- •1 Вихідні данні для розрахунку
- •2.2 Розрахунок навантаження електроприймачів зі змінним режимом роботи.
- •2.3 Розрахунок навантаження електроприймачів з постійним режимом роботи
- •2.4 Компенсація реактивної потужності
- •2.5 Вибір магістральних і розподільних мереж до 1000 в
- •2.6 Розрахунок та вибір апаратів захисту до 1000 в
- •2.7 Вибір кількості і потужності силових трансформаторів
- •3.3 Розрахунок струмів короткого замикання
3.3 Розрахунок струмів короткого замикання
Для визначення струмів короткого замикання складемо схему розрахункову.
Приймаємо, що напруга на шинах 6 кВ залишається незмінною, опір від джерела живлення до шин 6 кВ враховуємо. Розрахунок проводимо в іменованих одиницях.
Визначимо струми короткого замикання в точці К1. Приймаємо Uб1=6,3 кВ.
Складемо схему заміщення.
Визначаємо опір від джерела живлення до шин 6 кВ ТП при заданому струмі вимкнення масляного вимикача 10 кА за формулою:
(44)
де - базова (середня) висока напруга, кВ;
- номінальний струм вимкнення автомата
Визначаємо опір кабелю вводу за формулами:
(45)
де l1 - довжина кабелю від ГПП до трансформаторної підстанції, км;
- індуктивний опір однієї фази, Ом/км
(46)
де l1 - довжина кабелю від ГПП до трансформаторної підстанції;
- активний опір, Ом/км
Визначимо опір кабелю від шин 6 кВ до двигуна аглоексгаустера за формулами:
(47)
де l2 - довжина кабелю від довжина кабелю від трансформаторної підстанції до двигуна, км;
- індуктивний опір однієї фази, Ом/км
(48)
де l2 - довжина кабелю від довжина кабелю від трансформаторної підстанції до двигуна, км;
- активний опір, Ом/км
Визначимо опір двигуна аглоексгаустера за формулою:
(49)
де - індуктивний опір у відносних одиницях електричних машин двигунів;
- базова (середня) висока напруга;
Sд ном - номінальна потужність двигуна
(50)
Визначимо струм короткого замикання від системи за формулою:
(51)
де - базова (середня) висока напруга;
- сумарний індуктивний опір від джерела живлення до шин 6 кВ та від ГПП до трансформаторної підстанції;
- сумарний активний опір від ГПП до трансформаторної підстанції
(52)
де x1 - індуктивний опір від джерела живлення до шин;
x2 - індуктивний від ГПП до трансформаторної підстанції
(53)
де r2 - активний опір від ГПП до трансформаторної підстанції, мОм
Визначимо струм короткого замикання від двигуна за формулою:
(54)
де - базова (середня) висока напруга, кВ;
- сумарний індуктивний опір від шин трансформаторної підстанції до двигуна та індивідуальний опір двигуна;
- сумарний активний опір від шин трансформаторної підстанції до двигуна
(55)
де x3 - індуктивний опір від шин трансформаторної підстанції до двигуна
x4 - індуктивний опір двигуна
(56)
де - активний опір від шин трансформаторної підстанції до двигуна
Визначимо сумарний струм короткого замикання в точці k1 за формулою:
(57)
де In0c - струм короткого замикання від системи;
In0д - струм короткого замикання від двигуна М1
Визначимо ударний струм короткого замикання від системи в точці К1 за формулою:
(58)
де In0c - струм короткого замикання від системи;
- коефіцієнт
Визначимо ударний струм від двигуна за формулою:
(59)
де In0д- струм короткого замикання від двигуна М1;
- коефіцієнт
Визначимо сумарний ударний струм в точці k1 за формулою:
(60)
де iус - ударний струм короткого замикання від системи;
iуд - ударний струм від двигуна
При визначенні струмів короткого замикання на шинах 0,4 кВ цехової трансформаторної підстанції в точці k2 приймаємо .
Опір від системи до шин 6 кВ ТП приводимо до напруги 0,4 кВ:
(61)
де - сумарний індуктивний опір від джерела живлення до шин 6 кВ та від ГПП до трансформаторної підстанції;
- коефіцієнт трансформації
(62)
де - сумарний активний опір від ГПП до трансформаторної підстанції
- коефіцієнт трансформації
В виду віддаленості синхронного двигуна М1 від точки k2, впливом його на величину струмів короткого замикання на шинах 0,4 кВ нехтуємо.
Визначаємо опір трансформатора 6/0,4 кВ за формулою:
(63)
де - потужність короткого замикання в трансформаторі;
- базова (середня) низька напруга;
- номінальна потужність трансформатора
(64)
де - потужність короткого замикання в трансформаторі,
- базова (середня) низька напруга;
- номінальна потужність трансформатора;
- напруга короткого замикання в трансформаторі
Визначимо опір асинхронного двигуна М2 за формулою:
(65)
де - базова (середня) низька напруга;
- номінальна потужність двигуна, МВ.А;
- коефіцієнт
Визначимо сумарні опір від системи до шин 0,4 кВ ТП з урахуванням опору шин, з’єднуючий трансформатор із збірними шинами 0,4 кВ й перехідного опору контактів, які прийнято рівним rдоб=2мОм за формулами:
(66)
де rT - активний опір трансформатора;
- додатний опір
(67)
де xТ - індуктивний опір трансформатора;
Опором кабелю, яким двигун М2 підключений до шин 0,4 кВ, нехтуємо малою довжиною кабеля:
Визначаємо струм короткого замикання від системи в точці k2 за формулами:
(68)
де - базова (середня) низька напруга;
- сумарний індуктивний опір від системи до шин 0,4 кВ;
- сумарний активний опір від системи до шин 0,4 кВ
Визначимо струм короткого замикання від двигуна М2 за формулою:
(69)
де Iном д - номінальний струм двигуна
(70)
де Pном д - номінальна потужність двигуна;
- коефіцієнт потужності;
;
- базова (середня) низька напруга
Визначимо ударний струм короткого замикання в точці k2 від системи за формулою:
(71)
де - коефіцієнт;
Iк2с - струм короткого замикання від системи в точці k2
Визначимо ударний струм короткого замикання від двигуна М2 за формулою:
(72)
де Iном д - номінальний струм двигуна
Визначимо сумарні струми короткого замикання в точці k2 за формулами:
(73)
де Ik2c - струм короткого замикання від системи в точці k2;
In0д - струм короткого замикання від двох двигунів
(74)
де - ударний струм короткого замикання в точці k2 від системи;
- ударний струм короткого замикання від двох двигунів
3.4 Перевірка високовольтного обладнання на дію струмів короткого замикання
Перевіримо кабелі вводу на термічну стійкість
Визначимо тепловий імпульс короткого замикання за формулою:
(75)
де In0с - струм короткого замикання в системі;
tвідкл - час відключення масляного вимикача;
- час для мереж напругою 6-10 кВ
(76)
де - час дії максимального струмового захисту;
- час вимкнення мало масляних вимикачів
Визначимо мінімально-допустимий перетин кабелю з умови нагріву за формулою:
(77)
де - тепловий імпульс короткого замикання;
- коефіцієнт температури та матеріалу провідника: для кабелів , для шин
Перевіримо кабель за умовою термічної стійкості:
Приймаємо до установки обраний раніше кабель марки ААБ S1203, з літератури [2], с.511
Визначимо мінімально-допустимий перетин шин з умови нагріву за формулою
Перевіримо шину за умовою термічної стійкості:
Приймаємо обрану раніше однополосну алюмінієву шину перетином S506, з літератури [2], с.511
Перевіримо шини на динамічну стійкість
Розрахуємо силу, що діє на шину при короткому замиканні за формулою:
(78)
де - коефіцієнт форми шин;
- ударний струм короткого замикання в системі;
- розміри для шкафів серії КРУ-ХІІ, мм
Визначимо вигинаючий момент шин за формулою:
(79)
де - сила, при короткому замиканні;
- розмір для шкафів серії КРУ-ХІІ
Визначаємо момент опору шин при розташуванні шин плазом і в одній площині за формулою:
(80)
де , - розміри шини
Визначимо розрахункову напругу у матеріалі шин за формулою:
(81)
де - вигинаючий момент шин, Н.мм;
- момент опору шин
Перевіримо шини за допустимою напруги в матеріалі:
Остаточно приймаємо однополосну алюмінієву шину перетином S505 мм, з літератури [2], с.511
Вибір та перевірку вимикача проводимо у табличній формі:
Таблиця 40
Умови вибору |
Масляний вимикач вводу |
Трансформатор струму вводу |
|||
Розрахункові дані |
Каталожні дані |
Розрахункові дані |
Каталожні дані |
||
Вибір по напрузі |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
Вибір по робочому струму |
233 |
400 |
233 |
400 |
|
Вибір по вимикаючій можливості |
8,6 |
10 |
|
|
|
Перевірка на динамічну стійкість |
16,8 |
25,5 |
16,8 |
52 |
|
Перевірка на термічну стійкість |
84,5 |
300 |
84,5 |
420 |
Вимикач типу ВММ-6А-400-10В задовольняє умовам вибору та перевірки та може бути прийнятий до встановлення.
4 Розрахунок та вибір релейного захисту
Захист повітряних і кабельних ліній виконується від: між фазних і двофазних замикань та однофазних замикань на землю. Застосовується максимально струмовий захист МСЗ.
Визначимо струм спрацьовування МСЗ за формулою:
(82)
де Kзап - коефіцієнт запасу, вибираємо з меж ;
Кп - коефіцієнт повернення реле, вибираємо з меж ;
Кс з - коефіцієнт само запуску, вибираємо з меж ;
Ip - струм вводу
Визначимо струм спрацьовування реле за формулою:
(83)
де Kзап - коефіцієнт запасу, вибираємо з меж ;
Кп- коефіцієнт повернення токового реле, вибираємо з меж ;
Кс з - коефіцієнт само запуску, вибираємо з меж ;
Ip - струм вводу;
- коефіцієнт трансформації струму;
- коефіцієнт схеми, при з'єднанні в зірку
Захист високовольтних двигунів
Якщо в схемі є високовольтні двигуни, то реле максимального захисту відбудовується на струм спрацьовування з урахуванням пускового струму двигуна і підвищувального коефіцієнта надійності.
(84)
де Кнад - коефіцієнт для реле типу РТМ, вибираємо з меж ;
Iпуск - пусковий струм
- коефіцієнт трансформації трансформатора струму;
- коефіцієнт схеми, при з'єднанні в зірку
(85)
де - номінальний струм двигуна;
5 Розрахунок захисного заземлення
Розрахуємо контур захисного заземлення підстанції.
Загальний для мережі напругою 0,4-10 кВ периметр 120 м, сумарна довжина кабельних ліній, зв'язаних з шинами підстанції , грунт - суглинок.
Розрахуємо струм заземлення на землю в мережі 10 кВ за формулою:
(86)
де Uн - номінальна напруга;
Iн - сумарна довжина кабельних ліній
Розрахуємо опір заземлення за формулою:
(87)
де - напруга короткого замикання;
Iз - струм заземлення на землю
В якості вертикального заземлення приймаємо стержні з круглої сталі довжиною 5 м.
Удільний опір грунту -
Підвищувальний коефіцієнт -
Визначимо розрахунковий опір грунту за формулою:
(88)
де - удільний опір грунту;
- підвищувальний коефіцієнт
Визначимо опір одного пруткового електрода діаметром 12 мм та довжиною 5 м за формулою:
(89)
де - розрахунковий опір грунту
Розміщуємо заземлювачі по контуру через кожні 5 м.
Визначаємо кількість заземлювачів за формулою:
(90)
де - периметр контуру, м;
- відстань між заземлювачами, м
При відношенні та беремо коефіцієнт екранування
Перевіримо величину опору контуру за формулою:
(91)
де - опір одного стержня, Ом;
- кількість заземлювачів, шт.;
- коефіцієнт екранування
Таким чином, 24 стержнів забезпечують необхідну величину опору заземленого контуру.