4 Выбор распределительных шкафов и пунктов

Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей трёхфазного переменного тока промышленной частоты и номинальным напряжением 380 В применяют распределительные шкафы и пункты.

Исходя из данных таблицы 4 выбираем распределительные пункты серии ПР-24 и распределительные шинопроводы типа ШРА-73.

Таблица 5 - Технические данные распределительных пунктов

№ группы	Вид распределительного пункта	Iдд РП,А	Кол-во присоединений	Ток присоединения ,А	АВ
1	ПР-24.3.3.09	700	12	80	А3716ФУЗ
2	ПР-24.3.1.01	700	4	160	А3712ФУЗ
3	ПР-24.3.1.05	700	4	160	А3716ФУЗ
4	ПР-24.3.1.04	700	4	160	А3716ФУЗ
5	ПР-24.3.3.09	700	12	80	А3716ФУЗ
6	ПР-24.3.1.01	700	12	80	А3712ФУЗ
7	ШРА-73	400	-	-	ПН2
8	ШРА-73	400	-	-	ПН2

4.1 Выбор линейных панелей

Выбирая предварительно двухтрансформаторную подстанцию наружной установки КТПН 2х160 кВА, напряжением 10\0,4 кВ, необходимо выбрать комплектацию распределительного устройства. Исходя и

данных 3 и 4 ,выбираем неавтоматические коммутационные аппараты в распределительные панели серии ПАР. Выбираем их по кол-ву присоединений и по расчётному току пунктов распределительных. По пиковому току группы выбираем предохранитель. Выбираем четыре распределительные панели ПАР 11-52545 и присоединяем их к пунктам распределительным так, чтобы нагрузка была примерно поровну между двумя трансформаторами. Способ присоединения линейных панелей к группам показано в таблице 5.

Таблица 5 – Технические данные линейных панелей серии ПАР

Вид панели	Номера групп	Пункт распределительный
ПАР11-52545	7	ПР-24.3.3.09 ПР-24.3.3.12	Трансформатор 1
ПАР11-52545	2 3 4	ПР-24.3.1.01 ПР-24.3.1.05 ПР-24.3.1.04	Трансформатор 1
ПАР11-52545	5 1	ПР-24.3.1.01 ПР-24.3.3.10	Трансформатор 2
ПАР11-52545	6	ШР1	Трансформатор 2

4.2 Выбор вводных панелей

Вводная панель выбирается по току послеаварийного режима, допустимая перегрузка, приходящаяся на один трансформатор не должна превышать 40%. Из расчётов пункта 5 известна S_н=320 кВА, следовательно можно найти расчётный ток, I_н=320\1,73*0,4=462,42 А- ток двух трансформаторов, найдём ток одной секции:462,42 \2=231,21 А.

231,21 А – ток протекающий в одном трансформаторе.

Так как послеаварийная перегрузка составляет 40%, то умножаем ток одного трансформатора на 1,4 :

231,21*1,4=323,69 А – ток послеаварийной перегрузки ,выбираем вводную панель: ПАР11-52515.

Таблица 6- Технические данные вводных панелей серии ПАР

Вид панели	Iном, А	рубильник	предохранитель	Тр – р тока	амперметр	Вольтметр
ПАР11-52515	600	Р27-39341-00	ПН 2	ТШ-20-0,5	3	1
ПАР11-52515	600	Р27-39341-00	ПН 2	ТШ-20-0,5	3	1

4.3 Выбор секционного выключателя.

Секционный выключатель выбирают по току одной секции. Посчитаем ток одной секции, которая питает 6, 8, 2 ,3, 4 группу, исходя из данных таблицы №4 мы найдём ток одной секции:

Из расчётов выбираем секционный выключатель:

Таблица 6- Технические данные секционной панели серии ПАР

Вид секционной панели	Iном	рубильник
ПАР11-52530	630 А	Р27-39341-00

5 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТЬ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Выбор числа и мощность силовых трансформаторов для цеховых трансформаторных подстанций промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Для удобства эксплуатации систем электроснабжения следует стремиться выбирать не более двух стандартных мощностей. Это ведёт к сокращению складского резерва и облегчает замену повреждённых трансформаторов.

(25),

где, -полная мощность минимальная трансформатора

- расчётная мощность

-коэффициент загрузки трансформатора рекомендуемый

Выбираем 2 трансформатора по 160 кВА.

(26),

где, Q_т- реактивная мощность трансформаторов

S_{ном тр-р} – мощность трансформатора

Β_рек – коэффициент загрузки трансформатора

n- Количество трансформаторов

P_р- общецеховая расчётная мощность для трансформаторов

5.1 Найдём общецеховую реактивную мощность по формуле:

(27)

где, - общецеховая реактивная мощность

- общая осветительная реактивная мощность

- общая силовая реактивная мощность

14,34+280,8=295,14 кВАр

Рассчитаем мощность компенсирующих устройств :

(28),

где, - минимально допустимая реактивная мощность компенсирующих устройств низкого напряжения

- общая силовая реактивная мощность

- реактивная мощность трансформаторов

Из расчётов выбираем две конденсаторные батареи УКТ-0,38-100 УЗ ,каждая батарея на 100 кВАр.

(29),

где, - расчётный коэффициент использования трансформатора

- расчётная полная мощность трансформатора с учётом компенсации

- Номинальная мощность трансформатор

- кол-во трансформаторов

5.2 Расчёт потерь мощности в трансформаторе

Паспортные данные трансформатора ТМ 160 10\0,4 :

I_хх=2,4%,U_к=4,7%, _=0,51, =3,1

Расчитываем потери активной мощности :

(30),

где, - потери активной мощности в трансформаторе

- потери активной мощности холостого хода (табличное значение)

- потери активной мощности короткого замыкания(табличное значение)

Расчитываем потери реактивной мощности:

=I_хх/100*S_ном=2,4/100*160=3,84 кВАр

=U_к/100*S_ном=4,7/100*160=7,52 кВАр

(31),

где, - потери реактивной мощности в трансформаторе

- потери холостого хода

- потери короткого замыкания

Найдём суммарные потери в двух трансформаторах:

=2,39*2=4,78 кВт

=8,41*2=16,82 кВАр

6 РАСЧЁТ СЕТИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Найдём расчётную активную мощность на стороне высокого напряжения по формуле:

(32),

где, - расчётная мощность трансформатора на стороне высокого напряжения

- расчётная активная мощность низкого напряжения

- потери активной мощности в трансформаторе

Найдём расчётную реактивную мощность на стороне высокого напряжения в трансформаторе по формуле:

(33),

где, - полная расчётная реактивная мощность

- общецеховая скомпенсированная реактивная мощность трансформатора

- Потери реактивной мощности в трансформаторе

(34),

где, - полная расчётная реактивная мощность

- расчётная мощность трансформатора на стороне высокого напряжения

Энергосистемой задан нормативный

(35),

где, - реактивная мощность на высшей стороне трансформатора

- расчётная активная мощность в трансформаторе на стороне высокого напряжения

- Объём необходимой компенсации на ГПП

6.1 Выбор высоковольтного оборудования

Выбираем кабель по его экономичной плотности тока, а проверяем его по длительно допустимому току :

(36),

где, - экономичное сечение проводника

- Расчётный ток

- экономическая плотность тока (ПУЭ гл. 1.3)

Выбираем кабель АВБбШв (алюминий) 16х3 мм², I_дд=46 А, I_дд ≥I_р,46≥9,05 , следовательно кабель подходит, выбираем вакуумный выключатель ВВ-10-20/630, I_отк=20 кА, I_ном=630 А.(вакуумный выключатель напряжением 10 кВ, ток отключения 20 кА, ток номинальный 630 А)

6.3 Рассчитываем потери напряжения на линии и в трансформаторе

Расстояние от ГПП до трансформатора 1 километр.

R_л=1,98 Ом, X_л=0,11 Ом

(37),

где, - потеря напряжения

- расчётная активная мощность на линии

- расчётная реактивная мощность на линии

- активное сопротивление линии

. - реактивное сопротивление в линии

- напряжение на ГПП

6.3.1. Рассчитываем потери напряжения в трансформаторе

Сопротивления трансформатора приведённые к стороне низкого напряжения : r₁=16,6 мОм ; x₁=41,7 мОм.

Сопротивления трансформатора приведённые к стороне высокого напряжения: r₂=10,375 Ом ; x₂=26,0625 Ом

Расчёт ведётся по формуле аналогичной (36):

6.3.2. Рассчитываем напряжение на РУНН:

(38),

где, - напряжение на РУНН , приведённая к стороне высокого напряжения.

- напряжение на ГПП

∆U- потери напряжения на линии

- потери напряжения в трансформаторе

Коэффициент трансформации K_тр=26, из этого можно рассчитать какое выходное напряжение будет на РУНН:

(39),

где, - напряжение на РУНН приведенная к стороне высокого напряжения

- Напряжение на РУНН

- Коэффициент трансформации

7 ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ ЦЕХОВОЙ СЕТИ ПО ДЛИТЕЛЬНО ДОПУСТИМОМУ ТОКУ И ПРОВЕРКА СЕТИ ПО ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Провода классифицируются по материалу, из которого они изготовлены, сечению, виду изоляции, механической прочности и так далее. В электротехнике применяют главным образом провода из меди и алюминия, реже из латуни и бронзы. Кабели подразделяют по материалу, из которого изготовлены их токопроводящие жилы (медь, алюминий), изоляции и материалов из которых она изготовлена, степени герметичности и защищенности кабелей от механических повреждений и так далее.

Таблица 7- Выбор проводников

№	Ток расчетный (А)	Ток длительно – допустимый (А)	Обозначение
1	25,351	27	АВВГ 5*5
2	88,73	120	АВВГ 5*50
3	35,5	37	АВВГ 5*8
4	5,08	15	АВВГ 5*2,5
5	101,5	140	АВВГ 5*50
6	40,6	45	АВВГ 5*16
7	81,21	95	АВВГ 5*70
8	21,73	45	АВВГ 5*5
9	10,7	45	АВВГ 5*50
10	13,15	45	АВВГ 5*2,5
11	120,7	140	АВВГ 5*75
12	30,45	45	АВВГ 5*8
13	38,07	45	АВВГ 5*8
14	21,1	27	АВВГ 5*5
15	10,55	15	АВВГ 5*2,5
16	4,56	15	ШВВП 5*2,5

7.1 Проверка сети по допустимой потере напряжения

По требованиям качества напряжения на клеммах ЭП должно лежать в пределах U_ном ± 5% для силовых приёмников. Рассчитаем напряжение на наиболее близком ЭП( Вертикальная пила ):

(40),

где, - падение напряжения

- расчётная активная мощность

- расчётная реактивная мощность

- активное сопротивление линии

- индуктивное сопротивление линии

- номинальное напряжение

(41),

где, - падение напряжения

- падение напряжения на первой линии

- падение напряжения на второй линии

- номинальное напряжение

7.1.1. Рассчитаем напряжение на наиболее удалённом ЭП, расчёт производится по формулам аналогичным 40,41:

(1 приёмник, Токарный станок с ЧПУ)

(2 приёмник, кран балка)

8 РАСЧЁТ ТОКОВ КЗ В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ЦЕХОВОЙ СЕТИ, ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ТОКОВ КЗ

8.1 Расчёт токов короткого замыкания

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и аварийные режимы их. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание .КЗ- называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землёй, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая допустимый ток продолжительного режима. Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, старение изоляции, ошибки персонала.

8.1.1. Рассчитаем токи КЗ в восьми точках цеха 1 точка К1 на шинах ГПП:

(42),

где, - суммарное сопротивление системы на ГПП

U_б- базовое напряжение на ГПП

- мощность короткого замыкания на шинах ГПП

(43),

где, - ток трёхфазного короткого замыкания

- базовое напряжение на ГПП

- суммарное сопротивление системы на ГПП

(44),

где, - ударный ток

- ток трёхфазного короткого замыкания

- ударный коэффициент

8.1.2. Вторая точка К2 высоковольтный ввод:

(45),

где, - ток трёхфазного короткого замыкания

- базовое напряжение на ГПП

- активное сопротивление линии

- индуктивное сопротивление линии

(46),

где, - ток двухфазного короткого замыкания

- ток трёхфазного короткого замыкания

8.1.3. Третья точка К3 на шинах РУНН:

Рассчитаем ток трёхфазного короткого замыкания по формуле 45.

Рассчитаем ток двухфазного короткого замыкания по формуле 46.

Рассчитаем ударный ток по формуле 44.

Рассчитаем ток однофазного короткого замыкания по формуле:

(47,)

где, - ток однофазного короткого замыкания

- номинальное напряжение сети

- активное сопротивление прямой последовательности

- активное сопротивление нулевой последовательности

- индуктивное сопротивление прямой последовательности

- индуктивное сопротивление нулевой последовательности

Аналогично рассчитываются остальные точки короткого замыкания, результаты расчетов сведены в таблицу 8.

Таблица 8- Расчётные данные токов короткого замыкания

№		Место короткого замыкания		Ток однофазного КЗ	Ток двухфазного КЗ	Ток трёхфазного КЗ	Ударный ток
1		2		3	4	5	6
К1		На шинах ГПП				16,51 к А	45,16 кА
К2		Высоковольтный ввод			2,63 кА	3,05 к А	8,34 кА
К3		На шинах РУНН		1,13 кА	3,56 кА	4,12 кА	7,55 кА
К4	Самый близкий ПР					3,85 кА	7,05 кА
К5	Самый дальний ПР		0,75 кА
К6	Самый дальний приёмник		0,67 кА
К7	На ЯР					2,21 кА	4,02 кА
К8	Троллейный шинопровод		0,41 кА