7 Расчёт токов короткого замыкания на шинах цпп 110/6 кВ

Соединение между собой через малые сопротивление отдельных элементов электроустановок, находящихся под напряжением, приводит к процессу, называемому коротким замыканием. Основными причинами короткого замыкания является нарушение изоляции токоведущих частей вследствие старения или механических повреждений.

В системах трёхфазного переменного тока возможны несколько видов короткого замыкания: трёхфазное, когда три фазы соединяются непосредственно между собой или через землю; когда две фазы соединяются непосредственно между собой или через землю; однофазное, когда фаза соединяется через землю.

Токи короткого замыкания во много раз превышают токи нормального

режима, и поэтому при выборе электрооборудования приходится учитывать возможности возникновения короткого замыкания.

Расчёт токов короткого замыкания производим на шинах главной понизительной подстанции, 115кВ на шинах 6 кВ (данные по расчётам) необходимы мне для выбора кабеля 6 кВ, питающего подстанцию установленную непосредственно в здании потребителя.

Наибольшего значения токи короткого замыкания достигают при возникновении короткого замыкания в точках сети, наиболее приближенных к источнику питания (шины генераторного напряжения на электростанциях, точки системы, принятые условно за источник питания). Токи короткого замыкания во много раз превышают токи нормального режима, и по этому при выборе электрооборудования приходится учитывать возможности возникновения короткого замыкания и вред, который могут нанести токи короткого замыкания.

Рисунок 1 Расчётная схема токов короткого замыкания

В начале расчётов составляем схему электроснабжения и точек короткого замыкания, которая представлена на рисунке 1.

Принимаем базисное напряжение U_б1=115кВ, U_б2=6.3кВ

Кратность тока и мощность короткого замыкания через 0.2 с после его возникновения при сопротивлении Х_*б=Х_*расч=0.36 находим по расчётным кривым К_t=0.2=2.2 в справочной литературе [2].

Находим номинальную мощность систем

S_номΣ=S_б=S_0.2/К_t=0.2 (11)

S_ном=220/2.2=100 мВА

Находим базисное сопротивление воздушной линии

X_*лб=Х₀*L* S_б /U_б², (12)

где Х₀- удельное сопротивление линии, Ом/км

L-расстояние до энергосистемы, км

X_*лб=0.4*10*(100/13225)=0.03

Находим сопротивление трансформатора

X_*тр.б=U_кз*S_б/100*U_ном , (13)

где U_к- базисное напряжение, кВ

U_ном - номинальное напряжение, кВ

S_б- базисная нагрузка, кВА

X_*тр.б=17*100/100*16000=1,06

Результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи при замыкании на шинах 115кВ подстанции для точки К₁.

Х_{*б рез1}=Х_*сб+ (X_*лб/2), (14)

где Х_*сб- базисное сопротивление, Ом

Х_*лб- базисное сопротивление воздушной линии, Ом

Х_{*б рез1}=0.36+ (0.03/2)=0.38

По расчётным кривым кратность тока короткого замыкания исходя из того, что Х_*расч= Х_{*б рез1}=0.3 определяем для различных моментов времени.

К_t=0=3.5

К_t=0.2=2

К_t=∞=1,95

Определяем базисный ток на участке напряжением 115кВ

I_б1= S_б/(√3*U_б1), (15)

где U_б- базисное напряжение, кВ

S_б- базисная нагрузка, кВ

I_б1=100/(1.7*115)=0.5 кА

Определяем значения тока короткого замыкания для различных моментов времени.

I₀= I_б1* К_t , (16)

где I_б1- базисный ток

К_t –коэффициент тока

I₀=0.5*2.5=1.25 кА

I_0.2=2*0,5=1кА

I_∞=1,95*0,5=0,98 кА

Результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи при замыкании на шинах 6.3кВ подстанцию в точке К₂.

Х_{*б рез2} = Х_*сб+ (Х_*лб/2) + (Х_{*тр б}/2), (17)

где Х_*сб- базисное сопротивление

Х_*лб- базисное сопротивление воздушной линии

Х_{*тр б}- базисное сопротивление трансформатора

Х_{*б рез2}=0.36+ (0.03/2) + (1.06/2)=0.91

По расчётным кривым определяем кратность тока в различных моментах времени.

К_t=0=1.22

К_t=0.2=0.8

К_t=∞=1.3

Определяем базисный ток на участке напряжением 6кВ

I_б2= S_б / (√3*U_б)_, (18)

где U_б- базисное напряжение, кА

S_б- базисная нагрузка, кВА

I_б2=100/(1.7*6.3)=9.18 кА

Определяем значения тока короткого замыкания для различных моментов времени.

I₀= I_б1* k_t , (19)

где I_б1- базисный ток, А

k_t – коэффициент кратности

I₀=1.06*9.18=9,7 кА

I_0.2=0.98*9.18=9 кА

I_∞=1.22*9.18=11,2 кА

Определяем мощность короткого замыкания для различных моментов времени.

S₀=К_t*S_б2 (20)

где К_t- коэффициент кратности

S_б2- базисная мощность

S₀=1,06*100=106 мВА

S_0.2=0.98*100=98 мВА

S_∞=1.22*100=122 мВА

8. Определение длины кабеля от ЦПП до проектируемого участка

Для обеспечения электроснабжения участка принимаем кабель марки СБН.

Определяем расчётную длину кабелей с учётом провисания

Провисания бронированного кабеля-5%

L_р=L_ф+L_ф*0.05, (21)

где L_ф- фактическая длинна кабеля, м

L_р=220+220*0.05=231 м

Принимаем длину 231 м.

Аналогично производим расчет кабелей всех потребителей 6кВ.

Результаты сводим в таблицу 4.

Таблица 4-Расчётные данные выбранного кабеля.

Наименование участка	Марка кабеля	Расчётная длина, м
От ЦПП до проектируемого участка	СБН	231
Компрессор-СДК-16-51-16, 6 кВ	СБН	52,5
Компрессор-СДК-17-41-16, 6 кВ	СБН	42
Водяной насос 300кВт, 6 кВ	СБН	52,5
Водяной насос 300кВт, 6 кВ	СБН	52,5
Водяной насос 200кВт, 6 кВ	СБН	52,5
Водяной насос 200кВт, 6 кВ	СБН	52,5
Насос 50кВт, 6 кВ	СБН	42
Насос 50кВт, 6 кВ	СБН	42
Насос 50кВт, 6 кВ	СБН	42
Насос 50кВт, 6 кВ	СБН	42
Трансформатор 630/6	СБН	52,5

9 Расчёт кабелей 6кВ для электроснабжения проектируемого участка

Расчёт производим по четырём параметрам. Производим расчет на примере компрессора СДК-16-51-16.

9.1 Расчет кабелей по нагрузки рабочим током

Для электроснабжения компрессорной установки расположенной на территории шахты принимаем кабель марки СБН. Длину кабеля принимается с учётом провисания 5% от длины кабеля.

Выбор по длительному расчётному току производят сравнением расчётного тока с длительно допустимым током нагрузки и проводник определенного сечения.

Определяем максимальный рабочий ток в кабеле для

компрессора-СДК-16-51-16

I_k=S_нагр/(√3*U_n), (22)

где S_нагр- расчётная, общая нагрузка потребителя, кВА

U_n-напряжение, кВ

I_k=1406/(1.7*6.3)=131,2 А

Согласно справочной литературе[1], принимаем сечение кабеля 50 мм².

9.2 Расчет кабелей по экономической плотности тока

S_эк= I_k/j_эк , мм² (23)

где j_эк-2.5А/мм²-экономическая плотность при использование максимальной нагрузки; при Т_м=3500-4000часов

I_k- максимальный рабочий ток в кабеле, А

S_эк- сечение кабеля по экономическим показателям, мм²

S_эк=131.2/2.5=52 мм²

Согласно справочной литературе[1], принимаем сечение кабеля 70 мм²

9.3 Расчет кабелей по термической устойчивости к току короткого замыкания

S_min=(I_∞√t_∞)/C, (24)

где I_∞- ток короткого замыкания, А

C- коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил током короткого замыкания и напряжение сети, принимаем для кабелей СБН С=145

t_∞- фактическое время действия тока короткого замыкания; которое для шахтных кабелей сети принимают равным реальному времени срабатывания максимальной защиты, t_рм и t_вв время срабатывания высоковольтного выключателя.

t_∞= t_рм+ t_вв (25)

t_∞=0.2+0.1=0.3

S_min=(11200*√0.3)/145=40 мм²

Согласно справочной литературе[1], выбираю сечения 50 мм²