- уменьшить ΔU'' до 1...0,6 %, если линии внутри помещении небольшой длины (например, к линии подключены жилые дома);

- увеличить сечение проводов на некоторых участках ВЛ 10 кВ.

-установить продольно-емкостную компенсацию реактивного сопротивления;

- предусмотреть замену на ГПП трансформатора с ПБВ на трансформатор с РПН и с помощью последнего создать на шинах 110 (35) кВ режим встречного регулирования напряжения.

В практике принятие технических мероприятий обычно рассматривается в указанной последовательности, окончательное решение принимается после технико-экономического сравнения вариантов.

При заполнении таблицы 6.1 используем следующие данные:

Отклонение напряжения на шинах ГПП - из исходных данных;

Потери в линии 10 кВ - из таблицы 5.1;

Потери в трансформаторах 10/0,4 кВ - рассчитываются по формуле (6.2) - (6.5).

6.1 Потери напряжения в ТП 1

U=== 4 %

R=  = = 19,7 Ом

Х=  =  = 40 Ом

ΔU = =  = 2,78

6.2 Потери напряжения в ТП 8

U==  = 4,4 %

R= = = 4,24 Ом

Х=  = = 17,48 Ом

ΔU=  =  = 1,46 %

6.3 Допустимые потери напряжения в линиях

ΔU'= δU - δU = 2 - (-5) = 7 %

ΔU= ΔU' – ΔU'' = -7 - (-2) = -5 %

ΔU'= δU – δU = 1,7- (-5)= 6,7 %

ΔU= ΔU' – ΔU'' = -6,7 - (-2) = - 4,7 %

Таблица 6.1 - Отклонения напряжения потребителя

7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЛИНИЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,38 кВ

К линии Л1 подключен потребитель, имеющий крупный асинхронный электродвигатель, при запуске которого протекают большие пусковые токи, вызывая значительные потери напряжения. Поэтому выбор проводов в линии Л1 производим по экономическим интервалам нагрузки, пользуясь при этом данными таблицы 2.1 и 7.1 [2].

Полная мощность потребителя составляет 39 кВА, в соответствии с таблицой интервалов экономических нагрузок выбираем провод А70. Выбранное сечение провода проверяем по допустимому нагреву ( таблица 5.5 [2] ):

I ≥ I,

265А ≥ 59А,

Провод по нагреву проходит.

Проверяем провод по допустимой потере напряжения :

ΔU= = =0,97

ΔU ≤ ΔU

0,97% ≤ 6,5 % - условие выполняется

Расчет линии Л2 производим по допустимой потере напряжения. Задаемся реактивным сопротивлением x = 0,4 Ом/км.

ΔU=  =  = 2,14 % (7.1)

где Q – наибольшая реактивная мощность, вар( дневная или вечерняя ).

ΔU=ΔU- ΔU= 5 – 2,14 = 2,86 % (7.2)

F= =  =69 мм (7.3)

где  = 32 м/Ом мм2 – удельная проводимость алюминия;

P – активная мощность из того же максимума, что и Q ,Вт ;

U = 380 В.

F ≥ F

70 ≥ 69 мм2 (7.4)

Выбор проводов в линии Л3 производим по допустимой потере напряжения

Определяется допустимая потеря напряжения на участке 0-1 в процентах:

ΔU===2,36% (7.5)

ΔU === 0,64%

ΔU= ΔU - ΔU = 2,36 – 0,64 = 1,72 %

F =  = = 38,5 мм

F ≥ F

50 ≥ 38,5 мм

Определяется допустимая потеря напряжения на участке 1-2 в процентах:

ΔU=== 2,64 (7.6)

ΔU = =  = 0,72 %

ΔU = ΔU - ΔUр = 2,64 – 0,72 = 1,92 %

F== = 38,3 мм

F ≥ F

50 ≥ 38,3 мм

Необходимо учесть также следующие условия :

ΔU = ΔU + ΔU = 2,36 + 2,64 = 5 % (7.7)

ΔU + ΔU ≤ ΔU (7.8)

1,32 + 1,47 = 2,79 % < 6,5 % - условие выполняется

Таблица 7.1 - Сводные данные расчета линий 0,38 кВ

Определяется фактическое отклонение напряжения у самого отдаленного потребителя для всех трех линий.

δU=δU–(ΔU-ΔU)=-5,0–(-5,0–(-2,82))=-2,8% (7.8)

Полученное значение записывается в таблицу 6.1.

8. ПРОВЕРКА СЕТИ НА УСПЕШНЫЙ ЗАПУСК КРУПНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

При запуске крупных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (ЭД), потери напряжения в сети увеличиваются вследствие протекания пусковых токов, напряжение может снизиться настолько, что двигатель не запустится, так как его электромагнитный момент пропорционален квадрату напряжения. Допустимое снижение напряжения на запускаемом ЭД из условия успешного запуска определяется:

δU= (8.1)

где М - момент трогания рабочей машины, приведенный к валу ЭД (приложение 4);

M= 0,2...0,3 М - избыточный момент, необходимый для ускорения системы “электродвигатель - рабочая машина” М и М - номинальный и пусковой моменты ЭД. Если все моменты разделить на М, т.е. выразить в относительных единицах, то выражение (8.1) примет вид:

δU= (8.2)

Успешный запуск ЭД возможен, если фактическое снижение напряжения в момент пуска не превышает (по абсолютной величине) допустимого

δU≤ δU (8.3)

Фактическое отклонение напряжения определяется по формуле

δU=ΔU+ δU (8.4)

где δU - фактическое отклонение напряжения на ЭД перед пуском на шинах 0,4 кВ (меньшее из отклонений 100 или 25% режимов), подставляется со знаком “плюс”, если напряжение ниже номинального и “минус” - если напряжение выше номинального.

ΔU - потеря напряжения в трансформаторе от пускового тока, определяется по упрощенной формуле:

ΔU= (8.5)

где Z - полное сопротивление трансформатора;

Z=, Ом (8.6)

Здесь U - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения;

Полное сопротивление линии Л1 определяется:

Z=,Ом (8.7)

Cопротивление электродвигателя в пусковом режиме находится по формуле:

Z = , Ом (8.8)

где U и I - номинальные напряжения и ток электродвигателя;

К - кратность пускового тока.

Сопротивления в (8.5) складываются по модулю. Если расчетом устанавливается, что двигатель может не запуститься, то необходимо провести более точные расчеты (не по упрощенным формулам), считая отклонение напряжения на шинах 10 кВ ТП 1 не меняющимся при пуске ЭД. Если и при этом условие (8.3) не будет выполнено, то завышается сечение проводов в линии Л1 и делается корректировка в табл. 7.1

Таблица 8.1–Данные асинхронного двигателя дробилки кормов КДМ–2

Допустимое снижение напряжения на запускаемом электродвигателе :

δU= = 18 %

Сопротивление электродвигателя :

Z = = 0,528 Ом

Сопротивление трансформатора :

Z== 0,065 Ом

Полное сопротивление линии Л1:

Z== 0,036 Ом

Потеря напряжения в линии и трансформаторе от пускового тока :

ΔU= = 16,1 %

Фактическое отклонение напряжения :

δU=-2 + 16,1 = 14,1 %

где ΔU - из таблицы 6.1

Успешный запуск ЭД возможен, если фактическое снижение напряжения в момент пуска не превышает (по абсолютной величине) допустимого:

14,1  18 %

Условие выполняется следовательно, двигатель запустится.

9. КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЛИНИЙ 0,38 И 10 кВ И ТП10/0,4

Линия 10 кВ

Концевые опоры устанавливаются в начале ВЛ и вблизи всех потребительских ТП. Количество - 10 шт.

Угловые опоры устанавливаются в точках поворота и подсоединения ВЛ. Выбираем угловые опоры анкерного типа. Количество - 7 шт. Промежуточные опоры устанавливаем на прямых участках трассы. Крепление проводов к штыревым изоляторам при помощи проволочной вязки. Количество опор выбираем в зависимости от длины линии и пролета. Данные выбираем по приложению 5 [3]:

Для провода АС 70 длина пролета - 65 м;

Суммарная длина линии - 9700 м;

Для провода АС 35 длина пролета - 80 м;

Суммарная длина линии - 5800 м;

Общее количество промежуточных опор равно

N = = 206 шт

Тип изоляторов ШФ - 10В

Траверсы для опор 10 кВ металлические.

На концевых и угловых опорах устанавливается по 6 траверс, на промежуточных опорах – по 1.

Параметры выбранных опор ВЛ 10 кВ представлены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 - Параметры опор ВЛ 10 кВ

Линия 0,38 кВ (на примере ТП1)

Концевые опоры - тип КА 2 - 7 шт.

Угловые опоры - тип АА- 2 - 2 шт.

Промежуточные опоры - тип ПП- 2.

Длина пролета L - 35 м.

Количество промежуточных опор:

Линия Л-1:

N =  =  = 2 шт.

Линия Л-2:

N =  =  = 7 шт.

Линия Л-3:

N =  = = 7 шт.

Всего промежуточных опор 17 шт.

Изоляторы - фарфоровые типа ТФ-20 (по 5 штук на опору)

Для крепления изоляторов используем крюки.

Выбираем трансформаторную подстанцию для ТП1

Тип КТП- 100 10/0,4-У1

Основные технические характеристики приведены в таблице - 9.2.

Таблица 9.2 – Технические характеристики ТП1

10. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Токи короткого замыкания (КЗ) необходимы для выбора электрооборудования, расчета и проверки действия релейной защиты.

10.1 Исходная схема для расчета токов КЗ

Расчет токов КЗ начинается с выбора расчетной схемы, на которой указываются марки проводов и их сечение, длины участков линий электропередачи, силовые трансформаторы и их мощность, мощность короткого замыкания на шинах 10 кВ питающей подстанции. На расчетную схему наносятся точки КЗ: На сборных шинах 10 кВ головной понизительной подстанции (ГПП) К1; на шинах 10 кВ расчетных потребительских подстанций ТП 1 и ТП 8 К2 и К3; на шинах подстанции, имеющей самый мощный трансформатор (в примере он совпадает с удаленной точкой КЗ); на шинах 0,4 кВ ТП 8 (К4) и ТП 1 (К5); в конце линий 0,38 кВ ТП 1 (К6, К7, К9); у потребителя участка 0-1 линии ЛЗ (К8).

10.2 Схема замещения для расчета токов К3

По исходной схеме составляется схема замещения, на которой показываются индуктивные и активные сопротивления основных элементов электропередачи: системы, линий, трансформаторов. На схеме расставляются точки КЗ, наносятся обозначения сопротивлений (в числителе) и их числовые значения (в знаменателе) приведенные к базисным условиям.

Для приведения сопротивлений к базисным условиям в простых распределительных сетях, чаще всего применяется система именованных единиц, в которой все сопротивления приводятся к базисному напряжению U. За базисное напряжение принимается средненоминальное напряжение одной из ступеней, 10,5 или 0,4 кВ. Примем U=10,5 кВ.

Схема замещения представлена на рисунке 10.2.

Рисунок 10.2. - Схема замещения для расчетов токов КЗ.

10.3 Сопротивление системы

Х=== 0,79 Ом (10.1)

10.4 Сопротивление трансформатора ТП1

R=== 21,7 Ом (10.2)

X=== 49,6 Ом (10.3)

Сопротивление трансформатора ТП8

R=== 4,67 Ом (10.4)

X=== 18,08 Ом (10.5)

10.5 Сопротивление линии Л-1, U=10,5 кВ, U = 0,4 кВ

R=== 20,67 Ом (10.6)

X=== 13,8 Ом (10.7)

10.6 Результирующие сопротивления до точки К6.

Z=== 78,5 Ом (10.8)

10.7 Токи трехфазного КЗ в точке К6

I=== 2029 A (10.9)

10.8 Токи двухфазного КЗ в точке К6

I = · I = 0,87 ∙ 2029 = 1765 A (10.10)

10.9 Ударные токи в точке К6

i=∙K∙I= 1,41 ∙ 1,12 ∙ 2029 = 3211 A (10.11)

где K – ударный коэффициент, определяется по формуле

K=1 + e= 1 + e = 1,12 (10.12)

10.10 Мощность КЗ в точке К6

S=∙U∙ I = 1,73 ∙ 0,4 ∙ 2029 = 1404 кВА (10.13)

10.11 Ток однофазного КЗ в конце линии Л1 0,38 кВ

I == = 695 А (10.14)

U= 220∙= 220∙= 230 В (10.15)

Z=L∙ = 0,08∙= 0,07 Ом (10.16)

Остальные расчеты производим аналогично, данные расчетов сводим в таблицу 10.1

Таблица 10.1 – Расчет токов короткого замыкания

11. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТП-1

11.1 Выбор разъединителя

1) U ≥ U

10 кB = 10 кB

2) I ≥ I

200 А ≥ 7,0 А

Предлагается разъединитель типа РЛНД-10/200 В с приводом типа ПРН-10м. Проверяется разъединитель на термическую и динамическую стойкость:

I ≥ I

i ≥ i

где U, I – номинальное напряжение и ток разъединителя; I, t – ток и время термической стойкости, равные 5 кА и 10 с;  – эквивалентное время протекания тока I, равное 2 с, i – ток динамической стойкости, равный 20 кА.

52 ∙ 10 = 250 > 2,676∙ 2 = 14,3 кАс

20 кА ≥ 4,24 кА

11.2 Выбор рубильника на напряжение 400 В

U = 500 В > U = 380 В

I= 250 А > I = 169 А

Выбираем рубильник Р - 32 с номинальным током 250 А.

12. ЗАЩИТА ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

В проекте необходимо выбрать, рассчитать, проверить на чувствительность и согласовать между собой защиты следующих элементов электрической сети: линий 0,38 кВ, трансформатора 10/0,4 кВ (ТП 1 или ТП 8) и линии 10 кВ. Линии 0,38 кВ защищаются, как правило, автоматическими выключателями (АВ), у которых тепловой расцепитель выполняет роль максимальной токовой защиты с выдержкой времени отключения (МТЗ), электромагнитный расцепитель-защиты без выдержки времени отключения , т.е. токовой отсечки (ТО).

Силовой трансформатор защищается предохранителем типа ПКТ-10, устанавливаемом со стороны 10 кВ, воздушная линия 10 кВ защищается МТЗ и ТО, действующими на отключение выключателя в начале линии.

На линиях 0,38 кВ, питающих трехфазные потребители, устанавливаются автоматические выключатели непосредственно у потребителя (АВ1), и на подстанции (АВ2). Наиболее распространенным потребительским выключателем является автоматический выключатель серии ВА, а подстанционным - автоматические выключатели серий А3700, АЕ2000.

Если тепловой (полупроводниковый) расцепитель автоматического выключателя, установленного на подстанции, оказывается нечувствителен к токам короткого замыкания, то он заменяется более чувствительной защитой, в качестве которой в последнее время применяется защита ЗТ-0,4 (или ЗТИ), в виде приставки к АВ.

Если нечувствительным оказывается электромагнитный расцепитель, то он не устанавливается и линия 0,38 кВ защищается только тепловым расцепителем АВ.

Чувствительность защиты оценивается по выражению:

К= ≥ 3, (12.1)

где I - минимальный ток однофазного короткого замыкания (ток в конце линии);

I- ток срабатывания теплового (полупроводникового) расцепителя.

Чувствительность защиты с электромагнитным расцепителем АВ оценивается по выражению

К= ≥ 1,2, (12.2)

где I - ток 3-х фазного короткого замыкания на шинах подстанции;

I - ток срабатывания электромагнитного расцепителя.

12.1 ЗАЩИТА ЛИНИЙ 0,38 кВ (Л1)

12.1.1 Выбор автоматического выключателя на потребителе (AB1).

В линии Л1 установлен крупный асинхронный двигатель. Данные этого двигателя берем из раздела 8. Для установки у потребителя выбираем автоматический выключатель ВА 57-31-34 c параметрами:

U AB = 660 B ≥ U= 380 B

I AB= 100A ≥ I= 59 A (12.3)

I AB = 100 A ≥ 1,2 ∙ I= 70,8 A

I AB= 400 A ≥ I= 7,5 ∙ 55,4 = 416 A,

где I – пусковой ток электродвигателя ( таблица 8.1).

12.1.2 Выбор автоматического выключателя, установленного на подстанции в Л1 (АВ)

Выбираем выключатель серии А37-16Б по параметрам сети:

U AB = 660 B ≥ U =380 B

I AB=160 A ≥ I= 59 A (12.4)

По условию селективности:

IAB= 100A > IAB=80A (12.5)

IAB= 1600 A > IAB= 800 A

12.1.3 Оценка чувствительности защиты Л1

Ток однофазного КЗ в конце линии 0,38 кВ 695 А.

Ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП 1 2825 А.

К=== 6,95 ≥ К= 3 (12.6)

К== = 1,77 ≥ К= 1,2 (12.7)

Таким образом автоматический выключатель серии А37-16Б защищает линию Л2 с достаточной степенью чувствительности и селективности.

12.2 ЗАЩИТА ЛИНИЙ 0,38 кВ (Л2)

Страницы: 1, 2, 3