4.2 Розрахунок струмів короткого замикання

4.2.1 Побудова схеми заміщення

Розрахункова схема з початковими даними та схема заміщення зображено на рис.3.1.

Розрахунок струмів к.з. проводимо за параметрами вказаними на розрахунковій схемі 2.1. Приймаємо базисну потужність ;

При розрахунках струмів к.з. від джерела необмеженої потужності , приймаємо опір системи .

Визначаємо опір повітряної лінії:

, (3.5)

де - індуктивний опір повітряної лінії, = 0,4 Ом/км - довжина повітряної лінії, км;

- базисна потужність, МВ∙А;

- номінальна напруга лінії, кВ.

Визначаємо опір трансформатора:

, (3.6)

де - напруга к.з. трансформатора, %;

- номінальна потужність трансформатора, МВ∙А.

Визначаємо опір реактора:

, (3.7)

де - базисна напруга, кВ;

- номінальна напруга реактора, кВ;

- номінальний струм реактора, кА;

. (3.8)

Визначаємо опір кабельної лінії :

, (3.9)

де - індуктивний опір кабельної лінії, Ом/км ;

- довжина кабельної лінії, км.

Визначаємо сумарний опір до точки К1:

(3.10)

Струм к.з. у точці К1:

. (3.11)

Визначаємо ударний струм к.з.

, (3.12)

де - ударний коефіцієнт; у колі без урахування активного опору

.

Найбільше діюче значення повного струму к.з. на протязі першого періоду к.з:

, (3.13)

де .

Потужність к.з. у точці К1:

, (3.14)

де - номінальна напруга установки, кВ.

Для розрахунку струмів к.з. визначаємо опір системи:

, (3.15)

де - номінальна напруга установки, .

Рисунок 2.1 – Схема заміщення для розрахунку струмів короткого замикання

Визначаємо активний опір трансформатора у відносних одиницях:

, (3.16)

Визначаємо активний опір трансформатора в абсолютних одиницях:

, (3.17)

де - номінальна потужність трансформатора, кВ∙А;

- втрати трансформатора, кВт.

Визначаємо індуктивний опір трансформатора у відносних одиницях:

, (3.18)

де - напруга к.з. трансформатора, %.

Визначаємо індуктивний опір трансформатора в абсолютних одиницях:

. (3.19)

Визначаємо активний опір шин:

, (3.20)

де - довжина шин, м;

- питомий активний опір шин, мОм/м.

Визначаємо індуктивний опір шин:

. (3.21)

Приймаємо активний та індуктивний опір автоматичного вимикача:

- мОм;

- мОм;

Визначаємо активний сумарний опір:

. (3.22)

Визначаємо індуктивний сумарний опір:

. (3.23)

Визначаємо повний опір:

. (3.24)

Визначаємо струм к.з. у точці К2:

. (3.25)

Ударний коефіцієнт:

. (3.26)

Ударний струм:

, (3.27)

де .

Діюче значення повного струму к.з.:

, (3.28)

де . (3.29)

Потужність к.з. при кВ має вигляд:

. (3.30)

3.4 Вибір високовольтної апаратури

3.4.1 Вибір та розрахунок шин

Вибір перерізу шин проводиться по розрахунковому струму навантаження:

, (3.31)

де - повна розрахункова потужність споживачів, кВ∙А;

- номінальна напруга, кВ.

Приймаємо до встановлення алюмінієві шини прямокутного перерізу 30 х 6 мм, А, які розташовані в одній площині.

Шини перевіряють на міцність впливу електродинамічних сил:

Момент опору шини прямокутного перерізу, які розташовані в одній площині визначають за формулою:

, (3.32)

де - товщина шини, см;

- ширина шини, см.

Максимальне розрахункове напруження в однополосній шині:

кгс/см2 = 59,4 МПа, (3.33)

де - відстань між двома сусідніми опорними ізоляторами, см;

- ударний струм трифазного к.з., кА;

- відстань між вісями суміжних фаз, см.

Так як МПа більше, ніж МПа, то вибрані шини динамічно стійкі.

3.4.2 Вибір роз’єднувачів

Роз’єднувачі вибирають за номінальними струмом та напругою та конструктивним виконанням з перевіркою на динамічну та термічну стійкість, шляхом порівняння відповідних розрахункових та каталожних даних струмів к.з. в таблиці 3.4 параметри роз’єднувача.

Таблиця 3.4 – Параметри роз’єднувача

Розрахункові	Каталожні
кВ А кА кА	кВ А кА кА при с

За каталожними даними приймаємо до встановлення роз’єднувач типу РВ3-10/1000.

3.4.3 Вибір високовольтних вимикачів

Вибір вимикачів проводиться за розрахунковим струмом та вимикаючої здатності, з урахуванням параметрів відновлюваної напруги. В таблиці 3.5 параметри вимикача.

Таблиця 3.5 – Параметри вимикача

Розрахункові	Каталожні
Кв А кА кА кА	кВ А кА кА при с кА

За каталожними даними приймаємо до встановлення вимикач типу ВВ-10-1000У3.

3.4.4 Вибір трансформатора струму

Трансформатори струму вибирають за розрахунковим струмом та напрузі, навантаженню первинної та вторинної котушок, класу точності та допустимій похибці, перевіряють на динамічну та термічну стійкість до струмів к.з. Параметри трансформатору струму наведені в таблиці 3.6

Електродинамічна стійкість виконується, якщо:

, (3.33)

де - струм динамічної стійкості трансформатора струму, кА;

- ударний струм трифазного к.з.

Термічна стійкість струму виконується, якщо тепловий імпульс:

, (3.34)

де наведений у кА;

- час термічної стійкості, для трансформаторів струму с.

Таблиця 3.6 – Параметри трансформатору струму

Розрахункові	Каталожні
КВ А кА кА2∙с	кВ А кА кА2∙с

За каталожними даними приймаємо до встановлення трансформатор струму ТПЛ-10.

3.4.5 Вибір реактора

Найбільш ефективним засобом зниження та обмеження струмів в к.з. є вмикання в мережу додаткових спеціальних опорів-реакторів, що потребує додаткових капітальних витрат.

Визнаємо розрахунковий індуктивний опір реактора:

, (3.35)

де - індуктивність реактора, %;

- номінальна напруга установки, В.

Вибір реактора проводиться за розрахунковим опором та розрахунковим струмом.

Дані реактора представлені в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7 – Дані реактора

Розрахункові	Каталожні
Кв А кА Ом	кВ А кА Ом

За каталожними даними вибираємо до встановлення реактор РБА-10-1000.

3.4.6 Вибір кабельних ліній

Визнаємо розрахунковий струм двигуна конвеєра:

А , (3.36)

де - номінальна потужність двигуна, кВт;

- номінальна напруга, кВ;

На температуру повітря +300С приймаємо та визначаємо розрахунковий струм:

А ; (3.37)

За температурою нагріву вибираємо кабель АСБ 3 х 25, А.

Перевіряємо переріз кабель за економічною щільністю струму:

; (3.38)

За економічною щільністю струму приймаємо до встановлення кабель типу АСБ 3 х 25, А.

Перевіряємо кабель за термічною стійкістю до струмів к.з.:

мм2; (3.39)

Приймаємо до встановлення за термічною стійкістю кабель типу АСБ 3 х 25, А.

Перевіряємо кабель за втратою напруги:

% = 4,6 % , (3.40)

де - номінальна потужність, кВт ;

- довжина кабельної лінії, км;

- питома провідність алюмінію, М/Ом∙мм2;

- номінальна напруга установки, В.

Перевірена втрата напруги % менше допустимої %, тому вибраний кабель за втратою напруги підходить;

Перевіримо відповідність жил кабеля струму автоматичного вимикача;

Попередньо встановлено автоматичний вимикач типу А3700, ;

Умова відповідності вибраному апарату:

А, (3.41)

де - коефіцієнт захисту;

- номінальний струм захисного апарату, А;

- поправочний коефіцієнт на умови прокладення кабелів.

Вибраний кабель відповідає струму захисту автоматичного вимикача.

3.5 Вибір низьковольтної апаратури

3.5.1 Вибір автоматичних вимикачів

Номінальний струм:

, (3.42)

де - номінальна потужність, кВА;

- номінальна напруга;

Вибираємо автоматичний вимикач типу АЕ2030: , , .

Номінальний струм освітлення:

, (3.43)

де - номінальна потужність освітлення, кВт.

Приймаємо до встановлення автоматичний вимикач типу АЕ1000: А, В, А;

Вибираємо запобіжник ПРС-20П, з номінальним струмом плавкої вставки 10А.

3.5.2 Вибір та розрахунок шин

Вибір перерізу шин проводиться по розрахунковому струму навантаження:

, (3.44)

де - повна розрахункова потужність споживачів, кВ∙А;

- номінальна напруга, кВ.

Приймаємо до встановлення алюмінієві шини прямокутного перерізу 10 х 6 (мм), , які розташовані в одній площині.

Шини перевіряють на міцність впливу електродинамічних сил:

Момент опору шини прямокутного перерізу, які розташовані в одній площині визначають за формулою:

, (3.45)

де - товщина шини, см;

- ширина шини, см.

Максимальне розрахункове напруження в однополосній шині:

кгс/см2 = 11,39 МПа , (3.46)

де - відстань між двома сусідніми опорними ізоляторами, см;

- ударний струм трифазного к.з. кА;

- відстань між вісями суміжних фаз, см;

Так як МПа більше, ніж МПа, то вибрані шини динамічно стійкі.

3.5.3 Вибір кабельних ліній

Розрахунковий струм ;

На температуру повітря +300С приймаємо ;

; (3.47)

За температурою нагріву вибираємо кабель АСБ 3 х 25, .

Перевіряємо переріз кабель за економічною щільністю струму:

; (3.48)

За економічною щільністю струму приймаємо до встановлення кабель типу АСБ 3 х 25, .

Перевіряємо кабель за термічною стійкістю до струмів к.з.:

; (3.49)

Приймаємо до встановлення за термічною стійкістю кабель типу АСБ 3х 25, .

Перевіряємо кабель за втратою напруги:

% = 1,6 % , (3.50)

де - номінальна потужність, кВт ;

- довжина кабельної лінії, км;

- питома провідність алюмінію, М/Ом∙мм2;

- номінальна напруга установки, В;

Перевірена втрата напруги % менше допустимої %, тому вибраний кабель за втратою напруги підходить.

Перевіримо відповідність жил кабеля струму автоматичного вимикача.

Попередньо встановлено автоматичний вимикач типу А3711, .

Умова відповідності вибраному апарату:

, (3.51)

де - коефіцієнт захисту;

- номінальний струм захисного апарату, А;

- поправочний коефіцієнт на умови прокладення кабелів.

Вибраний кабель відповідає струму захисту автоматичного вимикача.

ВИСНОВКИ

В результаті проведених розрахунків схеми електропостачання дробарної фабрики УДТК ВАТ «ПівдГЗК» було розраховано сумарну потужність споживачів 6кВ та 0.4кВ,струми короткого замикання на ділянках мережі до 1000В та більше 1000В,розроблено схему заміщення. Виходячи

з сумарної потужності споживачів було обрано кількість та потужність силових трансформаторів ТДН 25000/150 (2 од.) для живлення споживачів 6кВ ,ТМ160/6(2 од.) для споживачів 0.4кВ.Також було обрано апаратуру керування та захисту,вибрано струмоведучі шини та кабелі а також перевірено їх на термічну стійкість.