Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрооборудование подстанций и осветительные сети предприятий, организаций и учреждений. Учебное пособие
.pdf
Согласно ПУЭ выбор сечения проводников не производится для
доп прок доп
I kI
′
= ⋅
max расч номi
I I kI= +⋅
сетей промпредприятий и сооружений до 1кВ; для осветительных сетей, проверенных по потере напряжения, а также для сетей временных сооружений и ответвлений к отдельным электропотребителям
напряжением до 1 кВ.
При прокладке нескольких кабелей в траншее или трубах в непосредственной близости друг от друга условия теплоотдачи ухудшаются. Допустимая нагрузка, в зависимости от числа проложенных кабелей, определяется выражением
,
где I
– допустимая нагрузка для отдельного кабеля; k
доп
– попра-
прок
вочной коэффициент на число работающих кабелей, проложенных
рядом в земле или трубах (табл. 2.27).
Таблица 2.27
Поправочный коэффициент на число работающих кабелей
Расстояние между
кабелями в свету, мм
100 1,00 0,90 0,85 0,80 0,78 0,75
200 1,00 0,92 0,87 0,84 0,82 0,81
300 1,00 0,93 0,90 0,87 0,86 0,85
1 2 3 4 5 6
Число кабелей
2.4.3. Расчет сети по потере напряжения
При расчете сети по потере напряжения следует ориентироваться
на следующие нагрузки:
а) для длительного режима исходным является расчетная мощность P
или расчетный ток I
расчi
и соответствующий ему коэффи-
расчi
циент мощности;
б) для кратковременных режимов, например при пуске или перегрузке, за исходную величину принимается максимальный ток
,
где I
расчi
кратность пускового тока или тока перегрузки; I
ток наиболее мощного потребителя или потребителей с наибольшими
пиками нагрузок;
– расчетный ток, соответствующий длительному режиму; k –
– номинальный
ном
151
в) пусковые токи с достаточной для практики точностью можно
100
КЗ
а
ном
P
US∆= ⋅
22
а КЗ а
UU U∆ = −∆
принять:
• для СД и АД с короткозамкнутым ротором
Iп = 6I
при cos φ = 0,25…0,35;
ном
• для АД с фазным ротором
Iп = 2I
при cosφ = 0,5 … 0,6;
ном
• для ЭД постоянного тока
Iп = 2I
ном
;
г) в дуговых электропечах электроды в периоды расплавления ме-
талла часто замыкаются кусками металла и ток будет
Iп = (2…8) I
при cos φ = 0,3.
ном
Расчет потери напряжения в элементах проводят, используя выра-
жения, приведенные в табл. 2.28.
В этой таблице Im – расчетный ток в линии на участке m, А; Rm,
rm – соответственно активное сопротивление линии от источника
(ввода) до точки m и сопротивление линии на участке m; im – расчетный ток ответвления от линии в точке m, А; Pm,Qm – активная,(кВт, и
реактивная ,квар, расчетные мощности на участке m; I
– номиналь-
ном
ный ток потребителя, А; ∆Uа, ∆Uр – соответственно активная и реактивная составляющая напряжения КЗ трансформатора:
здесь U
активная мощность ответвления соответственно; Xm, xm – соответственно индуктивное сопротивление от источника (ввода) до точки
m и сопротивление на участке m; r
противление проводников на единицу длины ,Ом/км, соответственно;
lm – протяженность участка m; β – коэффициент загрузки трансформа-
тора.
Значения удельных активных и индуктивных сопротивлений при-
ведены в табл. 2.29–2.31.
152
;
– напряжение КЗ трансформатора; pm, qm – активная и ре-
КЗ
– активное и индуктивное со-
0, x0
,
Расчет потери напряжения в элементах электрических установок
а
Pl
Рассчитываемый
элемент
Сеть
постоянного
тока, питание
одностороннее
Трансформатор
Сеть
трехфазного
тока, питание
одностороннее,
нагрузка фаз
одинаковая,
вдоль линии
расположено до
n ответвлений;
передается
активная и
реактивная
мощность
Схема или назначение
рассчитываемого
элемента
Несколько
n
22
U Ir iR
ответвлений
расположены вдоль
линии; сечения
2 10
U Il
проводников на
различных участках
различны
То же, но сечение на
всех участках
одинаково
Нагрузка в конце
U Il
+
линии
200
Для питания силовых и
осветительных сетей
переменного тока
Сечение проводников
отдельных участков
линии ответвлений
различно
Сечение проводников
всех участков
одинаково,
различны
Для трансформаторов до 1000 кВ·А
вторым членом формулы можно
пренебречь
U Pr Q x
U
U pR qX
U
U r Pl x Q l
U
U rx
U
n
mm
1
cos
U r x Il
U
Сечение проводников
всех участков линии
cos
одинаково,
одинаковы
Сосредоточенная
нагрузка в конце линии
Расчетная формул
nn
mm m m
расч расч
11
3
n
mm
расч
s
1
200
ном
sU
ном
UU
а 2 р 2
1
ном
1
ном
1
ном
1
cos
ном 2
3
ном
m
cos sinUU U
а 2 р 2
sin cos
nn
mm m m
11
nn
mm m m
11
nn
mm mm
00
11
cos sin
0 20 2
cos sin
00
10
Таблица 2.28
2
кВ
mm
153
Таблица 2.29
Активное сопротивление 1 км кабельных и воздушных линий, Ом/км
Сечение,
мм
Трехжильный кабель Фаза, выполненная проводом марки
2
алюминиевый медный А АС и АСО АСУ М
1,0 18,5
1,5 12,5
2,5 12,5 7,4
4,0 7,81 4,63
6,0 5,21 3,09 306,0
10,0 3,12 1,64 1,8
16,0 1,95 1,16 1,98 2,06 1,2
25,0 1,25 0,74 1,28 1,31 0,7
35,0 0,894 0,53 0,92 0,85 0,5
50,0 0,625 0,37 0,64 ? 0,4
70,0 0,447 0,265 0,4 0,46 0,3
95,0 0,329 0,195 0,34 0,37 0,2
120,0 0,261 0,154 0,27 0,27 0,28 0,2
150,0 0,208 0,1214 0,21 0,21 0,21 0,1
185,0 0,169 0,1 0,185 0,17 0,17 0,1
240,0 0,13 0,077 0,132 0,131 0,1
300,0 0,107 0,106
400,0 0,08 0,079
Сечение, мм
154
Индуктивное сопротивление 1 км трехжильных кабелей, Ом/км
2
Кабель с поясной бумажной изоляцией напряжением, кВ
1 6 10 20 35
2,5 0,104
4,0 0,095
6,0 0,05
10,0 0,079 0,11 0,122
16,0 0,0675 0,102 0,113
25,0 0,0662 0,091 0,099 0,135
35,0 0,0637 0,087 0,095 0,129
50,0 0,0625 0,083 0,09 0,119
70,0 0,0612 0,08 0,086 0,116 0,137
95,0 0,0602 0,078 0,083 0,11 0,126
120,0 0,0602 0,076 0,081 0,107 0,12
150,0 0,0596 0,074 0,079 0,104 0,116
185,0 0,0596 0,073 0,077 0,101 0,113
240,0 0,0587 0,071 0,075
Таблица 2.31
А-300
М-300
А-240
М-240
А-185
М-185
А-150
М-150
А-120
М-120
А-120
М-120
А-95
М-95
А-70
М-70
А-35
АС-35
АС-300
АС-240
АС-185
АС-150
АС-120
АС-120
АС-95
АС-70
Индуктивное сопротивление воздушных линий, Ом/км, с медными, алюминиевыми и сталеалюминевыми проводами
М-25
М-16
Среднее геометри-
А-25
А-16
М-6 М-10
ческое расстояние
между проводами,м
0,446 0,435 0,425 0,414 0,408 0,401 0,394 0,386
0,433 0,422 0,416 0,409 0,402 0,394
0,403 0,392 0,382 0,371 0,365 0,358
0,417 0,406 0,396 0,385 0,379 0,372
0,429 0,418 0,408 0,397 0,391 0,384 0,377 0,369
1,5 0,438 0,416 0,402 0,391 0,350 0,366 0,357 0,349 0,344 0,338 0,330 0,323
2,0 0,457 0,435 0,421 0,410 0,398 0,385 0,376 0,368 0,363 0,357 0,349 0,342
2,5 0,449 0,435 0,424 0,413 0,399 0,390 0,382 0,377 0,371 0,369 0,363
0,4 0,371 0,335 0,333 0,319 0,308 0,297 0,283 0,273
0,6 0,397 0,381 0,338 0,345 0,336 0,325 0,309 0,300 0,292 0,287 0,280
0,8 0,415 0,399 0,377 0,363 0,352 0,341 0,327 0,318 0,310 0,305 0,298
1,0 0,429 0,413 0,391 0,377 0,366 0,355 0,341 0,332 0,324 0,319 0,313 0,305 0,298
1,25 0,443 0,427 0,405 0,391 0,38 0,369 0,355 0,346 0,338 0,333 0,327 0,319 0,311
3,0 0,46 0,446 0,435 0,423 0,410 0,401 0,393 0,388 0,382 0,374 0,374
3,5 0,47 0,456 0,455 0,433 0,420 0,411 0,403 0,398 0,392 0,384 0,377
0,438 0,427 0,417 0,406 0,400 0,398 0,386 0,378
4,0 0,478 0,464 0,453 0,441 0,428 0,419 0,411 0,406 0,400 0,392 0,385
4,5 0,471 0,46 0,448 0,435 0,426 0,418 0,413 0,407 0,399 0,392
5,0 0,467 0,456 0,442 0,433 0,425 0,420 0,414 0,406 0,399
0,440 0,429 0,423 0,416 0,409 0,401 0,395
155
Полученное значение потери напряжения должно быть не более
0,05
ном
UU∆≤
( )
0,08...0,10
ном
UU∆=
ф
т.с
It
s
C
∞
=
ф фп фа
tt t= +
( )
2
фа
t″≅ 0,05 β
I
I
″
″
∞
β=
( )
ф ф5
5tt t= +−
допустимого:
.
Исключение составляют сварочные аппараты, для которых
.
2.5.4. Выбор сечения жил кабелей по условию
термической стойкости току короткого замыкания
Выбранное сечение кабелей напряжением выше 1 кВ, мм
2,
прове-
ряется на термическую стойкость току КЗ по выражению
,
где I
– установившейся ток КЗ, А; tф – фиктивное время протекания
∞
КЗ; С – расчетный коэффициент, зависящий от допустимой температуры нагрева и материала жил кабеля. Для кабелей напряжением до
10 кВ с медными жилами принимается C = 165, с алюминиевыми
C = 88.
Фиктивное время tф, соответствующее полному току КЗ, определя-
ется по формуле
,
где t
– фиктивное (приведенное) время для периодической слагаю-
фп
щей тока КЗ; tфа – фиктивное (приведенное) время для апериодической слагающей тока КЗ.
При действительном времени t ˂ 5с фиктивное время для периодической слагающей тока КЗ, с, определяется по [2; рис. 6.32 ] в зависимости от действительного времени КЗ и отношения начального
сверхпереходного тока КЗ к установившемуся.
Фиктивное время для апериодической составляющей определяется по формуле
,
где
,
156
где t – действительное время;
ф
t −
ф5
t
( ) ( )
2
2/
1фаe
tT
tT
″−
≤β −
T −
314
X
T
R
Σ
Σ
=
R
Σ
X
Σ
фа
t
время для t = 5 с.
При t ≤ 1,5T
фиктивное время;
,
фиктивное
где
постоянная времени процесса затухания КЗ, определяемая по
отношению
,
здесь
,
– активное и индуктивное суммарное сопротивление
сети соответственно.
При действительном времени t ˃1 значением
можно прене-
бречь.
Расчет проводов на механическую прочность подробно изложен
в [7].
2.5. Характерные схемы электроснабжения
предприятий
Характерные схемы электроснабжения предприятий при разных
способах питания от энергосистемы приведены в [2]. Схема электроснабжения выбирается в зависимости от конкретных условий нахождения предприятия, организации или учреждения (по данным практики или по заданию руководителя).
2.6. Расчет токов короткого замыкания в сетях
напряжением выше 1 кВ
нием выше 1 кВ и выбор электрических аппаратов, изоляторов и шин
для подстанций и распределительных устройств подробно изложен
в [7].
рядок расчета:
Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях напряже-
2.7. Выбор и расчет релейной защиты
2.7.1. Максимальная токовая защита трансформатора
Защита трансформатора устанавливается со стороны питания. По-
157
1. Определяется ток срабатывания защиты – отстройка от макси-
н сзп
ср. мтз max нагр
в
kk
II
k
⋅
= ⋅
(2) (3)
3
1, 5
2
ср. защ
КЗ min ВН КЗ min ВН
ч
ср. защ
II
k
II
==⋅≥
(2) (3)
3
1, 5
2
ср. защ
КЗ min ВН КЗ min ВН
ч
ср. защ
II
k
II
==⋅≥
max 2КЗ
ср1 н сх
тт
I
I kk
k
=⋅⋅
КЗ1 сх
ч
ср тт
kk
k
Ik
⋅
=
⋅
мального рабочего тока
,
– коэффициент надежности (1,1…1,2); k
где k
н
− коэффициент са-
сзп.
мозапуска (1,4) для трансформаторов, работающих на двухтрансформаторных подстанциях; k
Imax
− максимальный ток нагрузки сети.
нагр.
− коэффициент возврата реле (0,8…0,85);
в
2. Ток срабатывания реле
,
− коэффициент схемы, зависящий от схемы соединения трансфор-
где k
сх
маторов тока (к установке принимается в данном случае схема «полная
звезда»); k
− коэффициент трансформации трансформатора тока.
тр
3. Проверка на чувствительность по минимальному току КЗ на
шинах НН, приведенного к ВН
.
2.7.2. Токовая отсечка
Действие токовой отсечки трансформатора определяется тем, что
при КЗ со стороны источника питания ток КЗ значительно больше,
чем при КЗ со стороны нагрузки:
где I
− максимальный ток КЗ за трансформатором; kн − коэффи-
КЗmax2
циент надежности отстройки (k
РТ-40, действующих через промежуточное реле; (k
реле РТ-80).
Коэффициент чувствительности отсечки
158
,
= 1,3…1,4 для реле типа ЭТ-521 и
н
= 1,5…1,6 − для
н
,
где I
н сх
ср. з ном
в тт
kk
II
kk
⋅
= ⋅
⋅
ср. з н сх пуск
I kk I=⋅⋅
3
− ток при КЗ на вводах трансформатора.
КЗ1
Коэффициент чувствительности должен соответствовать соотно-
шению k
ч
≥ 2.
2.7.3. Защита от перегрузки силовых
трансформаторов
Поскольку перегрузка трансформаторов обычно симметричная, то
защиту выполняют с помощью максимальной токовой защиты, включенной на ток одной фазы: на двухобмоточных – защита устанавливается со стороны основного питания, а на трехобмоточных – со всех
трех сторон.
Ток срабатывания защиты
,
где k
– коэффициент надежности (kн = 1,05) ; kсх – коэффициент схе-
н
мы; kв – коэффициент возврата реле, kв = 0,8; I
– номинальный ток
ном
обмотки трансформатора, где установлена защита.
2.7.4. Защита электродвигателей от многофазных КЗ
Для защиты ЭД мощностью до 5000 кВт используется максимальная токовая отсечка, выполняемая реле прямого действия встроенными в привод выключателя. Отсечка выполняется с независимыми токовыми реле.
Ток срабатывания отсечки
где k
= 1– для схем с двумя ТТ и токовыми реле прямого действия
сх
(РТ-84); kсх =
пусковой ток.
Поскольку в первый момент пуска появляется кратковременный
пик намагничивающего тока, превышающий пусковой ток, ток срабатывания отсечки выбирается с учетом коэффициента надежности:
kн = 2 для реле ИТ-82, ИТ-84 (РТ-82; РТ84), а также реле прямого
действия.
,
– с одним токовым реле мгновенного действия; I
пуск
159
2.7.5. Защита ЭД от перегрузки
н
ср. з ном
в
k
II
k
= ⋅
расч
з
расч
U
rI=
24
ln 0,5ln
24
ср
тр
k
l tl
R
l d tl
⋅ρ
+
=⋅+
π⋅ −
Защита от перегрузок устанавливается только на ЭД, подверженных технологическим перегрузкам (мельничные вентиляторы, дробилки, мельницы и др.).
Ток срабатывания защиты
,
где k
= 1,1…1,2 – коэффициент надежности; kв = 0,8 – коэффициент
н
возврата реле.
2.8. Расчет заземляющих устройств
Порядок расчета:
1. Сопротивление заземляющего устройства без компенсации ем-
костных токов определяется по формуле
,
где U
– расчетное напряжение на заземляющем устройстве по от-
расч
ношению к земле, В, I
Принимается U
расч
пользуется только для установок напряжением выше 1 кВ, и
U
= 125 В – для электроустановок до 1 кВ и выше.
расч
Для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, расчетный ток можно принять I
2. Сопротивление центрального заземляющего контура рассчитывается из условия, что сопротивление заземляющей сети rз = 4 Ома
(согласно ПУЭ), так как он является общим для установок напряжением до и выше 1 кВ, а сопротивление центрального заземления –
2 Ома.
3. Определяется сопротивление растеканию одиночного заземлителя, Ом:
а) трубчатого или стержневого
160
– расчетный ток замыкания на землю, А.
расч
= 250 В, если заземляющее устройство ис-
= 30 А.
расч
,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]