Материал: Расчет цеховой электрической сети

1.4 Выбор сечений проводов и кабелей

Сечение проводников в цеховых электрических сетях определяется по нагреву расчётным током.

Для выбора сечения и проверки проводов по нагреву токами нагрузки пользуется справочным таблицам предельных допустимых токов, составленными для различных марок проводов и кабелей и условий прокладки. Нормальной температурой окружающей среды при прокладке проводов и кабелей на воздухе принимаем +25°С, при прокладке кабелей в земле и воде +15°С. При значениях температур, отличающихся от указанных, допустимые нагрузки умножаются на поправочный коэффициент. Для кабелей, проложенных в земле, допустимые нагрузки приняты из расчёта прокладке в траншее одиночного кабеля. При прокладке рядом нескольких кабелей условия охлаждения изменятся и здесь также необходимо вводить поправочные коэффициенты. При прокладке кабелей в земле в трубах (без вентиляции) принимаются допустимые нагрузки, устанавливаемые для прокладки на воздухе с пересчетом с температуры воздуха (+25°С) на температуру почвы (+15°С).

При смешанной прокладке кабелей допустимые токовые нагрузки должны применяться для участка трассы с наихудшими тепловыми условиям, если длина его более 10 м.

Сечение провода или жилы кабеля выбирается с соблюдением условия:

или

,

где  - расчётный ток;

 - допустимый длительный ток;

 - поправочный коэффициент (или произведение коэффициентов, если их несколько);

 - расчётный ток с учётом поправочных коэффициентов.

При выборе сечений проводов и кабелей следует учитывать, что допустимая по нагреву плотность тока с увеличением диаметра проводника из-за ухудшения условий охлаждения падает. Поэтому при больших сечениях целесообразно вместо одного кабеля выбирать несколько кабелей более низкого сечения, но не ниже 150 мм2 (по меди).

Линия Лэ1:

Для двигателя АК2 мощностью 160 кВт

Так как кабель предназначен для прокладки в воздухе, и по условиям данного курсового проекта его нужно проложить открыто на воздухе, то следует пересчитать расчетный ток с учетом поправочного коэффициента kп=1.

Выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и не стекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, сечение жилы 150 мм2 на допустимый ток 235А для прокладки открыто на воздухе. Марка АСБ 3x150

Линия Лэ2

Для двигателя А0 2 мощностью 75кВт

Так как кабель предназначен для прокладки открыто на воздухе, и по условиям данного курсового проекта его нужно проложить открыто на воздухе, то следует пересчитать расчетный ток с учетом поправочного коэффициента kп=1.

Выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами с резиновой изоляцией в пластмассовой оболочке, сечение жилы 50 мм2 на допустимый ток 110 А для прокладки открыто. Марка АВРБ 3x50

Линия Лэ3

Для двигателя А02 мощностью 40кВт

Выбираем трехжильный провод с медными жилами с резиновой изоляцией, сечение жилы 16 мм2 на допустимый ток 58А для прокладки в трубе.

Линия Лэ4

Для двигателя АО2 мощностью 13кВт

Выбираем трехжильный провод с алюминиевыми жилами с резиновой изоляцией, сечение жилы 4 мм2 на допустимый ток 21 А для прокладки в трубе.

Линия Л1 к распределительному пункту СП1

 ;

Выбираем два трехжильных кабеля с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массой изоляцией в свинцовой оболочке, сечение жилы каждого кабеля 120 мм2 на допустимый ток 260 А для прокладки открыто на воздухе. Марка кабеля МБС 2(3x120)

Линия Л2 к распределительному пункту ( узлу СП1 - СП2)

;

Выбираем шесть одножильных кабелей по два на каждую фазу с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и не стекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, сечение жилы каждого кабеля 240 мм2 на допустимый ток 335 А для прокладки открыто на воздухе.

Марка кабеля ААБ 6 (1x 240).

Линия Л3 к распределительному пункту СП3

;

Выбираем трехжильный кабель с медными жилами с резиновой изоляцией в оболочке из нагревостойкой резины, сечение жилы 95мм2 на допустимый ток 220А для прокладки в трубе. Марка кабеля МРВ 3х95.

Линия Л4 к распределительному пункту СП4

Выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке, сечение жилы 16 мм2 на допустимый ток 90А для прокладки в трубе. Марка кабеля АВРБ 3х16

Линия ЛТП к трансформатору с низкой стороны

Выбираем три одножильных кабелей по одному на каждую фазу с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и не стекающей массами изоляцией в алюминиевой оболочке, сечение жилы каждого кабеля 625 мм2 на допустимый ток 1170А для прокладки в земле.

Марка АСБ 3(1x625)

Линия ЛТП к трансформатору с высокой стороны

Выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и не стекающей массами изоляцией в алюминиевой оболочке, сечение жилы 16 мм2 на допустимый ток 75 А для прокладки в земле. Марка АСБ 3x16

Приняв напряжение на вторичной стороне ТП неизменным и равным 400 В, определим потерю напряжения от шин ТП до наиболее удаленного электродвигателя.

Потеря напряжения, в одиночных линиях определяется по формулам:

или

,

где I - расчётный ток в линии, А;

 - расчётные активная и реактивная мощности, кВт, квар;

 - удельные активное и реактивное сопротивления линии, Ом/м;

 - длина линии, км.

Активное удельное сопротивление линии, Ом/км:

где S - сечение провода, жилы кабеля, мм2; γ - удельная проводимость, равная 31,7 [] для алюминия.

Примем xo=0,06Ом/км, для кабелей до 1кВ.

;

;

; ;

; - сечение провода Лэ4

В разветвленной сети общая потеря напряжения между питающим узлом (шины низкого напряжения ТП) и расчётным узлом складывается из потерь напряжения на отдельных последовательно расположенных участках:

,

где  - потеря напряжения на i-том участке; n - число последовательно расположенных участков.

Напряжение в расчётном узле:

.

Если это напряжение не выходит за пределы  (где  - допустимая норма отклонения напряжения), то электрическая сеть удовлетворяет условию допустимой потери напряжения.

Полученное значение напряжения не выходит за пределы  (где  - допустимая норма отклонения напряжения), то есть электрическая сеть удовлетворяет условию допустимой потери напряжения.

Допустимые отклонения напряжения на зажимах приёмников электроэнергии (ГОСТ 13109 - 97), % от номинального значения:

+10 и -5 - для электродвигателей и аппаратуры при их пуске и управлении;

+5 и -2,5 - для ламп рабочего освещения предприятий и общественных зданий, прожекторного освещения;

1.5 Определение потерь мощности и электроэнергии в цеховом трансформаторе и в одной из линий, питающих силовые распределительные пункты

Потери мощности и электроэнергии в трансформаторе

активные потери

где  - потери холостого хода трансформатора

 - нагрузочные потери трансформатора

Sнагр - фактическая нагрузка трансформатора

;

реактивные потери

где  - реактивная намагничивающая мощность

 - нагрузочные реактивные потери

.

потери электроэнергии в трансформаторе

где ТВКЛ - время включения трансформатора в году (ТВКЛ=8760ч)

τMAX - время максимальных потерь, по графику τMAX=f(Твкл) с учётом cosφ, τMAX=8760ч

.

Потери мощности и электроэнергии в линии Л4

потери активной мощности:

где SЛ4 - полная мощность линии Л4

RЛ4 - активное сопротивление линии Л4

потери реактивной мощности

потери электроэнергии в линии

τMAX=6000 при ТMAX=7000ч по графику τMAX =f(ТMAX ) и справочным данным

1.6 Компенсация реактивной мощности

Выполним мероприятия по максимально возможной компенсации реактивной мощности

Суммарная мощность конденсаторных батарей

СР.М - суммарная средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену

QMAX.ТР - наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передать через трансформатор

где КЗ=0,75 - коэффициент загрузки трансформатора

Так как QCР.М=465,35квар меньше QMAX.ТР=471квар то компенсацию реактивной мощности не проводим.

1.7 Вывод

В процессе расчётов по методу коэффициента максимума была определена электрическая нагрузка всех указанных в схеме линий и цехового трансформатора, которая составила SР=1262кВА. По произведённым расчётам был выбран трансформатор тип ТМ мощностью SТР=1600кВА.

Далее были выбраны кабеля и провода всех линий и определено их сечение по нагреву расчётным током.

Приняв напряжение на вторичной стороне ТП равным 400В, определил потерю напряжения от ТП до наиболее удалённого электродвигателя которое составило 19,6В.         Были определены потери электроэнергии в трансформаторе, которые составили 127005 в год, потери электроэнергии самой длинной линии Л4 составили 45483,6 в год.

Так как суммарная средняя реактивная мощность составила 465,35квар, а наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передать через трансформатор составила 471квар то компенсацию реактивной мощности не проводим.

II. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Задание

Согласно приведённой на рис.2 схеме от шин подстанции энергосистемы питается главная понизительная подстанция (ГПП), предназначенная для электроснабжения промышленного предприятия. Питание ГПП осуществляется по двум линиям. На ГПП установлено два силовых двухобмоточного трансформатора. Нормально питающие линии и трансформаторы ГПП работают раздельно.

Среди прочих нагрузок ГПП на схеме выделена одно-трансформаторная цеховая подстанция (ТП), которая рассмотрена в первой части курсового проекта.

Требуется:

. Определить тип и мощность трансформаторов ГПП, согласно указанной на схеме подключённой нагрузке (P, Q) и мощности трансформатора цеховой ТП, определённой в п. 1 курсового проекта.

2. Рассчитать для точек К1 и К2 значения токов трёхфазного К.З (ударного и установившегося значения), а также соответствующие мощности К.З для режимов включения питающих линий и выключателей ГПП, указанных в табл. 4.

3. Выбрать и проверить по условиям протекания токов К.З на стороне 6-10 кВ ГПП следующие аппараты и токоведущие устройства:

а) выключатель в цепи нереактированной линии Л3, отходящей от ГПП к цеховой подстанции;

б) шинный разъединитель в цепи указанной отходящей линии;

в) трансформатор тока для питания цепей измерения и цепей релейной защиты линии Л3;

г) допустимое наименьшее сечение нереактированной линии по термической устойчивости при К.З;

з) реактор на линии Л3 из условия ограничения токов К.З для выбора менее мощного коммутационного оборудования и уменьшения сечения линии (условия определить самостоятельно).