Электроснабжение гранитной мастерской

Принимаем U- 10кВ выполненное с помощью кабеля так как подстанция двух трансформаторная питание каждого трансформатора ТП выполняем одним кабелем марку и сечение кабеля определим с помощью расчета. Схема остается также.

I_р=

Определяем  сечение провода по экономичному сечению S эк.

,

где J эк. – экономическая плотность тока, А/мм , принимается на основании опыта эксплуатации;

J эк.- Выбираем по таблице с учетом марки провода и времени работы.

Из условия механической прочности кабель на 10кВ сечением меньше 10мм² не применяется.

S эк=5,3/1=5,3

Выбираем провод сечением токопроводящих жил. АСБГ3×10I_дл.доп =45А.

I_дл.доп ≥ I_р

45≥ 5,3 – равенство выполняется.

Проверяем провод на потери напряжения.

 

ΔU=100/(10*10³)²*86,2*1,2*(1,95+0,095*1,12)=0,02 %

Проверяем на термическую  стойкость.

I’ дл. доп. = Iдл.доп. х Кп х Кт

I’дл. доп Iр

Кп – поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом с землей, Кп = 0,85.

Кт – поправочный коэффициент  тока для кабелей, для изолированных  и неизолированных проводов и шин в зависимости от температуры воды и воздуха, Кт = 1, при температуре +8 С.

I’ дл. доп. =100х0,85х1 = 85 А

85 А 5,3 А

Условие выполняется. Выбираем провод с сечением АСБГ3×10I_дл.доп =45А

 

 

2.6. Расчет токов короткого замыкания.

Рассчитать токи короткого  замыкания это значит:

- по расчётной схеме  составить схему замещения, выбрать  точки КЗ

- рассчитать сопротивления 

- определить в каждой  выбранной точке 3-фазные, 2-фазные  и 1- фазные точки КЗ.

 Схема замещения представляет собой вариант расчётной  схемы, в которой все элементы замещены сопротивлениями, а магнитные связи электрическими. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприёмнике. Точки КЗ нумеруются сверху вниз начиная от источника.

 

Сопротивление схем замещения  определяется следующим образом:

- для токовых трансформаторов  по таблице 15.

- для коммутационных и  защитных аппаратов по таблице  16. Сопротивления зависят от I н.а. аппарата.

-для линий ЭСН кабельных,  воздушных и шинопроводов из соотношений:

Хл = хо*Lл, хо=0,4 Ом/км, Lл=12 км

 

Хл^/ = 0,4*12=4,8 Ом

 

rо=10³/γS=10³/30*16=2 Ом/км

 

Rв.н.^/=2*12=24 Ом

 

где rо, хо – удельные активное и индуктивное сопротивление, мОм;

                 Lл – протяжённость линии, м.

Сопротивление элементов  на высокое напряжение приводятся к  низкому напряжению.

       

Rн.н.=24*(380/10000)² =38,4 Ом

Xн.н.=4,8*(380/10000)² = 7,7 Ом

Для того чтобы выбрать автомат рассчитываем ток.

Сопротивления кабеля берем из сводной таблицы  по цеху.

Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему:

Для трансформатора по таблице 1.9.1

R_т=31,5 мОм, X_т=64,7 мОм, Z_т¹=779 мОм

Для автоматов  по таблице 1.9.3

R1SF=2,7 мОм X1SF=0,18 мОм  Rп1SF=0,5 мОм

R2SF= 1,3 мОм X2SF=1,2 мОм  Rп2SF=0,75 мОм

RSF=1,95 мОм XSF=1,8 мОм  RпSF=0,9 мОм

Для ступеней распределения по таблице 1.9.4

Rс1=15 мОм  Rс2=20 мОм

R_э1=Rн.н.+Rт+R1SF+Rп1SF+Rc1

R_э1=38,4+31,5+2,7+0,5+15=89,6 мОм

R_э2=Rн.н.+Rт+R1SF+Rп1SF+Rc1+R3SF+ Rп3SF

R_э2=38,4+31,6+2,7+0,5+15+0,4+0,88=70,15 мОм

R_э= _/

R_э= /=34,3 мОм

Х_э1= Хн.н.+Хт+Х1SF+ Х3SF

Х_э1=7,7+64,7+0,18+0,26=72,8 мОм

Х_э2= Хн.н.+Хт+Х2SF

Х_э2= 7,7+6,4+1,2=15,3 мОм

Х_э= _/

Х_э= /=8,4 мОм

R_э2= RSF+RпSF+Rкл1+Rс2

R_э2= 1,95+0,9+0,55+20=23,4 мОм

Х_э2= ХSF+Хкл

Х_э2= 1,8+0,4=2,2 мОм

R_э3=R1SF+Rп1SF+Rкл2

R_э3=2,7+0,5+12,6=15,8 мОм

Х_э3= Х1SF+Хкл2

Х_э3= 0,18+1,8=1,98 мОм

R_к1= R_э=34,3 мОм

Х_к1=Х_э=8,4 мОм

Zк1 = ,

Zк1= мОм

Rк2=Rэ+Rэ2

Rк2=34,3+23,4=57,7 мОм

Хк2=Хэ+Хэ2

Хк2=8,4+2,2=10,6 мОм

Zк2 = ,

Zк2 = мОм

Rк3 = Rк2 + Rэ3,

Rк3 = 57,7  +15,8=73,5 м Ом

Хк3 = Хк2 + Хэ3,

Хк3 = 10,6 + 1,98=11,8 мОм

Zк3 = ,

Zк3 = мОм

Хк1/ Rк1=8,4/34,3=0,24

Хк2/ Rк2=10,6/59=0,18

Хк3/ Rк3=11,8/73,5=0,16

 

Определяются коэффициенты Ку по рисунку1.9.1(Шеховцов) и

,

   где q – коэффициент действующего значения ударного тока;

q_к1=

q_к2=

q_к3=

Для определения токов  КЗ используются  следующие соотношения:

- для трёхфазного, кА

,

где Uк – линейное напряжение в точке КЗ., кВ;

                 Zк – полное сопротивление до точки КЗ., Ом;

   - для двухфазного,  кА

;

- для однофазного, кА

,

где Uк.ф – фазное напряжение в точке КЗ, кВ;

                 Zп. - полное сопротивление петли «фаза-нуль» для точки КЗ, Ом.;

                     - полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, Ом;

I_к1⁽³⁾=0,4* 10³/(1,73*35,3)=6,22 кА

I_к2⁽³⁾=0,4* 10³/(1,73*59)=3,7 кА

I_к3⁽³⁾=0,4* 10³/(1,73*74,3)=2,9 кА

I_к1⁽²⁾=√3/2* I_к1⁽³⁾

I_к1⁽²⁾=0,87*6,22= 5,4кА

I_к2⁽²⁾=0,87*3,7=3,2кА

I_к3⁽²⁾=0,87*2,9=2,5кА

i_ук1=√2* К_у1*I_к1⁽³⁾=1,41*1*6,22=8,7 кА

i_ук2=√2* К_у2*I_к2⁽³⁾=1,41*1*3,7=5,2 кА

i_ук3=√2* К_у3*I_к3⁽³⁾=1,41*1*2,9=4 кА

 

                                    15            1,1         0,75       0,4       0,52        20         25,3         3

 

Рисунок 4 – Схема замещения для расчета однофазных токов КЗ

Для кабельных  линий 

Х_пкл1=х_0пL_кл1=0,15*5=0,75 мОм

R_пкл1=2r₀ L_кл1=2*0,11*5=1,1 мОм

R_пш=r_0пш L_ш=0,2*2=0,4мОм

Х_пш=х_0пшL_ш=0,26*2=0,52 мОм

R_пкл2=2r₀ L_кл2=2*0,63*20=25,3 мОм

Х_пкл2=х_0пL_кл2=0,15*20=3 мОм

Z_п1=15 мОм

R_п2= R_с1+ R_{пкл 1}+ R_пш+ R_с2=15+1,1+0,4+20=36,6 мОм

Х_п2= Х_{пкл 1}+ Х_пш=0,75+0,52=1,3 мОм

Z_п2 = ==37 мОм

R_п3= R_п2+ R_{пкл 2}=36,5+25,5=61,7 мОм

Х_п3= Х_п2+ Х_пкл2=13,+3=4,3 мОм

Z_п3 = ==62,3 мОм

I_к1⁽¹⁾=^₌=0,80 кА

I_к2⁽¹⁾==0,74 кА

I_к3⁽¹⁾==0,68 кА

Сводная ведомость токов КЗ

Точка КЗ	Rk, мОм	Xk, мОм	Zk, мОм		Ky	q	Ik(3), кА	iy, кА	Ik(3), кА	Ik(2), кА	Zn, мОм	Ik(1), кА
К1	34,3	8,4	35,3	0,24	1,02	1	6,22	8,7	6,22	5,4	15	0,80
К2	57	10,6	59	0,18	1,28	1,07	3,7	5,2	3,9	3,2	37	0,74
К3	73,5	11,8	74,3	0,16	1,04	1	2,9	4	2,9	2,5	62,3	0,68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7 Расчет наружного  заземления и конструктивное  исполнение сети заземления

Глухо заземленная нейтраль.

В любое время года согласно ПУЭ.

Rз<125/Iз (не более 4 Ом)

где Rз-сопротивление заземляющего устройства,

Iз - расчетный ток замыкания на землю, А.

Расчетный (емкостной) ток замыкания на землю определяется приближенно: Iз =Uн(35Lкв+Lвл)/350=10(35*1)/350=1А

где Uн - номинальное линейное напряжение сети, кВ;

Lкв,Lвл- длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км.

Используем колонны здания и  обвязываем полосой 4x40.

Определяем расчетное значение одного вертикального электрода:

rв=0.3р*Ксез=0.3*1.3*300=117

Ксез=1.3 коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта р=300 расчетное удельное сопротивление грунта, Ом-м.

Определяем количество вертикальных электродов без учета экранирования.

Nвр=rв/Rз*ή=117/12=9,75

ή- коэффициент использования вертикальных и горизонтальных электродов таблица 1.13.5 Шехавцов.

ή=0,69

С учетом экранирования Nвр = N’вр/ ή =10/0.69=15

По таблице 1.13.5 ή=F(тип ЗУ, вид заземления, а/L,Nв)=F (контурное, вертикальное, 2,10)=0.69

        Для равномерного распределения электродов окончательно принимается Nв=15, тогда

ав=В’/пв-1 =50/8=6.2 м;   аа=А’/па-1=30/5=6 м

где ав - расстояние между электродами по ширине объекта, м;

аа- расстояние между электродами по длине объекта, м;

пв- количество электродов по ширине объекта;

па- количество электродов по длине объекта.

Определяются уточненные  значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

Rr=0,4/Lnήr*pKceз*lg*2Ln2/bt=0.4/312*0.45*1.3*300*1.81*2*312²/40*10^-3*0,7=54,2 Ом

Rв=rв/Nв*ήв=117/16*0,56=1,3 Ом

Определяем фактическое  сопротивление ЗУ

Rзy.ф=RвRr/Rв+Rr=0,55 OM

Rзy.ф=13,1*54,1/13,1+54=10,6 OM

Rзy.ф (10,6)<Rзy(12),

Следовательно, ЗУ эффективно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.8 Выбор оборудования цеховой  подстанции

Цеховые трансформаторные подстанции напряжением 6-10/(0,4÷0,69) кВ выполняются без сборных шин первичного напряжения как при радиальном питании. При радиальной схеме питания цеховой трансформатор обычно имеет глухое присоединение к линии 6-10 кВ идущей от распределительной подстанции 4УР. Коммутационный аппарат (разъединитель или выключатель нагрузки) перед цеховым трансформатором применяется в следующих случаях: источник питания находится в ведении другой эксплуатирующей организации, подстанция значительно (более 3 км) удалена от источника питания, она питается по воздушной линии.

Выбираем  двухтрансформаторную подстанцию типа 2КТПНП-100-10/0,4.

Подстанция  комплектуется:

- устройством  высокого напряжения (УВН) из шкафов  ВН, камер КСО с разъединителями  типа ВА88-43, предохранителями типа ПР-2, 500 В.

- щитом  низкого напряжения из шкафов  НН, панелей ЩО-01 с выключателями-разъединителями, рубильниками, предохранителями, стационарными автоматическими выключателями серии ВА, «Электрон».

В подстанции имеются электрические и механические блокировки, обеспечивающие безопасную работу персонала. КТПН с воздушным вводом подключается к ВЛ посредством разъединителя РЛНД.1-10/100У1, который поставляется комплектно с подстанцией и устанавливается на ближайшей опоре. Количество отходящих линий -2, и их токи указаны выше в расчете. КТПН предусматривается фидер наружного освещения с режимами ручного или автоматического включения и отключения. Схемой подстанции предусмотрена установка газовой защиты и манометрического термометра.

2КТПНП-100-10/0,4

2 – число применяемых трансформаторов (при одном трансформаторе число не указывают);

КТПН  – комплектная трансформаторная подстанция наружной установки;

П – проходная;

100 – мощность силового трансформатора, кВА;

10- номинальное  напряжение на ВН, кВ;

0,4 – номинальное напряжение на стороне НН, кВ;

2 – отходящие  линии на стороне: кабельный АСБГ3×10I_дл.доп =45 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

 

1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – 2-е изд., испр. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М,2007.-214с.

2. Алиев  И.И. Справочник по электротехнике  и электрооборудованию: Учеб. пособие для вузов, - 2-е изд., доп. – М.: Высш. шк., -2000.-255с.