Электроснабжение промышленных предприятий 2 (стр. 5 из 12)

Система внутреннего электроснабжения представляет собой распределительные линии от ГПП до цеховых трансформаторных подстанций. Схемы внутреннего электроснабжения выполняются с учетом особенностей режима работы потребителей, возможностей дальнейшего расширения производства, удобства обслуживания и т.д. Для питания цеховых ТП применяют радиальные, магистральные и смешанные схемы.

Радиальные схемы - это схемы, в которых электрическая энергия от источника питания передается прямо к цеховой подстанции.

Магистральные схемы применяются в том случае, когда потребителей достаточно много и радиальные схемы нецелесообразны.

В нашем случае применяем смешанные схемы электроснабжения.

Для участка ГПП - ТП2.1; ГПП – ТП2.2; ГПП – ТП1.1; ГПП – ТП3.1; ГПП – ТП 3.2; ГПП – ТП5.1; ГПП – ТП6.1 применяем магистральную схему электроснабжения.

Для участка ГПП – ТП4.1; применяем радиальную схему электроснабжения. Цеховые ТП запитываем напряжением 10 кВ.

Выбираем сечения линий питающих кабелей.

Сечение проводов и жил кабеля должны выбираться в зависимости от ряда факторов - технических и экономических.

Технические факторы:

· нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током

· нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания

· потери (падение) напряжения в жилах кабеля от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах

· механическая прочность – устойчивость к механической нагрузке (собственный вес, гололед, ветер и т.д.)

· коронирование – фактор, зависящий от величины применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды

После определения минимально допустимого сечения провода по техническим условиям, производят сравнение его с экономически целесообразным сечением - выбор сечения кабеля по экономической плотности тока. Данная методика применяется для проводов и кабелей высокого напряжения.

В основу данного метода берется следующее обстоятельство: при увеличении сечения сверх определенной величины стоимости провода или кабеля возрастают за счет повышения расхода цветного металла, однако при этом уменьшается сопротивление провода или кабеля, а следовательно и величина потерь. Проведенные исследования и расчеты позволили получить следующие графики (рис. 2):

Рисунок 2 - Зависимость затрат от сечения кабеля

Определим полную мощность подводимую к рассчитываемому участку

S_р=

P_р²+Q_р² (45)

где P_p = P_p2 + P_p1 + 4∆P_тп2.1+ 2∆P_тп1.1, кВт (46)

Q_p = Q_p2 + Q_p1 + 4∆Q_тп2.1+ 2∆Q_тп1.1, кВАр (47)

Применяя вышеперечисленные формулы и формулы из предыдущего раздела получаем следующие данные

Определяем активную и реактивную нагрузку с учётом потерь в трансформаторе по формулам (46 - 47):

Р_р=1700+943+4*2,1+2+4,5=2660,4 кВт

Q_р=861+1224+4*12,2+2*25=2183,8 кВАР

Определяем полную нагрузку по формуле (45):

S_р=

2660,4²+2183,8²=3441,9 кВА

Найдём расчётный ток по формуле (38)

I_р=3441,9/(2

3*10)=99,36 А

Определяем сечение кабеля по экономической плотности тока по формуле (39)

S_эк=99,36/1,2=82,8 мм²

По принимаю к установке кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из пропитанной бумаги, в свинцовой оболочке, бронированной двумя стальными лентами, с наружным покровом типа ААБ сечением 95 мм², трехжильный (I_доп=205 А).

Выбранный кабель проверяю по току аварийного режима по формуле (40)

I_доп > I_ав

I_ав = 2I_р = 2·99,36 =198,72 А

Т.к. 205 А > 198,72 А, то выбранный кабель по нагреву проходит.

Определяем активное сопротивление в линии по формуле (42)

R=0,329*0,101=0,033 Ом,

Определяем индуктивное сопротивление в линии по формуле (43)

X=0,081*0,101=0,0082 Ом,

Определяем потери напряжения в проводе по формуле (41)

ΔU=(2660,4*0,033+2183,8*0,0082)/10=10,57 В

Определяем потери напряжения в кабеле в процентах по формуле (44)

ΔU %=(100*10,57)/10000=0,106 < 5%, условие по потере напряжения выполняется

Аналогично произвожу расчёт и выбор сечений кабелей для остальных линий и данные заношу в таблицу 8

Таблица 8. Выбор питающих кабелей

№ КТП	Мощность КТП Sр, кВА	Расчетный ток Iр,А	Аварийный ток Iав,А	Сечение жил кабеля,мм²	Марка и сечение кабеля.
1.1	1321,8	38,16	76,32	35	ААБ-3х35мм²
2.1	3441,9	99,36	198,72	95	ААБ-3х95 мм²
2.2	2382,31	68,77	137,54	70	ААБ-3х70 мм²
3.1	3053,56	88,15	176,3	95	ААБ-3х95 мм²
3.2	1526,78	44,08	88,16	50	ААБ-3х50 мм²
4.1	2121,47	61,24	122,48	70	ААБ-3х70 мм²
5.1	3323,2	111,25	222,5	95	ААБ-3х95 мм²
6.1	2181,33	62,97	125,94	70	ААБ-3х70 мм²

2. Специальная часть

2.1. Расчет токов короткого замыкания

Эксплуатация электроустановок обязательно сопровождается различными повреждениями, наиболее опасными из которых являются короткие замыкания.

Короткие замыкания обязательно должны отключаться защитными аппаратами. Однако токоведущие части и электрооборудование некоторое время находятся под воздействием токов короткого замыкания.

Различают термическое и электродинамическое воздействие токов короткого замыкания.

Основная проблема расчетов в том, выдержат ли токоведущие части электрооборудования воздействие токов короткого замыкания до момента отключения.

Рассмотрим возможные случаи короткого замыкания.

Рисунок 2. Короткие замыкания в электрических сетях

При напряжении до 1000 В все показанные виды замыканий называются короткими. В сети с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не является коротким. В этом случае ток замыкания не велик и допускается работа на сигнал.

При напряжениях 110кВ и выше однофазное замыкание на землю является коротким.

Расчет токов короткого замыкания обычно ведется в относительных единицах, при этом в различных случаях пользуются понятиями как номинальных, так и фазных напряжений.

Таблица 9. Номинальные и средние напряжения

U_н,кВ	0,38	6	10	35	110	220	330
U_ср,кВ	0,4	6,3	10,5	37	115	230	345

При расчетах в относительных единицах задаются некоторые базисные величины, а остальные величины определяют в зависимости от них.

В наших расчетах мы задаемся двумя базисными величинами: полной мощностью S_б и напряжением U_б. За базисную мощность принимается S_б =100 МВА.

За базисное напряжение принимается среднее напряжение той ступени, где имеет место короткое замыкание (кВ).

Рисунок 3. Схема системы электроснабжения

Найдём токи КЗ по точкам схемы системы электроснабжения

Рассчитаем токи КЗ в точке К 1.

Выбираем базисное напряжение по таблице 9

U_б=U_ср= 115 кВ

Мощность генератора энергосистемы S_б= 40 МВА

Найдём базисный ток

I_б = S_б/√3·Uб (48)

Найдём сопротивление энергосистемы

х_*1= S_б/S” (49)

Трансформатор

х_*2=Uк.3·S_б/100·Sн_.т (50)

Воздушная линия

х_*3= х_*4=х₀l·S_б/ Uср²(51)

Найдём суммарное сопротивление в точке К1

х_*резК1 = х_х1+ х_х2+ х_х3/2 (52)

Ток в точке К1

I_К1= I_б/ х_хрез (53)

Найдём ударный ток в точке К1

i_уд=К_уд·√2·I_к(54)

Найдём мощность в точке К1