4.3 Расчёт электрических нагрузок

4.3.1 Рассчитываем нагрузки электрооборудования на стороне низшего напряжения

4.3.1.1 Расчётная активная мощность электродвигателей 0,38 кВ Рд.расч составляет по формуле (4.19) [10]

Рд.расч.=Ки´SРном=0,8´(22´2+45)=71,2 кВт,

где Ки=0,8 – коэффициент использования мощности насосов по таблице 4.6 [10];

SРном – суммарная номинальная мощность двигателей по таблице 7.

4.3.1.2 Расчётная реактивная мощность электродвигателей 0,38 кВ Qд.расч. составляет по формуле (4.19) [10]

Q д.расч.=Рд.расч.´tgj =71,2´0,75=53,4 квар,

где tgj=tg(arccosj)=0,75 – значение коэффициента мощности насосов по таблице 4.6 [10].

4.3.1.3 Расчётная активная мощность трёх сварочных трансформаторов составляет Рсв.тр.

Рсв.тр.=Ки´Рном´n=0,35´30´3=31,5 кВт,

где Ки=0,35 – коэффициент использования мощности сварочных трансформаторов по таблице 4.6 [10].

4.3.1.4 Расчётная реактивная мощность сварочных трансформаторов составляет Qсв.тр.

Qсв.тр.=Рсв.тр.´tgj=31,5´1,73=54,6 квар,

где tgj=1,73 – определяется для коэффициента мощности сварочных трансформаторов по таблице 4.6 [10].

4.3.1.5 Расчётную мощность освещения Ро находим из условия 10 Вт/м2 площади помещений

Ро=10´S´Ки=10´720´0,8=5,76 кВт,

где S=720 м2 – площадь помещений проектируемой установки;

Ки=0,8 коэффициент использования мощности освещения согласно [10].

4.3.1.6 Суммарная активная мощность на стороне НН составляет РSНН

РSНН=Рд.расч.+Рсв.тр.+Ро=71,2+31,5+5,76=108,5 кВт.

4.3.1.6 Суммарная реактивная мощность QSНН

QSНН=Qд.расч.+Qсв.тр.=53,4+54,6=108 квар.

4.3.1.7 Так как величина реактивной мощности значительна на стороне низшего напряжения подключаем компенсирующее устройство УКМ 58-04-100-33,3 УЗ мощностью Qкк= 100 квар (номинальное напряжение 0,4 кВ).

4.3.1.8 Тогда величина реактивной мощности с компенсирующим устройством QННк

QННк=QSНН-Qкк=108-100=8 квар.

4.3.1.9 Полная мощность на стороне низшего напряжения SНН

4.3.1.10 По мощности выбираем по таблице на стр. 207 [25] масляный силовой трансформатор ТМ 160 со следующими характеристиками:

напряжение на шинах высшего напряжения – 6 кВ;

напряжение на шинах низшего напряжения – 0,4 кВ;

номинальные потери холостого хода DРх.х.=510 Вт;

номинальные потери короткого замыкания DРк.з.=3,1 кВт;

uк =4,5 %;

i0=2,4 %.

4.3.1.11 Потери в трансформаторе принимаем согласно (4.29) и (4.30)

DРт=0,02´Sном=0,02´160=3,2 кВт;

DQт=0,1´Sном=0,1´160=16квар.

4.3.1.12 Всего на стороне высшего напряжения имеем

РSВН=РSНН+DРт=108,5+3,2=111,7 кВт;

QSВН=QSНН+DQт=8+16=24 квар.

4.3.1.13 Полная мощность на стороне высшего напряжения трансформатора SВНт

4.3.1.14 Средневзвешенный коэффициент мощности cosj

сosj=РSВН/SВНт=111,7/114,3=0,98.

4.3.2 Расчётные нагрузки высоковольтного оборудования

4.3.2.1 Принимая коэффициент использования мощности одинаковым для всех электродвигателей находим активную расчётную мощность Рд.расчв по формуле (4.19) [10]

Рд.расчв=Ки´SРном=0,8´(450´3+500+200+400)=1960 кВт,

где SРном – сумма номинальных мощностей двигателей по таблице 7;

Ки=0,8 – коэффициент использования по таблице 4.6 [10].

4.3.2.2 Реактивная мощность составляет Qд.расч.в

Qд.расч.в=tgj´Рд.расч.в=0,75´1960=1470 квар,

где tgj=0,75 – определяется по таблице 4.6 [10].

4.3.3 Суммарная активная мощность на шинах 6 кВ составляет РS

РS=РSВН+Рд.расч.в=111,7+1960=2071,7 кВт.

4.3.4 Суммарная реактивная мощность на шинах 6 кВ составляет QS

QS= QSВН+Qд.расч.=24+1470=1494 квар.

4.3.5 Устанавливаем на шинах высшего напряжения компенсирующее устройство УКА 56-6,3-1350 УЗ (У1) мощностью Qкк=1350 квар (номинальное напряжение 6,3 кВ).

4.3.6 С учётом компенсирующего устройства величина реактивной мощности на шинах 6 кВ составляет QSк

QSк=QS-Qкк=1464-1350=144 квар.

4.3.7 Полная мощность на шинах 6 кВ составляет S

4.4 Выбор коммутирующей аппаратуры и сечения кабелей

4.4.1 Распределительный шкаф 6 кВ подключается к цеховым шинам алюминиевым кабелем, проложенным в земле

4.4.1.1 Расчётный ток в линии от шин 6 кВ до РШ определяется по величине полной мощности на шинах 6 кВ Iр1

4.4.1.2 По таблице 5-16 [10] выбираем для алюминиевого кабеля в бумажной пропитанной изоляции экономическую плотность тока jэк=1,2 А/мм2

4.4.1.3                    Тогда экономическое сечение жилы кабеля sэк

sэк=Iр1/jэк=200/1,2=167 мм2.

4.4.1.4 Выбираем по таблице 2-22 [26] кабель с алюминиевыми жилами марки ААШВ-6 с сечением жилы s=185 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.1=340 А.

4.4.2 Трансформатор мощности подключён к распределительному щиту 6 кВ кабелем с алюминиевыми жилами, проложенным по воздуху

4.4.2.1 Расчётный ток в линии от РШ 6 кВ до трансформатора определяется по величине мощности на шинах высшего напряжения трансформатора Iр2

4.4.2.2 По таблице 5-9 [10] выбираем для алюминиевого кабеля с бумажной изоляцией экономическую плотность тока jэк=1,2 А/мм2

4.4.2.3                    Тогда экономическое сечение жилы кабеля sэк

sэк=Iр2/jэк=11/1,2=9,1 мм2.

4.4.2.4 Выбираем по таблице 2-22 [26] кабель с алюминиевыми жилами марки ААШВ-6 с сечением жилы s=10 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.2=60 А.

4.4.3 Распределительный шит 0,4 кВ подсоединён к трансформатору алюминиевыми проводами с резиновой изоляцией, проложенными в трубе

4.4.3.1 Расчётный ток в проводах Iр3 находим по величине полной мощности на стороне низшего напряжения трансформатора

4.4.3.2 Для алюминиевых проводов с резиновой изоляцией экономическая плотность тока составляет по таблице 5-16 [10] jэк=1,2 А/мм2.

4.4.3.3 Экономическое сечение провода составляет sэк

sэк=Iр3/jэк=157/1,2=131 мм2

4.4.3.4 Выбираем по таблице 2-17 [26] алюминиевый провод марки АПР с сечением жилы s=120 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.2=220 А.

4.4.4 Принимая, что двигатели подключены к РШ 0,4 кВ алюминиевыми проводами в резиновой изоляции проложенными в одной трубе, выберем сечение проводов для двигателя Рном=45 кВт

4.4.4.1 Расчётный ток в проводах Iр.д. найдём по номинальным характеристикам двигателя

4.4.4.2 Экономическая плотность тока по таблице 5-16 [10] jэк=1,2А/мм2.

4.4.4.3 Экономическое сечение провода sэк

sэк=Iр.д./jэк=82,6/1,2=68,8 мм2.

4.4.4.4 По таблице 2-17 [26] выбираем алюминиевый провод с резиновой изоляцией марки АПР сечением жилы s=70 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.=165 А.

4.4.5 По расчётному току в проводниках выбираем отключающую аппаратуру

4.4.5.1 По расчётному току в кабельной линии 6 кВ, соединяющей внутрицеховые шины с РШ проектируемой установки, Iр1=200 А выбираем высоковольтный выключатель марки ВМП 10 (таблица на стр. 222 [25]) номинальным током Iном=1000 А.

4.4.5.2 Двигатели 6 кВ подключаются непосредственно к РШ марки К-2-АЭ, в котором устанавливаются вакуумные выключатели типа BB/TEL со следующими характеристиками:

номинальный ток – 630 А;

номинальный ток отключения выключателя – 12,5 кА;

номинальный ток термической стойкости (0,3 с.) - 12,5 кА.

В дальнейших расчётах оборудование и токопроводы высоковольтного оборудования не рассматриваются.

4.4.5.3 Трансформатор подключён к РШ 6 кВ через выключатель нагрузки типа ВНП-17 с предохранителями, которые выбираются номинальному току Iр2=11 А. Выбираем предохранители типа ПК-6 номинальным током 80 А.

4.4.5.4 По расчётному току на стороне низшего напряжения трансформатора Iр3=157 А подбираем автоматический выключатель типа АВМ-4С номинальным током Iном=400 А.

4.4.5.5 По длительному току в линии электродвигателя Iр.д.=82,6 А, выбираем автоматический выключатель типа А-3710Б на 160 А, ток мгновенного срабатывания 400 А, ток расцепителя 100 А.

4.4.5.6 Выбор аппаратуры для остального оборудования в работе не рассматривается.

4.5 Расчёт токов короткого замыкания

4.5.1 Принимаем сопротивление системы хс=0,173 Ом.

4.5.2 Найдём сопротивление кабельной линии, соединяющей внутрицеховые шины 6 кВ с РШ проектируемой установки, предполагая её длину l1=50 м

4.5.2.1 Активное сопротивление линии составляет r1

r1=ro´l1=0,169´0,05=0,0085 Ом,

где rо=0,169 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 185 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.2.2 Реактивное сопротивление линии х1

х1=хо´l1=0,08´0,05=0,004 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.3 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS1 находится с учётом сопротивления системы

хS1=х1+хс=0,004+0,173=0,177 Ом.

4.5.4 Результирующее сопротивление линии z1

4.5.5 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.1

4.5.6 По отношению хS1/r1=0,177/0,0085=20 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,9.

4.5.7 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.1 по формуле (3.8) [10]

Iуд.1=Ö2´kу´Iк.з.1=Ö2´1,9´19550=52530 А.

4.5.8 Сопротивление кабельной линии, соединяющей РШ и трансформатор находим аналогично, принимая длину линии l2=30 м

4.5.8.1 Активное сопротивление линии составляет r2

r2=ro´l2=3,12´0,03=0,0936 Ом,

где rо=3,12 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 10 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.8.2 Реактивное сопротивление линии х2

х2=хо´l2=0,08´0,03=0,0024 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.9 Суммарное активное сопротивление rS2

rS2=r1+r2=0,0085+0,0936=0,1021 Ом.

4.5.10 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS2

хS2=хS1+х2=0,177+0,0024=0,1794 Ом.

4.5.11 Результирующее сопротивление линии z2

4.5.12 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.2

4.5.13 По отношению хS2/rS2 =0,1794/0,1021=1,76 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,16.

4.5.14 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.2 по формуле (3.8) [10]

Iуд.2=Ö2´kу´Iк.з.2=Ö2´1,16´16780=27527 А.

4.5.15 Найдём сопротивление трансформатора по его номинальным характеристикам

4.5.15.1 Активное сопротивление трансформатора в относительных единицах r*т по формуле (3.20) [10]

r*т=DРк.з./Sном=3,1/160=0,0194,

где DРк.з.=3,1 кВт – номинальные потери трансформатора при коротком замыкании по паспорту;

Sном=160 кВА – номинальная мощность трансформатора.

4.5.15.2 Реактивное сопротивление трансформатора в относительных единицах х*т

где uк=6,5% - характеристика трансформатора.

4.5.15.3 Активное сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению 0,4 кВ rт

4.5.15.4 Реактивное сопротивление трансформатора, приведённое к напряжению 0,4 кВ хт

4.5.16 Приведём активное сопротивление линии 6 кВ к напряжению 0,4 кВ

4.5.16.1 Коэффициент трансформации трансформатора n

n=UВН/UНН=6000/400=15.

4.5.16.2 Активное приведённое сопротивлении линии rS2*

rS2*=rS2/n2=0,1021/152=0,00045 Ом.

4.5.17 Приведённое реактивное сопротивление составляет хS2*

хS2*=хS2/n2=0,1794/152=0,0008 Ом.

4.5.18 Найдём сопротивление проводов, соединяющих трансформатор и РШ 0,4, принимая длину проводов l3=20 м

4.5.18.1 Активное сопротивление проводов составляет r3

r3=ro´l3=0,261´0,02=0,00522 Ом,

где rо=0,261 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 120 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.18.2 Реактивное сопротивление линии х3

х3=хо´l3=0,08´0,02=0,0016 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.19 Суммарное активное сопротивление с учетом сопротивления трансформатора rS3

rS3=rS2*+rт+r3=0,00045+0,0194+0,00522=0,02507 Ом.

4.5.20 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS3

хS3=хS2*+хт+х3 =0,0008+0,062+0,0016=0,0644 Ом.

4.5.21 Результирующее сопротивление в конце линии z3

4.5.22 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.3

4.5.23 По отношению хS3/rS3 =0,0644/0,2507=2,6 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,3.

4.5.24 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.3 по формуле (3.8) [10]

Iуд.3=Ö2´kу´Iк.з.3=Ö2´1,3´3342=6144 А.

4.5.25 Найдём сопротивление линии электродвигателя Рном=45 кВт, принимая длину проводов l4=15 м

4.5.25.1 Активное сопротивление проводов составляет r4

r4=ro´l4=0,447´0,015=0,0067 Ом,

где rо=0,447 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 70 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.25.2 Реактивное сопротивление линии х4

х4=хо´l4=0,08´0,015=0,0012 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.26 Суммарное активное сопротивление на конце линии у двигателя rS4

rS4=rS3+r4=0,02507+0,0067=0,03177 Ом.

4.5.27 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS4

хS4=хS3+х4 =0,0644+0,0012=0,0656 Ом.

4.5.28 Результирующее сопротивление в конце линии z4

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14