Материал: Электроснабжение деревообрабатывающего предприятия

RQF9=7 мОм; XQF9=4,5 мОм;

RQF118=7 мОм; XQF116=4,5 мОм;

RQF7=0,41 мОм; XQF12=0,13 мОм;

RQF32=1,1 мОм; XQF32=0,5 мОм.

Переходные сопротивления неподвижных контактных соединений:

Rк1=0,022 мОм;

Rк2=0,027 мОм;

Rк4=0,027 мОм.

Сопротивление дуги:

, Ом,                                                                              (6.6)

Где  - падение напряжения на дуге, кВ;

 -максимальный ток КЗ, А.

, В,                                                                               (6.7)

Где  - напряженность в стволе дуги, при ;Е д =1,6 В/мм;

 - длина дуги, м.

, А,                                                               (6.8)

Где ;  - суммарные индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности до точки КЗ со стороны системы.

Минимальный ток КЗ определяется по выражению:

,А.                                                     (6.9)

Ударный ток определяется по выражению:

, А                                                                     (6.10)

Где  - ударный коэффициент.

;                                                                                  (6.11)

,                                                                            (6.12)

Где  - частота сети, .

Для точки К1:

Х∑к1=Хс+Хтр+Х QF1 , Ом;                                                        (6.13)

R∑к1=Rтр+RQF1+Rк1 , Ом;                                                         (6.14)

Х∑к1 =0,8+13,5+0,1=14,4 (мОм).

R∑к1=3,4+0,25+0,022=3,7 (мОм).

I³k1 =400/√3∙√3,7²+14,4²=15,5 (кА).

Расстояние между фазами проводника а для КТП с трансформаторами на 630 кВА составляет , т.к. а > 50 мм, то LД = а = 60 мм.

 (В);

R д =96/15,5=6,2 (мОм);

I³k1 =400/√3∙√(3,7+6,2)2 +14,42 =13,2 (кА).

Найдем ударный ток:

Ta= 14,4/2∙3,14∙50∙3,7 = 0,01 с;

куд = 1+e -0,01/0,01 = 1,36;

i уд =√2∙15,5∙1,36=26,7(кА).

Для точки К2:

Х ∑к2 =Х∑к1+ХQF9+Хw7 , мОм;                                               (6.15)

R∑k2=R∑k1+RQF9+Rw7+Rk2 , мОм;                                          (6.16)

R∑k2=3,7+7+85,8+0,027=96,5 (мОм).

I³k2 =400/√3∙√96,52+21,622=2,3 (кА).

Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.

 (В);

Rд =17,92/2,3=7,7 (мОм);

I³k2=400/√3∙√(96,5+7,7)2+21,622 = 2,1 (кА).

Найдем ударный ток:

T a =21,62/2∙3,14∙50∙96,5=0,007 (с);

куд =1+e -0,01/0,0007 =1,25;

iуд =√2∙2,3∙1,25=4,05 (кА).

Для точки К3:

Х∑к3=Х∑к2+ХQF118+Хw116 , мОм;                                            (6.17)

R∑k3=R∑k2+RQF118+Rw116, мОм        ;                                     (6.18)

R∑k3=96,5+7+225=328,5 (мОм);

Х∑к3=21,62+4,5+2,3=28,42 (мОм);

I³k3 =400/√3∙√328,52+28,422=0,7 кА.

Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.

 (В);

Rд=17,92/0,7=25,6 (мОм);

I³k3 =400/√3∙√(328,5+25,6) 2 +28,42 2 =0,65 (кА).

Найдем ударный ток:

Ta=28,42/2∙3,14∙50∙328,5=0,003 (с);

Куд=1+e-0.01/0.003=1,03;

iуд =√2∙0,7∙1,03=1,01 (кА).

Для точки К4:

Х∑к4=Х∑к1+ХQF7+Хw5 , мОм;                                                   (6.19)

R∑k4=R∑k1+RQF7+Rw5 +Rk3, мОм;                                          (6.20)

Х∑к4=14,4+0,13+1,3=15,8 (мОм);

R∑k4=3,7+0,41+5,05+0,027=9,1 (мОм);

I³k4 =400/√3∙√9,12+15,82=12,6 (кА).

Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.

 (В);

Rд=17,92/12,6=1,4 (мОм);

I³k3 =400/√3∙√(9,1+1,4)2 +15,82 =12,1 (кА).

Найдем ударный ток:

Ta=15,8/2∙3,14∙50∙9,1=0,005 (с);

Куд=1+e-0.01/0.005 = 1,1;

iуд =√2∙12,6∙1,1=18,5 кА.

Для точки К5:

Х∑к5=Х∑к4+ХQF32+Хw30 , мОм;                                                       (6.21)

R∑k5=R∑k4+RQF32+Rw30 , мОм                                                (6.22)

Х∑к4=15,8+0,5+0,32=16,62 (мОм);

R∑k4=9,1+1,1+1,3=11,5 (мОм);

I³k4 =400/√3∙√11,52+16,622=11,4 (кА).

Расстояние между фазами проводника а в сетях напряжением до 1 кВ составляет 2,8 мм, т.к. а < 5 мм, то LД = 4а = 11,2 мм.

 (В);

Rд=17,92/11,4=1,5 (мОм);

I³k3 =400/√3∙√(11,5+1,5)2 +16,622 =10,9 (кА).

Найдем ударный ток:

Ta=16,62/2∙3,14∙50∙11,5=0,004 (с);

Куд=1+e-0.01/0.003=1,08;

iуд =√2∙11,4∙1,08=17,35 (кА).

Токи однофазного КЗ в сетях с напряжением до 1кВ, как правило, являются минимальными. По их величине проверяется чувствительность защитной аппаратуры.

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ  определяется по формуле:

, А,                                                                   (6.23)

Где  - полное сопротивление питающей системы, трансформатора, а также переходных контактов точки однофазного КЗ;

 - полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ.

, Ом         (6.24)

Где , , ,  - соответственно индуктивные и активные сопротивления прямой и обратной последовательности силового трансформатора;

,  - соответственно индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности силового трансформатора.

Z ∑ =√(13,5+13,5+40,8+2∙0,8)2+(3,4+3,4+9,63+3∙0,0024)2 = 71,3 (мОм),

, Ом,                                                                       (6.25)

где - удельное сопротивление петли фаза-нуль элемента;

 - длина элемента.

Значение тока однофазного КЗ в точке К2:

Zп=4,73∙27,5=130 (мОм);

I¹к2=400/√3(71,3/3+130) =1,2 (кА).

Значение тока однофазного КЗ в точке К3:

Zп=130+7,49∙18=265 (мОм);

I¹к3=400/√3(71,3/3+265) = 0,5 (кА).

Значение тока однофазного КЗ в точке К4:

Zп=0,69∙15,5=10,7 ( мОм);

I¹к4=400/√3(71,3/3+10,7)=6,7 (кА).

Значение тока однофазного КЗ в точке К5:

Zп=10,7+0,69∙4=13,5 мОм.

I¹к5=400/√3(71,3/3+13,5)= 6,2 кА.

Результаты сведем в таблицу 6.1

Таблица 6.1 Результат расчета токов КЗ в сети 0,4 кВ

.2 Расчет токов короткого замыкания в сети 10,5 кВ

Рисунок 6.3 - Исходная схема для расчета токов КЗ

В точке К1 следует рассчитать ток трехфазного КЗ, в точке К2 - трехфазного и двухфазного коротких замыканий.

Составляем схему замещения в именованных единицах и рассчитаем сопротивления, за основную ступень напряжения принимаем 10,5 кВ.

Рисунок 6.4 - Схема замещения для расчетов токов КЗ

Выбор высоковольтного кабеля производится также по суммарному расчетному току. Найдем суммарный расчетный ток:

Iр=Sр/√3∙Uном=881,6/1,73∙10=47,5А.

Необходимо учитывать аварийный режим, т.е. увеличиваем сечение в два раза , плюс запас на резерв нового оборудования.

Выбираем кабель марки ВВГ 5х185-1 : Iдоп = 115 А,

x0 = 0,0637 мОм/м;  r0 = 0,894 мОм/м.

∙1∙1 ≥ 47,5 (А).

Проверяем потери напряжения, длина высоковольтного кабеля L = 300м:

ΔU=√3∙47,5∙0,3∙(0,894∙0,7+0,0637∙0,715)=16 (В), что составляет 0,37% от Uсети, что допустимо.

ЕС=10,5 кВ.

, мОм;                  (6.26)

 , мОм.                  (6.27)

Индуктивное сопротивление системы:

∙103,            (6.28)

Где  - номинальный ток отключения выключателя на стороне ВН.

Xc=(0,42/√3∙11,25∙10,5)=0,8 (мОм) .

Сопротивление линии :

Rтр=(8,5∙0,42/6302 )∙106 =3,4 (мОм);

Хтр=(0,42/630)∙106∙√(5,5/100)2 -(8,52/6302)=13,5 (мОм).

Рассчитываем ток трехфазного КЗ приведенный к стороне 10 кВ в точке К3:

(3)k3=10,5/√3∙√(0,8+0,019+13,5)2+(0,268+3,4)2=0,53 (кА).

Двухфазное КЗ:

                                                                              (6.30)

(2)k2=√3/2∙0,5=0,43 (кА).

Остальные расчеты производятся аналогично и сводятся в таблицу.

Таблица 6.2 Результат расчета токов КЗ в сети 10 кВ

7. ВЫБОР И ПРОВЕРКА КОММУТАЦИОННОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

.1 Выбор высоковольтного оборудования

Методика выбора выключателей напряжением 10 кВ.

Выбор выключателей по номинальному напряжению:

«Выбор выключателей по номинальному напряжению сводится к сравнению номинального напряжения сети и номинального напряжения выключателя с учётом того, что выключатель в нормальных условиях эксплуатации допускает продолжительное повышение напряжения до 15% номинального, т.е.» [11]:

ном. авт. ³ Uном. сети , В                                                              (7.1)

где Uном. авт. - номинальное напряжение аппарата-выключателя, кВ;ном. сети - номинальное напряжение сети, кВ.

Выбор выключателей по номинальному току:

Выбор по номинальному току Iном.авт. сводится к выбору выключателя, у которого номинальный ток является ближайшим большим по отношению к расчётному току сети Iрасч. сети , т.е. должно быть соблюдено условие :

ном.авт. ³ Iрасч. сети , А                                                               (7.2)

Выбор выключателей по отключающей способности:

отк.авт. ³ IК.З., А                                                                           (7.3)

где Iотк.авт. - номинальный ток отключения автоматического выключателя, А;К.З. - ток трёхфазного короткого замыкания, А.

Выбор выключателей по типу:

Выбор выключателей по типу сводится к выбору масляного малообъёмного, много объёмного, воздушного или других типов в соответствии с условиями, в которых допустимо или целесообразно применять данный тип выключателя.

Выбор выключателей по роду установки:

Такой выбор производится в зависимости от установки: на открытом воздухе или в помещении (в зависимости от конструктивного решения подстанции).

Выбор выключателя:

Выберем автоматический выключатель.расч. = 47,5А; IК.З. = 6,1кА; Uном. сети = 10кВ.

Выбираем вакуумный высоковольтный выключатель типа ВВ/TEL-10-12.5/630:

Номинальный ток 630А;

Номинальный ток отключения 20кА;

Полное время отключения 0,07с.

1)      10 кВ ³ 10 кВ - условие выполняется;

) 630 А³47,5А - условие выполняется;

)        20 кА ³ 6,1 кА - условие выполняется;

)        52 кА ³ 12,28 кА - условие выполняется, выключатель подходит.

Выбор трансформаторов тока:

«Трансформаторы тока выбираются по номинальному току, номинальному напряжению, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах паспортного класса точности. Выбор трансформаторов тока по номинальному току состоит в соблюдении условия»[11]:

Iном.т.т. ³ Iрасч. сети , А                                                              (7.4)

где Iном.т.т. - номинальный ток трансформатора тока;расч. сети - расчётный ток участка сети.

Выбор трансформаторов тока по номинальному напряжению сводится к сравнению напряжения трансформаторов тока и участка сети, для которого он предназначен. В этом случае достаточно, чтобы соблюдалось условие, тогда:

ном. т.т. ³ Uном. сети , В                                                              (7.5)

где Uном. т.т. - номинальное напряжение трансформаторов тока;ном. сети - номинальное напряжение участка сети.