8 Проверка сети на успешный запуск электродвигателей

Нормами определены следующие допущения номинального напряжения на зажимах электродвигателя:

а) при длительной работе в установившемся режиме: V = +5%;

б) у электродвигателей, присоединенных к электрическим сетям общего назначения –5%, +10%;

в) при длительной работе в установившемся режиме для отдельных особо удаленных электродвигателей в номинальных условиях допускаются, снижения напряжения на –8…-10%, а в аварийных –10…-12%;

г) при кратковременной работе в установившемся режиме, например, при пуске соседних электродвигателей на –20…-30%;

д) на зажимах пускаемого электродвигателя: при частых пусках –10%, при редких пусках –15%;

В тех случаях, когда начальный момент не превышает 1/3 М_ном рабочей машины, допускается снижение напряжения на 40%. Это, как правило, приводы с ременной передачей, приводы насосов и вентиляторов.

Потери напряжения в сети при пуске электродвигателя от трансформатора или генератора приблизительно составляют:

; (8.1)

где z_c – полное сопротивление сети, Ом;

z_эд - сопротивление электродвигателя в пусковом режиме, Ом:

; (8.2)

где k – кратность пускового тока;

I_н – ток номинальный.

Выбираем электродвигатель 4А180М2У3:

Р₀ = 30 кВт; k = 7,5; cos  = 0,9;  = 90,5 %.

Определяем номинальный ток:

; (8.3)

;

Сопротивление электродвигателя в пусковом режиме:

Ом.

При пуске электродвигателя от сети с трансформатором:

z_c = z_л + z_тр ; (8.4)

где U_к% - напряжение короткого замыкания трансформатора ТП5, U_к% = 4,5 %.

Ом.

Выбираем провод А240:

F_станд = 239 мм²;

d_пр = 20 мм;

r₀ = 0,12 Ом / км;

x₀ = 0,145 lg (2600) / 20 + 0,016 = 0,274 Ом / км.

; (8.5)

Ом;

z_c = 0,325 + 0,176 = 0,501 Ом.

Потери напряжения в сети при пуске электродвигателя:

 40 %.

Условие не выполняется, установим продольно – емкостную компенсацию реактивного сопротивления:

Необходимая мощность конденсаторов

Q_c = kS_расч;

где S_расч = 53 кВА;

k – коэффициент, определяемый по формуле

;

где U_c – надбавка напряжения, которую желательно получить.

Примем U_c = 10 %.

cos  = P / S = 42 / 53 = 0,792; sin  = 0,61.

;

Q_c = 0,164  53 = 8,67 кВАр.

Определяем реактивное сопротивление:

Ом / км;

где А;

Ом;

z_c = 0,132 + 0,176 = 0,308 Ом.

Потери напряжения в сети при пуске электродвигателя:

 40 %.

Условие выполняется, окончательно принимаем провод на участке 0-1 А240 с продольно-емкостной компенсацией.

9 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания будем проводить с помощью компьютерной программы IVAN.tkz.

Используя схему электропередачи (рисунок 9.1), на котором указаны все точки короткого замыкания, составим схему замещения (рисунок 9.2).

В таблице 9.1 приведены все необходимые для расчета данные, полученные после введения ветвей и их параметров в программу. Каждая ветвь задается двумя узлами. Признаком конца списка является ветвь 0-0.

Параметры генераторов и систем:

; (9.1)

. (9.2)

Расчётные данные заносятся в таблицу 9.2.

После определения параметров ветвей уходят в главное меню, записав данные на диск, в подпрограмму расчета токов короткого замыкания. Затем выбирают режим и точку короткого замыкания, определяют напряжения в узлах и токи короткого замыкания. Расчет повторяется столько раз, сколько точек короткого замыкания.

Программа не определяет двухфазные и однофазные токи короткого замыкания, их просчитывают вручную.

Таблица 9.1

Параметры ветвей схемы

Номера узлов	Тип	ZA	ZR
1 – 2	Линия	2,131	1,368
2 – 20	Линия	0,414	0,266
20 –21	двухобм.трансф.	0	0,134
2 – 3	Линия	2,013	1,292
3 – 30	Линия	0,414	0,266
30 – 31	двухобм.трансф.	0	0,053
3 - 4	Линия	0,888	0,57
4 - 5	Линия	0,888	0,57

Продолжение таблицы 9.1

5 - 50	Линия	0,414	0,266
50 - 51	двухобм.трансф.	0	0,084
5 - 6	Линия	0,947	0,608
6 - 60	Линия	0,414	0,266
60 - 61	двухобм.трансф.	0	0,053
4 - 7	линия	2,25	1,444
7 - 8	линия	0,237	0,152
8 - 80	линия	0,414	0,266
80 - 81	двухобм.трансф.	0	0,084
81 - 82	линия	91,413	205,679
81 - 83	линия	51,108	61,496
83 - 84	линия	68,144	81,994
7 - 9	линия	4,203	2,698
9 - 90	линия	0,414	0,266
90 - 91	двухобм.трансф.	0	0,053
9 - 0	линия	0,944	0,60

Рисунок 9.1 Исходная схема электропередачи для расчета токов к.з.

Рисунок 9.2 Схема замещения электропередачи для расчета токов к.з.

Токи двухфазного короткого замыкания определяют по формуле

I_кз⁽²⁾ = I_кз⁽³⁾ , (9.3)

где I⁽³⁾_к.з – трехфазный ток короткого замыкания.

Ударные токи определяют по формуле

, (9.4)

где К_у – ударный коэффициент,

. (9.5)

Мощность трехфазного короткого замыкания определяют по формуле

(9.6)

Ток однофазного короткого замыкания определяют по формуле

, (9.7)

где Z_т – полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания, значения трансформаторов 10/0,4 со схемой соединений «звезда-звезда с нулевым проводом» в зависимости от номинальной мощности Sт ном:

Sт ном, кВА	25	40	63	100	160	250	400	630
1/3Zт, Ом	1,040	0,650	0,410	0,260	0,160	0,100	0,065	0,042

U_{ф min} – минимальное фазное напряжение, В;

Z_п —- полное сопротивление петли «фаза-нуль» oт шин 0,4 кВ ТП до конца линии 0,38 кВ /14/.

(9.8)

(9.9)

где r_о и х_о, r_n и х_n — активное и индуктивное сопротивления фазного и нулевого проводов;

l — длина линии.

Результаты расчетов сводят в таблицу 9.2.

Таблица 9.2

Результаты расчета токов короткого замыкания

Точка к.з.	Uвн, кВ	Сопротивление, Ом			Ку	Токи, А			Sк(3), кВА
		R	X	Z		Iк(3)	Iк(2)	Iк(1)
К1	10	2,131	1,368	2,532	1,0075	1921	1671	-	33,27
К2	10	2,545	1,634	3,024	1,0075	1601	1393	-	27,73
К3	0,38	2,545	1,768	3,098	1,0108	1554	1352	-	1,023
К4	10	4,144	2,66	4,924	1,0074	1078	938	-	18,67
К5	10	4,558	2,926	5,416	1,0075	945	822	-	16,37
К6	0,38	4,558	2,979	5,445	1,0082	938	816	-	0,617
К7	10	5,032	3,23	5,979	1,0074	902	785	-	15,62
К8	10	5,92	3,8	7,034	1,0074	703	612	-	12,18
К9	10	6,334	4,066	7,526	1,0075	637	554	-	11,03
К10	0,38	6,334	4,15	7,572	1,0083	632	549	-	0,416
К11	10	6,867	4,408	8,159	1,0075	569	495	-	9,85
К12	10	7,281	4,674	8,651	1,0075	525	457	-	9,09
К13	0,38	7,281	4,727	8,68	1,0079	523	455	-	0,344
К14	10	7,282	4,674	8,652	1,0075	638	555	-	11,05
К15	10	7,519	4,826	8,933	1,0074	592	515	-	10,25
К16	0,4	7,519	4,91	8,98	1,0081	527	458	-	0,365
К17	10	11,485	7,372	13,646	1,0074	412	358	-	7,14
К18	10	11,899	7,638	14,138	1,0074	280	244	-	4,85
К19	0,38	11,899	7,691	14,168	1,0077	275	239	-	0,181
К20	0,38	98,932	209,869	234,058	1,2274	10	8,7	198,6	0,0066
К21	0,38	58,627	65,686	88,941	1,0605	28	24,36	-	0,1843
К22	0,38	126,771	147,68	195,555	1,0674	12	10,44	252,8	0,0079