Примечание 1.Согласно [2] сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки 4000—5000 проверке по экономической плотности тока не подлежат.
Выбор кабелей для потребителей напряжением 6кВ.
Из [8] выбираем стандартный ЭД: СДН2-17-26У3, со следующими параметрами Р„=315 кВт, SH=385 кВА, UH=6 кВ, =91%, cos=-0,9. Для остальных цехов выбранные стандартные ЭД представлены в таблице 13.
Расчётный ток нормального режима:
Экономическое сечение:
Выбираем кабель марки ААШв сечением 25 мм2с IДОП=105 А.
Расчётный ток нормального режима для АД цеха№3 определяется по выражению:
Экономическое сечение:
Выбираем кабель марки ААШв сечением 50мм2, с током Iдоп=155А.
Для литейных цехов (цех №10 и №11) расчётный ток нормального режима для потребителей 6 кВ будет равен:
Для цеха №22 выбираем стандартный ЭД : СТД -800 -23УХЛ4, со сведущими параметрами: PНОМ=800 кВт, SНОМ=935кВА, =96%, UH=6кВ, cos. -0,9.
Расчётнй ток нормального режима равен:
Экономическое сечение:
Выбираем кабель марки ААШв сечением 25мм2.
Таблица 13 Каталожные данные ЭД 6кВ.
№ цеха
|
тип двигателя
|
SH, кВА
|
Рн,кВт
|
COS ф
|
, %
|
1 |
СДН2-17-26УЗ |
385 |
315 |
-0,9 |
91 |
3
|
ДАЗО4-450Х-6У1 |
|
500 |
0,85 |
94,4 |
7.РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Токи КЗ рассчитываются на линейных вводах высшего напряжения трансформатора ППЭ (К-1), на секциях шин 6 кВ ППЭ (К-2), на шинах 0,4 кВ ТП4 (К-3). Исходная схема для расчёта токов КЗ представлена на рисунке 9, а схемы замещения — на рисунке 10 для расчёта токов КЗ выше 1000 В, на рисунке 11 для расчёта токов КЗ ниже 1000 В.
Расчёт токов КЗ в точке К-1- К-4 проводим в относительных единицах. Для точки К-5 расчёт будем проводить в именованных единицах без учёта системы, так как система большой мощности, и её можно считать источником питания с неизменной эдс, и нулевым внутренним сопротивлением. Для точки К-2, К-3 и К-4 будем учитывать подпитку от электродвигателей.
7.1. Расчёт тока КЗ в точке К-1
За базисную мощность примем мощность системы: S б = S c =1500 MBA. Базисное напряжение: U б1 =115 кВ.
Базисный ток:
Параметры схемы замещения:
Хс=0,6 о.е. согласно исходных данных;
где Хо=0,444 — удельное сопротивление ВЛЭП, Ом/км;
L — длина ВЛЭП, км.
Сопротивление петли КЗ в точке К-1:
X K-1 =X С +X ВЛ =0,6+0,241=0,841 о.е
Периодическая составляющая тока трёхфазного КЗ в точке К-1:
Периодическая составляющая тока двухфазного КЗ в точке К-1:
Постоянная времени цепи КЗ Та=0,05 с, ударный коэффициент куд=1,8 [3]
Ударный ток в точке К-1:
7. 2. Расчёт тока КЗ в точке К-2
Базисное напряжение: Uб2=6,3 кВ.
Базисный ток:
Сопротивление трансформатора ТРДН-10000/1 10:
Сопротивление петли КЗ в точке К-2:
XK-2=XK-1+XT=0,841+15,75=16,59 о.е.
Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-2:
Учтём подпитку от двигателей.
Сопротивление СД, расположенного в цехе №1:
где Х"d=0,2 — сверхпереходное сопротивление двигателя согласно [3], о.е. Сопротивление КЛЭП, питающей СД цеха №1:
Cуммарное сопротивление СД и КЛЭП:
.
Ток подпитки от двигателя:
Сопротивление от двигателя расположенного в цехе №3:
Сопративление КЛЭП питающего АД:
Ток подпитки от двигателя:
Сопротивление СД цеха №22:
Суммарное сопротивление КЛЭП питающего СД :
Сопротивление КЛЭП питающего РП-2, сечением F=240 мм2:
сопротивление КЛЭП питающего СД , сечением F=25 мм2:
Суммарное сопротивление КЛЭП и СД:
Ток подпитки от СД:
Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-2 с учётом подпитки от ЭД:
;
двух фазный ток КЗ в точке К-2:
;
Постоянная времени цепи КЗ Та=0,12с, ударный коэффициент куд=1,92 [3].
Ударный ток в точке К-2:
.
7.3. Расчёт тока КЗ в точке К-3
Расчёт тока КЗ в точке К-3 с учётом подпитки от электродвигателей.
Сопротивление КЛЭП ГПП-РП1:
,
,
суммарное спротивление до точки К-3:
Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-3
.
Периодическая составляющая тока КЗв точке К-3 с учётом подпитки от ЭД :
Двухфазный ток КЗ в точке К-3:
.
Ударный ток в точке К-3:
Расчёт токов КЗ в точке К-4 с учётом подпитки от ЭД.
Сопротивление КЛЭП ГПП-РП2 : Х=2,8 о.е, r=5,2 о.е.
Суммарное сопротивление до точки К-4:
Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-4:
;
Периодическая составляющая тока КЗ в точке К-4 с учётом подпитки от ЭД:
.
Двухфазный ток КЗ в точке К-4: .
Ударный ток КЗ в точке К-4:.
Расчёт тока КЗ в точке К-5
Расчёт тока КЗ в точке К-5 проведём в именованных еденицах.
Определим параметры схемы замещения.
Сопротивление трансформатора ТМЗ-400: Rт=5,5Ом; Xт=17,1Ом.
Расчётный ток :
где : Кзпар–загрузка трансформатора в послеаврийном режиме.
.
Выбираем трансформаторы тока типа ТШЛП –10 У3 с nт=1000/5.
Сопротивление трансформаторов тока: Rта=0,05 мОм; Xта=0,07 мОм [3].
По условиям выбора UнUн сети.=0,38кВ, IнIр.max=.
Выбираем автомат типа АВМ 10Н, Uн=0,38Кв, Iн=1000А, Iн.откл=20кА.
Сопротивление автомата RА=0,25мОм, XА=0,1мОм [3].
Переходное сопротивление автомата Rк=0,08мОм [3].
Сопротивления алюминиевых шин 60х6 с Iдоп=870А, l=3м, аср=60мм,
Rш=R0·l=0,034·3=0,102мОм, Xш=X0·l=0.016·3=0.048 мОм.
R'=RT+RTA+RA+RK+RШ=5,5+0,25+0,05+0,08+0,102=5,982 мОм;
X=XТ+XТА+XА+XШ=17,1+0,07+0,1+0,048=17,31мОм.
Сопротивление цепи КЗ без учёта сопротивления дуги:
;
Сопротивление дуги Rдв месте КЗ принимается равным:
где Uд=Eд·lд
где Ед– напряжённость в стволе дуги , В/мм;
lд– длина дуги, мм;
Iк0–ток КЗ в месте повреждения, рассчитанный без учёта дуги, кА.
При Iк0>1000А Ед=1,6 В/м.
Длина дуги определяется в зависимости от расстояния ’а’ между фазами проводников в месте КЗ.
Из [3] для КТП с трансформаторами мощностью 400 кВА а=60 мм.
>1000А, следовательно ЕД=1,6 В/мм.
Тогда сопротивление дуги
Суммарное активное сопротивление будет равно:
;
Полное сопротивление цепи КЗ:
Переодическая составляющая тока трёхфазного КЗ в точке К-5:
;
;
Ударный ток в точке К-5 равен:.
Результаты рассчётов токов КЗ сведены в таблицу 14
|
Точка КЗ
|
IK-i(3), кА |
IK-i(2), кА |
Та, с |
Куд. |
Iуд К-i,кА |
K-1 |
8,91 |
7,71 |
0,05 |
1,8 |
22,68 |
K-2 |
9,91 |
8,58 |
0,12 |
1,92 |
26,9 |
K-3 |
9,15 |
7,92 |
0,12 |
1,92 |
24,77 |
K-4 |
8,55 |
7,4 |
0,12 |
1,92 |
23,21 |
K-5 |
9,85 |
– |
0,0039 |
1,079 |
15,03 |
8. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
8.1. Выбор аппаратов напряжением 11О кВ
Выберем выключатель 110 кВ.
Условия его выбора:
1. по номинальному напряжению;
2. по номинальному длительному току. Условия проверки выбранного выключателя:
1. проверка на электродинамическую стойкость:
1.1. по предельному периодическому току;
1.2. по ударному току КЗ;
2. проверка на включающую способность:
2.1. по предельному периодическому току;
2.2. по ударному току КЗ;
3. проверка на отключающую способность:
3.1. номинальному периодическому току отключения;
3.2. номинальному апериодическому току отключения;
4. проверка на термическую стойкость.
Расчётные данные сети:
расчётный ток послеаварийного режима IР=78А был найден в пункте 5.3. по формуле(5.3.1);
расчётное время:
=tрз+tсв, (8.1.1)где tрз— время срабатывания релейной защиты (обычно берётся минимальное значение); вданном случае для первой ступени селективности tp3=0,01, с;
tсв— собственное время отключения выключателя (в данный момент пока неизвестно); действующее значение периодической составляющей начального тока короткого замыкания 1по=8,91 кА было рассчитано в пункте 7.1.;
периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент расхождения контактов выключателя Iпвследствие неизменности во времени тока КЗ принимается равной периодической составляющей начального тока З: Iп=Iп0=8,91 кА;
апериодическая составляющая полного тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя определяется по выражению:
iа=(8.1.2)
и будет определено позже;
расчётное выражение для проверки выбранного выключателя по апериодической составляющей полного тока КЗ:
(8.1.3)
расчётный импульс квадратичного тока КЗ:
(8.1.4)
будет также определён позже.
Согласно условиям выбора из [8] выбираем выключатель ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1 со следующими каталожными данными: Uном=110 кВ; IHOM=1000 A; Iн откл= 20 кА; =25%; iпр скв=52 кА; Iпр скв=20 кА; iн вкл= 52 кА; Iн вкл=20 кА; IТ=20 кА; tT=3 с; tCB=0,05 с. Определим оставшиеся характеристики сети: Расчётное время по формуле (8.1.1): =tp3+ tCB=0,01+0,05=0,06 с;
Апериодическая составляющая полного тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя по формуле (8.1.2): iа=
Расчётное выражение согласно формуле (8.1.3):;
Расчётный импульс квадратичного тока КЗ по формуле (8.1.4):
Расчётные данные выбранного выключателя:
проверка выбранного выключателя по апериодической составляющей полного тока КЗ:(8.1.5)
проверка по термической стойкости:
BK=IT2·tT(8.1.6)Вк=202·3=1200 кА2·с.Выбор и проверка выключателя представлены в таблице 15.
Выберем разъединитель 110 кВ.
Условия его выбора:
1. по номинальному напряжению;
2. по номинальному длительному току.
Условия проверки выбранного разъединителя:
1. проверка на электродинамическую стойкость;
2. проверка на термическую стойкость.
Для комплектной трансформаторной подстанции блочного типа КТПБ-110/6-104 тип разъединителя согласно [8] — РНДЗ.2-110/1000 или РНДЗ-16-110/1000.
Согласно условиям выбора с учётом вышесказанного из [8] выбираем разъединитель РНДЗ.2-110/1000 У1 со следующими каталожными данными: ином=110 кВ; 1НОМ=1000 А; 1,1рскв==80 кА; 1Т=31,5 кА; tT=4 с.
Расчётные данные выбранного разъединителя:термическая стойкость: BK=IT2·tT=31,52·4=3969 кА2·с.
Выбор и проверка разъединителя представлены в таблице 15.
Таблица 15. Выбор аппаратов напряжением 110 кВ
|
Условия выбора (проверки)
|
Данные сети |
Выключатель |
Разъединитель |
UсетиUном |
110 |
110 |
110 |
IрIном |
78 |
1000 |
1000 |
IпоIпр скв |
8,91 |
20кА |
– |
Iудiпр скв |
22.68 |
52 |
– |
Iп0Iн.вкл |
8,91 |
52 |
– |
iудiн.вкл |
22,68 |
52 |
80 |
IпIн.откл |
8,91 |
20 |
– |
|
16,34 |
35,25 |
– |
Вк< IT2'·tT
|
8.73 кА2·с
|
1200 кА2·с
|
3969 кА2·с |
8.2. Выбор аппаратов напряжением 6 кВ
Выберем ячейки распределительного устройства 6 кВ.
Так как РУНН принято внутреннего исполнения, будем устанавливать перспективные малогабаритные ячейки серии «К» с выкатными тележками.
Расчётный ток вторичной обмотки трансформаторов ППЭ:
Выбираем малогабаритные ячейки серии К-104 с параметрами: UHOM=6 кВ, Iном=1600 А, Iн.откл=31,5 кА, iпр.скв=81 кА; тип выключателя ВК-10.
Выберем вводные выключатели 6 кВ.
Расчётные данные сети:
расчетный ток послеаварийного режима 1Р= 1360,18 А;
расчётное время =tp3+ tCB=0,0 1+0,05=0,06 с;
действующее значение периодической составляющей начального тока КЗ Iп0=9,91кА было рассчитано в пункте 7.2.;
периодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя Iп=Iп0=9,91кА
апериодическая составляющая полного тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя: iа=
расчётное выражение для проверки выбранного выключателя по апериодической составляю-
щей полного тока КЗ:кА;
расчётный импульс квадратичного тока КЗ:
Выбираем выключатель ВК-10-1600-20У2 со следующими каталожными данными: Uном=10кВ; Iном=1600А; Iн.откл=31,5кА;=25%; iпр.скв=80кА; Iпр.скв=31,5кА; iн.вкл=80кА; Iн.вкл=31,5кА; IТ=31,5кА; tт=4с;tсв=0,05с.
Расчётные данные выбранного выключателя:
проверка выбранного выключателя по апериодической составляющей полного тока КЗ:
кА;
проверка по термической стойкости: BK=IT2·tT=31,52·4=3969 кА2·с.
Выбор и проверка выключателя представлены в таблице 16.
Выберем выключатель на отходящей линии 6 кВ.
Расчётные данные сети:
расчетный ток послеаварийного режима:
расчётное время =tрз+tсв= 0,3 1+0,05=0,36 с;
остальные величины имеют те же значения, что и для выключателя ввода.
Выбираем выключатель ВК-10-630-20У2 со следующими каталожными данными: Uном=10 кВ; Iном=630 А; Iн.откл=20 кА; =20%; inp.скв=52 кА; Iпр.скв=20 кА; iнвкл=52 кА; Iн вкл=20 кА; IТ=20 кА; tT=4 с; tCB=0,05 с.
Расчётные данные выбранного выключателя:
кА;
BK=IT2·tT=202·4=1600 кА2·с.
Выбор и проверка выключателя представлены в таблице 16.
Таблица 16. Выбор выключателей 6 кВ.
|
Условия выбора
(проверки)
|
Данные сети
для ввода |
Выключатель ввода |
Данные сети для отходящей линии |
Выключатель отходящей линии |
UсетиUном |
6кВ |
10кВ |
6кВ |
10кВ |
IрIном |
1360А |
1600А |
94,6А |
630А |
IпоIпр скв |
9,91кА |
31,5кА |
9,91кА |
20кА |
iудiпр скв |
26,9кА |
80кА |
26,9кА |
52кА |
Iп0Iн.вкл |
9,91кА |
31,5кА |
9,91кА |
20кА |
Iудiн.вкл |
26,9кА |
80кА |
26,9кА |
52кА |
IпIн.откл |
9,91кА |
31,5кА |
9,91кА |
20кА |
|
22,5кА |
53,46кА |
22,5кА |
33,94кА |
Вк< IT2'·tT
|
17,67кА2·с |
3969 кА2·с |
17,67 кА2·с |
1600 кА2·с |
