1. Выбор сечений кабелей напряжением 10 кВ

1. Выбор кабеля по условию допустимого нагрева.

В нормальном режиме нагрев кабеля не должен превышать допустимого. Для этого выбор сечения кабелей производится по таблицам ПУЭ [1], в которых приводятся значения сечений и соответствующие им допустимые длительные токи нагрузки для кабелей различных конструкций. Значения допустимых длительных токов указаны для определенных (нормальных) условий работы кабелей и их прокладки. При отклонении от этих условий значения допустимых длительных токов, приведенные в таблицах, должны быть умножены на приводимые в ПУЭ поправочные коэффициенты, учитывающие характер нагрузки (при повторно-кратковременном режиме работы электроприёмников), отклонение температуры окружающей среды от расчетной, количество совместно проложенных кабелей и тепловые характеристики грунта, в котором проложен кабель.

2. Определение потери напряжения.

Внормальном режиме сечение и длина кабеля должны обеспечивать отклонение напряжения у электроприемников без регулирования сети не более 5%, а при регулировании 10%.

Падение напряжения в кабеле определяется по формуле [2]

U =∙I_р^∙l(r_уд cos + x_удsin) , (7.8)

где I_р -ток нагрузки, расчётный, А;

-угол нагрузки;

l - длина кабеля, м;

r_уд - активное сопротивление кабеля, мОм/м;

х_уд - индуктивное сопротивление кабеля, мОм/м.

Следует заметить, что расчеты на потерю напряжения не являются решающими для линий 10 кВ и выше. Здесь определяющими являются выбор кабелей по экономической плотности тока.

3. Выбор кабеля по экономической плотности тока.

На основании анализа всех факторов, влияющих на экономическое сечение, ПУЭ [1] рекомендует при конкретных расчетах пользоваться следующей формулой для определения экономического сечения кабеля [7]

, (7.9)

где I_p.max - максимальный рабочий ток проводника, А;

j_эк - экономическая плотность тока, А/ мм².

Выберем вводной кабель для КТП1.

Определяем расчетные токи в нормальном и аварийном режимах:

I_p = 147 / (1,73 ^ 2 ^ 10) = 8,49 A;

I_p.max =147 / (1,73 ^ 10) = 16,981 A.

При j_эк = 1,4 А/мм², таблица 2-7 [7], сечение кабеля:

F = 16,981/1,4 = 12,129 мм².

Выбираем кабель марки ААБв 316, сечением жилы 16 мм²

Потерю напряжения считаем по формуле 5.1:

U=∙ 16,981∙ 0,08∙ (1,23∙ 0,53+0,091∙ 0,85)·100/10000 = 3,39 (%).

Кабель проходит по всем условиям.

Выбор сечения остальных кабельных линий представлен в таблице 7.3.

Таблица 7.5- Выбор сечений кабелей напряжением 10 кВ

наименование приемника	Sрасч, кВА	Iрасч, А	марка и сечение кабеля, мм2	доп.ток кабеля, А	длина кабеля, км	Rуд, Ом/км	Худ, Ом/ км	потери напряжения, %
КТП1	147	8,49	ААБв 316	75	0,135	1,94	0,113	0,034
КТП2	273	15,77	ААБв 316	75	0,0375	1,94	0,113	0,018
КТП3	331	19,12	ААБв 316	75	0,04	1,94	0,113	0,021
КТП5	247	14,26	ААБв 316	75	0,0475	1,94	0,113	0,021
КТП6	24,3	1,406	ААБв 316	75	0,025	1,94	0,113	0,001
КТП7	52,5	3,031	ААБв 316	75	0,11	1,94	0,113	0,011
КТП8	52,6	3,039	ААБв 316	75	0,11	1,94	0,113	0,011
Внешние потребители	1034	50,6	ААБв-370	165	5	0,443	0,086	2,21

3. Расчет токов короткого замыкания в распределительной сети 10 кВ

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

В зависимости от мощности источника питания предприятия при расчете токов КЗ выделяют два характерных случая: КЗ в цепях, питающихся от системы бесконечной мощности, и КЗ вблизи генератора ограниченной мощности.

Для систем электроснабжения промышленных предприятий типичным случаем является питание от источника неограниченной мощности. В этом случае можно считать, что в точке КЗ амплитуда периодической слагающей тока КЗ во времени не изменяется, а следовательно остается также неизменным в течении всего процесса КЗ и ее действующее значение [4]:

. (8.1)

Расчет токов КЗ в установках напряжением выше 1 кВ имеет ряд особенностей по сравнению с расчетом токов КЗ в установках напряжением до 1 кВ. Эти особенности заключаются в следующем:

- активные сопротивления элементов системы электроснабжения при определении тока КЗ не учитывают, если выполняется условие [2]:

r_ < (x_/3); (8.2)

где r_ и x_ - суммарные активные и реактивные сопротивления элементов системы электроснабжения до точки КЗ.

- при определении тока КЗ учитывают подпитку от двигателей высокого напряжения: подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном так ив отключаемом токе КЗ, подпитку от асинхронных двигателей - только в ударном токе КЗ.

Для расчета токов КЗ составляют расчетную схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения. Расчетная схема представляет собой упрощенную однолинейную схему, на которой указывают все элементы системы электроснабжения и их параметры, влияющие на ток КЗ. Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую расчетной схеме, в которой все магнитные связи заменены электрическими и все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями.

Расчет токов КЗ выполняют в именованных или относительных единицах.

Расчетная схема представлена в приложении 9.

Таблица 8.1- Расчет токов короткого замыкания

Точка КЗ	, мОм	,мОм	,кА	, кА
К1	0,38808	4,6305	13,71526	36,4
К2	0,38808	4,6305	13,09184	34,75
КЗ	0,64998	4,645755	13,04885	33,27
К4	0,46083	4,634738	13,07987	34,32
К5	0,46568	4,63502	13,07908	34,29
К6	0,48023	4,635868	13,07668	34,21
К7	0,43658	4,633325	13,08386	34,46
К8	0,60148	4,64293	13,05679	33,53

4. Выбор приборов и аппаратов для сети 10 кВ

1. Выбор выключателей напряжением 10 кВ

1. Выбор выключателей по номинальному напряжению.

Выбор выключателей по номинальному напряжению сводится к сравнению номинального напряжения сети и номинального напряжения выключателя с учётом того, что выключатель в нормальных условиях эксплуатации допускает продолжительное повышение напряжения до 15% номинального, т.е.

U_{ном. авт.} + 0,15 ∙ U_{ном. авт.}  U_{ном. сети,} (9.1)

где U_{ном. авт.} - номинальное напряжение аппарата-выключателя, кВ;

0,15 ∙ U_{ном. авт.}- допустимое длительное повышение напряжения для выключателей, кВ;

U_{ном. сети} - номинальное напряжение сети, кВ.

2. Выбор выключателей по номинальному току.

Выбор по номинальному току I_{ном.авт.} сводится к выбору выключателя у которого номинальный ток является ближайшим большим по отношению к расчётному току сети I_{расч.сети}, т.е. должно быть соблюдено условие:

I_{ном.авт.}  I_{расч. сети,} (9.2)

3. Выбор выключателей по отключающей способности

I_{отк.авт.}  I_к.з, (9.3)

где I_{отк.авт} - номинальный ток отключения автоматического выключателя, А;

I_к.з. - ток трёхфазного короткого замыкания, А.

4. Выбор выключателей по типу

Выбор выключателей по типу сводится к выбору масляного малообъёмного, многообъёмного, воздушного или других типов в соответствии с условиями, в которых допустимо или целесообразно применять данный тип выключателя.

1. Выбор выключателей по роду установки

Такой выбор производится в зависимости от установки: на открытом воздухе или в помещении (в зависимости от конструктивного решения подстанции).

2. Проверка выключателей на термическую и электродинамическую стойкости к токам КЗ

Должны выполняться следующие условия:

i_{ном.дин.}  i_удар; (9.4)

где i_{ном.дин} - ток динамической стойкости, кА;

i_удар. - ударный расчётный ток, кА.

; (9.5)

где I_k - установившийся ток КЗ;

t_k - время протекания тока КЗ.

Пример расчёта:

Выберем автоматический выключатель Q4.

I_расч.= 8,49 А; I_К.З.= 13,05 кА; i_удар.= 33,27 кА; U_{ном. сети} = 10 кВ.

Выбираем автоматический выключатель ВВТЭ-10-20/630-УХЛ2 [6].

Таблица 9.1- Выбор выключателей

Линейный ГПП, 10кВ		ВВТЭ-10-20/630-УХЛ2
Критерий	Номинальные параметры		Расчётные параметры
Uном.вUс, кВ	10		10
Iном.вIраб.макс, А	630		17
IвклIкз, кА	20		13,05
IоткIкз, кА	20		13,05
iдинiуд, кА	52		33,27
I2тсtтсI2кзtотк, кА2с	300		0,179

Условия выполняются.

Результаты выбора остальных выключателей приведены в таблице 9.3.

Таблица 9.3- Выбор выключателей для РП 10 кВ

Номер ячейки	Тип выключателя	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток, А	Ток отключения, кА
КТП1	ВВТЭ-10-20/630	10	630	20
КТП2	ВВТЭ-10-20/630	10	630	20
КТП3	ВВТЭ-10-20/630	10	630	20
КТП5	ВВТЭ-10-20/630	10	630	20
КТП6	ВВТЭ-10-20/630	10	630	20
КТП7	ВВТЭ-10-20/630	10	630	20
КТП8	ВВТЭ-10-20/630	10	630	20