Разработка СЭС участка опытного

 

Определяем среднее значение коэффициента использования по формуле (5)

 

Расчетный коэффициент активной нагрузки Кр принимаем равным 5,4 при nэ=1 и Кср.в=0,14 [4.7] стр.284.

Опряделяем расчетное значение мощности для РП2 по формулам (2),(9),(10):

 

 

 

Определяем расчетный ток РП2 по формуле (11):

 

Аналогично рассчитывается нагрузка для РП1 и РП3. Все расчеты помещены в сводной ведомости электрических нагрузок ЗЦ в таблице 3.

 

       2.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства (КУ) реактивной мощности

2.2.1 Компенсирующее  устройство (КУ) реактивной мощности  – это элемент электрической  сети, предназначенный для компенсации  реактивной мощности, потребляемой  нагрузками в элементах сети (параллельно  включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные  двигатели и др. устройства).

Для выбора устройства компенсации (компенсирующего устройства) необходимо знать:

- расчетную  реактивную мощность КУ

- тип КУ

- напряжение  и частоту КУ

Расчетная реактивная мощность КУ определяется из соотношения:

                                                        (12)

где: α – коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается равным 0.9;

Компенсацию реактивной мощности (из опыта эксплуатации) обычно производят до получения значения cosφк = 0,92…0,95 – условие положительно проведённой компенсации.

Значение Рр и tgφ берём из результатов расчета электрических нагрузок в сводной ведомости нагрузок. Задавшись типом КУ, зная Qк.р и напряжение, выбираем стандартную компенсирующую установку, близкую к расчетной мощности Qк.р. После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение tgφф и cosφф:

                                                      (13)

Принимаем cosφк = 0,93, тогда tgφк = 0,4, тогда:

 

Выбираем регулируемую конденсаторную установку типа АУКРМ 0,4-125-5 УЗ, мощностью 125 кВАр.

По (13) проверяем фактическое значение коэффициента реактивной мощности tgφф:

 

Полученное значение tanφф = 0,43 соответствует cosφф = 0,92, что удовлетворяет рекомендуемому значению cosφк после проведённой компенсации.

Компенсирующая установка выбрана правильно. Полученные результаты заносим в сводную ведомость (таблица №3).

2.3 Выбор линий ЭСН

2.3.1 Сечение  проводов и кабелей напряжением  до 1000 В по условию нагрева  выбирается в зависимости от  длительно допустимой токовой  нагрузки по требованиям [4.6]. Проводники  выбираем по допустимому нагреву  длительным расчетным током по  условию.

                                                   (14)

где, Iр – длительный расчетный ток линии, А;

       Iн.доп – длительно – допустимый ток проводника, А.

Расчетный ток для трёхфазных электроприёмников определяем по формуле:

                                                                                                 (15)

где, Pн – номинальная мощность ЭП, кВт;

        Uн – номинальное линейное напряжение ЭП, кВ.

Расчет тока треёхфазной линии покажем на примере линии 1р (токарные специальные станки – 15, 16):

 

Выбираем провод АПВ 4;1х16 с Iд=55А

По условию допустимого длительного нагрева следует, что проводник выбран правильно.

Выбор кабеля, питающего РП покажем на примере РП1:

 

Выбираем кабель марки 2АВВГ 4х70 с Iд= 140А.                                                                         

Производим проверку правильности выбора проводника по условию (14):

Iдоп= 280А>Iр=200А

Из условия (14) следует, что проводник выбран правильно.

Выбор остальных проводников производим аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 4 «Сводная ведомость электроприёмников, линий электроснабжения и аппаратов защиты ЦМОД».

2.3.2 Проверка  линии по потере напряжения  ∆U в соответствии с ГОСТ13103, где сказано, что ∆U на зажимах силовых электроприёмников должны быть не более 5%. Потери напряжения должны удовлетворять условию:

                                                        (16)

Потери напряжения определяются по формуле:

                                (17)

где, ∆U – потери напряжения; %

        Uном – номинальное максимальное напряжение, кВ,

        r0 – удельное активное сопротивление; Ом/км,

        х0 – удельное индуктивное сопротивление; Ом/км,

        L – длина проводника; км

Рассчитываем потери напряжения в линии 1р (токарные специальные станки -15,16):

 

0,2%<5%

Выбранный по допустимому нагреву провод АПВ 4;1х16 удовлетворяет условию (16).

Расчет потерь напряжения в остальных линиях производится аналогично. Результаты приведены в таблице 4.

      

         2.4 Расчет и выбор аппаратов защиты

2.4.1 Автоматические  выключатели (АВ) служат для нечастых  коммутаций и защиты электрических  цепей от токов аномальных  режимов. Они являются более совершенными  аппаратами по сравнению с  предохранителями, так как отключают три фазы защищаемой цепи одновременно, что особо важно для электродвигателей. АВ готовы к быстрому восстановлению электроснабжения после аварийных отключений и имеют более точные защитные характеристики.

Автоматические выключатели выбираются исходя из следующих условий:

                                                                                                      (18)

где, Iн.а – номинальный ток выключателя, А;

       Iр – расчетный ток, А.

                                                           (19)  

           где, Iн.р – номинальный ток теплового расцепителя, А;

                                                    (20)

где, Iср.р – ток срабатывания  электромагнитного расцепителя, А;

       Iпик – пиковый ток, А;

       Kт.о – кратность тока отсечки

                                                          (21)

Выбор автоматических выключателей покажем на примере расчета линии 1р РП1, которая питает токарные специальные станки (поз. 15,16), расчетный ток берём из раздела 2.3.1. Iр=49А

Выбираем автомат ВА 51-31-1 с Iн.а=100А и Iн.р=63А. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя берём равным 10 Iн.р.

Проверяем правильность работы электромагнитного расцепителя по условию (20):

 

                                           630А>463А

Условие (20) выполнено, автоматический выключатель выбран верно.

Для питающей линии РП1, номинальных ток которого Iр=200А, выбираем автоматический выключатель серии ВА 51-35 с Iн.р=250А и Iн.а=250А с током срабатывания электромагнитного расцепителя Iср=10Iн.

Выбор автоматов для остальных линий и РУ проводим аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 4 «Сводная ведомость электроприёмников, линий электроснабжения и аппаратов защиты ЗЦ».

 

 2.4.2 Проверка аппаратов защиты и токи короткого замыкания

Основным видом повреждений в энергосистеме является короткое замыкание.

Все повреждения вызываются:

- нарушением  изоляции токоведущих частей  вызванных её старением;

- повреждением  опор и проводов, вызванных гололёдом у ураганным ветром;

- ошибкой электротехнического  персонала.

Существуют следующие виды коротких замыканий:

-Трёхфазное  короткое замыкание, когда все 3 фазы  оказываются соединёнными между  собой;

-Двухфазные  короткие замыкания, когда между  собой соединены две фазы;

-Однофазные  короткие замыкания на землю, когда только одна фаза соединена с землёй. Данный вид короткого замыкания характерен для сети глухо заземлённой нейтралью, в сети с изолированной нейтралью однофазные короткие замыкания на землю отсутствуют.

Токи короткого замыкания считаются для проверки срабатывания автоматических выключателей.

У АВ с тепловым и электромагнитным расцепителем должно выполняться условие:

                                                              (23)

При невыполнении требований по чувствительности необходимо заметить проводник, взять его с большим сечением или изменить коэффициент срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Ток КЗ определяется по формуле:

                                                          (24)  

 Где Uk – линейное напряжение в точке КЗ, кВ;

Zk – полное сопротивление до точки КЗ, Ом;

Для рассчёта токов короткого замыкания (КЗ) необходимо:

• по расчётной схеме сотавить схему замещения, выбрать точки КЗ;
• рассчитать сопротивления;
• определить в каждой выбранной точке 3-фазные (1-фазные) токи КЗ.

Схема замещения представляет собой вариатн расчётной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями. Точки КЗ выбираются на ступенях расспределения и на конечном электроприёмнике. Точки КЗ нумеруются сверху вниз, начиная от источника.

 

 

Для расчёта сопротивления линий ЭСН из соотношений:

rл=rоLл

xл=xоLл

где r0 и x0 – удельные активные сопротивления и индуктивные сопротивления, мОм/м;

Lл – протяжённость линии, м.

Расчетная схема электроснабжения линии 13р представлена на рисунке 1.

Определяем значения сопротивлений элементов и наносим на схему замещения.

- для автоматических  выключателей SF1,SF2:

SF1: Rsf1 = 0,7 мОм; Xsf1 = 0,7 мОм; Rнsf1 = 0,7 мОМ

SF2: Rsf2 = 1,3 мОм; Xsf3 = 1,2 мОм; Rнsf3 = 0,75 мОм;

 

- для ступеней  распределения

распределительное устройство Rc1 = 15 мОм;

вторичный распределительный пункт Rc2 = 20 мОм.

для линий 3n 13р:

3n: r0 = 0,447 мОм/м; x0 = 0,0612 мОм.

 

 

X3n = x0 * L1n;

X3n = 0,0612 * 26.7 = 1.6 мОм;

13р: r0 = 1,95 мОм/м; x0 = 0,0675 мОм/м;

R13р = r0 * L1р;

R13р = 1,95 * 30 = 58.5 мОм;

X13р = x0 * L1р;

X13р = 0,0675 * 30 = 2.02 мОм;

 

 

Рисунок 1. Расчетная схема ЭСН линии 13р

   Составим схему замещения

 

Рисунок 2. Схема замещения ЭСН линии 13р

Упрощаем схему замещения, вычисляем эквивалентные сопротивления на участках между точками короткого замыкания и наносим на схему.

Ричунок 3. Схема замещения упрощённая

Вычисляем сопротивление до каждой точки короткого замыкания и заносим в таблицу 5 «Сводная ведомость токов короткого замыкания»:

Точка К1:

R1 = R1 = 0 мОм; X1 = 0 мОм;

Точка К2:

R1’ = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6;

X1’ = X1 + X2 + X3;

R1’= 15 + 0.4 + 0.61 + 5.9 + 0.7 + 0.7 = 23.3 мОм;

X1’ = 0.84 + 1.6 + 0.7= 3.16 мОм;

Точка К3

R2' = R7 + R8 + R9 + R10;

X2' = X4 + X5;

R2' = 20 + 1.3 + 0.75 + 29.2 = 51.3 мОм;

X2' = 1.2 + 2,02 = 3.2 мОм;

 

 

Точка К2:

 

 

Rк2 = 23.3 мОм;

Xк2 = 3.16 мОм;

 

Точка К3:

Rкз = Rк2 + Rк3; Xк3 = Xк2 + Xк3;

Rк3 = R2’; Хк3 = Х2’;

 

Rк3 = 23.3 +51.3 = 84.6 мОм;

Xкз = 3.16 + 3,2 = 6.36 мОм;

 

Определяем токи короткого замыкания и заносим в сводную ведомость токов короткого замыкания:

 

 

 

 

Расчетные данные заносим в таблицу 5.

2.4.3 Проверяем  правильность выбора автоматического  выключателя SF1, ранее был выбран автоматом ВА 51-33 с Kто = 10.

 

2.5>1,4

Выключатель выбран верно.

Проверяем верность выбора автоматического выключателя SF2, ранее был выбран автоматический выключатель ВА 51-31 с Kто = 10.

 

5,4>1,4

Условие срабатывания верно.

Расчет токов короткого замыкания остальных линий и проверку аппаратов защиты производим аналогично и заносим в таблицу 5.

Таблица 5. Сводная ведомость токов короткого замыкания

 

Точка КЗ	R мОм	X мОм	Z мОм	I кА
К2	23,3	3,16	23,5	9,7
К3	84,6	6,36	84,8	2,7

 

 

 2.5 Выбор распределительного пункта (РП)

2.5.1 Распределительные пункты (РП) предназначены для распределения электрической энергии и защиты электрических установок при перегрузках и токах короткого замыкания, для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей и прямых пусков асинхронных двигателей.

Распределительный пункт выбирают по:

- расчетному  току

- числу отходящих  линий

 

Пример выбора РП проведём на примере РП3:

Расчетный ток для РП1 берём из таблицы 4 «Сводная ведомость электроприёмников, линий электроснабжения и аппаратов защиты ЗЦ», который равен 200А. Число отходящих линий- 7. Выбираем распределительное устройство ПР8501-012-21У3, характеристики заносим в таблицу 6 – «Выбор РП ЗЦ». Расчет для РП2 и РП3 аналогичен, результаты приведены в таблице 6.

Таблица 6. Выбор РП ЗЦ

РУШНН	Параметры оборудования
Тип	ЩО – 70 – КС – 03У3
Номинальное напряжение	0,4 кВ
Номинальный ток	1000В
Трансформатор тока	Т - 066-200/5
Амперметр	Э8030 – 200/5