Выбор высоковольтного электрооборудования

1.7.1 Выбор высоковольтного кабеля

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электро-энергии в электрических сетях напряжением до 500 (кВ). На территории пред-приятия электроснабжение выполняется с помощью кабелей

За основу возьмем кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена т.к. сши-тый полиэтилен идеально подходит для изоляции высоковольтных кабелей.

Достоинства кабелей с СПЭ – изоляцией по отношению кабелей с бумажной изоляцией.

- экологическая безопасность. Отсутствие жидких включений обеспечивает сохранение чистоты окружающей среды, что позволяет прокладывать кабель на любых объектах и эксплуатировать кабельные линии практически без технического обслуживания;

- высокий ток термической стойкости при КЗ;

- небольшая масса, маленький диаметр и, соответственно, радиус изгиба, легкость прокладки как в кабельных сооружениях, так и в земле на сложных трассах;

- низкая повреждаемость кабеля с СПЭ – изоляцией (по зарубежным данным процент электрических пробоев кабелей с СПЭ – изоляцией на два – три порядка ниже, чем кабелей с бумажной изоляцией);

- отсутствие каких – либо жидких компонентов (масел) для усиления ди-электрических свойств изоляции и, как следствие, упрощение монтажного оборудования, что таким образом, уменьшает время и снижает стоимость прокладки и монтажа

Выбираем сечение кабеля:

а) по экономической плотности тока (формула(21)):

 

, мм (21) [10]

 

, (мм)

 

где jэк – среднее значение продолжительности использования максимума нагрузки и равно 1,3 А/мм2.

Определим экономическую плотность тока для Автотракторного завода Тмах – 5000 ч/год.

Рассчитаем ток кабеля по формуле (22):

, А (22) [10]

 

(А)

Берем за основу кабель АПВВ с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 50 мм2.

Фактическую допустимую токовую нагрузку для кабелей в нормальном режиме работы будем определять по формуле (23):

 

,А (23) [10]

 

где Iдд – допустимая плановая нагрузка

Кр – поправочный коэффициент на допустимый длительный ток

Для стандарьных условий прокладки Кд = Кп = Кt = 1

Iдд = 170 А

 

=170 (А)

 

Определяем фактическую допустимую токовую нагрузку для кабелей в послеаварийном режиме работы по формуле (24):

 

,А (24)[10]

 

(А)

Определяем I_РП по формуле (25):

 

(25)[10]

.

-- кабель проходит по условиям работы в нормальном режиме

где Кпер – коэффициент перегрузки равен 1,17

Проверка сечений жил кабеля на термическую стойкость при коротких замыканиях. Для этого пересчитаем токи однофазного КЗ на нашу длительность КЗ (формула(26)):

 

(26)[10]

5,64 > 4,08 – кабель проходит по термической способности при КЗ.

 

Окончательно выбираем кабель марки АПВВ/1х50/16-10 с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, оболочкой из ПВХ с одной жилой 50 мм2, с сечением экрана 16 мм2, номинальным напряжением 10 кВ.

1.7.2 Выбор высоковольтного выключателя

В настоящее время при проектировании и модернизации применяют вакуумные и элегазовые выключатели на напряжение 10кВ.

Вакуумные выключатели.

Достоинства: простота конструкции, высокая надежность, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, взрыво- и пожаробезопасность, отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплуатационные расходы.

Недостатки: сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения, возможность коммутационных перенапряжений.

Элегазовые выключатели.

Достоинства: взрыво и пожаробезопасность, быстрота действия, высокая отключаемая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серии с унифицированными узлами (модулями), пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6, относительно высокая стоимость SF6.

Я выбираю вакуумные выключатели, так как по сравнению с элегазовыми они дешевле и не имеют необходимости специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки дорогостоящей SF6.

Предварительно выбираем марку выключателя в таблице 5

Таблица 5 - Характеристики выключателя марки ВВЭ-10-20/630УЗ

Тип	Констр.испол-нение	I, кА	Предельные	TK, C	IT,кА	Tавс
Иск	I ип
ВВЭ-10-20/630 УЗ	ваккуумный						0,055

 

Проверим предварительно выбранный выключатель по следующим параметрам:

а) По номинальному напряжению

 

U_ном.в > U_{ном.уст}

где U_ном – номинальное напряжение выключателя, равно 10 кВ

U_{ном.уст} - номинальное напряжение установки, в которой размещен выключатель, равно 10 кВ

10=10 - выключатель проходит по напряжению.

 

б) По току продолжительного режима

 

I_ном.в > I_p

где I_ном.в – номинальный ток выключателя, равен 630 кА

 

630 > 11,04 - выключатель проходит по току.

в) По отключающей способности в отношении периодической составляющей тока КЗ.

 

I_{ном.отк.} > I_н.

где I_{ном.отк} – номинальный ток отключения выключателя

I_н. - периодическая составляющая тока КЗ.

= t_3min + t_cв = 0,01 + 0,055 = 0,065 (с)

 

I_nt = I⁽³⁾_кв = 4,08 кА

где t_{3 min} – минимальное время действия релейной защиты;

t – время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов;

t _с.в – всегда меньше t_откл на время горения дуги.

20 кА>4,08 кА - выключатель проходит по току отключения.

 

г) По отключкающей способности в отношении апериодической составляющей тока КЗ по формуле (27):

 

(27)[10]

где - нормированное процентное содержание апериодической составляющей в отключенном токе

i_а.ном – номинальное допустимое значение

i_а - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов t= .

 

 

Величина i_а рассчитывается при условии определения её максимального значения по формуле (28) и (29):

 

(28)[10]

 

(29)[10]

i _а.ном > i _a 6,50> 0,67 - выключатель прошел проверку.

 

д) По включаемой способности

 

I_вкл > I_по

где I_вкл – номинальный ток включаемого выключателя, равен 20 кА

I_по = 4,08

20 > 4,08 выключатель прошел проверку.

 

е) По электродинамической стойкости

i_дип > I_уд

i_дип - амплитудное значение тока динамической стойкости

I_уд – ударный ток трехфазного КЗ

i_дип > I_уд 52 > 7,9

Выключатель подходит.

ж) По термической стойкости

при t_откл < t_пер

где t_пер – ток термической стойкости;

t_тер – длительность протекания тока термической стойкости

где I_no – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени от эквивалентного источника

Т_{а экв} – эквивалентная постоянная времени затухания

t _откл – расчетная продолжительность КЗ с учетом реальной величины

Продолжение расчета

при t_откл < t_пер

 

280 > 12 при 0,6< 3

Выключатель проходит по термической стойкости.

Выключатель марки ВВЭ-10-20/630УЗ прошел все проверки и выбираем его окончательно.

 

 

Предварительный выбор низковольтного электрооборудования

1.8.1 Предварительный выбор автоматических выключателей

Таблица 5 – Выбор автоматических выключателей

№	№ QF
1.	Ip, A		64,95	126,06	76,18	42,8	109,9	136,86	41,5	1,3	41,5
2.	Iн.р,А
3.	Iн.а А
4.	Ica; Iпр
5.	Пик			12,5			12,5	12,5
6.	Марка ВА	ВА51-37	ВА51Г-31	ВА51-33	ВА51Г-31	ВА51Г-31	ВА51-33	ВА51-33	ВА51-31	ВА51-25	ВА51-31	ВА51-25
7.	RQFном	0,55	2,05	1,4	2,05	2,05	1,4	1,4	2,05	25,55	2,05	25,55
8.	ХQFном	0,17	1,2	0,7	1,2	1,2	0,7	0,7	1,2	16,9	1,2	16,9
	41,5				41,5	1,1				26,9		30,3
2.							12,5	12,5	12,5	31,5		31,5
3.
4.
5.						2,5	2,5	2,5	2,5
6.	ВА51-31	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-31	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51Г-31	ВА51Г-31	ВА51Г-31
7.	2,05	25,55	25,55	25,55	2,05	25,55	25,55	25,55	25,55	2,05	2,05	2,05
8.	1,2	16,9	16,9	16,9	1,2	16,9	16,9	16,9	16,9	1,2	1,2	1,2
0.
1.	30,3	26,9	18,2	42,4	42,4
2.	31,5	31,5				12,5	12,5	12,5	12,5	12,5		12,5
3.
4.
5.						2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
6.	ВА51Г-31	ВА51Г-31	ВА51-25	ВА51Г-31	ВА51Г-31	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25
7.	2,05	2,05	25,55	2,05	2,05	25,55	25,55	25,55	25,55	25,55	25,55	25,55
8.	1,2	1,2	16,9	1,2	1,2	16,9	16,9	16,9	16,9	16,9	16,9	16,9
0.
1.		18,2	18,3	91,6			14,7	91,6	9,1		12,12
2.						12,5					12,5
3.
4.
5.						2,5			2,5		2,5
6.	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51Г-31	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51Г-31	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25	ВА51-25
7.	25,55	25,55	25,55	2,05	25,55	25,55	25,55	2,05	25,55	25,55	25,55	25,55
8.	16,9	16,9	16,9	1,2	16,9	16,9	16,9	1,2	16,9	16,9	16,9	16,9

Продолжение таблицы 5

7.	0,975	0,975	0,975	0,975	0,975	0,24	0,24	0,975	0,975	0,975	0,975	0,975
8.	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	0,5	0,5	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
0.
1.	30,03	30,03
2.
3.
4.
5.
6.	51-31	51-31
7.	0,975	0,975
8.	1,2	1,2

 

Рассчитаем ток, проходящий через автомат QF₂, который питает осветительную нагрузку:

 

 

Определим I_н.р автоматических выключателей по формуле:

Для автомата QF₁ I_н.р > I_p

Для осветительной сети выбираем автоматы поскольку используются ДРЛ по I_н.р > 1,3 * I_p

РП 1 I_н.р > 1,1 * I_p = 1,1 * 114,6 = 126,06

РП 2 I_н.р > 1,1 * I_p = 1,1 * 63,8 = 70,18

РП 3 I_н.р > 1,1 * I_p = 1,1 * 38,9 = 42,8

РП 4 I_н.р > 1,1 * I_p = 1,1 * 99,9 = 109,9

РП 5 I_н.р > 1,1 * I_p = 1,1 * 122,6 = 136,86

 

Выбираем автоматы, питающие отдельные электроприемники.

I_н.р > 1,25 * I_p – для приемников с одним двигателем;

I_н.р > 1,1 * I_p – для приемников с несколькими двигателями;

I_н.р > I_p – для неэлектродвигательной нагрузки

 

1.8.2 Выбор проводов и кабелей цеховых сетей 0,4 кВ

 

Таблица 6 – Выбор проводов и кабелей цеховых сетей 0,4 кВ

№		W2	W3	W4	W5	W6	W7	W8	W9	W10	W11	W12	W13
1.	Iн.р.,А		114,6	63,8	38,9	99,9	122,6	33,2	11,8	33,2	37,8	33,2	37,8
2.	Iдд,А
3.	Чис.ло жил	3*25+1*18	3*50+ 1*25	3*25+ 1*18	4*8	3*50+ 1*25	3*50+ 1*25	4*8	4*2	4*8	4*8	4*8	4*8
4.	Ус.проклад	В трубе	открыто	В трубе
5.	марка	П Р Т О
6.	R1	1,25		1,25	5,21			5,21	15,62	5,21	5,21	5,21	5,21
7.	X1
8.	, м
	W14	W15	W16	W17	W18	W19	W20	W21	W22	W23	W24	W25	W26
1.	37,8	37,8	33,2							30,3	30,3		18,2
2.
3.	4*8	4*8	4*8	4*2	4*2	4*2	4*2		3*25+ 1*18	4*6	4*6		4*2,5
4.	В т р у б е
5.	П Р Т О
6.	5,21	5,21	5,21	15,62	15,62	15,62	15,62		10,42	5,9	5,9		12,5
7.
8.
0.	W27	W28	W29	W30	W31	W32	W33	W34	W35	W36	W37	W38	W39
1.	42,4	42,4						34,8		11,8	18,2	16,6	73,3
2.
3.	4*10	4*10	4*2	4*2	4*2	4*2	4*2	4*8	4*2	4*2	4*2,5	4*2	3*25+ 1*18
4.	В т р у б е
5.	П Р Т О
6.	3,12	3,12	15,62	15,62	15,62	15,62	15,62	5,21	15,62	15,62	12,5	15,62	5,21
7.		0,099
8,
0.	W40	W41	W42	W43	W44	W45	W46	W47	W48	W49
1.			13,5	73,3	8,3	11,8	12,12
2.
3.	4*3	4*2	4*2	3*25+ 1*18	4*2	4*2	4*2	4*3
4.	В т р у б е
5.	П Р Т О
6.	10,42	15,62	15,62	12,5	15,62	15,62	15,62	10,42
7.
8.

 

ПРТО – провод с медной жилой, с резиновой изоляцией, в оплетке из хлопчатобумажной пряжи, пропитанным противогнилостным составом. Для прокладки в трубах.

 

1.8.3 Выбор распределительных пунктов (РП)

Распределительные пункты выбираем по:

а) номинальному напряжению;

б) расчетному току на вводе в РП;

в) числу отходящих линий;

г) по числу фаз на каждой отходящей линии;

д) по расчетному току каждой отходящей линии.

Для РП 2 выбираем: ПР 850-143-54-УЗ

ПР – пункт распределительный

85 – номер разработки схемы переменный ток

3 – навесное исполнение

143 – номер схемы шкафа

54 – степень защиты (5 – защита от проникновения внутрь оболочки предметов длиной до 80 мм; 4 – защита от вертикальных капель воды)

У – климатическое исполнение для умеренного климата

З – категорния размещения для закрытых помещений.

Для РП 4 выбираем: ПР 8501- 3 142-54-УЗ с током на вводе 567 А

Выбираем РП 1 и РП 3, т.к. токи очень высокие на входе РП, то один РП с задачей распределения электроэнергии не справляется, поэтому вместо одного РП будем применять на его месте два РП по схеме:

Для РП 1.1 и РП 1.2 выберем ПР 85-3033-54-УЗ с током на вводе 300 А с 6-тью отходящими линияыми, При этом часть отходящих линий будет резервная.

Для РП 3.1 и РП 3.2 выбираем: ПР 85-3038-54-УЗ с током на вводе 300 А с 8 отходящими линиями. При этом часть отходящих линий будет резервная.

Троллейные шинопроводы выбираем по номинальному напряжению и расчетному току. Параметры выбранного шинопровода сводим в таблицу.

I_р = 8,78 (А) 40 > 8,78 (А). Поэтому выбираем шинопровод 40 (А).

 

Таблица 7

Нагрузка при окружающей t^о+25^о С	Система	Mini ATOLLO
Непрерывная	40 А
Прерывистая 50%	н/о
Материал проводников	медь
Сечение проводников, мм
Сопротивление Ом/м * 10^-4	17,80