Выбор схемы внешнего электроснабжения

Широкое применение получили схемы внешнего электроснабжения без выключателей на стороне высшего напряжения. Вместо выключателей применяют отделитель ОД и короткозамыкатель КЗ, что уменьшает стоимость установленного электрооборудования.

Рис.4.Схема внешнего электроснабжения завода.

При коротком замыкании на ЛЭП отключается выключатель головного участка. При повреждениях трансформатора, наиболее частыми из которых являются межвитковые замыкания, срабатывает газовая защита, которая дает импульс на короткозамыкатель. Последний, включаясь, создает искусственное короткое замыкание и отключается выключатель головного участка. В бестоковую паузу отключается отделитель и выключатель низкой стороны трансформатора ГПП. При этом секция шин низкого напряжения теряет питание, которое восстанавливается включением выключателя между секциями, что называется автоматическим включением резерва (АВР). Питание обеих секций шин низкого напряжения ГПП идет от одного трансформатора, который при этом, согласно [1], не должен перегружаться более, чем на 40% в течение 5 часов.

Выбор сечения линий, питающих гпп предприятие

Сечение проводов и жил кабелей должны выбираться в зависимости от ряда факторов. Эти факторы разделяются на технические и экономические. Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие

1. нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током;

2. нагрев от кратковременного выделения тепла током к.з.;

3. потери (падение) напряжения в жилах кабелей или проводах воздушной линии от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах;

4. механическая прочность – устойчивость к механической нагрузке (собственный вес, гололед, ветер);

5. коронирование – фактор, зависящий от величины примененного напряжения, сечения провода и окружающей среды.

Потери энергии при передаче по линии зависят от сечения провода линии и при увеличении сечения уменьшаются, так как увеличивается сопротивление линии, однако при этом возрастает расход цветного металла и увеличиваются затраты на сооружение линии. Для выбора более экономичного варианта их сравнивают. На основании сравнения вариантов ПУЭ установлены экономические плотности тока, зависящие от материала и конструкции провода и продолжительности включения максимума нагрузки. При этом не учитывают стоимость электроэнергии и величина напряжения линии. Экономически целесообразное сечение линии:

s_эк=I_р / j_эк

где I_р – расчетный ток;

j_эк – экономическая плотность тока, определяемая по [1,3,4 и т.п.].

В сетях напряжением до 1000 В сечение, выбранное по экономической плотности, в 2 – 3 раза превышает, сечение выбранное по нагреву, поэтому для уменьшения расхода цветного металла допускается:

• для изолированных проводов сечением до 16 мм² повышать экономическую плотность тока на 40%;

• не проверять на экономическую плотность:

а) электрические сети напряжением до 1000 В при продолжительности использования максимума до 4000 – 5000 часов;

б) ответвления к отдельным электроприемникам;

в) осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;

г) сети временных сооружений и устройств со сроком службы до 5 лет;

д) шины распределительных устройств и подстанций.

По полученному экономическому сечению s_эк принимается ближайшее стандартное сечение по справочникам.

Шкала стандартных сечений проводов и кабелей

1,5; 2,5; 4 ;6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 300 мм2

Выбранный по экономической плотности тока провод или жила кабеля проверяется по нагреву и потере напряжения.

Условие проверки по нагреву

I_ав I_доп

где I_ав – величина тока в аварийном режиме (при выходе из строя одной из линий.

Условие проверки по потере напряжения

ΔU= 5%

ГПП получает питание от районной подстанции по двум воздушным линиям напряжением 35 кВ.

Определяется расчетный ток линии

I_р=S"_р/ U_ном=8000/2 35=66 А

По [4] принимается значение экономической плотности тока

j_эк=1,2 А/мм²

Экономически целесообразное сечение линии

s_эк=I_р/j_эк=66/1,2=55 мм²

По полученному экономическому сечению s_эк принимается ближайшее стандартное сечение

s=50 мм²

Принимается по справочнику [7] сталеалюминевый провод марки

АС – 50.

Проверяется выбранный по экономической плотности тока провод по нагреву. По справочнику [7] принимается допустимая токовая нагрузка

I_доп=210 А

Величина тока в аварийном режиме (при выходе из строя одной из линий. I_ав=2 I_р=2 66=132 А

Условие проверки провода по нагреву выполняется

I_ав=132 А I_доп=210 А

Проверка провода по потере напряжения

Активное сопротивление линии

R=r_ol=1000 l/γs=1000 17,8/32 50=11,1 Ом

Индуктивное сопротивление линии

Х=x_ol=0,4 17,8=7,12 Ом

Потеря напряжения в линии

ΔU=(PR+QX)/Uн=(8000 11,1+260 7,12)/35=2620 В

ΔU%=100 ΔU/Uн=100 2620/35000=7,49%

Условие проверки по потере напряжения не выполняется, поэтому необходимо принять провод следующего стандартного сечения АС-70

R=r_ol=1000 l/γs=1000 17,8/32 70= 7,95 Ом

ΔU= =(8000 7,95 +260 7,12)/35=1870 В

ΔU%=100 ΔU/Uн=100 1870/35000=5,32%

Условие проверки по потере напряжения не выполняется, поэтому необходимо принять провод следующего стандартного сечения АС-95

R=r_ol=1000 l/γs=1000 17,8/32 95= 5,86 Ом

ΔU= =(8000 5,86 +260 7,12)/35=1390 В

ΔU%=100 ΔU/Uн=100 1390 /35000=3,96 %<5%

Окончательно принимаем провод АС-95.

ВЫБОР СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Схемы электроснабжения, обеспечивающие питание предприятия на его территории, ввиду большой разветвленности электрической сети и большого количества аппаратов должны обладать в значительно большей степени, чем схемы внешнего электроснабжения, дешевизной и надежностью одновременно. Для питания цеховых ТП применяются радиальные, магистральные и смешанные схемы.

Радиальными являются такие схемы, в которых электрическая энергия от источника питания передается прямо к цеховой подстанции, без ответвлений на пути для питания других потребителей.

Рис.5.Радиальные схемы.

Магистральные схемы применяются в системе внутреннего электроснабжение предприятий в том случае, когда потребителей достаточно много и радиальные схемы питания явно нецелесообразны.

Рис.6. Магистральная схема.

Обычно магистральные схемы обеспечивают присоединение 5-6 подстанций с общей мощностью 5000 – 6000 кВА. Приведенная типичная схема магистрального питания характеризуется пониженной надежностью питания, но дает возможность уменьшить число высоковольтных отключающих аппаратов и более удачно скомпоновать потребителей. В тех случаях, когда необходимо сохранить преимущества магистральных схем и обеспечить высокую надежность питания, прибегают к так называемой схеме двойных сквозных магистралей.В этой схеме при повреждении любой из питающих магистралей питание надежно обеспечивается по второй магистрали путем автоматического переключения потребителей на секцию шин низшего напряжения трансформатора оставшегося в работе. Это переключение происходит со временем не более 0,1 с и практически не успевает отразиться на электроснабжении потребителей. Схемы двойных сквозных магистралей лучше называть двойными магистралями.

Рис.4.Схема размещения и питания цеховых ТП.

Рис.5. Схема магистрали, питающей ТП цехов 1,2,3.

Рис.5. Схема магистрали, питающей ТП цеха 4.

Для питания ТП 1 – ТП4 и ТП 5, ТП6 применяем двойные магистрали (рис.4, 5)

Измеряется длина линий (по ситуационному плану с учетом масштаба) между ГПП и ТП и между ТП в соответствии с выбранной схемой, а также рассчитывается мощности передаваемые по этим линиям с учетом уточненных потерь в трансформаторах. Данные для расчета мощности берутся расчета нагрузок завода. К прокладке предполагается кабель ААБ. Экономическая плотность тока по [1,4,5,7 и т.п.] составляет j_эк =1,2 А/мм². По полученному экономическому сечению принимается стандартное сечение и производится проверка принятого сечения на нагрев и допустимую потерю напряжения аналогично проверкам, выполненным для проводов воздушной линии, питающей ГПП.

Участок ТП3 – ТП1 l4=90м

Р_р4=1160+2 7,8=1180 кВт;

Q_р4=742+2 40,2=823 квар;

S_р4= =1437кВА;

І_р4=S_р4/2 Uн=1437/ 10=42А;

s_э4=І_р4/j_эк=41,5/1,2=35мм²;

Принимается кабель ААБ 3х35 мм² (І_доп=145А).

Участок ТП2-1– ТП3 l3=55м

Р_р3=1500+1160+2 6,14+2 7,8=2690кВт;

Q_р3=1530+742+4 2 60,3+2 40,2=2470квар;

S_р3=3650кВА; І_р3=106А; s_э3=88 мм²;

Принимается кабель ААБ 3х95 мм² (І_доп=260А).

Участок ТП2-2– ТП2-1 l2=105м

Р_р2=2300/2+1500+1160+2 10,2+2 6,14+2 7,8=3860 кВт;

Q_р2=1725/2+1530+742+2 38,2+2 60,3+2 40,2=3410 квар;

S_р2=5460 кВА; І_р2=158А; s_э2=131 мм²;

Принимается кабель ААБ 3х120 мм² (І_доп=300А).

Участок ГПП – ТП 3 l1=75м

Р_р1=2300+1500+1160+4 10,2+2 6,14+2 7,8=5031 кВт;

Q_р1=1725+1530+742,1+4 38,2+2 60,3+2 40,2=4295квар;

S_р1=6615кВА; І_р1=191 А; s_э1 =159 мм²;

Принимается кабель ААБ 3х150 мм² (І_доп=335А).

Участок ТП4-1-ТП4-2 l6=80м

Р_р6=(2900+4 8,74)/2=1468кВт;

Q_р6=(2490+4 52,5)/2= 1590квар;

S_р6=2162 кВА; І_р6=62,4 А; s_э6=52 мм²;

Принимается кабель ААБ 3х50 мм² (І_доп=180А).

Участок ГПП – ТП 5 l₅=55м

Р_р5=2900+4 8,74= 2935кВт;

Q_р5=2490+4 52,5= 3180квар;

S_р5=4323 кВА; І_р5=124,8 А; s_э5=104 мм²;

Принимается кабель ААБ 3х95 мм² (І_доп=260А).