

Составляем схему:

Рис. 8.6.1.1

Составляем таблицу для определения нагрузки цепи ТН:

Табл.8.6.1.1

Прибор	Между фазами
	АВ				ВС				СА
	S, ВА	cosφ	Ра = S · cosφ	Qр=S· sinφ	S, ВА	cosφ	Ра = S · cosφ	Qр=S· sinφ	S, ВА	cosφ	Ра = S · cosφ	Qр=S· sinφ
Вольт – метр	4,7	1	4,7	0	9.4	1	9,4	0	9,4	1	9,4	0
Ваттметр активный	10	0,8	4	9,1	5	0,4	2	4,55	-	-	-	-
Ваттметр реактив - ный	-	-	-	-	5	0,4	2	4,55	5	0,4	2	4,55
Счетчик	-	-	-	-	2,5	0,4	1	2,3	2,5	0,4	1	2,3
Итого			8,7	9,1			14,4	11,4			12,4	6,85

Определяем нагрузку на каждую фазу

Табл. 8.1.6.2

Фаза	Формула	Р, Вт	Q, Вар	S, В·А
А	Ра = (РАВ+РСА) / 2 Qа = (QАВ+QСА) / 2	10,55	7,975	13,22
В	Рв = (РАВ+РВС) / 2 Qв = (QАВ+QВС) / 2	11,55	10,25	15,44
С	Рс = (РАС+РВС) / 2 Qс = (QАС+QВС) / 2	14,4	9,125	17,05
Итого:		36,5	27,35	45,71

Выбираем ТН типа НТМИ-10, с мощностью вторичной обмотки S_ном = 80 В·А