Проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия

 

 (8.15)

 

где ΔU – потери напряжения в линиях от ГПП до каждой ТП, В; U_н - номинальное напряжение сети, кВ.

Подставим значения из (8.14) в (8.15):

 

 (8.16)

 

Так как потери напряжения не превышают 5 %, следовательно, применение данных кабелей возможно.

 

 

8.3 Выбор кабельных линий 0,4 кВ

 

Определим максимальную силу рабочего тока, протекающую от ТП до каждого  цеха [2]:

 

.       (8.17)

 

Расчет проведем для  первого цеха:

 

 (8.18)

 

По формуле (8.18) найдем силу рабочего тока для каждой линии. Полученные значения запишем в таблицу 8.4.

 

Таблица 8.4 – Значения рабочих токов, протекающих по КЛ от ТП до цехов

Цех	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, А	1432	743	1433	1243	632	732	1743	543	733	522

 

Сила расчетного тока не должна превышать  допустимую силу тока. Технические параметры трехжильных кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающими массами изоляцией в алюминиевой оболочке марки ААБ, прокладываемых в земле приведены в таблице 8.5.

 

Таблица 8.5 – Технические параметры кабелей 0,4 кВ

№ цеха	, А	Длина одного кабеля, км	Активное  удельное сопротивление одного кабеля, Ом/км	Сечение кабеля,
1	14322	0,023	0,195	3´183
2	733	0,144	0,055	2´183
3	1432	0,097	0,105	3´183
4	1432	0,044	0,185	3´240
5	643	0,075	0,105	2´154
6	763	0,087	0,194	2´183
7	1234	0,009	0,204	3´240
8	543	0,058	0,186	2´183
9	763	0,094	0,148	2´183
10	543	0,074	0,134	2´183

 

Выбранные сечения должно удовлетворять допустимой потере напряжения в линии, которая определяется из выражения:

 

,              (8.19)

 

где – максимальная расчетная активная мощность цеха, кВ·А; – удельное активное сопротивление кабеля, ; l – длина кабеля, км; – максимальная расчетная активная мощность цеха, кВ·А; – удельное реактивное сопротивление кабеля, .

Поскольку в кабельных линиях активное сопротивление  , то реактивным сопротивлением можно пренебречь. Определим потерю напряжения в линиях от ТП1 до первого цеха по формуле (8.19):

 

 (8.20)

 

По формуле (8.15) найдем потери напряжения в процентах:

 

 (8.21)

 

Аналогично определяем потери напряжения в остальных кабелях 0,4 кВ. Полученные результаты сведем в таблицу 8.6.

 

Таблица 8.6 – Потери напряжения в кабелях 0,4 кВ

№ цеха	Потери напряжения, В	Потери напряжения, %
1	2	3
1	23,12	5,04
2	24,44	5,55
3	13,83	4,43
4	2,02	0,53

 

Окончание таблицы 8.6.

1	2	3
5	4,22	1,04
6	14,73	3,54
7	20,31	5,20
8	6,25	1,55
9	8,33	2,14
10	6,82	1,73

 

Так как потери напряжения не превышают 5 %, следовательно, применение данных кабелей возможно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

 

Релейная защита является основным видом электрической автоматики. Она обеспечивает нормальную и надёжную работу систем электроснабжения. В системах электроснабжения релейная защита тесно связана с устройствами сетевой автоматики: АПВ – автоматическим повторным включением, АВР – автоматическим включением резерва, АЧР – автоматической частотной разгрузкой, АРТ – автоматической разгрузкой по току регулирования мощности батарей статических конденсаторов. Объём и типы релейных защит отдельных элементов системы электроснабжения и потребителей электрической энергии должны соответствовать требованиям «Правил устройства электроустановок». Надёжность систем электроснабжения зависит от нормальной работы элементов системы электроснабжения и линий электропередач.

При расчете введем следующие  допущения, которые не дают существенных погрешностей: не учитываются сопротивления шин и токопроводящих аппаратов (выключателей, разъединителей и т. д.); трехфазная сеть принимается симметричной; не учитываются токи нагрузки, емкости, насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи; не учитываются токи намагничивания трансформаторов [1]. Схема замещения с рассчитываемыми точками короткого замыкания приведена на рисунке 9.1.

 

 

 

9.1 Расчет токов короткого замыкания в именованных единицах

 

Схема замещения для  расчета токов короткого замыкания (к.з.) в именованных единицах представлена на рисунке 9.2. Найдем сопротивления каждого элемента схемы замещения [2]:

– сопротивление системы определим по формуле:

 

 (9.1)

 

где U_с – напряжение системы, кВ; S_к – мощность короткого замыкания на шинах подстанции энергосистемы, МВ·А.

Подставим исходные значения в (9.1):

 

 Ом. (9.2)

 

– сопротивления воздушных и кабельных линий:

 

                  (9.3)

 

где R_п – активное сопротивление, Ом; X_п – реактивное сопротивление, Ом; l – длина линии, км.

– сопротивление трансформатора:

 

               (9.4)

 

где – напряжение короткого замыкания трансформатора, %; – номинальное напряжение трансформатора, кВ; – номинальная мощность трансформатора, МВ·А.

Определим сопротивления  элементов по формулам (9.3) и (9.4):

 

 (9.5)

 (9.6)

 (9.7)

 (9.8)

 (9.9)

 

Ток короткого замыкания  определяется из формулы:

 

               (9.10)

 

где – напряжение в точке к.з., кВ; – сопротивление в точке к.з., Ом.

 

 

 

 

 

Рисунок 9.2 – Схема замещения для расчета токов короткого замыкания

в именованных единицах

 

 

Ударный ток короткого  замыкания определяется из формулы:

 

              (9.11)

 

где – ударный коэффициент.

Ударный коэффициент  определим по формуле:

 

               (9.12)

 

Мощность короткого  замыкания определяется из формулы:

 

              (9.13)

 

Результирующие сопротивления в точке К–1:

 

 (9.14)

 

Найдем ток к.з. в точке К–1 по формуле (9.10):

 

 (9.15)

 

Найдем ударный коэффициент по формуле (9.12):

 

 (9.16)

Найдем ударный ток к.з. в точке К–1 по формуле (9.11):

 

 (9.17)

 

Определим мощность к.з. в точке К–1 по формуле (9.13):

 

 (9.18)

 

Результирующие сопротивления в точке К–2:

 

 (9.19)

 

Найдем ток к.з. в  точке К–2 по формуле (9.10):

 

 (9.20)

 

Найдем ударный коэффициент  по формуле (9.12):

 

 (9.21)

 

Найдем ударный ток к.з. в точке К–2 по формуле (9.11):

 

 (9.22)

Определим мощность к.з. в точке К–2 по формуле (9.13):

 

 (9.29)

 

Найдем ток к.з. в  точке К–4 по формуле (9.10):

 

 (9.30)

 

Найдем ударный коэффициент  по формуле (9.12):

 

 (9.31)

 

Найдем ударный ток к.з. в точке К–4 по формуле (9.11):

 

 (9.32)

 

Определим мощность к.з. в точке К–4 по формуле (9.13):

 

 (9.33)

 

Результирующие сопротивления в точке К–5:

 

 (9.34)

 

Найдем ток к.з. в точке К–5 по формуле (9.10):

 

 (9.35)

 

Найдем ударный коэффициент по формуле (9.12):

 

 (9.36)

 

Найдем ударный ток к.з. в точке К–5 по формуле (9.11):

 

 (9.37)

 

Определим мощность к.з. в точке К–5 по формуле (9.13):

 

 (9.38)

 

 

9.2 Расчет токов короткого замыкания в относительных единицах

 

Примем базисную мощность .

Определим относительные  сопротивления каждого элемента схемы замещения:

– сопротивление системы:

 (9.39)

 

где S_б – базисная мощность, МВ·А; S_к – мощность короткого замыкания, МВ·А.

Подставим известные  значения в (9.39):

 

 (9.40)

 

– сопротивления воздушных и кабельных линий:

 

               (9.41)

 

где R_п – активное сопротивление, Ом; X_п – реактивное сопротивление, Ом; l – длина линии, км.

– сопротивление трансформатора:

 

               (9.42)

 

где – напряжение короткого замыкания трансформатора, %; – номинальная мощность трансформатора, МВ·А.

Определим относительные  сопротивления элементов по формулам (9.41) и (9.42):

 

 (9.43)

 (9.44)

 (9.45)

 (9.46)

 

Ток короткого замыкания найдем по формуле:

 

                                  (9.47)

 

где - базисный ток, кА.

Базисный ток определим  следующим образом:

 

 (9.48)

 

Ударный ток короткого  замыкания определяется из формулы:

 

               (9.49)

 

где - ударный коэффициент.

Ударный коэффициент  определим по формуле:

 

               (9.50)

 

Результирующее относительное  сопротивления в точке К–1:

 

 (9.51)

 

Найдем базисный ток  для точи К–1 по формуле (9.48):

 

 (9.52)

 

Найдем ток к.з. в  точке К–1 по формуле (9.47):

 

 (9.53)

 

Найдем ударный коэффициент  по формуле (9.50):

 

 (9.54)

 

Найдем ударный ток к.з. в точке  К–1 по формуле (9.49):

 

 (9.55)

Определим мощность к.з. в точке К–1 по формуле (9.13):

 

 (9.56)

 

Результирующие сопротивления в точке К–2:

 

 (9.57)

 

Найдем базисный ток  для точи К–2 по формуле (9.48):

 

 (9.58)

 

Найдем ток к.з. в  точке К–2 по формуле (9.47):

 

 (9.59)

 

Найдем ударный коэффициент  по формуле (9.50):

 

 (9.60)

 

Найдем ударный ток к.з. в точке  К–2 по формуле (9.49):

 

 (9.61)

 

Определим мощность к.з. в точке К–2 по формуле (9.13):

 (9.62)

 

Результирующие сопротивления в точке К–3:

 

 (9.63)

 

Найдем базисный ток  для точи К–3 по формуле (9.48):

 

 (9.64)