Материал: Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

∆Q_т = 3,84 + 7,2 * 0,77² = 8,11 кВар (25)

Определяю полные потери мощности в трансформаторе:

∆Sт = √Р_т² + Q_т² = √2,13² + 8,11² = 8,3 кВ*А (26)

Определяю потери активной энергии в трансформаторе:

t = 8760 *  = 2920 ч (27)

∆W_а.т = ∆W_ст + ∆W_об = ∆Р_ст * t + ∆Р_об * К_з² * τ = ∆Рхх* t+∆Ркз * К_з² * τ, кВт* ч (28)

∆W_а.т = 0,565 * 2920 + 2,65 * 0,77² * 3900 = 1649,8 кВт* ч (28)

Определяю потери реактивной энергии в трансформаторе:

∆W_р.т = S_н.т *(I_хх * t + U_кз * К_з² * τ) * 10^-2 , кВар* ч (29)

∆W_р.т = 160 * (2,4 * 2920 + 4,5 * 0,77² * 3900) *10^-2 = 27861,4 кВар* ч (29)

Определяю полные потери энергии в трансформаторе:

∆W_т = √∆W_а.т² + ∆W_р.т², кВ*А* ч (30)

∆W_т = √1649,6² + 27861,4² = 27910,2 кВ*А*ч (30)

2 - вариант

kз =  = 0,62 (21)

Таблица 4 - Каталожные данные трансформаторов

Определяю потери активной мощности в трансформаторе:

∆Р_т = ∆Р_ст + ∆Р_об *К_з² , кВт (22)

∆Р_ст ≈ Pхх = 0,565 кВт;

∆Р_об ≈ Pкз = 2,65 кВт;

∆Р_т = 0,565 + 2,65 * 0,62² = 1,6 кВт (22)

Определяю потери реактивной мощности в трансформаторе:

∆Q_ст ≈ I_хх * S_н.т * 10^-2 = 2,4 * 160 *10^-2 = 3,84 кВар (23)

∆Q_рас ≈ U_кз * S_н.т * 10^-2 = 4,5 * 160 * 10^-2 = 7,2 кВар (24)

∆Q_т = ∆Q_ст + ∆Q_рас * К_з² , кВар (25)

∆Q_т = 3,84 + 7,2 * 0,62² = 6,6 кВар (25)

Определяю полные потери мощности в трансформаторе:

∆Sт = √Р_т² + Q_т² = √1,6² + 6,6² = 6,79 кВ*А (26)

Определяю потери активной энергии в трансформаторе:

t = 8760 *  = 2920 ч (27)

∆W_а.т = ∆W_ст + ∆W_об = ∆Р_ст * t + ∆Р_об * К_з² * τ = ∆Рхх* t+∆Ркз * К_з² * τ, кВт* ч (28)

∆W_а.т = 0,565 * 2920 + 2,65 * 0,62² * 3900 = 5622,5 кВт* ч (28)

Определяю потери реактивной энергии в трансформаторе:

∆W_р.т = S_н.т *(I_хх * t + U_кз * К_з² * τ) * 10^-2 , кВар* ч (29)

∆W_р.т = 160 * (2,4 * 2920 + 4,5 * 0,62² * 3900) *10^-2 = 22006,7 кВар* ч (29)

Определяю полные потери энергии в трансформаторе:

∆W_т = √∆W_а.т² + ∆W_р.т², кВ*А* ч (30)

∆W_т = √5622,5² + 22006,7² = 22713,5 кВ*А*ч (30)

Окончательно выбираю 2 вариант, два трансформатора S=160 кВ*А и S=160 кВ*А

. Выбор кабелей ввода

Основное назначение кабельных линий передача электроэнергии на небольшие расстояния. В эту группу входят провода, шнуры, шины, ленты.

Кабелем называется электротехническое устройство, предназначенное для канализации электрической энергии, состоящие из одной или нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в герметичную, защитную оболочку, поверх которой может быть броня.

Электрические кабели должны:

− обеспечить безопасность в пожарном отношении и в отношении жизни людей;

− быть надёжным в отношении бесперебойного снабжения электроэнергией

− обеспечить высокое качество энергии, определяемое малым отношением подводимого к приёмникам напряжения от номинального напряжения приёмника;

− быть дешёвым.

Выполнение первого условия обеспечивается правильным выбором сечения проводов по условию допустимого нагрева; правильным выбором плавких предохранителей и автоматов, а также выбором изоляции проводов, определяемой его маркой.

Второе условие выполняется достаточной механической прочностью проводов (кабелей); правильным выбором плавкого предохранителя или автомата.

Выполнение третьего условия обеспечивается выбором сечения проводов (кабелей) по условию допустимой потери напряжения.

Сечение проводов и кабелей напряжением до 1000 В по условию нагрева выбирается в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки. Выбор сечения производится:

а) по условию нагрева длительным расчётным током,

б) по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты.

 (29)

 =  (30)

где;

I_р - расчётный ток нагрузки;

I_н.доп - длительно - допустимый ток на провода, кабели, шины;

k_з - коэффициент защиты или кратности защиты;

I_з - номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата;

k₁- поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей;

k₂ - поправочный коэффициент на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле в трубах или без труб.

Таблица 5 - Расчет сечения кабеля по нагреву.

Производим расчет выбора сечения кабеля для распределительного пункта РП1:

_р= ΣS_мах /√3 · U_c, А (33)

_р= 126,2 /1,73· 0,38= 191 А (33)

Выбираю четырех жильный кабель марки АВВГ сечением 3×150 + 1×95 мм²

I_н.доп= 230 А ;                                                     [3, стр. 139, табл. 5.11]

Производим расчет выбора сечения кабеля для распределительного пункта РП2:

I_р= 82,9 /1,73· 0,38= 126,1 А (33)

Выбираю четырех жильный марки АВВГ кабель сечением 3×35 + 1×25 мм²

I_н.доп= 135А ;                                                      [3, стр. 139, табл. 5.11]

Производим расчет выбора сечения провод для осветительной установки:

I_р= 3,6/1,73· 0,22= 9,4 А (33)

Выбираю двухжильный марки АВВГ кабель сечением 2×4 + 1×2,5 мм²

I_н.доп= 46 А ;                                                       [3, стр. 139, табл. 5.11]

8. Расчет токов короткого замыкания на шинах 0,4 кВ цеховой подстанции

В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, которые сопровождаются резким увеличением тока. Всё электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираться с учётом величин этих токов. Различают следующие виды коротких замыканий:

трёхфазные (симметричные) - когда три фазы соединяются между собой без соединения с землей;

однофазные - одна фаза соединяется с нейтралью источника через землю;

двухфазные - две фазы соединяются между собой без соединения с землей;

двойное замыкание на землю - две фазы соединяются между собой и с землей.

Для предотвращения коротких замыканий необходимо правильно вычислить величины токов короткого замыкания и по ним выбирать необходимую аппаратуру, защиту и средства для ограничения токов короткого замыкания.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчётную схему, соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения при параллельном включении источников питания. В расчётной схеме учитывают сопротивление питающих трансформаторов, высоковольтных линий, реакторов.

Точки короткого замыкания выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприемнике, точки короткого замыкания нумеруются сверху вниз, начиняя от источника.

При отсутствии данных r₀ можно определить расчётным путём:

r₀ = , (34)

электроснабжение электрический нагрузка замыкание

где;

S - сечение проводника, мм²

γ - удельная проводимость металла, м/Ом∙мм²

Принимается:

γ= 30 м/Ом∙мм² для алюминия; [7, стр. 60]

γ= 50 м/Ом∙мм² для меди

γ= 30 м/Ом∙мм² для стали

При отсутствии данных х₀ можно принять равным [7, стр. 60]

х₀ = 0,4 м/Ом∙мм² - для воздушных линий;

х₀ = 0,06 м/Ом∙мм² - для кабельных линий

х_{0 пр} = 0,09 м/Ом∙мм² - для проводов;

х₀ = 0,15 м/Ом∙мм² - для шинопроводов

При расчёте однофазных токов короткого замыкания значение удельных индуктивных сопротивлений петли «фаза-нуль» принимается равным:

х₀ = 0,15 м/Ом∙мм² - для кабельных линий до 1 кВ и проводов в трубах;

х₀ = 0,6 м/Ом∙мм² - для воздушных линий до 1 кВ;

Удельное активное сопротивление петли «фаза-нуль» определяется для любых линий по формуле:

r_оп = 2r₀ (35)

Производим расчет токов короткого замыкания:

Рисунок 1 - Схема электроснабжения расчетная

Рисунок 2 - Схема замещения

Рисунок - 3 Схема замещения упрощенная

ВЛ АС - 3 × 10/1,8;

I_доп = 231,2 А;

х₀ = 0,4 Ом/км;

Х'_с = х₀ * L_с; Ом (36)

Х'_с =0,4* 4 = 1,6 Ом; (36)

₀ = 10³ / γ *S ; Ом/км (37)

₀ = 10³ / 30* 10 = 3,33 Ом/км; (37)

R'_с = r_0·*L_с ; Ом (38)

'_с = 3,33*1,2 = 3,9 Ом (38)

Сопротивления приводятся к НН:

_с = R'_{с ·}* (U_НН / U_ВН)² *10³; (39)

_с = 3,9* (0,4 / 10)² *10³ = 21,31 мОм; (40)

Х_с = Х'_с∙* (U_НН / U_ВН)² *10³; (40)

Х_с = 1,6 * (0,4 / 10)² *10³ = 2,56 мОм. (40)

Для трансформатора [7, стр. 74, табл.1.9.1.]_т = 16,6 мОм, Х_т = 41,7 мОм; Z_т⁽¹⁾ = 487 мОм.

Для автоматов [6, стр. 75, табл.1.9.3.]

SF R_1SF = 0,15 мОм; х_1SF = 0,17 мОм; R _п1SF = 0,4 мОм;R_SF1 = 0,15 мОм; х_SF1 = 0,17 мОм; R _пSF1 = 0,4 мОм;R_SF = 2,4 мОм; х_SF = 2 мОм; R _пSF = 1 мОм;

Для кабельных линий [7, стр. 76, табл.1.9.5.]

КЛ1: r₀^' =0,169 мОм/м; х₀ = 0,05 мОм/м.

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

₀ = (1/3) * r₀^' ; (41)

₀ = (1/3) * 0,169 = 0,056 мОм/м; (41)

_кл1 = r₀ * L_кл1 ; (42)

_кл1 =0,056 * 20 = 1,13 мОм; (42)

Х_кл1 = х₀ * L_кл1 ; (43)

Х_кл1 = 0,05 * 20 = 1 мОм. (43)

КЛ2: r₀ = 0,894 мОм/м; х₀ = 0,06 мОм/м.

Так как в схеме 2 параллельных кабеля, то_кл2 = 0,894 * 7 = 6,25мОм; (44)

Х_кл2 = 0,06 * 7 = 0, 42 мОм. (44)

Для шинопровода: ШРА 630 [7, стр. 77, табл. 1.9.7]₀ = 0,1 мОм/м; х₀ = 0,13 мОм/м._0п = 0,2 мОм/м; х_0п = 0,26 мОм/м.

_ш = r₀ * L_ш ; (45)

_ш = 0,1 * 2 = 0,2 мОм; (45)

Х_ш = х₀ * L_ш ; (46)

Х_ш = 0,13 * 2 = 0,26 мОм. (46)

Для ступеней распределения: [7. стр. 75 табл.1.9.4]_с1 = 15 мОм; R_с2 = 20 мОм.

Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участок между точками короткого замыкания:

_э1 = R_с + R_т + R_1SF + R _п1SF + R _с1 мОм; (47)

_э1 = 21,31 + 16,6 + 0,15 + 0,4 +15 = 53,46 мОм; (47)

Х_э1 = Х_с + Х_т + Х_1SF ; (48)

Х_э1 = 2,56+41,7+0,17 = 44,43 Ом; (48)_э2 = R_SF1 + R_пSF1 + R_кл1 + R_ш + R_с2 ; (49)

_э2 = 0,15+0,4+1,13+0, 2+20 = 21,88 мОм; (49)

Х_э2 = Х_SF12 + Х_кл1 + Х_ш ; (50)

Х_э2 = 0,17 + 1 + 0,26 = 1,43 мОм; (50)

_э3 = R_SF + R_пSF + R_кл2 ; (51)

_э3 = 2,4 + 1 + 6,25=9,65 мОм; (51)

Х_э3 = Х_SF + Х_кл2 ; (51)

Х_э3 = 2 + 0,42=2,42 мОм. (51)

Вычисляются сопротивления до каждой точки короткого замыкания и заносятся в таблицу 4 - «Сводная ведомость токов короткого замыкания»

R_к1 = R_э1 = 53,46 мОм; (53)

Х_к1 = Х_э1 = 44,43 мОм; (54)_к1 = √ R_к1² + Х_к1² ; (55)

_к1 = √ 53,46² + 44,43² = 45,6 мОм; (55)

_к2 = R_э1 + R_э2 ;                                                      (56)

_к2 = 53,46 + 21,88 = 75,34 мОм; (56)

Х_к2 = Х_э1 + Х_э2 ;                                                   (57)

Х_к2 = 44,43 + 1,43 = 45,86 мОм; (57)

_к2 = √ R_к2² + Х_к2² мОм; (58)

_к2 = √75,34² + 45,86² = 88,2 мОм; (58)

_к3 = R_к2 + R_э3 ;                                                     (59)

_к3 = 75,34 + 9,65 = 84,99 мОм; (59)

Х_к3 = Х_к2 + Х_э3 ;                                                  (60)

Х_к3 = 45,86 + 2,42 =48,28 мОм; (58)

_к3 = √ R_к3² + Х_к3²; (61)

_к3 = √ 84,99² + 48,28² = 97,75 мОм; (61)

R_к1 / Х_к1 = 53,46 / 44,43 = 1,2; (62)

R_к2 / Х_к2 = 75,34 / 45,86 = 1,64; (63)

R_к3 / Х_к3 = 84,99 / 48,28 = 1,76. (64)

Определяются коэффициенты К_у и q:

К_у1 = F (R_к1 / Х_к1 ) ;                                            (65)

К_у1 = F (1,5) = 1,0; (66)

К_у2 = F (2,3) = 1,0;                                    (67)

К_у3 = F (2,4) = 1,0;                                    (68)

q₁ = √ 1 + 2 (К_у1 - 1)² ;                      (69)

₁ = √ 1 + 2 (1,0 - 1)² = 1 (69)

q₂ = √ 1 + 2 (1,0 - 1)² = 1                                    (69)

q₃ = √ 1 + 2 (1,0 - 1)² = 1                                    (69)

Определяются трехфазные и духфазные токи короткого замыкания и заносятся в таблицу 4 - «Сводная ведомость токов короткого замыкания»:

_к1⁽³⁾ = U_к1 / √3 * Z_к1 ;                                                     (70)

_к1⁽³⁾ = 0,4* 10³ / 1,73 * 69,52 = 3,33 кА; (70)_к2⁽³⁾ = 0,38*10³ / 1,73* 88,22 = 2,5 кА;                            (70)_к3⁽³⁾ = 0,38 *10³ / 1,73 * 97,75 = 2,25 кА;                     (70)

_у1 = q_1∙* I_к1⁽³⁾ ;                                                      (71)

_у1 = 1* 3,33 = 3,33 кА; (71)_у2 = 1* 2,5 = 2,5 кА;                                              (71)_у3 = 1* 2,25 = 2,25 кА;                                              (71)

_у1 = √2 * К_у1 I_к1⁽³⁾ ;                                                        (72)

_у1 = 1,41* 1,0 * 3,33 = 4,7 кА; (72)

i_у2 = 1,41* 1,0 * 1,95 = 3,5 кА;                                             (72)