Системы электроснабжения городов и мышленных предприятий

AB IJ , A;

AB E ' " ?A.

Выбираем кабель стояка марки АВВГнг-LS-5х25, IДОП=75 А: 75·1·1·0,92=71,25 А>IР.СТ=43 А.

Эквивалентная длина провода от средней секции (подъезда) – места ус-

Для проводки W3 на группы розеток внутри квартиры в соответствии с требованиями свода правил [3] выбираем медный трехжильный провод марки ВВГнгLS 3х2,5 (длина провода от щитка до розетки дальней комнаты составляет 15 м).

Электрические параметры ВВГнг-LS 3х2,5:

•активное сопротивление – 7,4 Ом/км;

•индуктивное сопротивление – 0,116 Ом/км.

Потеря напряжения в проводе этого сечения до дальней розетки составит:

где 2 – коэффициент для однофазной сети; 16 – допустимый ток для данного провода, А; 220 – фазное напряжение, В.

Суммарные потери напряжения от трансформаторной подстанции до самого удаленного электроприемника составит:

UΣ = UW1+ UW2+ UW3=2,3%+1,34%+1,56%=5,2%.

В соответствии с [3] суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного осветительного прибора общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения от ВРУ здания до наиболее удаленных светильников должны быть не более 3%, а до прочих потребителей – не более 4%. Условия выполняются, следовательно, оставляем принятые сечения проводников.

11

Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема рассчитываемого участка сети

Расчет токов КЗ. Составим схему замещения участка электрической сети (рис. 4).

Определим сопротивления схемы замещения. В соответствии с ГОСТ 28249-93 сопротивления всех элементов схемы замещения выражают в мОм (миллиомах).

Справочные параметры силовых трансформаторов приведены в приложении (табл. П.13).

12

Рисунок 4 – Схема замещения для расчета токов КЗ

Активное сопротивление трансформатора ТМГ-630/10:

MB $DN O , мОм,

O

где $%N – паспортное напряжение короткого замыкния трансформатора, %.

QB '= = :O U ! ! # мОм; P?B C! #E R " E ! K" мОм.

Сопротивления питающего кабеля W1:

M&' M, U V ! U !! " ! мОм;

P&' P, U V L U !! L L мОм.

Сопротивление нулевой последовательности по табл. П.12:

M&' M, U V ! U !! " ! мОм;

P&' P, U V H L U !! HL мОм.

Сопротивления кабеля стояка W2:

M&E M, U V ! !# U L # ?мОм;

P&E P, U V LL U L L

13

Сопротивление нулевой последовательности по табл. П.12:

M&E M?, U V ! !# U L # ? мОм;

P&E P, U V HH U L K H мОм.

Сопротивления провода квартирыW3:

M& M& M, U V # " U !K !!! мОм;

P& P& P, U V !!L U !K ! #" мОм.

Определим токи короткого замыкания для точки К1 (см. рис.3, рис. 4). Максимальный трехфазный ток КЗ:

Трехфазный ток КЗ, ограниченный сопротивлением дуги

Ток двухфазного КЗ в точке К1:

<E> < > кА N _ N' E N _ N', ;

<E> !K ! кА

N _ N' E .

Сопротивление до точки К1 току однофазного короткого замыкания:

`a Y*MS! F MS F MS F Z 5 F <PS! F PS F PS > , мОм.

14

В соответствии с [3] для трансформаторов со схемой соединения обмо-

ток «треугольник»/«звезда» допустимо принять:

MB' MBE MB b PB' PBE PB .

`c C<" F " F " F U >E F <! K" F ! K" F ! K">E"K L?мОм;

Ток однофазного короткого замыкания

<'> d кА N _ N' ef , ;

<'> : !K # кА

N _ N' := , .

Ударный ток в точке К1:

7, T' g, N< > WX N',

где g, – ударный коэффициент, принимаемый:

•1,1 – на шинах РУ–0,4 кВ трансформаторных подстанций;

•1 – в остальных точках сети.

7, T' ! ! !L K K # кА.

Расчет токов КЗ в оставшихся точках производится аналогично. Например, для точки К4 сопротивление току однофазного КЗ без учета сопротивления дуги составит LL! мОм, а с учетом дуги `c LH мОм.

Результаты расчета сведены в таблице 5.

Таблица 5 – Результаты расчета токов КЗ

Выбор защитной аппаратуры.

Дифференциальный автоматические выключатель на группу розеток в комнате QF3 выбираем марки AD12 (производитель ИЭК), 2P (двухполюсный), IНОМ =16 А, максимальный ток утечки 30 мА с учетом допустимого тока провода ВВГнг-LS3х2,5 (Iдоп =16 А). Ток отключения выключателя 4,5 кА, что больше тока КЗ в месте установки (1,98 кА).

Автоматический выключатель на вводе в квартиру QF2 выбираем марки ВА47-29, IНОМ=40 А с учетом рекомендуемой [3] мощности квартиры 7 кВт. Ток отключения выключателя 4,5 кА, что больше тока КЗ в месте установки выключателя (1,98 кА).

Следовательно, принятые к установке выключатели соответствуют условиям выбора.

Плавкие предохранители стояка (FU3) выбираем марки НПН2-60 с током плавкой вставки 60 А:

IПВ=60 А> IР.СТ=43 А;

IПО=10 кА > N =5,07 кА.

Плавкие предохранители ввода в ВРУ (FU2) выбираем марки ПН2-250 с током плавкой вставки 160 А:

IПВ=160 А > IР.ЗД=147 А;

IПО=10 кА > N =5,07 кА.

Плавкие предохранители линии, питающей проектируемое здание (FU1) выбираем марки ПН2-250, а по току плавкой вставки на две ступени больше, чем (FU2), что обеспечит селективность срабатывания защит на всем участке сети: IПВ=200 А; IПВ=250 А.

Примечание: в приведенном примере выполнения контрольной работы с целью снижения трудоемкости при расчете токов КЗ не осуществлялся учет сопротивлений первичной обмотки трансформатора тока TA, рубильников QS1–QS3, автоматических выключателей QF1–QF3, а также переходных контактов в соответствии с требованиями ГОСТ 28249-93. Также в работе следовало выполнить построение карты селективности для оценки времени срабатывания коммутационно-защитных аппаратов в соответствии с требованиями п. 1.7.79 ПУЭ [2].

16

Задача 2

Обосновать возможность прямого пуска асинхронного электродвигателя вентилятора, питающегося по кабельной линии от шин низкого напряжения КТП 10/0,4 кВ (см. рис. 1). Выбрать и обосновать способ пуска, выбрать аппараты управления и защиты, разработать принципиальную электрическую схему подключения электродвигателя, выбрать типы защит электродвигателя и определить уставки этих защит. Пуск электродвигателя считать успешным при развитии относительного момента MД*≥0,5.

Исходные данные:

Параметры асинхронного электродвигателя:

номинальная мощность PН=315 кВт; номинальное напряжение UН=660/380 В; кратность пускового тока КП=7; сosϕ=0,925; КПД

ηН=0,945.

Параметры питающего кабеля:

сечение кабеля120 мм2; длина кабельной линии L=30 м. Параметры силового трансформатора:

SН=630 кВ·А; UК=5,5%; ΔРК=8,1 кВт.

Решение:

Номинальный ток двигателя

Рисунок 5 – Схема замещения

Найдем пусковой ток двигателя

IПУСК=КП ·IН;

IПУСК=7·548= 3836 А.

17

Сопротивления питающего кабеля:

Z& M, U i ! U ?Ом; j& P, U i H U "?Ом.

Суммарные сопротивления до клемм электродвигателя

RΣ= RТ+ RW=0,00326+0,0093=0.01256 Ом;

ХΣ= ХТ+ ХW=0,014+0,0024=0.0164 Ом.

Падение напряжения на трансформаторе и в линии

U= ·IПУСК·(RΣ·cosϕ+XΣ·sinϕ)= = ·3836·(0,01256·0,37+0,0164·0,93)=132 В.

Остаточное напряжение на зажимах двигателя

UОСТ= UН-U=380-132=248 В , или =0,65UH.

Относительный момент, развиваемый электродвигателем при прямом пуске

MД*=(UОСТ)2=(0,65)2=0,42<0,5.

Прямой пуск электродвигателя невозможен.

Рассмотрим возможность пуска электродвигателя переключением схемы соединения обмоток со звезды на треугольник. Рассчитаем падение напряжения на трансформаторе и в линии при включении электродвигателя по схеме «звезда»:

U= ·IПУСК*·(RΣ·cosϕ+XΣ·sinϕ)= = ·3836/ ·(0,01256·0,37+0,0164·0,93)=76 В.

Остаточное напряжение на зажимах электродвигателя:

UОСТ= UН-U=380-76=304 В, или =0,8UH.

Относительный момент, развиваемый электродвигателем по сравнению с моментом нагрузки на валу электродвигателя

MД*=(UОСТ)2=(0,8)2=0,64>0,5.

Поэтапный пуск асинхронного переключением схемы соединения обмоток со «звезды» на «треугольник» обеспечивается. Схема подключения электродвигателя приведена на рис. 6.

18

Выбор коммутационно-защитной аппаратуры.

Для защиты электродвигателя выбираем автоматический выключатель с комбинированным расцепителем типа ВА-51-39 (QF на рис. 6):

IНВ=630 А;

IНР=630 А> IНД=548 А;

IСР=1,25· IНР=1,25·630=787,5 А<КН ·IН=1,4·548=767 А;

IСО=6300 А> IПУСК·КП=3836·1,5=5754 А.

Для переключения схемы соединения обмоток электродвигателя выбираем контакторы типа КТП6053 (КМ1–КМ3 на рис. 6):

UНК=660 В>UН.СЕТИ =400 В; IНК=630 А>IН =548 А.

Задача 3

Рассчитать уровень высших гармоник (коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения) на шинах 0,4 кВ КТП 10/0,4 кВ в нормальном и максимальном режимах, создаваемых тиристорными возбудителями ТВУ-2-247-320, мощностью 79 кВт с КПД 94% и cosϕ=0,5 с трансформатора-

19

ми типа ТСП-160/0,5-68 с первичным напряжением 380 В, для возбуждения синхронных двигателей СТД-8000-2. Питание осуществляется от двухтрансформаторной подстанции. К каждой секции шин подключены асинхронные двигатели и трансформаторы. Электроприемники по секциям шин распределить равномерно.

Исходные данные:

Количество синхронных двигателей (ТВУ) nСД = nТВУ=7 шт. Тип КТП: 2×1000 кВ·А.

Напряжение короткого замыкания трансформатора UK = 6,5%. Мощность системы SКЗ=180 МВ·А.

Асинхронные двигатели:

РН =75 кВт, ηН =92%, КП =7 , сosϕН =0,91, nАД =4 шт.

Трансформаторы:

SН =100 кВ·А, UK = 8%, nT =2 шт.

Расчетная схема для определения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения приведена на рис. 6.

Решение:

1.Ток тиристорного возбудительного устройства (ТВУ):

kl, mkm ' " А.

2.Расчет параметров схемы замещения

Рисунок 7 – Схема замещения

Сопротивление трансформатора T1:

jB' n[ O = :O ! " мОм.

' ' '

Сопротивление системы С:

20