Дипломная работа: Проектирование электрооборудования и электроснабжения микрорайона Новая ветка города Котласа

2. по току послеаварийного режима, согласно (5.13);

3. по потере напряжения, согласно выражению (5.14);

4. по термической стойкости при токах КЗ, согласно (5.15).

Для примера рассмотрен выбор кабеля линии W1 (рис 6.1). Расчетный ток:

А.

Сечение по экономической плотности тока в этом случае составит:

мм².

Самым тяжелым режимом для линии W1 будет являться обрыв кабеля W3. В этом случае ток послеаварийного режима составит:

, А, (5.17)

где - суммарная мощность всех ТП, кВА;

U_н - номинальное напряжение, кВ;

А.

Выбираем кабель сечением 120 мм² с допустимым током I_д=240 А. Тогда согласно условию (5.16): 120>79,9.

Условие (5.13): 226,4<240•0,9•1•1,25; 226,4<270.

Условие (5.14):

.

Условие (5.15):

;

120>71,8.

Все условия выполняются. Дальнейший расчет аналогичен, его результаты сведены в табл. В.1 ПРИЛОЖЕНИЕ В.. Кабели на 10 кВ выполнены маркой АСБ.

6. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

6.1 Расчет токов короткого замыкания 0,4 кВ

Расчет токов короткого замыкания произведен для дома с наибольшими потерями напряжения в питающем кабеле W2. Для расчета токов КЗ необходимо рассчитать параметрs схемы замещения. Сопротивления трансформатора рассчитываются по следующим выражениям:

Активное сопротивление трансформатора:

, мОм, (6.1)

где - потери короткого замыкания, кВт;

U_ср,н - среднее номинальное напряжение, кВ;

S_н,тр - номинальная мощность трансформатора, кВА;

мОм.

Индуктивное сопротивление трансформатора:

, мОм, (6.2)

где U_к - напряжение короткого замыкания, %;

мОм.

Полное сопротивление трансформатора:

, мОм, (6.3)

где r_тр - активное сопротивление трансформатора, мОм;

x_тр - индуктивное сопротивление трансформатора, мОм;

мОм.

Сопротивления кабеля и провода рассчитываются по следующим выражениям:

, мОм; (6.4)

, мОм; (6.5)

, мОм, (6.6)

где х_w, r_w, Z_п.ф-0 - индуктивное, активное и сопротивление петли «фаза-ноль», мОм;

х₀, r₀, Z_{п.ф-0,уд.} - удельные сопротивления, мОм ;

l_w - длина кабеля или провода, м.

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм.

Расчетная схема и схема замещения представлены на рис. 6.1.

а б

Рисунок 6.1 - Расчет токов КЗ на стороне 0,4 кВ:

а - расчетная схема, б - схема замещения

Произведем расчет тока КЗ для точки К1.

Ток трехфазного КЗ без учета сопротивления дуги находится по следующему выражению:

, кА, (6.7)

где U_н - номинальное напряжение, В;

Z_т - полное сопротивление трансформатора, мОм;

кА.

Сопротивление дуги находится следующим образом:

, мОм, (6.8)

где R_д - сопротивление дуги, мОм;

Е_д - напряженность в стволе дуги, В/мм;

l_д - длина дуги, мм;

- трехфазный ток КЗ без учета сопротивления дуги, кА;

мОм.

Ток трехфазного КЗ с учетом сопротивления дуги находится по следующему выражению:

, кА, (6.9)

где U_н - номинальное напряжение, В;

x_т - индуктивное сопротивление трансформатора, мОм;

r_т - активное сопротивление трансформатора, мОм;

R_д - сопротивление дуги, мОм;

кА.

Ток двухфазного КЗ с учетом сопротивления дуги находится по следующему выражению:

, кА, (6.10)

где - ток двухфазного КЗ с учетом сопротивления дуги, кА;

- ток трехфазного КЗ с учетом сопротивления дуги, кА;

кА.

Ток однофазного КЗ с учетом сопротивления дуги определяется по следующему выражению:

, кА, (6.11)

где - ток однофазного КЗ с учетом сопротивления дуги, кА;

U_ф - фазное напряжение, кВ;

Z_т - сопротивление трансформатора в случае однофазного КЗ, мОм.

Сопротивление трансформатора в случае однофазного КЗ определяется следующим образом:

, мОм, (6.12)

где - индуктивные сопротивления трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм;

- активные сопротивления трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм;

R_д - сопротивление дуги, мОм.

При соединении обмоток трансформатора по схеме «треугольник-звезда с нулем» сопротивления всех последовательностей равны. Следовательно, в данном случае Z_т будет находиться следующим образом:

, мОм; (6.13)

мОм.

Тогда:

(кА).

Ударный ток:

, кА, (6.14)

где k_уд - ударный коэффициент [6];

кА.

Расчет токов КЗ для других точек ведется аналогично. Результаты расчета сведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1 - Токи КЗ на стороне 0,4 кВ

6.2 Расчет токов короткого замыкания 10 кВ

Для расчета тока КЗ на шинах РП необходимо задаться следующими исходными данными: марка трансформатора на подстанции от которой запитан РП, ТРДН - 40000/110/10; кабельная линия, идущая от шин ГПП до РП, имеет длину l_w'=4,5 км и выполнена кабелем марки АСБ - 3х240 с удельными сопротивлениями r_0,w'=0,13 мОм/м, х_0,w'=0,0587 мОм/м.

Схема замещения для расчета тока КЗ на шинах РП (точка К1) приведена на рис. 6.2.

Рисунок 6.2- Схема замещения

Сопротивления трансформатора имеют следующие значения:

Ом;

Ом;

Ом.

Сопротивления кабеля имеют следующие значения:

Ом;

Ом;

Ом.

Ток трехфазного КЗ на шинах РП рассчитывается по следующему выражению:

, кА, 6.15

где U_н - номинальное напряжение, кВ;

Z_Т - полное сопротивление трансформатора, Ом;

Z_W' - полное сопротивление кабельной линии, Ом;

кА.

Ток двухфазного КЗ в точке К1:

кА.

Ударный ток в точке К1:

кА.

Схема замещения для расчета токов КЗ в остальных точках приведена на рис. 6.3. электроснабжение коммутационный защитный автоматика

Расчет токов КЗ для точек К2 и К4 произведен для нормального и аварийного режимов. Расчет токов КЗ в точках К3 и К5 произведен для нормального режима.

Расчет в аварийном режиме необходим для проверки релейной защиты на срабатывание при минимальном токе КЗ. Расчет токов КЗ ведется аналогично расчету точки К1 (рис. 6.2), результаты расчетов сведены в табл. 6.2.

Рисунок 6.3 - Схема замещения для расчета токов КЗ на стороне 10 кВ

Таблица 6.2 - Токи КЗ на стороне 10 кВ

7. ВЫБОР И ПРОВЕРКА КОМУТАЦИОННОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

7.1 Выбор выключателей нагрузки

Выключатели выбираются по номинальному значению тока и напряжения, роду установки и условиям работы, конструктивному исполнению и отключающим способностям.

Выбор выключателей производится:

1) по напряжению

U_ном ? U_{сети, ном}, (7.1)

где U_ном - номинальное напряжение выключателя, кВ;

U_{сети, ном} - номинальное напряжение сети, кВ.

2) по длительному току

I_ном ? I_{раб, max}, (7.2)

где I_ном - номинальный ток выключателя, А;

I_{раб, max} - максимальный рабочий ток, А;

3) по отключающей способности:

, (7.3)

где i_a,r - апериодическая составляющая тока КЗ, составляющая времени до момента расхождения контактов выключателя;

i_a,норм - номинальный апериодический ток отключения выключателя.

Допускается выполнение условия:

, (7.4)

где в_норм - нормативное процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения;

ф - наименьшее время от начала короткого замыкания до момента расхождения контактов.

ф = ф_{з, мин} + t_соб , с, (7.5)

где ф_{з, мин} = 1,5 с - минимальное время действия защит;

t_соб - собственное время отключения выключателя.

4) на электродинамическую стойкость выключатель проверяется по сквозному предельному току короткого замыкания:

(7.6)

где I_{пр, скв} - действительное значение предельного сквозного тока короткого замыкания;

- начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя.

5) на термическую стойкость:

выключатель проверяется по тепловому импульсу:

(7.7)

где - предельный ток термической стойкости, равный предельному току отключения выключателя;

- нормативное время протекания тока термической стойкости;

=4с при номинальном напряжении до 35 кВ;

=3с при номинальном напряжении свыше 110 кВ.

А²с. (7.8)

Проектом предусматриваем комплектацию РУ 10 кВ распределительного пункта стационарными камерами одностороннего обслуживания типа КСО «Аврора» с встроенной аппаратурой, приведенной ниже.

На РП устанавливаются ячейки КСО с вакуумными выключателями марки ВВ/TEL. На ТП устанавливаются ячейки КСО с выключателями нагрузки марки IML. На РП и ТП в ячейках КСО устанавливаются разъединители марки SVR/tl. Выбор аппаратуры представлен в табл. 7.1.

Таблица 7.1 - Параметры оборудования, установленного на стороне 10 кВ

7.2 Выбор предохранителей

Для защиты трансформаторов ТП применим плавкие предохранители

Условия выбора предохранителей:

U_ном ?U_{сети, ном} ; (7.9)

I_ном ?I_раб.max ; (7.10)

I_{откл. ном} ?I_КЗ . (7.11)

Выбираем предохранители типа:

Для ТП1, ТП2, ТП3 (для ТМГ-400) ПКТ102-10-50-12,5 У3 I_ном = 50 А;

Для ТП4 (для ТМГ-630) ПКТ103-10-80-20 У3 I_ном = 80 А.

7.3 Выбор трансформаторов тока

Условия выбора трансформаторов тока:

U_ном ?U_сети ; (7.12)

I_ном ?I_раб.max ; (7.13)

i_дин ?i_уд ; (7.14)

I²·t ?В_к . (7.15)

Таблица 7.2 - Параметры трансформаторов тока на стороне 10 кВ

Трансформатор напряжения НОЛ08-10УХЛ3 со следующими номинальными данными: класс точности 0,5; U_н1=10 кВ; U_н2=100 В.

Амперметры: Э-335, класс точности 1,0; I_н=5 А.

Вольтметр: Э-355, класс точности 1,0; U_н=100 В.

Выбор приборов для ТП 1. На вводных щитах расчетный ток определяется по выражению: