Проект системы электроснабжения оборудования для группы цехов Челябинского тракторного завода (стр. 6 из 17)
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети
Выбор способа распределения электроэнергии зависит от величины электрических нагрузок, их размещения, плотности застройки предприятия, конфигурации, технологических, транспортных и других коммуникаций, типа грунта на территории предприятия.
Выбираем прокладку кабелей в траншее как очень простой и экономически выгодный способ, применяемый при прокладке до шести кабелей. Для прокладки используем кабель марки ААШв. Так же единожды прокладываем кабель в лотках, марка кабеля ААШв.
5.4 Расчет питающих линий
Сечение кабелей напряжением 10 кВ. определяем по экономической плотности тока, и проверяются по допустимому току кабеля в нормальном режиме работы с учетом условий по его прокладке, по току перегрузки, потери напряжения в послеаварийном режиме и термической стойкости к токам короткого замыкания. Расчетный ток в кабельной линии в нормальном режиме:
, (5.1)где Sр.к − мощность, которая должна передаваться по кабельной линии в нормальном режиме, кВА. Например, при питании двухтрансформаторной подстанции − расчетная нагрузка, приходящаяся на один трансформатор. Для магистральной линии мощность Sр.к должна определяться для каждого участка путем суммирования расчетных нагрузок соответствующих трансформаторов, питающихся по данному участку магистральной линии.
Сечение кабельной линии, определяется по экономической плотности тока:
, (5.2)где jэ – экономическая плотность тока, зависящая от типа кабеля и продолжительности максимальной нагрузки. jэ = 1,4 А/мм2
По результатам расчета выбирается кабель, имеющий ближайшее меньшее стандартное сечение по отношению к экономически целесообразному. В разделе «Расчет токов короткого замыкания» по результатам расчета были приняты минимальные сечения кабелей. Если площадь сечения кабеля, выбранная по условиям нормального и утяжеленного режимов работы, оказывается меньше площади термически устойчивого сечения Fтс, то сечение такого кабеля увеличиваем до ближайшего меньшего стандартного сечения по отношению к Fтс. Расчетные данные сведем в таблицу 5.1
Таблица 5.1 – Проверка кабелей на термическую стойкость
| Кабельная линия | Iк, кА | tрз, с | tсв, с | Tа, с | Вк, кА^2*с | С, А × с1/2 / мм2 | Fтс, мм2 |
| ГПП-ТП | 8,79 | 0,5 | 0,06 | 0,02 | 44,85 | 100 | 66,97 |
Допустимый ток кабеля с учетом условий его прокладки:
, (5.3)где Кп – поправочный коэффициент на число параллельно прокладываемых кабелей;
Kt – поправочный коэффициент на температуру среды, в которой прокладывается кабель;
Nк- число прокладываемых кабелей.
Допустимая перегрузка кабеля в послеаварийном режиме:
, (5.4)где КАВ – коэффициент перегрузки.
Потеря напряжения в кабельной линии определяется по формуле:
где Рр, Qp - расчетная активная и реактивная нагрузки.
xо, rо- удельное индуктивное и активное сопротивление кабеля, Ом/км.
Результаты расчётов приведены в таблице 5.2.
6. Расчет токов короткого замыкания
Мощность короткого замыкания в месте присоединения линии, питающей главную понизительную подстанцию значительно больше мощности потребляемой предприятием, поэтому допускается принимать периодическую составляющую тока К.З. от энергосистемы неизменной во времени: Iк = In.o = In.t.
Для расчетов токов короткого замыкания составляется исходная электрическая схема, на которой показываются источники питания точек короткого замыкания, расчетные точки и токи между ними. Схема приведена на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1 - Электрическая схема для расчета токов к.з.
Для выбора электрооборудования СЭС предприятия производим расчет токов К.З. в следующих точках:
К-1 и К-2 – в схеме внешнего электроснабжения;
К-3 – в распределительном устройстве напряжением 10 кВ ГПП;
К-4 – в электрической сети напряжением 0,4 кВ.
Расчет токов К.З. в точках К-1 и К-2 проводился в разделе «Технико-экономическое обоснование схемы внешнего электроснабжения предприятия».
К.З. в точке К1:
Uср=115 кВ; Iк1=Iпо=Int=25,1 кА
Iу=61,06 кА.
Ia.t = 4,81 кА.
Sк.ст=5000 МВ·А.
К.З. в точке К2:
Uср=115 кВ; Iк2=Iпо=Int=19,1 кА
Iу=45,91 кА.
Ia.t = 2,01 кА.
Sк.ст=3803,57 МВ·А.
Расчет токов к.з. в точке К-3.
Сопротивление трансформатора главной понизительной подстанции:
о.е, 
о.е.Сопротивление кабельных линий находим по формуле:
Хл =
; (6.1) 
о.е.Сопротивление СД определяется по формуле:
о.е,Далее проведу распределение Хн.тр по лучам схемы:
Рисунок 6.2 - Электрическая схема замещения
Хс.эк = Хс+Хкл+Хв.тр = 0,2 + 0,06 + 0,53 = 0,79 о.е,
Хсд.эк = Хсд + Хкл +Хн.тр= 30+0,11+7,35=37,546 о.е,
о.е,Коэффициенты:
о.е, 
о.е, 
о.е,Результирующее сопротивление со стороны ЭС и СД:
о.е. 
о.е. 
о.е. 
Определяю базисный ток:
Iб =
, (6.2)Iб =
.Токи по лучам:
кА. 
кА. 
кА.Тогда периодическая составляющая тока к моменту t=0 будет
Iк3=Iс + Iсд + Iсд1=8,79 кА.
Принимаем постоянной в течение всего процесса замыкания.
кА.Все результаты расчетов приведены в таблице 6.1.
К.З. в точке К4
Расчет токов к.з. в установках до 1000 В производится в именованных единицах, при этом сопротивления всех элементов, входящих в схему замещения, ввиду малости их величин выражают в миллиомах (мОм).
Суммарное сопротивление системы до цехового трансформатора принимаем равным нулю.
Ток короткого замыкания в точке К-4 (периодическая составляющая принимается постоянной в течение всего процесса замыкания) определим по формуле:
где Uc,hom - среднее номинальное напряжение ступени.
rs и хъ— суммарные активное и реактивное сопротивления короткозамкнутой цепи в состав которых входят:
гт и хт сопротивления трансформатора TM-1000; rт=1,9 мОм, хт=8,6 мОм (JI2, Таблица 2.50)
га и ха сопротивления токовых катушек расцепителей автоматического выключателя ВА 53-39 при Iном=2500 А; га=0,13 мОм, ха=0,07 мОм (Л2, Таблица 2.54)
rк сопротивление контактов; rк=0,03 мОм (Л2, Таблица 2.55)
rΣ = 1,9 + 0,13 + 0,03 = 2,06 мОм; хΣ = 8,6 + 0,07 = 8,67 мОм.
Подставим все найденные значения в формулу:
кА.