Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроснабжение горного производства. Учебное пособие
.pdf
где I
– максимальный расчетный ток, А;
расч
– экономическая плотность тока А/мм2.
j
э
Экономическая плотность тока выбирается в зависимости от материала провода и числа часов использования максимума нагрузки
(табл. 4.22 и 4.23).
Таблица 4.22
Время использования максимальной активной нагрузки Ти за год
Потребитель электроэнергии Т
Осветительная нагрузка
Силовая и осветительная нагрузка на промышленных
предприятиях при графике работы
односменном
двухсменном
трехсменном
Экономическая плотность тока, А/мм
Число часов
использования
максимальной
нагрузки, ч
1000–3000 2,5 1,3 1,3 3,0 3,5
3000–5000 2,1 1,1 2,5 1,4 3,1
5000–8760 1,8 1,0 2,0 1,2 2,7
Голые провода и шины
медные алюминиевые медные алюминиевые
Кабели с бумажной изо-
ляцией и провода с рези-
новой изоляцией
2
, ч
и
1500–2500
1800–2500
3500–4500
5000–7000
Таблица 4.23
Кабели с рези-
новой изоляци-
ей и медными
шинами
Согласно ПУЭ выбор сечения проводников не производится для
сетей промпредприятий и сооружений напряжением до 1 кВ; 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 в трубах в непосредственной близости друг от дру
га условия теплоотдачи ухудшаются. Допустимая нагрузка в зависимости от числа проложенных
кабелей определяется выражением
где I
доп прок доп
допустимая нагрузка для отдельного кабеля;
доп
k
поправочной коэффициент на число работающих кабелей,
–
прок
,IkI
проложенных рядом в земле или трубах (табл. 4.24).
31
Таблица 4.24
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
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
циент мощности;
б) для кратковременных режимов, например, при пуске или пере-
грузке за исходную величину принимается максимальный ток
где I
k – кратность пускового тока или тока перегрузки;
I
требителей с наибольшими пиками нагрузок;
или расчетный ток I
расчi
I
= I
max
расчетный ток, соответствующий длительному режиму;
расчi
– номинальный ток наиболее мощного потребителя или по-
ном
и соответствующий ему коэффи-
расчi
расчi
+ k I
ном
,
в) пусковые токи с достаточной для практики точностью можно
принять:
для СД и АД с короткозамкнутым ротором
I
= 6 I
п
при cos φ = 0,25–0,35;
ном
для АД с фазным ротором
I
= 2 I
п
при cos φ = 0,5–0,6 ;
ном
для ЭД постоянного тока
I
= 2 I
п
ном
;
г) в дуговых электропечах электроды в периоды расплавления ме-
талла часто замыкаются кусками металла и ток будет
I
= (2–8)I
п
при cos φ = 0,3.
ном
Расчет потери напряжения в элементах ведут, пользуясь выраже-
ниями, приведенными в табл. 4.25.
32
Расчет потери напряжения в элементах электрических установок
Рассчитываемый
элемент
Сеть постоянного тока, питание
одностороннее
Трансформатор Для питания силовых
Сеть трехфазного тока, питание
одностороннее,
нагрузка фаз
одинаковая,
вдоль линии
расположено до
п ответвлений;
передается активная и реактивная мощность
Схема или назначение
рассчитываемого эле-
мента
Несколько (п) ответвлений расположены
вдоль линии; сечения
проводников на различных участках различны
То же, но сечение на
всех участках одинаково
Нагрузка в конце линии
и осветительных сетей
переменного тока
Сечение проводников
отдельных участков
линии ответвлений
различно
Сечение проводников
всех участков одинаково, cos различны
Сечение проводников
всех участков линии
одинаково, cos одинаковы
Сосредоточенная нагрузка в конце линии
Расчетная формула
nn
22
UIr iR
200
Для трансформаторов до 1000 кв А вторым членом формулы можно пренебречь
UPrQx
UpRqX
UPlxQl
UxPl
U
UrxIl
расч расч
11
210
UIl
U
U
1
ном
U
S
UIl
sU
cos sinUU U
а 2 р 2
sin cos
UU
а 22
1
U
ном
11
nn
1
ном
11
1
r
00
ном
r
00
cos
3
00
10
ном
Таблица 4.25
mm m m
n
3
расч
mm
1
200
ном
ном
nn
mm m m
mm m m
nn
11
cos sin
m
р
mm mm
cos sin
2
n
mm
1
mm
где Im – расчетный ток в линии на участке m, А;
, rm – соответственно активное сопротивление линии от источ-
R
m
ника (ввода) до точки m и сопротивление линии на участке m;
– расчетный ток ответвления от линии в точке m, А;
i
m
, Qm – активная, кВт, и реактивная, квар, расчетные мощности
P
m
на участке m;
I
– номинальный ток потребителя, А;
ном
, ∆Uр – оответственно активная и реактивная составляющая
∆U
а
33
напряжения КЗ трансформатора:
P
КЗ
UUUU
– напряжение КЗ трансформатора;
U
КЗ
, qm – активная и реактивная мощность ответвления соответст-
p
m
aaКЗ а
; ,
S
ном
22
венно;
, x
X
– соответственно индуктивное сопротивление от источни-
m
m
ка (ввода) до точки m и сопротивление на участке m;
, x0 – активное и индуктивное сопротивление проводников на
r
0
единицу длины, Ом/км, соответственно;
– протяженность участка m;
l
m
β – коэффициент загрузки трансформатора.
Значения удельных активных и индуктивных сопротивлений при-
ведены в табл. 4.26–4.28.
Таблица 4.26
Активное сопротивление 1 км кабельных и воздушных линий, Ом/км
Сечение, мм2
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
Трехжильный кабель Фаза, выполненная проводом марки
алюминиевый медный А АС и АСО АСУ М
34
Таблица 4.27
I
Индуктивное сопротивление 1 км трехжильных кабелей, Ом/км
Сечение,
2
мм
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
Кабель с поясной бумажной изоляцией напряжением, кВ
1 6 10 20 35
Полученное значение потери напряжения должно быть не более
допустимого:
0,05UU
ном
.
Исключение составляют сварочные аппараты, для которых
0,08 0,10UU
ном
.
4.4. Выбор сечения жил кабелей по условию
термической стойкости току короткого замыкания
Выбранное сечение кабелей напряжением выше 1 кВ проверяется
на термическую стойкость току КЗ по выражению, мм
It
ф
s
т.с
где
установившийся ток КЗ, А;
t
– фиктивное время протекания КЗ;
ф
,
C
С – расчетный коэффициент, определяемый ограничением до-
пустимой температуры нагрева и материалом жил кабеля.
Для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами
алюминиевыми
С = 88.
2
:
С = 165, с
35
Таблица 4.28
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
70 АС-
М-70 А-
АС-300
АС-240
АС-185
АС-150
АС-120
АС-120
АС-95
70
35
АС-
А-35
А-25
М-25
А-16
М-16
М-6 М-10
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
0,438 0,427 0,417 0,406 0,400 0,398 0,386 0,378
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
0,4 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
1,5 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
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
4,0 0,478 0,464 0,453 0,441 0,428 0,419 0,411 0,406 0,400 0,392 0,385
Индуктивное сопротивление воздушных линий, Ом/км, с медными, алюминиевыми и сталеалюминиевыми проводами
метрическое
Среднее гео-
дами, м
расстояние
между прово-
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
4,5 0,471 0,46 0,448 0,435 0,426 0,418 0,413 0,407 0,399 0,392
0,440 0,429 0,423 0,416 0,409 0,401 0,395
5,0 0,467 0,456 0,442 0,433 0,425 0,420 0,414 0,406 0,399
Фиктивное время tф, соответствующее полному току КЗ, опреде-
ляется по формуле
где
tt t
фф.пф.а
t
– фиктивное (приведенное) время для периодической сла-
ф.п
,
гающей тока КЗ;
t
– фиктивное (приведенное) время для апериодической сла-
ф.а
гающей тока К.
При действительном времени
с фиктивное время для перио-
5 t
дической слагающей тока КЗ определяется в зависимости от действительного времени КЗ и отношения начального сверхпереходного
тока КЗ к установившемуся (рис. 6.32 [2])
I
где
t – действительное время;
t
– фиктивное время;
ф
t
– значение фиктивного времени для t = 5 с.
ф5
фф5
,
I
5.tt t
Фиктивное время для апериодической составляющей определяет-
ся по формуле
2
0,05 .t
1, 5tT
При
ф.а
2
tT e
ф.а
tT
2/
1,
где Т – постоянная времени процесса затухания КЗ,
X
314
,
R
здесь
T
,R
X
соответственно активное и индуктивное суммарное
сопротивление сети.
При действительном времени
величиной t
1t
можно пренеб-
ф.а
речь.
37
4.5. Расчет проводов на механическую прочность
г
Расчет проводов на механическую мощность производится:
а) при наибольшей внешней нагрузке; б) при низшей температуре и
отсутствии внешних нагрузок; в) при среднегодовой температуре и отсутствии внешних нагрузок. Соответственно этим условиям в табл. 4.29
приведены допустимые напряжения
, , ,
гэ
ко-механические характеристики проводов.
Допустимые напряжения в проводах и тросах
Марка и сечение
проводов и тросов
Алюминиевые А, АКП, мм2: 56 (5,6) 56 (5,6) 48 (4,8)
16–35 64 (6,4) 64 (6,4) 48 (4,8)
50 и 70 60 (6,0) 60 (6,0) 45 (4,5)
95 72 (7,2) 72 (7,2) 48 (4,8)
120 и более
Стальные: 310 (31) 310 (31) 216 (2,16)
ПС всех сечений
Сталеалюминиевые АС, АСКС,
АСКП, АСК, мм
2
16–25 102 102 (10,2) 87 (8,7)
35–95
70 268 (26,8) 268 (26,8) 201 (20,1)
95 304 (30,4) 304 (30,4) 228 (22,8)
120 и более (А : С = 6,11 – 6,25) 130 (13,0) 130 (13,0) 87 (8,7)
150 и более (А : С = 7,31 – 8,04) 122 (12,2) 122 (12,2) 81 (8,1)
185, 300 (А : С = 1,46) 250 (25,0) 250 (25,0) 165 (16,5)
Из алюминиевого сплава:
16–95 (АН) 83 (8,3) 83 (8,3) 62 (6,2)
16–95 (АЖ) 114 (11,4) 116 (11,4) 85 (8,5)
Физико-механические характеристики проводов и тросов
Марка и сечение
проводов и тросов
Алюминиевые А, АКП, мм2
до 400, за исключением 95
и 240
450 и более, а также 95 и 240
Сталеалюминевые АС,
АСКС, АСЭКП, АСК, мм
2
38
Допустимые напряжения, МПа (даН/мм
(10,2)
116 (11,6) 116 (11,6) 87 (8,7)
Приведенная нагрузка
от собственного веса
–2
, МН/м3
10
–3
, даН/(м мм2)]
[ 10
2,75
2,75
а в табл. 4.30 – физи-
–
Модуль
упругости
3
Е 10
, МПа
(даН/мм
Температурный
коэффициент ли-
нейного удлинения
2
10
)
63 (6,3)
63 (6,3)
Таблица 4.29
2
)
э
Таблица 4.30
–6
, 1/градус
23
23
10 и более (А : С = 6,25)
P
P
70 (А : С = 0,95)
95 (А : С = 0,65)
120 и более (А : С = 4,29 – 4,39)
150 и более (А : С = 7,71 – 8,04)
185 и более (А : С = 1,46)
Стальные:
ПС всех сечений
Тросы всех сечений
АН, АНКП
АЖ, АЖКП
3,46
5,37
5,85
3,71
3,34
4,84
8,0
8,0
2,75
2,75
81 (8,25)
134 (13,4)
146 (14,6)
89 (8,9)
77 (7,7)
114 (11,4)
200 (20,0)
200 (20,0)
65 (6,5)
65 (6,5)
19,2
14,5
13,9
18,3
19,8
15,5
12,0
12,0
23,0
23,0
Последовательность расчета на механическую прочность сле-
дующая:
1) определяются исходные данные для расчета: номинальное напряжение ВЛ; марка провода; длина пролета
лоледности; ветровой район; температуры
l (табл. 4.31); район го-
max э
;
, , tt t
2) определяются погонные и приведенные нагрузки для принятых
сочетаний климатических условий;
3) определяются длины критических пролетов;
4) по таблице соотношений, определяющих исходные условия,
устанавливается исходный режим;
5) определяются напряжение в материале провода и допустимая
стрела провеса.
При расчетах проводов используются погонные
денные
(Н/м3) нагрузки (см. табл. 4.30).
1
Р (Н/м) и приве-
Погонная нагрузка от собственного веса
11
.
s
Суммирование осуществляется по всем проводам и тросам линии.
Погонная нагрузка на провод диаметром
гололеда
определяется выражением
c
0,9 10 ,Pcdc
даН/м,
2
3
при толщине стенки
d
где с – толщина стенки гололеда, мм (табл. 4.32);
d – диаметр провода, мм (см. табл. 4.1).
Результирующая погонная нагрузка
PP
312
даН/м.
,
39
Таблица 4.31
Наибольший допустимый пролет ВЛ с алюминиевыми, сталеалюминиевыми
и стальными проводами из алюминиевых сплавов малых сечений
Марка провода
Предельный пролет, м, при толщине стенки гололеда, мм
до 10 15 20
Алюминиевые
А 35 140 – –
А 50 160 90 60
А 70 190 115 75
А 95 215 135 90
А 120 270 150 110
А 150 335 165 130
Из алюминиевых сплавов
АН 35 210 115 75
АН 50 265 155 100
АН 70 320 195 130
АН 95 380 235 160
АН 120 435 270 185
АН 150 490 290 205
АЖ 35 280 175 120
АЖ 50 350 220 140
АЖ 70 430 270 180
АЖ 95 500 330 230
АЖ 120 550 370 260
АЖ 150 605 400 290
Сталеалюминиевые
АС 25/4,2 230 – –
АС 35/6,2 320 200 140
АС 50/8,0 360 240 160
АС 70/11 430 290 200
АС 95/16, АС 95/15 526 410 300
АС 120/19 660 475 350
Стальные ПС25 520 220 150
Таблица 4.32
Нормативная толщина стенки гололеда для высоты 10 м
над поверхностью земли
Район
по гололеду
Нормативная толщина стенки гололеда, мм, с повторяемостью
1 раз в 5 лет 1 раз в 10 лет
I 5 5
II 5 10
III 10 15
IV 15 20
Особый 20 и более более 22
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]