Расчет сечений кабельных линий

Расчет сечений кабельных линий

 

Выбор сечений кабельных линий необходим для определения их сопротивлений и дальнейшего расчета токов КЗ. Выбор КЛ производим по нагреву и проверяем по термической стойкости:

 

 

Допустимый ток:

 

 

Выбираем кабель с алюминиевыми жилами марки АПвБВнг сечением жилы 70 мм² для кабельных линий W2 и W3 по таблице 1.3.5 [1] для данного кабеля: I_доп = 135 А, R_о = 0,42 Ом/км, Х_о = 0,086 Ом/км.

 

Расчет токов короткого замыкания

 

Расчет токов КЗ будем проводить в соответствии с методами рассмотренными в дисциплине «Переходные процессы в системе электроснабжения».

Выбираем базисные условия:

S_б = 100 МВА;

U_бI = 110 кВ;

U_бII = 10 кВ;

U_бIII = 0,4 кВ.

Определяем базисные токи:

 

,

 

Составим эквивалентную схему замещения системы электроснабжения:

 

Рисунок 1 - Эквивалентная схема замещения электрической системы

 

Расчет элементов схемы замещения:

Система:

 

Линия W1:

 

 

Сопротивление трансформаторов Т1 и Т2 определяется для крайних положений РПН, т.е. для максимального и минимального режимов работы:

 

 

где  - напряжения КЗ, %, при крайних положениях РПН трансформатора по таблице 3.1 [5].

Трансформаторы Т3, Т4, Т5, Т6:

 

 

Двигатель М1:

 

 

E_М1 = 0,9 o.e. - для асинхронного двигателя.

Двигатель М2:

 

E_М1 = 1,1 o.e. - для синхронного двигателя.

Нагрузка: E_S1 = 0,85 о.е.

 

_S2 = 0,85 о.е

 

_Р1 = 0,85 о.е

 

_Р2 = 0,85 о.е

 

 

Линии W2, W3

Рассчитаем ток КЗ для точки К1:

 

Рисунок 2 - Схема замещения для точки K1

 

 

Упрощаем схему зам

 

Рисунок 3 - Упрощенная схема замещения для точки К1

 

 

Упрощаем схему замещения:

 

Рисунок 4 - Упрощенная схема замещения для точки К1

 

 

Рассчитаем ток КЗ для точки К2:

 

Рисунок 5 - Упрощенная схема замещения для точки К2

Для расчета КЗ в точке К2 будем использовать данные найденные при расчете КЗ в точке К1, и получим следующие токи:

 

 

Рассчитаем ток КЗ для точки К3:

 

Рисунок 6 - Схема замещения для точки K3

 

 

Упрощаем схему замещения:

 

Рисунок 7 - Упрощенная схема замещения для точки K3

 

 

Рассчитаем ток КЗ в точке К4:

Для расчета КЗ в точке К4 будем использовать данные найденные при расчете КЗ в точке К3, и получим следующие токи:

 

Рисунок 8 - Упрощенная схема замещения для точки K4

 

 

Таблица 1 - Расчетные токи короткого замыкания

Место КЗ.	U, кВ	При РПН тр-ра в минимальном режиме	При РПН тр-ра в максимальном режиме
Точка К1	110	8850 А	8880А
Точка К2	10	11320А	18740А
Точка К3	10	4730А	5740А
Точка К4	0,4	49440А	52680А

Расчет защиты асинхронного двигателя

 

Исходные данные:

P=800 кВт; U=10 кВ; k_пуск=5;

cosφ=0,85; ή=0,9; k⁽³⁾_мин=11320 А, k⁽³⁾_мах=18740А.

Выбираем следующие виды защит:

от междуфазных повреждений в статоре (токовая отсечка);

от замыканий обмотки статора на землю;

от перегрузок;

от снижения напряжения.

 

Рисунок 9 - Двухрелейная двухфазная защита на реле типа РТ-84

 

Расчет токовой отсечки

Первичный ток срабатывания токовой отсечки выбирается по условию отстройки от пускового тока электродвигателя  по формуле:

 

где - коэффициент отстройки для реле РТ-84;

- номинальный ток АД М1, определяемый по выражению:

 

 

Выбираем трансформатор ТПЛ-10, с k_та=100/5.

Ток срабатывания реле токовой отсечки:

 

,

 

где  при включении реле на токи фаз ТТ;

 - коэффициент трансформации трансформаторов тока;

 - первичный ток срабатывания защиты.

Определим коэффициент чувствительности:

 

 

где  - минимальное значение тока двухфазного КЗ;

 - ток срабатывания реле защиты;

Коэффициент чувствительности должен быть больше или равен 2.

Расчет защиты от перегрузок

Данный вид защиты выполнен на индукционном механизме реле РТ-84, с ; время уставки принимается равным времени пуска.

Ток срабатывания защиты:

 

Ток срабатывания реле:      

 

 

Время срабатывания защиты:      

 

 

Коэффициент защиты от перегрузок не определяется, т. к. она не предназначена для действия при КЗ.

Расчет МТЗ

Ток срабатывания максимальной токовой защиты:

 

 

где I_{раб.мах} - максимальный рабочий ток принимается равным предельно допустимому току кабельной линии, = 135 A;

K_отс = 1,3; K_в = 0,85 - для РТ-40;

Определим коэффициент самозапуска двигательной нагрузки K_зап.

Для этого составим расчетную схему замещения (рисунок 12).

 

 

Сопротивление элементов схемы в именованных единицах:

 

;

;

;

.

 

Ток самозапуска:

.

 

Коэффициент самозапуска:

 

 

Ток срабатывания МТЗ:      

 

 

Выбираем трансформатор тока типа ТПЛ-10 с K_ТА = 600/5.

Ток срабатывания реле:

 

 

Выбираем реле РТ-40/6.

Коэффициент чувствительности МТЗ как основной:

 

,

 

где I_р.min - ток в реле при двухфазном КЗ в конце защищаемого участка в минимальном режиме работы системы; определяется по выражению:

 

Определим коэффициент чувствительности МТЗ как резервной защиты:

 

 

Время срабатывания МТЗ:

 

Рисунок 13 - Принципиальная схема двухступенчатой токовой защиты с независимой характеристикой выдержки времени

 

Рассмотрим в качестве примера КЗ в конце КЛ.

При КЗ в конце линии сработает реле КА3 (КА4) - это МТЗ. Происходит увеличение тока в линии и, соответственно, тока во вторичных обмотках трансформаторов тока ТА. При достижении величины вторичного тока свыше уставки реле КА3 (КА4), своими контактами КА3.1 (КА4.1) создаст цепь питания реле времени КТ от вторичной обмотки промежуточного трансформатора TL1.A (TL1.C). Реле времени начинает отсчет времени, по истечении которого реле КТ замкнет свой контакт, который создает цепь питания катушки реле KL1 (KL2) от вторичной обмотки промежуточного трансформатора TL2.А (TL2.С). Реле KL1 (KL2) сработает, своими контактами KL1.1 (KL2.1) производит дешунтирование катушки отключения YAT1 (YAT2). Выключатель отключит поврежденную линию.

 

Расчет токовой отсечки

Ток срабатывания защиты:

 

,

 

где = 1,3 для реле РТ-40;

 

Рисунок 14 - Схема защиты трансформатора 10/0,4 кВ

сечение замыкание трансформатор дешунтирование

Ток срабатывания реле:      

 

.

 

Выбираем трансформатор тока по номинальному току:

 

.

 

.

Выбираем трансформатор тока типа ТПЛ-10 с коэффициентом трансформации .

Ток срабатывания реле:

.

 

Выбираем реле типа РТ-40/50.

Коэффициент чувствительности токовой отсечки:

 

,

 

где .

Время срабатывания токовой отсечки t_с.з. = 0,1 с.

Расчет МТЗ

Ток срабатывания максимальной токовой защиты:

 

,

 

где = 1,2 коэффициент отстройки для реле РТ-40;

k_в = 0,85 коэффициент возврата для реле РТ-40.

Ток срабатывания реле:

 

.

 

Выбираем реле РТ-40/20.

Коэффициент чувствительности МТЗ:

 

,

где .

Время срабатывания МТЗ:

 

.

Список литературы

 

1. Правила устройства электроустановок. - 7-ое изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2003.

2. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - Л.: Энергоатомиздат, 2003.

3. Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 1981.

4. Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для вузов/А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др.; Под ред. А.А. Васильева. - М.: Энергия, 1980. - 608 с., ил.

5. Биткин И.И. Руководство по решению задач. Йошкар-Ола, 2001.

6. Биткин И.И. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Учебное проектирование. Учебное пособие. / Мар. гос. ун-т. - Йошкар-Ола, 2000. - 132 с.

Расчет сечений кабельных линий

 

Выбор сечений кабельных линий необходим для определения их сопротивлений и дальнейшего расчета токов КЗ. Выбор КЛ производим по нагреву и проверяем по термической стойкости:

 

 

Допустимый ток:

 

 

Выбираем кабель с алюминиевыми жилами марки АПвБВнг сечением жилы 70 мм² для кабельных линий W2 и W3 по таблице 1.3.5 [1] для данного кабеля: I_доп = 135 А, R_о = 0,42 Ом/км, Х_о = 0,086 Ом/км.