2.5 Вибір схеми розподільних ліній

Радіальними є такі схеми, у яких електрична енергія від джерела живлення передається безпосередньо до окремого споживача підстанції, без відгалужень на шляху для живлення інших споживачів.

Магістральні схеми застосовуються в системі внутрішнього електропостачання підприємств у тому випадку, коли споживачів досить багато й радіальні схеми живлення менш недоцільна.

Радіальна схема потребує більші капіталовкладення, тобто вона менш економічна ніж магістральна, але забезпечує високу надійність живлення.

До шин 0,4 кВ крізь автомати , що викачуються за радіальною схемою підключаємо розподільчі щити (РЩ) і ЕП. Для компенсації реактивної потужності до кожної секції ввикаємо ККУ. Так як , прийнято 3 секції шин то, замість 2 ККУ потужністю 110 квар приймаємо 3 ККУ потужністю 80 квар.

Розподіл навантаження за секціями наводимо у таблиці 2.6. та рисунку 2.3.

2.6 Розрахунок струмів короткого замикання

Розрахунок струмів короткого замикання (к.з) виконується для того, щоб перевірити кабельні лини та інше обране високовольтне обладнання у режимі к.з. Визначені струми к.з, необхідні для розрахунку релейного захисту і перевірки його чутливості.

Складаємо розрахункову схему заміщення.

Рисунок 2.4 - Розрахункова схема

Вихідні дані:

S_к=160 МВА, U_к.з=4,5%, S_нт=250 кВА, U_н=6,3 кВ, Р_к.з=3,7 кВт.

Складаємо схему заміщення.

Х₁=0,2 r₁=0 X₂=0,0076 r₂=0,168 X₃=7,14 r₃=0,37

Рисунок 2.5 - Схема заміщення

Визначаємо опір системи

X₁= , Ом (2.32)

де U_н – напруга установки, кВ,

S_к – потужність к.з на шинах джерела живлення, МВА.

X₁= =0,248 Ом.

Беремо R₁=0, тоді повний опір у точці К1 дорівнює

Z₁=X₁=0,248 Ом.

Визначаємо опір КЛ.

Визначаємо реактивний опір.

X₂=X₀l, Ом (2.33)

де X₀ – питомий індуктивний опір, для КЛ напругою 6 та 10 кВ, X₀=0,08 Ом/км,

l – довжина КЛ, км.

X₂=0,08 0,115=0,0092 Ом.

Визначаємо активний опір:

R₂= , Ом (2.34)

де  – питомий опір алюмінію, =0,0283 Ом*мм² /м,

l – довжина лінії, яка дорівнює 0,115 м,

S – переріз провідника, 16 мм² .

R₂=0,02830,115/16=0,203 Ом.

Визначаємо опір трансформатора.

Визначаємо реактивний опір.

X₃= , Ом (2.35)

де U_к – напруга к.з трансформатора, %,

U_н – напруга установки, кВ,

S_НТ – номінальна потужність трансформатора, МВА.

X₃= =7,14 Ом.

Визначаємо активний опір, Ом.

R₃= , Ом (2.36)

де Р_кз – потужність к.з трансформатору, кВт,

U_н – напруга установки, кВ,

S_НТ – номінальна потужність трансформатора, МВА.

R₃= =0,373 Ом.

Визначаємо повний опір.

Z₃= , Ом (2.37)

де R₃ и X₃ – активний і реактивний опір трансформатора, Ом.

Z₃= =7,15 Ом.

Визначаємо струм трифазного к.з, ударний струм та потужність к.з у точці К1.

Струм к.з.

, кА (2.38)

де U_н – напруга установки, кВ,

Z₁ – повний опір ділянки, Ом.

=14,68 кА.

Ударний струм к.з.

і_у=К_у  , кА (2.39)

де К_у – ударний коефіцієнт, беремо згідно з [1] таблиця 6.1 с.228 К_у=1,8,

– струм трифазного к.з у точці К1, кА.

і_у=1,8 14,68= 37,37 кА.

Обираємо вимикач на відхідній лінії типу ВВТЭ-10-630 згідно з [5] таблиця П4.4 с. 630, як більш надійний, зручний, пожежобезпечний I_{вимк.ном.}=10кА, i_у=25 кА, t_вимк=0,05с.

Так як умова I_{вимк.ном} =10 кА > =17,87 кА, не виконується, обмежуємо струм трифазного короткого замикання шляхом встановлення реактору між вимикачем та кабельною лінією.

Розрахункова схема приймає вигляд:

Рисунок 2.6 - Розрахункова схема із встановленим реактором

Відповідно змінюється із схеми заміщення.

Х₁=0,2 r₁=0 Хрст=0,25 X₂=0,0076 r₂=0,168 X₃=7,14 r₃=0,37

Рисунок 2.7 - Схема заміщення із встановленим реактором

Визначаємо мінімальний необхідний опір реактора.

X_розр=Х₁+Х_р= (2.40)

де Х₁ – реактивний опір системи, Ом,

Х_р – мінімальний необхідний опір реактора, Ом,

I_{вимк.вим} – паспортне значення струму вимикання вимикача ВВТЭ-10-630, А.

X_розр=6,3/(310)=0,36 Ом.

Тоді мінімальний необхідний опір реактора:

Х_р=Х_розр- Х₁, (2.41)

Х_р=0,36 - 0,248=0,116 Ом.

Обираємо реактор, в якого опір не менш 0,116 Ом, тобто реактор РБГ–10–630–0,14 згідно з [5] таблиця 3-12 с.244 в якого Х_рст= 0,14 Ом.

Визначаємо струм короткого замикання, ударний струм і потужність к.з. у точки К1 з урахуванням реактора.

Стум трифазного к.з. у точки К1.

, кА (2.42)

=9,37 кА.

Отже =9,37 кА  I_{вимк.вим} =10 кА умова виконується.

Визначаємо ударний струм к.з у точки К1.

i_{у к1}=Ку  , кА, (2.43)

де - струм трифазного к.з. у точки К1 з урахуванням реактора, кА.

i_{у к1}=1,8 9,37=23,86 кА.

Визначаємо потужність к.з. у точці К1.

=   , МВА (2.44)

= 6,39,37=102,28 МВА.

Визначаємо струм короткого замикання, ударний струм і потужність к.з. у точці К2.

Визначаємо опір до точки К2.

Х_К2=Х₁+Х₂+Х_рст, Ом, (2.45)

де Х₁ – опір системи, Ом,

Х₂ – реактивний опір кабельної лінії, Ом,

Х_{р ст} – паспортний опір реактора, Ом.

Х_К2=0,248+0,0092+0,14=0,397 Ом.

Визначаємо струм трифазного к.з у точці К2.

,кА (2.46)

де Х_К2 – опір до точки К2, Ом.

=9,16 кА

Визначаємо ударний струм к.з. у точці К2.

i_{у К2}=Ку  , кА (2.47)

i_{у К2}=1,8 9,16=23,31 кА.

Визначаємо потужність к.з. у точці К2.

=   , МВА (2.48)

= 6,39,16=99,91 МВА.

Визначаємо струми і потужність к.з. у точці К3.

Визначаємо реактивний опір до точки К3.

Х_К3=Х₁+Х₂+Х₃+Х_рст, Ом (2.49)

Х_К3=0,248+0,0092+7,14+0,14=7,54 Ом

Визначаємо активний опір до точки К3.

R_К3=R₂+R₃, Ом (2.50)

R_К3=0,203+0,373=0,58 Ом.

Визначаємо повний опір до точки К3.

Z_К3= , Ом (2.51)

де R_K3 и X_К3 – відповідно активний і реактивний опір до точки К3, Ом.

Z_К3= Ом.

Визначаємо струм трифазного к.з. у точці К3.

(2.52)

= 0,48 кА.

Визначаємо ударний струм к.з. у точці К3.

i_{у к3}=Ку  , кА (2.53)

де – струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

i_{у к3}=1,31,410,48=0,88 кА.

Визначаємо потужність к.з. у точці К3.

=   , МВА (2.54)

=1,736,30,48=5,25 МВА.

Визначаємо струми двофазного к.з. у точках К1, К2, К3.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К1.

=0,865 , кА (2.55)

де - струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

=0,8659,37=8,11 кА.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К2.

=0,865 , кА (2.56)

де - струм трифазного к.з. у точці К2, кА.

=0,8659,16=7,92 кА.

Визначаємо струм двофазного к.з. у точці К3.

=0,865 , кА (2.57)

де - струм трифазного к.з. у точці К3, кА.

=0,8650,48=0,42 кА.

Розрахунок зводимо у таблицю 2.7.

Таблиця 2.7 - Розрахунок струмів короткого замикання

Точки к.з.	, кА	, кА	iу ,кА	, МВА
К1	9,37	8,11	23,86	102,28
К2	9,16	7,92	23,31	99,91
К3	0,48	0,42	0,88	5,25

Визначаємо струм однофазного к.з. для вибору релейного захисту трансформатора.

, А (2.58)

де U_ф – фазна напруга, В,

Z_т – прямий опір трансформатора, беремо згідно з [7] с.37 значення для ТМ-250-6/0,4 кВ Z_т=0,0287 Ом,

Z_{о тр} – зворотній опір трансформатора, беремо згідно з [7] с.37 каталожне значення для ТМ-250-6/0,4 кВ Z_{о тр}=0,312 Ом.

А.

Визначаємо струм однофазного к.з. приведеного на боці вищої напруги 6,3 кВ трансформатора.

= , А (2.59)

де – струм однофазного к.з, приведеного на стороні нижчої напруги, А,

=1786,68 =113,44 А

Перевіряємо обраний переріз кабелю 6 кВ на термічну стійкість за струмом к.з у точці К2.

S_мін= , мм²  S_ст, мм² (2.60)

де S_ст – обраний стандартний переріз кабелю, мм²,

– струм трифазного к.з у точці К2, А,

С – коефіцієнт, що відповідає різниці виділеної теплоти в провіднику до і після короткого замикання (обираємо згідно з [1] стр.245, для кабелів напругою 6-10 кВ з алюмінієвими жилами С=85),

t_пр – приведений час струму к.з, с,

t_пр=t_пр.п+t_пр.а , с (2.61)

де t_пр.п – періодична складова часу, с,

t_пр.а – аперіодична складова часу, с.

Визначаємо t_пр.п згідно з [1] рисунок 6.12 с.244.

Для цього необхідно визначити дійсний час протікання струму к.з.

t=t_зах+t_вимк, с (2.62)

де t_зах – час спрацьовування захисту, с, беремо t_зах=0,4 с,

t_вимк – час вимкнення вимикача, с, беремо t_вимк=0,05 с.

t=0,4+0,05=0,45 с.

Визначаємо відношення над перехідного струму до встановленого.

``= (2.63)

Згідно з [1] рисунок 6.12 с.244.

``=1,

t_пр.п0,35 с.

Визначаємо аперіодичну складову часу.

t_пр.а=0,05``², с, (2.64)

де ``– відношення над перехідного струму до встановленого,

t_пр.а=0,051²=0,05 с,

t_пр=0,35+0,05=0,4 с.

Розраховуємо мінімальний переріз та перевіряємо умову (2.60)

S_мін=7890√0,4/85=58,7 мм²,

58,7 мм²  16 мм² .

Умова не виконується, тому кабель марки ААШв-6 перерізом 316 мм² з термічної стійкості і струму к.з. не підходить. Приймаємо найближчий стандартний переріз, що дорівнює 70 мм². Остаточно приймаємо кабель ААШв-6-370.