Выбор сечения проводника на IV уровне

Сечение проводника на IV уровне выбираем для фрагмента, показанного на рисунке 8.1

 

Рисунок 8.1 Расчетная схема для выбора проводника на IV уровне

 

Выбираем высоковольтный кабель КЛ1. Рекомендуемый тип кабеля – ААШвУ с. 141 [7].

Рассмотрим режимы работы:

• Нормальный режим (QВ2 отключен).

Расчетная активная мощность (, кВт)

где расчетная активная мощность на третьем уровне, с.22;

коэффициент использования СД (компрессора), = 0,8 с. 140 [6];

номинальная мощность СД, = 400 кВт с. 12;

коэффициент использования ИВГ (вентильные преобразователи), 0,45 с.140 [6];

номинальная мощность ИВГ, =1,5 МВА с.7;

коэффициент мощности ИВГ, = 0,8 с. 140 161.

Расчетная реактивная мощность (, квар)

где реактивная мощность, потребляемая от системы, = 427,4 квар с.49;

соответствует = 0,8.

Расчетный ток нормального режима ( / 1 У, А)

 

 

• Утяжеленный режим (послеаварийный, QВ2 включен).

Расчетный ток утяжеленного режима ( А):

• Трехфазное короткое замыкание (КЗ) в начале кабельной линии.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начале кабельной линии (, кА)

где мощность КЗ на секции НН ГПП, =220 МВА с.7;

коэффициент пересчета;

среднее напряжение ступени, кВ

 

Условия выбора кабеля:

• Выбор кабеля по экономической плотности тока.

Экономически целесообразное сечение (, мм²)

где экономическая плотность тока для кабелей с бумажной изоляции и алюминиевыми жилами, = 1,6 А/мм² таблица 1.3.36 [3] для Т_м = 1000...3000 ч/год.

Округлим полученное значение до ближайшего стандартного сечения () таблица 1.3.16 [3] =120 мм².

 

• Выбор кабеля по нагреву.

Рассмотрим утяжеленный режим

где допустимый длительный ток для кабеля с бумажной пропитанной изоляцией, алюминиевыми жилами, прокладываемого в земле, трехжильного, таблица 1.3.16 [3];

коэффициент перегрузки, на период ликвидации аварии допускается перегрузка по току для кабелей с бумажной изоляцией напряжением до 6 кВ на 30% продолжительностью не более 6 часов в сутки на срок до 5 суток, но не более 100 часов в году, если в остальные периоды этих суток нагрузка не превышала длительно допустимой, =1,25 п. 2.4.8 [5].

По таблице 1.3.16 [3] выбираем ближайшее большее стандартное значение = 330 А, которому соответствует номинальное сечение = 120 мм².

• Выбор кабеля по термической стойкости.

Определяем сечение, минимальное по термической стойкости ()

где тепловая функция, для кабелей 6 кВ с алюминиевыми жилами, таблица 8.3 [2];

полное время отключения

где время срабатывания релейной защиты (токовая отсечка), ];

собственное время отключение выключателя, =0,14 с [8];

постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, соответствует ударному коэффициенту, = 0,05 с [6].

По таблице 1.3.16 [3] выберем ближайшее большее стандартное номинальное сечение (, ) = 150

Выбираем окончательное сечение кабеля на IV уровне, как наибольшее из трех:

таким образом, в качестве проводника на IV уровне выбран кабель ААШвУ(3Х150) мм².

Выбор цеховых трансформаторов двухтрансформаторной подстанции

 

Мощность трансформатора выбираем по средней активной мощности цеха с.22, так как практика показала, что при выборе мощности трансформаторов по расчётной максимальной нагрузке, мощность трансформаторов оказывается сильно завышенной.

Определяем мощность цехового трансформатора (, кВА):

где 1,1 – коэффициент, учитывающий осветительную нагрузку;

1,4 – максимальный коэффициент загрузки трансформатора для двухтрансформаторной подстанции в нормальном режиме, п. 2.1.21 [5].

По таблице 2-92 [6] выбираем трансформатор ТМЗ-1600/6. Его данные сведены в таблицу 9.1

Таблица 9.1

Технические данные трансформатора ТМЗ-1600/6

Тип	Номинальная мощность (), кВА	Номинальное высшее напряжение (), кВ	Номинальное низшее напряжение (), кВ	Мощность КЗ (), кВт	Напряжение КЗ (), %
ТМЗ			0,4	16,5	5,5

 

Расчет токов трехфазного короткого замыкания

 

Основные положения

 

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение короткого замыкания (КЗ) в сети или элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

 

Расчетная схема

В выпускной работе рассматриваются две расчетные схемы.

Согласно ПУЭ в электроустановках до 1 кВ расчетное напряжение каждой ступени принимается на 5 % выше номинального напряжения сети; кроме того, если электрическая

сеть питается от понижающих трансформаторов, при расчете токов КЗ необходимо исходить из условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.

Учитывая вышесказанное, получаем расчетную схему, показанную на рисунке 10.1.

Кроме первой расчетной схемы в выпускной работе рассматривается схема с учетом активного сопротивления переходных контактов, схема показана на рисунке 10.2.

На рисунках 10.1и 10.2 приняты следующее обозначение - номера узлов

Исходные данные

 

Исходные данные для первой расчетной схемы:

Номинальные параметры трансформатора (Т), таблица 9.1 с.62:

v = 1600 кВА;

v =Ь кВ;

v =0,4 кВ;

v 16,5 кВт;

v = 5,5%.

Номинальные параметры вводного автомата (QF1):

v номинальный ток вводного автомата, = 4000 А примечание

v активное сопротивление автомата, = 0,00010 Ом с. 139 [6];

v реактивное сопротивление автомата, = 0,00005 Ом с. 139 [6].

Номинальные параметры автомата для защиты РП (0Р2):

v номинальный ток вводного автомата, = 400 А, примечание 2;

v активное сопротивление автомата, =0,00065 Ом с. 139 [6];

v реактивное сопротивление автомата, =0,00017 Ом c.139 [6].

Параметры кабеля:

v номинальное сечение кабеля, = 95*2 мм² с.56;

v Материал — алюминий;

· активное сопротивление кабеля, = 0,329 Ом/км с.139 [6];

· реактивное сопротивление кабеля, = 0,081 Ом/км с. 139 [6];

· длина кабельной линии, = 0,050 км с.7.

 

Параметры провода:

v номинальное сечение изолированного провода в трубе, = 10 мм² с.55;

v Материал - алюминий;

v активное сопротивление провода, =3,120 Ом/км с. 141 [6];

v реактивное сопротивление провода, = 0,099 Ом/км с.141 [6];

v длина кабельной линии, 0,017 км с.7.

 

Примечание:

1. Номинальный ток вводного автомата = 4000 А для трансформатора ТМ 1600/6, с.435 [6];

2. Номинальный ток автомата = 400 А таблица 6.2 с.35 в программе ТKZ берется 400 А;

3. Система является источником бесконечной мощности;

4. фазное ЭДС системы;

5. Сечение провода на первом уровне = 8 мм² раздела 8, а в программе ТKZ берется =10 мм².

6. Индексы 1,2,3,4,5,6 принимаются в нумерациях соответствующих узлов схемы, рисунок 10.2.

 

Расчет токов трехфазного КЗ

В выпускной работе ручной расчет проведем только для первой схемы (рисунок 10.1). Составим ее схему замещения (рисунок 10.3).

Рисунок 10.3 Расчетная схема замещения

 

Активное сопротивление трансформатора (, Ом):

Полное сопротивление трансформатора (, Ом):

Индуктивное сопротивление трансформатора (, Ом):

Реактивное сопротивление кабельной линии (, Ом):

Активное сопротивление кабельной линии ( Ом):

Реактивное сопротивление изолированного провода (, Ом):

Активное сопротивление изолированного провода (, Ом):

Периодический ток КЗ в i- ом узле схемы, (, кА)

где суммарное индуктивное сопротивление от начала схемы до i- го узла;

суммарное активное сопротивление от начала схемы до i- го узла.

 

Ударный ток КЗ в i- ом узле (, кА)

где ударный коэффициент в i- ом узле

где постоянная времени затухания i- го узла

где промышленная частота сети, = 50 Гц 3].

 

Воспользовавшись формулами (10,8), (10.9), (10.10), (10.11), проведем расчет для всех узлов.

Расчет тока КЗ в узле 2:

Расчет тока КЗ в узле 3:

Расчет тока КЗ в узле 4:

Расчет тока КЗ в узле 5:

Расчет тока КЗ в узле 6:

Результаты расчетов сведем в таблицу 10.1

Таблица 10.1

Результаты расчетов токов КЗ

Номер i-го узла	Периодический ток КЗ (), кА	Ударный ток КЗ (), кА	Ударный коэффициент (), кА
	42,01	92,02	1,54947
	41,491	89,277	1,5215
	39,175	75,784	1,3679
	11,190	15,868	1,0027
	3,2	4,525	1,000