Проектирование элементов системы внутреннего электроснабжения

Внутрицеховое распределение электроэнергии выполняют по магистральной, радиальной или смешанной схеме. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей электроэнергии, их территориальным размещением, особенностями режимов работы [5].

Радиальными схемами являются такие, в которых электроэнергия от источника питания передаётся непосредственно к приёмному пункту. Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных потребителей, расположенных в различных направлениях от центра питания. Радиальные схемы обеспечивают глубокое секционирование всей системы электроснабжения, начиная от источников питания и кончая сборными шинами до 1 кВ цеховых подстанций. Питание крупных подстанций осуществляется не менее чем двумя радиальными линиями, отходящими от разных секций источника питания.

Преимущественное распространение на средних и крупных предприятиях получили кабельные линии со всевозможными способами прокладки - в траншеях, кабельных каналах, тоннелях и по специальным или технологическим эстакадам. В условиях Крайнего Севера предпочтение отдаётся прокладке кабелей по эстакадам. И хотя кабельные линии являются наиболее дорогим способом передачи электроэнергии, они достаточно надежны и более предпочтительны из соображений электробезопасности.

Передачу электроэнергии по шинопроводам осуществляют при больших потоках мощности (токи до 5 кА) в определённых направлениях. Наиболее целесообразно применение токопроводов при нагрузке более 20 МВ×А и при разработке новых проектов. Преимущества шинопроводов перед кабельными линиями заключается в высокой надежности, возможности электромонтажных работ, доступности для наблюдения и осмотра шинопроводов в условиях эксплуатации.

Воздушные линии являются наиболее дешевым конструктивным исполне-

нием по первоначальным капиталовложениям. Их достоинство - относительно лёгкое исправление повреждений, хотя они создают серьёзные затруднения для движения заводского транспорта и увеличивают опасность поражения людей электрическим током, а при загрязнённой промышленными выбросами атмосфере, имеют повышенное число отключений из-за перекрытия изоляции, коррозии металлических частей и т.д.

Выбор рациональных сечений жил кабелей

Сечения проводников линий электропередачи выбирают по техническим и экономическим условиям.

Выбор сечения проводников линий производим по экономической плотности тока:

    (2.9)

где I _р – расчетный ток в линии в нормальном режиме, А;

  j _эк – экономическая плотность тока, А/мм² (справочные данные).

Проверку сечения проводников линий производим по допустимому длительному току:

I _дл.доп³ I _{р. max},    (3.1 )

где I _дл.доп – длительный допустимый ток для проводников выбранного сечения (справочные данные), А;

I _{р. max} – расчетный максимальный ток в линии – ток в послеаварийном режиме, А

Выбор линий электропередач

Передачу электроэнергии от источника питания до ГПП промышленного предприятия осуществляем воздушными линиями. Длина линий 15 км.

Так как основные потребители относятся к I и II категории надёжности электроснабжения, то питание должно осуществляться от двух независимых источников по двум независимым линиям.

Выбираем две одноцепные ВЛЭП с проводами марки АС, на стальных опорах.

Выбор сечения проводов ВЛЭП согласовываем с допустимой нормальной нагрузкой трансформаторов ГПП.

Расчетный ток в нормальном режиме на одну цепь с учетом вышесказанного:

  (3.2)

Ток в послеаварийном режиме:

 (3.3)

Расчет сечения проводов ВЛЭП:

где j _эк =1,2 А/мм²– экономическая плотность тока, для алюминиевых проводов с ПВХ изоляцией при Т _max = 7000 ч/год [6].

Ближайшее стандартное сечение имеет провод АС-150/11 с I _дл.доп = 365

А, х _о = 0,406 Ом/км, r _о = 0,198 Ом/км.

Проверка по длительному допустимому току:

I _дл.доп = 365 А > I _{р. max} = 289 А.

Проверка по потери напряжения:

,  (3.4)

Тогда

Выбранное наибольшее сечение провода 150 мм² проходит по допустимой потери напряжения в нормальном режиме 1,2% < 10 %, а также в послеаварийном режиме 1,56 % < 20 %.

Выбор по нагреву длительным расчетным током:

Расчетный ток равен:

 

,        (3.5)

где Р_НОМ – номинальная мощность синхронного двигателя, кВт;

- КПД двигателя.

Для СД А4-450Y-4УЗ: .

Для СТД-5600-2 УХЛ4:

Для СТД-5000-2З УХЛ4:

Для СТД-4000-2Р УХЛ4:

Для трансформатора ТП-1000:

Для трансформатора ТП-250:

Для СД по каталогу «АББ Москабель» предварительно выбираем кабель марки АПвВнг-3×70/16-10, ; r₀=0,443; x₀=0,103

Для трансформатора ТП по каталогу «АББ Москабель» предварительно выбираем кабель марки АПвВнг-3×50/16-10, ; r₀=0,641; x₀=0,11

После того как определено минимально допустимое сечение провода, сравниваем его с экономическим показателем (после расчёта ТКЗ):

j _эк – выбираем из ПУЭ таблицы 1.3.36. для кабеля с резиновой и пластмассовой изоляцией с алюминиевыми жилами.

j _эк = 1,6 А/мм ²

Для СД: .

Для трансформатора ТП: .

Выбор сечения жил кабелей по потерям напряжения

Воспользуемся формулой  (3.4):

Для СД:

Для трансформатора ТП:

Кабели выпускаются с условием того, что минимальное сечение является механически стойким.

Таблица 2.4.1 - результаты расчёт КЛ электроприемников