Электроснабжение машиностроительного предприятия. Реконструкция распредустройства

x_*расч = 0,6 (по таблицам справочников).

Учитывая тот  факт, что сверхпереходные значения токов короткого замыкания для  двух источников одинаковы, следовательно, и мощности питающих систем одинаковы. Очевидно, что источники работают параллельно при отключенных  секционных разъединителях[1], следовательно, будем рассматривать работу двух источников раздельно.       
 
 
 
 

Определим ток  короткого замыкания в точке  К₁:

Определяем сопротивление  системы:

За значение базисной мощности в электроустановках  напряжением выше 1 кВ рекомендуется  принимать S_б = 10000 МВА.

U_б = 6,3 кВ.

Определяем базисный ток:

Кабельная линия  от ЗРУ подстанции до проектируемого распредустройства:

Определим сопротивление  системы:

  

Действительно, если проверить кабель (от ПС до РУ) на термическую стойкость по данному  значению то минимальное сечение  будет несколько меньше, чем рассчитанное выше.

Определим постоянную времени:

К_у = 1,351

Определим ток  короткого замыкания в точке  К₂ (для КТП №1).

Предварительно  по нагреву был выбран кабель марки  ААШ_В сечением 150 мм

Для этого кабеля определим (по таблицам справочников или  из технических данных) удельные активные и реактивные сопротивления:

R_уд150 = 0,206 Ом/км; X_уд150 = 0,074 Ом/км.

Определим ток  короткого замыкания на выводах  высшего напряжения трансформатора:

Определим суммарное  сопротивление до точки К₂:

Активные сопротивления  учитывались в обоих случаях, так как не выполнялось условие: R_* < X_*/3.

Ток короткого  замыкания в точке К₂:

 

Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

  

Ударный ток  короткого замыкания:

Время действия защиты для РУ -6 кВ (ступень селективности) примем равным 0,5 с.

Собственное время  отключения выключателя примем 0,015 с (для выключателя ВВ/TEL).

Действительное  время К.З составит:

Приведенное время  для апериодической составляющей составит приблизительно 0,05 с.

Для систем с  источниками питания, ЭДС которых  неизменна во времени, можно считать, что t_п.п = t_д .

Таким образом, приведенное время К.З:

.

Минимальное сечение  по условию нагрева током короткого  замыкания:

Ближайшее меньшее  стандартное сечение: 50 мм ².

По экономической  плотности тока:

 Стандартное ближайшее сечение 150 мм ².

По потере напряжения проверять кабель не имеет смысла по причине небольшой длины.

Таким образом, выбираем кабель  ААШ_в 3ģ150 - 6.

Кабель работающий параллельно к двухтрансформаторной КТП №1 выбирается аналогично.

Произведем выбор  кабелей к КТП №2 и КТП №3.   

Определим расчетные  токи для кабелей в случае выхода из строя одного из трансформаторов:

Для КТП №2:      

Для КТП №3:   

Отметим, что  расчетные мощности для КТП даны с учетом потерь в трансформаторах, причем в аварийном режиме потери возрастают пропорционально квадрату коэффициента загрузки. Учет потерь не вносит в расчет и выбор токоведущих  частей каких - либо значительных изменений, поэтому на этапе курсового проектирования их можно было и не учитывать. Итак, выбираем кабель ААШ_в 3ģ150 - 6.

Определим токи короткого замыкания в точках К₃ .

Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток  короткого замыкания:

Определим токи короткого замыкания в точках К₄ .

Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток  короткого замыкания:

Проверяем выбранные  кабели на термическую устойчивость:

Минимальное сечение  для кабеля  второй КТП по условию нагрева током короткого замыкания определяется аналогично выбору термически стойкого сечения для КТП №1.

Ближайшее меньшее  стандартное сечение: 50 мм ².

По экономической  плотности тока:

 Стандартное ближайшее сечение 150 мм ².

По потере напряжения проверять кабель не имеет смысла по причине небольшой длины.

По экономической  плотности тока:

 Стандартное ближайшее сечение 150 мм ²

Проверим кабель по потере напряжения:

Потери напряжения незначительны.

Расчет токов  короткого замыкания проводился в относительных единицах. Расчет для кабельной линии длиной 1, 76 км проводится аналогично, поэтому  приведем значения токов короткого  замыкания без расчетных формул.

Итак, ток короткого  замыкания на второй шине составит: 7,39 кА, действительно, так как линия  короче, то  ток будет несколько выше. Причем активным сопротивлением в данном случае принебрегли. Ударный ток короткого замыкания при коэффициенте ударном 1,4 составил на шине 14,7 кА.  

Составим итоговую таблицу расчета токов короткого  замыкания:

Таблица 3

 

 

Результаты полностью  соответствуют теоретическим положениям. Действительно, чем меньше сопротивление, тем больше ток. Результаты в первом и во втором случае отличаются незначительно. Выбранные ранее марка и сечение кабелей при расчете токов короткого замыкания применимы и во втором случае.

Действительно, наибольшее минимальное сечение  термически устойчивое к току короткого  замыкания составит: 

 

Ближайшее стандартное  сечение 50 мм ².

Выбрано сечение 150 мм ².

Проверка по потере напряжения для кабеля длиной 1,76 км не требуется, так как суммарная  потеря напряжения для линий  от источника питания (ПС) до трансформатора КТП №3 (самой удаленной) при длине кабелей 2 км и 0,63 км составит: , что составляет в процентном соотношении 3,7% (нормированное отклонение ∆U =5%).

Выбраны марки  следующих кабелей:

Для прокладки  в траншее от ЗРУ подстанции до проектируемого распред-устройства принимаем кабель: ААП_л 2(3ģ185)-6. Кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной вязким (нестекающим) составом, бронированный круглыми стальными оцинкованными проволоками (защитный покров типа П_л) (АО «ВНИИКП», Москва, Россия). Примем при этом, что кабель может быть подвержен растягивающим усилиям. Общее количество кабелей: 4.

Для прокладки  открыто от РУ -6 кВ до КТП принимаем  кабель: 

ААШ_в 3(ģ150) - 6. Кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной вязким (нестекающим) составом, в защитном шланге из поливинилхлоридного пластиката (защитный покров типа Ш_в) (АО «ВНИИКП», Москва, Россия). Примем при этом, что для кабеля не существует опасности механического повреждения. Общее количество кабелей: 6.

Выбор и проверка шин  проектируемого распредустройства.

Выбор сечения  шин производится по нагреву. Проверку шин производят на электродинамическую  и термическую стойкость к  токам короткого замыкания.

Суммарная нагрузка приходящаяся на шину в условиях работающего секционного выключателя (аварийный режим):

 

Определим ток  при максимальной нагрузке:

Принимаем алюминиевые  шины прямоугольного сечения 50ģ5, для  которых токовая нагрузка определяется следующим образом:

 при условии расположения шин на ребро.

Проверяем сборные  шины на термическую стойкость при  К.З.

, где α - коэффициент термической  стойкости принимаемый по таблицам.

Сечение выбранных  шин 249 мм ².

Для алюминия (сплав  алюминия АД31Т) допустимое напряжение составляет 91 МПА.

Определим максимальное расчетное напряжение в материале  шин:

Частота собственных  колебаний шины определяется выражением:

где m - масса шины на единицу длины (кг/м), E = 6,5Ĥ10 ¹⁰  - модуль упругости для сплава АД31Т (Па), J - момент инерции.

Таким образом, механического резонанса не возникнет. Проверка на электродинамическую стойкость  согласно ПУЭ не требуется. Найденное  значение частоты собственных колебаний  приводится лишь для демонстрации того, что на практике условия, при которых  механического резонанса не возникнет  соблюдены.

Таким образом, шины проходят проверку по механической прочности:

  : 6,443 < 91. 

1.8.  Выбор и расчет аппаратов  

Основным заданием является реконструкция распределительного устройства. Ввиду отсутствия точных данных о помещении, в котором  располагаются РУ, примем вариант  замены камер КСО -272 на камеры КСО - 298.

Основные  технические данные:

(Промышленный  каталог 02.64.01 - 2001) 

Камеры  КСО-298  напряжением  6  и  10  кВ   предназначены   для распределительных  устройств  переменного  трехфазного  тока частотой 50 Гц  систем  с   изолированной   нейтралью   или  заземленной через дугогасительный реактор и изготовляются для нужд народного  хозяйства и для поставки на экспорт и предназначены взамен камер серий КСО-272, КСО-285, КСО 2УМ3. Камеры имеют меньшие габариты,  что  позволяет  их использовать для модернизации  и  расширения  (увеличения  количества фидеров) на уже существующих площадях РУ.

Таблица 4