Электроснабжение промышленных предприятий

Потерю напряжения в линиях напряжением до 35 кВ определяют по формуле

 

l

 

где — расчетный ток линии, А; , — активное и реактивное удельные сопротивления линий, Ом/км; l — длина линии, км; cos φ и sin φ соответствуют коэффициенту мощности (tg φ) в конце линии.

Расчет потерь напряжения в линиях напряжением выше 35 кВ ведется  на основании П-образной схемы замещения (учитывается емкость линии).

 

Рассмотрим ТП 1

 

S_pΣ = 1961,4569 кВА

 

Рабочий ток 1 кабеля

 

 

 

Выбираем 2 кабеля типа ААШв – (3 х 16)

 

Тогда,

 

I_дд = 75 х 2 = 150 А

 

Проверяем,

 

В аварийном режиме

 

0,7*113,2 = 79,24 А

 

В режиме перегрузки

 

75*1,4 = 105

 

79,24 А < 105 А

 

 

 

№ ТП	Наименования  цехов	Кат.	Iраб	Iдд	Выбор Кабеля
1	4. Механический  цех  11. Цех не стандартного оборудования	II	26,6	150	ААШв - 16
2	1. Сборочный цех  2. Цех сборки щитовых устройств  3. Инструментальный цех	II	36,25	150	ААШв - 16
3	9. Цех сборки  реле  18. Столовая	II/III	30,95	150	ААШв - 16
4	6. Цех сборки  металлоконструкций  7. Электроцех	II	51,05	150	ААШв - 16
5	8. Цех литья  пластмасс	II	46,02	150	ААШв - 16
6	16. Насосная	I	31,98	150	ААШв - 16
7	12. Метизный цех  13. Заводоуправление  17. Склады	II/III	44,15	150	ААШв - 16
8	14. Котельная	I	25,15	150	ААШв - 16
9	15. Компрессорная	I	40,65	150	ААШв - 16
10	19. Транспортный  цех  20. Заготовительный цех	II/III	45,55	150	ААШв - 16
11	5. Штамповочный  цех	II	43,2	150	ААШв - 16
12	10. Гальванический  цех	II	49,12	150	ААШв - 16
	Σ		470,67	1800

 

 

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ

 

l

 

По кабелю выбираем по таблице

 

= 1,94

 

= 0,113

 

Подставляем и получаем

 

l=1,73 * 26,6 * 0,3055(1,94 * cos 0.82 + 0.113 * sin 0,57)=23,27 В

 

 

№ ТП	Наименования  цехов	Категория	∆U
1	4. Механический  цех  11. Цех не стандартного оборудования	II	23,2746418
2	1. Сборочный цех  2. Цех сборки щитовых устройств  3. Инструментальный цех	II	26,1234612
3	9. Цех сборки  реле  18. Столовая	II/III	8,50741078
4	6. Цех сборки  металлоконструкций  7. Электроцех	II	27,6454072
5	8. Цех литья  пластмасс	II	9,5656613
6	16. Насосная	I	17,9432655
7	12. Метизный цех  13. Заводоуправление  17. Склады	II/III	15,9390745
8	14. Котельная	I	7,64507491
9	15. Компрессорная	I	11,2479715
10	19. Транспортный  цех  20. Заготовительный цех	II/III	12,2640499
11	5. Штамповочный  цех	II	11,3429954
12	10. Гальванический  цех	II	11,7704242

 

РАСЧЕТ ТОКОВ  КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О  КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ

 

Основной причиной нарушения  нормального режима работы системы  электроснабжения является возникновение  КЗ в сети или в элементах электрооборудования  вследствие повреждения изоляции или  неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования  при протекании токов КЗ, а также  для быстрого восстановления нормального  режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения  токов КЗ.

При возникновении КЗ имеет  место увеличение токов в фазах  системы электроснабжения или электроустановок по сравнению с их значением в  нормальном режиме работы. В свою очередь, это вызывает снижение напряжений в  системе, которое особенно велико вблизи места КЗ.

В трехфазной сети различают  следующие виды КЗ: трехфазные, двухфазные, однофазные и двойные замыкания  на землю.

Трехфазные КЗ являются симметричными, так как в этом случае все фазы находятся в одинаковых условиях. Все остальные виды КЗ являются несимметричными, поскольку при каждом их них фазы находятся не в одинаковых условиях и значения токов и напряжений в той или иной мере искажаются.

Наиболее распространенным видом КЗ являются однофазные КЗ в  сетях с глухо- и эффективно заземленной  нейтралью. Значительно реже возникают  двойные замыкания на землю, т.е. одновременное замыкание на землю  разных фаз в различных точках сети, работающей с изолированной  нейтралью.

Расчетным видом КЗ для  выбора или проверки параметров электрооборудования  обычно считают трехфазное КЗ. Однако для выбора или проверки уставок  релейной защиты и автоматики требуется  определение и несимметричных токов  КЗ.

Расчет токов КЗ с учетом действительных характеристик и  действительных режимов работы всех элементов системы электроснабжения сложен. Поэтому для решения большинства  практических задач вводят допущения, которые не дают существенных погрешностей:

не учитывается сдвиг  по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчетную схему;

трехфазная сеть принимается  симметричной;

не учитываются токи нагрузки;

не учитываются емкости, а следовательно, и емкостные  токи в воздушной и кабельной  сетях;

не учитывается насыщение  магнитных систем, что позволяет  считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления  всех элементов короткозамкнутой цепи;

не учитываются токи намагничивания трансформаторов.

В зависимости от назначения расчета токов КЗ выбирают расчетную  схему сети, определяют вид КЗ, местоположение точек КЗ на схеме и сопротивления  элементов схемы замещения. Расчет токов КЗ в сетях напряжением  до 1 кВ и выше имеет ряд особенностей, которые рассматриваются ниже.

 

РАСЧЕТ ТОКОВ  КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ  В  УСТАНОВКАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 кВ

 

В зависимости от мощности источника питания предприятия  при расчетах токов КЗ выделяют два  характерных случая: КЗ в цепях, питающихся от системы бесконечной мощности, и КЗ вблизи генератора ограниченной мощности. Системой бесконечной мощности условно считают источник, напряжение на шинах которого остается практически  неизменным при любых изменениях тока в подключенной к нему цепи. Отличительной особенностью такого источника является малое собственное  сопротивление но сравнению с  сопротивлением цепи КЗ.

Для систем электроснабжения промышленных предприятий типичным случаем является питание от источника  неограниченной мощности. В этом случае можно считать, что в точке  КЗ амплитуда периодической слагающей  тока КЗ во времени не изменяется, а  следовательно, остается также неизменным в течение всего процесса КЗ и  ее действующее значение    .

Если на предприятии имеется  собственный источник питания (обычно ТЭС) или питание осуществляется от источников, расположенных вблизи данного предприятия, то и значение периодической слагающей тока КЗ в момент времени t следует определять по расчетным кривым.

Расчет токов КЗ в установках напряжением выше 1 кВ имеет ряд  особенностей по сравнению с расчетом токов КЗ в установках напряжением  до 1 кВ. Эти особенности заключаются  в следующем;

активные сопротивления  элементов системы электроснабжения при определении тока КЗ не учитывают, если выполняется условие r_Σ<(x_Σ/3), где r_Σ и x_Σ — суммарные активные и реактивные сопротивления элементов системы электроснабжения до точки КЗ;

при определении тока КЗ учитывают подпитку от двигателей высокого напряжения: подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном, так  и в отключаемом токе КЗ; подпитку от асинхронных двигателей — только в ударном токе КЗ.

Для расчета токов КЗ составляют расчетную схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения. Расчетная  схема представляет собой упрощенную однолинейную схему, на которой указывают  все элементы системы электроснабжения и их параметры, влияющие на ток КЗ. Здесь же указывают точки, в которых  необходимо определить ток КЗ. Схема  замещения представляет собой электрическую  схему, соответствующую расчетной  схеме, в которой все магнитные  связи заменены электрическими и  все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями.

Расчет токов КЗ выполняют  в именованных или относительных  единицах. Если расчет выполняют в  именованных единицах, то для определения  тока КЗ необходимо привести все электрические  величины к напряжению ступени, на которой  имеет место КЗ. Для приведения используют соотношения.

В практических расчетах токов  КЗ обычно вместо номинальных напряжений используют средние значения напряжений.

При расчете в относительных  единицах все величины сравнивают с  базисными, в качестве которых принимают  базисную мощность Sб и базисное напряжение Uб. За базисную мощность принимают  мощность одного трансформатора ГПП  или условную единицу мощности, например, 100 или 1000 MB∙А.

В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той  ступени, на которой имеет место  КЗ (U_ср = 6,3; 10,5; 21; 37; 115; 230 кВ). Сопротивления элементов системы электроснабжения приводят к базисным условиям в соответствии с таблицей из учебника Федоров.

Рассмотрим расчет токов  КЗ при питании предприятия от системы бесконечной мощности. Обычно мощность питающей системы и ее сопротивление  неизвестны, а в качестве исходных данных принимают одно из условий:

считают, что мощность системы  не ограничена (Sc = ∞), точка КЗ значительно  удалена от источника питания, сопротивление  системы до точки присоединения  потребителей принимают равным нулю;

если известны значения сверхпереходного I" и установившегося I∞ токов  КЗ на шинах подстанции, питающей предприятие, то сопротивление системы до точки  КЗ определяют по значениям этих токов;

если известны типы выключателей, установленных на подстанции, питающей предприятие, то принимают значение сверхпереходного тока на шинах подстанции равным току отключения выключателя  и по этому току определяют сопротивление  системы от шин подстанции до источника  неограниченной мощности.

 

 Зависимость β" от  расчетного сопротивления:

1 — для турбогенераторов; 2 — для гидрогенераторов с  успокоительной обмоткой; 3 — для гидрогенераторов без успокоительной обмотки

 

 

 

 

Сопротивление системы х_с* в относительных единицах при заданных токах I" и I_∞, определяют в зависимости от параметра β˝ = I˝/I_∞ по расчетным кривым, приведенным на рисунке. Значения х_с* > 1 следует принимать при β˝ < 1 только для удаленных от энергосистемы точек, например для кабельных или воздушных сетей напряжением 6 — 10 кВ, удаленных от источника питания несколькими трансформациями.

Если известны технические  данные выключателя, установленного на подстанции, питающей предприятие, то сопротивление между источником неограниченной мощности и подстанцией, на которой установлен выключатель, определяют по номинальному току отключения выключателя I_ном.от или по мощности отключения выключателя S_ном.от

 

х_с* = I_б/I_ном.от;

 

х_с* = S_б/S_к = S_б/S_ном.от,

 

Для определения токов  КЗ на расчетной схеме намечают характерные  точки КЗ, в которых токи имеют  максимальные значения. Как правило, это сборные шины ГПП, РУ, РП или  начало питающих линий. Точки КЗ нумеруют в порядке их рассмотрения, начиная  с высших ступеней. На основании  расчетной схемы составляют схему  замещения, которую путем последовательного  и параллельного сложения сопротивлений, преобразования звезды сопротивлений  в треугольник и обратно приводят к простому виду. Ток КЗ в рассматриваемой  точке определяют из выражения