2.4 Розрахунок і вибір живлячої кабельної лінії

Для підвищення надійності системи енергопостачання прокладаємо одну кабельну лінію. Кабель прокладається у ґрунті. Напругу кабельної лінії обираємо 6 кВ.

Обираємо кабель АСБ з алюмінієвими жилами з просоченою масло каніфольним складом паперовою ізоляцією жил. Ізоляція трифазного кабелю захищена від зволоження свинцевою оболонкою, яка в свою чергу захищена бронею, що забезпечує механічну міцність і має антикорозійне і антигнилосне покриття.

Вибір перерізу кожної жили кабелю проводимо по економічній густині струму

, (2.4.1)

де J_eк = 1,4 обираємо по таблиці [1.табл.п1.2] при Т = 4500.

(2.4.2)

де n = 1 – кількість ліній живлення.

По [1.табл.п2.1] вибираємо переріз жил живлення S = 25 мм² з допустимим струмом І_д = 105 А, r₀ =0,92 по [1.табл.п2.1;]

2.5 Розрахунок струмів короткого замикання

Розрахункова схема Схема заміщення

Рисунок 2.5.1 - Схема заміщення у точці К1

2.5.1 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання у точці К2 в іменованих одиницях.

2.5.1.1 Визначаємо опір енергосистеми (на шинах 6,3 кВ ГПП)

, (2.5.1)

де I_кз⁽³⁾_гпп – струм трьохфазного короткого замикання на шинах ГПП.

2.5.1.2 Опір кабельної лінії

– активний:

, (2.5.2)

де L – довжина кабельної лінії, км;

J = 32 для А1;

S – перетин жили кабелю у мм².

Ом

– реактивний:

, (2.5.3)

де Х₀ – індуктивний опір на 1 км, для кожного кабелю свій, але для кабелів 6-10 кВ необхідно приймати Х₀ = 0,08 .

2.5.1.3 Визначаємо результуючий опір

(2.5.4)

2.5.1.4 Сталий струм трифазного короткого замикання в точці К1

(2.5.5)

2.5.1.5 Перевіряємо кабель на термічну стійкість, при цьому мінімальний перетин жил кабелю повинен бути

, (2.5.6)

де С = 85 по [2.с.245] для кабелів з алюмінієвими жилами;

t_пр – приведений час КЗ, вибираємо по [2.мал.6.12] для β˝ = 1 і t_рз = 0,5 c;

t_пр = 0,5 с.

Кабель термічно стійкий, тому кінцево обираю кабель АСБ з перерізом 35мм² з допустимим струмом 115А.

(2.5.7)

де – час спрацювання релейного захисту, с ;

– час відключення високовольтного вимикача,с .

с

2.5.1.6 Визначаємо ударний струм короткого замикання

, (2.5.8)

де - ударний коефіцієнт струму короткого замикання.

кА

Для визначення ударного коефіцієнта знаходимо відношення , що при короткому замиканні в точці К1

(2.5.9)

Далі за [1.мал.7.4] визначаємо, що К_у = 1,02

2.5.2 Потужність короткого замикання, МВА дорівнює:

, (2.5.10)

2.5.2.1 Розрахунок струмів короткого замикання на стороні 0,4 кВ трансформатора у точці К2.

Рисунок 2.5.1 - Схема заміщення у точці К2

2.5.2.3 Опір силового трансформатора

(2.5.11)

де ∆P_к.з. – втрати короткого замикання.

Ом

(2.5.12)

мОм

(2.5.13)

2.5.2.4 Визначаємо номінальний струм трансформатора на боці 0,4 кВ

(2.5.14)

З урахуванням перевантаження 40% максимальний струм буде дорівнювати

(2.5.15)

За таблицею [2.табл.п5] по струму І_м обираємо шинопровід ШМА 73 ПУЗ з допустимим струмом І_д = 1600 А.

, (2.5.16)

де R_oш = 0,031 за таблицею [4.табл.3];

(2.5.17)

де Х_ош = 0,017 за таблицею [4.табл.3];

Відстань між фазами обираємо 200 мм, L_ш = 5 м.

2.5.2.6 Опір автоматичного вимикача

, (2.5.18)

де R_кат = 0,14 мОм визначаємо по таблиці [4.табл.13];

R_конт = 0,056 мОм визначаємо по таблиці [4.табл.13];

де Х_а = 0,08 мОм визначаємо по таблиці [4.табл.13].

2.5.2.7 Опір первісних обмоток трансформаторів струму визначаємо по [4.табл.12]:

2.5.2.8 Опір контактних з'єднань шин обираємо по [4.табл.10]

(2.5.19)

2.5.2.9 Результуючий опір

(2.5.20)

(2.5.21)

(2.5.22)

2.5.2.10 Сталий струм короткого замикання

(2.5.23)

Для визначення ударного коефіцієнта знаходимо відношення , що при короткому замиканні в точці К2

(2.5.24)

За [1.мал.7.4] визначаємо, що К_у = 1,02

2.5.2.11 Ударний струм від системи, кА

_, (2.5.25)

де К_у – ударний коефіцієнт.

_кА

2.5.2.12 З урахуванням підживлення від двигунів ударній струм

(2.5.26)

де (2.5.27)

(2.5.28)

де

(2.5.29)

2.5.2.13 Потужність короткого замикання дорівнює

(2.5.30)

2.6 Вибір струмоведучих частин, ізоляторів та високовольтного обладнання

2.6.1 Вибір і перевірка шин.

Переріз алюмінієвих шин обираємо за 2-ма умовами:

а) за економічною густиною струму

(2.6.1)

де (2.6.2)

б) за термічною стійкістю

(2.6.3)

де С = 85 для алюмінієвих шин [2.стр.245].

Обираємо алюмінієві шини розміром 15×3 мм з допустимим струмом І_д = 215 А [2.табл.п5].

Для встановлених плиском шин момент опору

(2.6.4)

см³

30

0,3

2,5

Розрахункове зусилля при довжині прольоту L = 130 см і відстані між фазами а = 30 см буде

(2.6.5)

де L – відстань між опорними ізоляторами по довжині прольоту шин 130 мм;

Допустиме напруження на вигин алюмінієвої шини АТТ

Визначаємо допустиме зусилля

(2.6.6)

Так як F_роз < F_доп (10,3 Н < 74,6 Н), то шини динамічно стійкі.

2.6.2 Вибір і перевірка ізоляторів.

Розрахункове навантаження на ізолятор

(2.6.7)

Допустиме навантаження на ізолятор не повинно перебільшувати 60% від руйнівного зусилля.

Обираємо опорні ізолятори типу ОФ-10-375 У3 на напругу 6 кВ з мінімальним руйнівним зусиллям 375 кГ ∙ с (3675 Н) за [5.табл.31.21].

2.6.3 Вибір і перевірка високовольтного вимикача на підстанції ГПП.

Для лінії вибираємо вимикач типу ВВТЭ-М-10-12,5-УХЛ2 за [5.табл.31.1].

Розрахункові і каталожні дані вимикача записуємо у порівняльну таблицю 2.6.1

Таблиця 2.6.1 - Вибір і перевірка високовольтного вимикача

Обираєма та перевіряєма величина	Розрахункові дані			Каталожні дані			Умови вибору та перевірки
	Поз- нач.	Один. вимір	Величина	Поз- нач.	Один. вимір.	Величина
Напруга	Uвн	кВ	6,0	Uкат.в	кВ	10	Uвн ≤ Uкат.в
Тривалий струм	Ір	А	29	Ікат.в	А	630	Ір ≤ Ікат.ном
Струм короткого замикання і відключення	Ік1(3)	кА	2,6	Ікат.відк.в	кА	12,5	Ік1(3) ≤ Ікат.відк.в
Потужність КЗ і відключення	Sк1(3)	МВА	28,3	Sкат.відк.в	МВА	130	Sк1(3) ≤ Sкат.відк.в
Ударний струм	іук1(3)	кА	3,7	іу(3)н.дін	кА	32	іук1(3) ≤ іу(3)н.дін
Струм термічної стійкості	Ітс	кА	1	Ікат.тс.в tкат	кА с	12,5 3	Ітс ≤ Ікат.тс.в

Потужність КЗ і відключення

(2.6.8)

кА

Розрахунковий струм термічної стійкості

(2.6.9)

кА

2.6.4 Вибір і перевірка вимикача навантаження.

Вибираємо вимикач навантаження з заземлюючими ножами типу:

ВНА-Л-20 ЗП У2 за [5.табл.31.51]

Вимикач навантаження укомплектований запобіжником ПК-6 / 150 з І_вст. = 150 А.

Розрахункові і каталожні дані вимикача записуємо у порівняльну таблицю 2.6.2

Таблиця 2.6.2 Вибір і перевірка вимикача навантаження

Обираєма та перевіряєма величина	Розрахункові дані			Каталожні дані			Умови вибору та перевірки
	Познач.	Один. вимір	Велич.	Познач.	Один. вимір.	Велич.
Напруга	Uвн	кВ	6,0	Uкат.в	кВ	12	Uвн ≤ Uкат.в
Тривалий струм	Ін тр	А	63	Ікат.н.в	А	400	Ін тр < Ікат.н.в
Струм короткого замикан. і відключ.	Ік1(3)	кА	2,6	Ікат.відк.в	кА	20	Ік1(3) < Ікат.відк.в
Ударний струм	Іу к1(3)	кА	3,7	і у(3)н.дін	кА	52	Іу к1(3) ≤ і у(3)н.дін
Струм термічної стійкості	Ітс	кА	1	Ікат тс в tкат	кА с	20 3	Ітс ≤ Інтс
Потужність к.з.	Sк1(3)	МВА	28,3	Sкат.відк. в	МВА	130	Sк1(3) ≤ Sкат.відк.в

Розрахунковий струм термічної стійкості

(2.6.10)

2.6.5 Вибір і перевірка роз'єднувача.

Вибираємо роз'єднувач типу РВФ 6 / 400 за [5.табл.23.12]

Розрахункові і каталожні дані роз’єднувача записуємо у порівняльну таблицю 2.6.3

Таблиця 2.6.3 Вибір і перевірка роз’єднувача

Обираєма та перевіряєма величина	Розрахункові дані			Каталожні дані			Умови вибору та перевірки
	Познач.	Один. вимір.	Велич.	Познач.	Один. вимір.	Велич.
Напруга	Uн	кВ	6,0	Uкат.р	кВ	6,0	Uн < Uкат.р
Тривалий струм	Ір	А	29	Ікат.р	А	400	Ір < Ікат.р
Ударний струм	Іу к1 (3)	кА	3,7	ін.дін р(3)	кА	41	Іу к1(3) < ін.дін р(3)
Струм термічної стійкості	Ітс	кА	0,9	Ікат тс р tкат	кА с	16 4	Ітс < Ікат тс р

Розрахунковий струм термічної стійкості

(2.6.11)

2.6.6 Вибір і перевірка трансформаторів струму.

Обираю трансформатор струму типу ТПЛ – 10 з номінальним первісним струмом 100А, з двома обмотками 0,5 / 10Р (для контрольно-вимірювальних приладів) за [5.табл.23.29].

Трансформатори струму встановлені на ГПП у фазах А і С. Складаю порівняльну таблицю 2.6.4

Таблиця 2.6.4 Вибір і перевірка трансформаторів струму

Обираєма та перевіряєма величина	Розрахункові дані			Каталожні дані			Умови вибору та перевірки
	Познач.	Один. вимір	Велич.	Познач.	Один. вимір.	Велич.
Напруга	Uн	кВ	6,0	Uн тс	кВ	12	Uн ≤ Uн тс
Тривалий струм	Ір	А	2,9	Ін тс	А	100	Ір ≤ Ін тс
Навантаження на вторинну обмотку	S2	ВА	5	S2 тс	ВА	10	S2 < S2тс
Струм динамічної стійкості	Іу(3)1	кА	3,7	і (3)н дин.	кА	37	Іу(3)1 < і (3)н дин.
Струм термічної стійкості	Ітс	кА	3	Ікат тс tкат	кА с	108 3	Ітс ≤ Ікат тс

Розрахунковий струм термічної дії

(2.6.12)

Каталожна термічна стійкість

, (2.6.13)

де t_н.тс = 1с – каталожний час термічної стійкості трансформатора струму;

К_тс = 60 – коефіцієнт термічної стійкості трансформатору струму.

Каталожна електродинамічна стійкість

(2.6.14)

Визначаємо розрахункове навантаження на вторинну обмотку, якщо ввімкнені такі прилади:

- амперметр ОП112 0,1 ВА 2шт.

- лічильник EMS 212.41.4.5-10 1 ВА

- лічильник EMS 212.41.4.5-10 1 ВА

РАЗОМ – 2,1 ВА

Переріз мідних проводів повинен бути не менше S_пров = 2,5 мм², тоді

(2.6.15)

2.6.7 Вибір і перевірка трансформаторів напруги.

Для контролю величини напруги на шинах 6 кВ ГПП, обліку електроенергії і для релейного захисту обираємо трифазний п’яти стержневий трансформатор напруги типу НТМИ-10-66УЗ з двома вторинними обмотками. Фази однієї вторинної обмотки з'єднані у зірку, фази другої вторинної обмотки з'єднані у розімкнений трикутник для контролю стану ізоляції. Клас точності 0,5. Допустиме навантаження у цьому класі точності 120 ВА.

Визначаємо розрахункове навантаження на вторинну обмотку, якщо ввімкнені такі прилади і реле:

- вольтметр ЭП112 2 ВА 2 шт.

- лічильник СА4-И672 М 0,5 ВА

- лічильник СР4-И673 М 0,5 ВА

- реле напруги Н15 15 ВА 2 шт.

РАЗОМ – 18 ВА

Навантаження не перевищує допустиме у класі точності 1.

2.7 Розрахунок і вибір внутрицехових мереж і захисних апаратів

Застосовуємо розподільчі шинопроводи ШРА4 – 630 з допустимим струмом 630 А. До кожного електроспоживача від шинопроводу підведений провід марки АПВ з алюмінієвими жилами і поліхлорвініловою ізоляцією. Для захисту від механічних ушкоджень і для пожежної безпеки проводи прокладаємо у сталевій трубі. Вибір перерізу проводів здійснюється разом з вибором елементів захисту. Переріз проводів обираємо по допустимому струмовому навантаженню. Приклад вибору проводів і захисного апарату для мостового крану №1.

2.7.1 Номінальний струм електродвигуна лінії

(2.7.1)

2.7.2 Пусковий струм

(2.7.2)

2.7.3 За [1.табл.п.2.1] обираємо провід АПВ-3 (1×3) з допустимим

струмом І_доп = 80 А.

2.7.4 Струм спрацювання теплового регулюємого розчіплювача автоматичного вимикача

(2.7.3)

2.7.5 За [1.табл.п.3.7] обираємо автоматичний вимикач типу ВА51-31-1 з номінальним струмом І_н = 100 А і номінальним струмом теплового розчіплювала І_{н тр} = 80 А.

Тому при пуску двигуна електромагнітна відсічка працювати не буде. Перевіряємо відповідність перерізу проводу вимикаючому апарату

(2.7.4)

2.7.6 Перевіряємо відповідність вимикаючого апарату умовам швидкого відключення однофазного короткого замикання на кожному з електроспоживачів (перевірка занулення)

(2.7.5)

2.7.7 Струм однофазного короткого замикання

, (2.7.6)

де Z_т/3 = 0,027 Ом – розрахунковий опір масляного трансформатора за [5.табл.100];

Z_п – повний опір петлі “фаза-нуль” від трансформатора до ушкодженого електроспоживача:

U_ф – фазна напруга 220 В.

(2.7.7)

Ом

де Z_п01 = 3,2 - питомий повний опір проводу від електроспоживача до місця приєднання на шинопроводі, за [7.табл.103];

Z_п02 = 0,11 – питомий повний опір шинопроводу від трансформатора до місця приєднання цього проводу за [7.табл.3].

l₁ – довжина проводу;

l₂ – довжина шинопроводу.

Аналогічно проводимо розрахунок для інших приєднань і результати розрахунків записуємо у таблицю 2.7.1

№ з/п	Найменування електроустаткування	Ін.дв, А		Іпуск, А	Тип і переріз проводу	Довжина проводу і шинопроводу, м	Ідоп, А	Тип захисного апарату	Ін, А	Ісп.тр, А	Іе.в., А	Кз	Zп, Ом	Ік, (1) А
1	Кран-балка ПВ=40%	85,1		425,5	АПВ3(1х70)	6;9,5	165	ВА51-33	160	125	1250	1	17,3	471
2	Фрезерний верстат	17		85	АПВ3(1х4)	13,5;35,5	28	ВА51-25	25	16	160	1	159,8	51
3	Фрезерний верстат	17		85	АПВ3(1х4)	14;16	28	ВА51-25	25	16	160	1	162,4	50
4	Трубогибочний верстат	21,2		106	АПВ3(1х6)	12;3,7	32	ВА51Г-25	100	31,5	315	1	99,2	82
5	Трубогибочний верстат	21,2		106	АПВ3(1х6)	7;4,5	32	ВА51Г-25	100	31,5	315	1	58,2	140
6	Шліфувальний верстат	12,7		63,5	АПВ3(1х4)	16;6	28	ВА51-25	25	16	160	1	183,6	44,3
7	Шліфувальний верстат	12,7		63,5	АПВ3(1х4)	12,5;7	28	ВА51-25	25	16	160	1	143,8	56,6
8	Шліфувальний верстат	12,7		63,5	АПВ3(1х4)	5,5;8	28	ВА51-25	25	16	160	1	70	116,4
10	Зварювальний тр-р ПВ=25%	42,5		212,5	АПВ3(1х50)	16;5,5	130	ВА51Г-25	100	63	630	1	44,4	183,5
11	Зварювальний тр-р ПВ=25%	42,5		212,5	АПВ3(1х50)	12,5;8	130	ВА51Г-25	100	63	630	1	35,2	231,4
12	Зварювальний тр-р ПВ=25%	42,5		212,5	АПВ3(1х50)	9;3,5	130	ВА51Г-25	100	63	630	1	25	326
13	Зварювальний тр-р ПВ=25%	42,5		212,5	АПВ3(1х50)	7;7	130	ВА51Г-25	100	63	630	1	20,1	405,3
14	Вентилятор	25,5		127,5	АПВ3(1х50)	16,5;24,5	130	ВА51Г-25	100	40	400	1	69,5	117,2
15	Свердлильний верстат	8,5		42,5	АПВ3(1х4)	16,5;24,5	28	ВА51-25	25	12,5	125	1	192,3	42,3
16	Свердлильний верстат	8,5		42,5	АПВ3(1х4)	6;31,5	28	ВА51-25	25	12,5	125	1	73,5	110,8
17	Свердлильний верстат	8,5		42,5	АПВ3(1х4)	6;27	28	ВА51-25	25	12,5	125	1	72,8	112
18	Електрованна	55,3		276,5	АПВ3(1х50)	8,5;10	130	ВА51Г-25	100	80	800	1	24,7	329,8
19	Електрованна	55,3		276,5	АПВ3(1х50)	8,5;21	130	ВА51Г-25	100	80	800	1	26,4	308,6
20	Електромолот	46,8		234	АПВ3(1х50)	10;27,5	130	ВА51Г-25	100	63	630	1	31,6	257,8
21	Електромолот	46,8		234	АПВ3(1х50)	10;32	130	ВА51Г-25	100	63	630	1	32,3	253
22	Поворотний кран	12,7		63,5	АПВ3(1х4)	6;31	28	ВА51-25	25	16	160	1	16,3	499,8
23	Вентилятор горна	21,2		106	АПВ3(1х50)	6;38,5	130	ВА51Г-25	100	31,5	315	1	22,4	363,7
24	Обдирний верстат		51	255	АПВ3(1х50)	11;38	130	ВА51Г-25	100	80	800	1	36	226,3
25	Нагрівальна плита	29,7		148,5	АПВ3(1х50)	6;36,5	130	ВА51Г-25	100	40	400	1	22,1	368,6

Таблиця 2.7.1- Вибір та перевірка поводів та низьковольтних захисних апаратів.