Расчет и выбор сечения питающего кабеля и электрооборудования КТП

Комплектной трансформаторной подстанцией (КТП) называется подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков, поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.

КТП как правило комплектуются шкафами вводными высокого напряжения (ШВВ) и шкафами вводными низкого (ШВН) напряжения.

КТП полной мощностью 250 кВА запитывается от распределительного пункта РП напряжением 10 кВ. Выбор питающего кабеля производится из условия:

,

(2.7.1)

где: S_э – сечение одной жилы кабеля;

S_табл – табличная величина сечения одной жилы кабеля.

Определяем расчётный ток КТП:

,

(2.7.2)

где: S_р.ц. – полная расчетная мощность цеха после компенсации.

 

 

Определяем экономически целесообразное сечение  по выражению:

,

(2.7.3)

где: I_расч – расчётный ток нормального режима работы, А;

j_эк – нормированное значение экономической плотности тока, А/мм² (принимают по таблице 3.7 в зависимости от времени использования максимальной нагрузки, вида и материала проводника) и равна.

По таблице в соответствии с условием определяем сечение питающего кабеля ААШВу 3х16 мм².

 КТП состоит из шкафа ввода высокого напряжения (ШВВ), силового трансформатора, шкафа ввода низкого напряжения (ШВН) и шкафов ввода линейного напряжения, так же в ней располагается компенсирующее устройство.

ШВВ служит для защиты и коммутации силового трансформатора. Он комплектуется высоковольтными предохранителями и выключателями нагрузки. Высоковольтный предохранитель служит для защиты силового трансформатора от токов короткого замыкания.

Выбор плавкой вставки предохранителя осуществляется по расчётному току исходя из условия:

	,	(2.7.4)

Выбираем высоковольтный предохранитель ПКТ 101-10, где номинальный ток предохранителя 16 А, номинальный ток отключения 20 кА, номинальное напряжение 10 кВ.

Выключатели нагрузки служат для коммутации электрической цепи
находящейся под нагрузкой, т.е. для коммутации трансформатора. Он выбирается по номинальному напряжению и расчетному току. Выбираем выключатель нагрузки ВНП_з-17.

Шкаф ввода низкого напряжения служит для включения и отключения подстанции с низковольтной стороны, для защиты цеха от перегрузок и короткого замыкания и для контроля над работой всего цеха. Он комплектуется автоматическими выключателем серии ВА-88, трансформаторами тока марки ТК, измерительными приборами.

Автоматический выключатель служит для защиты участка от перегрузок и токов короткого замыкания. Выбираем автоматический выключатель по условию:

,	(2.7.5)
А
А

Выбираем автоматический выключатель ВА 51-39 630/500, где номинальный ток автоматического выключателя равен 630 А, ток электромагнитного расцепителя 500 А.

По значению тока расцепителя выбираем трансформатор тока марки                  ТОП-0.66 500/5, где ток первичной обмотки 500 А, ток вторичной обмотки 5 А, коэффициент трансформации 100, класс точности 0,5.

ШВН так же комплектуется амперметром серии Э47 для измерения силы тока, вольтметром серии Э47 для измерения напряжения.

ШВЛ служит для защиты, контроля и коммутации запитываемых им распределительных устройств. Он комплектуется автоматическими выключателями, трансформаторами тока и измерительными приборами. Для выбора комплектующих следует учитывать расчетные данные каждого РУ.

ШВЛ-1 комплектуется двумя автоматическими выключателями (по одному на каждое РУ), трансформаторами тока и измерительными приборами.

 

Выбираем автоматический выключатель для шкафа ШР-1 с расчетным током 91,18 А по условию (2.76):

А
А

Выбираем автоматический выключатель ВА 51-35 250/125.

Выбираем трансформатор тока ТОП-0,66 150/5.

Выбираем амперметр серии Э47

 

Выбираем автоматический выключатель для шкафа ШР-2 с расчетным током 130,40 А по условию (2.76):

А
А

Выбираем автоматический выключатель ВА 51-35 250/200.

Произведем выбор питающего кабеля марки АВВГ для шкафа ШР-2:

В соответствии с этим условием выбираем кабель марки АВВГ 5x50 мм².

Выбираем трансформатор тока ТОП-0.66 200/5.

Выбираем амперметр серии Э47

Выбор остального оборудования производим аналогично. Результаты заносим в таблицу 2.7.1

2.8 Расчет заземляющего устройства

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение металлических не токоведущих частей электрооборудования с землёй, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус. Задача защитного заземления заключается в том, чтобы устранить опасность поражения током в случае прикосновения человека к корпусу, оказавшемуся под напряжением. Это достигается путём отвода через заземлитель тока и выравнивания потенциалов корпуса электрооборудования и земли возле заземлителя.

Заземление состоит из заземлителя (электрода) и заземляющего проводника.

В качестве заземлителя применяют стальные трубы, угловую сталь, стальные стержни. В качестве заземляющего проводника применяют полосовую сталь, либо стальную проволоку.

Заземляющий проводник служит для присоединения частей электрической проводки с заземлителем.

Для КТП нашего цеха предполагается установка защитного заземления. При этом заземлитель выносится на расстояние одного метра от внешней стороны стены помещения, в котором располагается КТП. В данном случае в качестве заземлителя применяют стальные стержни диаметром 12 мм и длиной 5 м. Электроды углубляются в землю методом ввёртывания.

Верхние концы электродов располагают на глубине 0,75 м от поверхности земли. К ним привариваются горизонтальные электроды из полосовой стали 40x4 мм.

Производим расчёт заземления с помощью ЭВМ. Результаты расчётов приведены в таблице 2.8.1.

При расчёте защитного заземления была применена следующая методика.

1. Определяем сопротивление одного вертикального заземлителя:

(2.8.1)

где: 0,27 – применяется как коэффициент для упрощённого расчёта пруткового электрода диаметром 12 мм и длиной 5 м;

ρ_расч – расчётное удельное сопротивление грунта и равен:

(2.8.2)

где: k_сез – коэффициент сезонности (принимаем 1,3);

ρ – удельное сопротивление грунта (табличная величина).

Тогда сопротивление одного вертикального заземлителя составит:

 

2. Определяем число вертикальных заземлителей:

(2.8.3)

где: R_в – сопротивление земли (принимаем равным 4 Ом);

η_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей и зависит от расстояния между ними (η_в = 0,71). Тогда число вертикальных заземлителей составит:

3. Определяем число горизонтальных заземлителй:

(2.8.4)

где:   – длина полосы, м;

t – глубина заложения, м;

b – ширина полосы, м.

4. Определяем сопротивление грунта:

=

(2.8.5)

где: η_г – коэффициент использования полосы, равен 0,5.

5. Определяем необходимое сопротивление вертикальных заземлителей:

(2.8.6)

Ом

	(2.8.7)

6. Определяем уточненное количество стержней:

Тогда получаем, что уточненное количество заземлителей составляет 4.

Схема заземления подстанции цеха приведена на рисунке 2.8.1.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.8.1 Схема заземления подстанции цеха