151194 (Электроснабжение металлургического завода), страница 5

Мощность трансформаторов выбирается из максимальной расчетной мощности предприятия, в кВА:

где S_р.пред – максимальная расчетная нагрузка предприятия, кВА;

N - число трансформаторов (как правило на ГПП устанавливается 2 трансформатора)

K_загр - коэффициент загрузки трансформатора (0,7)

Рассчитаем мощность трансформатора ГПП:

Из таблицы литературы [5, C.214 - 219] выбираем трансформатор напряжением 35 кВ типа ТМН – 4000/35, Uном= 4000 кВА, U_ВН= 35 кВ, U_НН= 11кВ, Pх.х.= 5600 Вт, Pк.з.=33,500 Вт, U_КЗ= 7,5%

Произведем расчет компенсации реактивной мощности.

Определим количество требуемой для предприятия реактивной мощности:

Для поддержания нормальной работы генераторов электрических станции в СЭС должно поддерживаться потребление определенного количества реактивной мощности, которое рассчитывается по формуле, в кВАР:

Q_{эн.сист} = Р_р.пред · tgφ_{эн.сист} (4.8)

где tg_{эн.сист} при проектировании принимается равным 0,4 кВАр/кВт

Q_{эн.сист} = =1581,6 кВар

Если Q_{р предпр} ≤ Q _{эн.сист,} то искусственной компенсации не требуется.

Если Q_{р предпр} ≥ Q _{эн.сист,}

Q_треб = 2110,5-1581,6=528,9 кВА

Делим на 2 системы шин;

кВАР

Компенсацию реактивной мощности лучше выполнять со стороны 10 кВ.

5. Расчёт токов короткого замыкания

КЗ является наиболее тяжелым видом повреждения сетей электроснабжения. Причинами их возникновения могут быть повреждение изоляции, неисправность электрооборудования, попадание посторонних предметов на токоведущие части и на выводы силовых трансформаторов, ошибки оперативного персонала.

Возникают следующие виды КЗ:

• трехфазное междуфазное;

• трехфазное на землю;

• однофазное на землю.

Расчет токов КЗ выполняется для проверки токоведущих частей и аппаратов на термическую и электродинамическую стойкости при сквозных КЗ и для выбора уставок РЗ и А.

В первом случае расчетные условия выбирают такие, при которых токи КЗ будут максимальны. Для выбора уставок РЗ и А рассчитывают минимальные значения токов КЗ.

Так как внутризаводские сети выполняют с изолированной нейтралью, то необходимо вести расчет 3-фазного тока КЗ, как для наиболее тяжелого режима КЗ.

Ток короткого замыкания рассчитывают для тех точек сети, при коротких замыканиях в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболее тяжелых условиях.

В каждый момент переходного процесса I_КЗ равен сумме двух составляющих: периодической и апериодической (свободной).

Iк = iп + iа (5.1)

Периодическая составляющая i_п протекает от действия ЭДС ИП и изменяется с той же частотой и зависит от сопротивления цепи КЗ.

Она соответствует току нового установившегося режима по окончанию переходного процесса:

Упрощенные методы расчетов I_КЗ не учитывают апериодическую составляющую, если ИП удален от места КЗ и представляет собой источник «неограниченной мощности».

Например, таки источником является энергосистема для тупиковых ГПП предприятия.

Если ИП служит собственная ТЭЦ апериодическая составляющая учитывают и для определения токов КЗ используют метод расчетных кривых, так как аналитические методы расчета применять затруднительно.

Без учета апериодической составляющей действующее значение I_КЗ равен действующему значению периодической составляющей, в А:

(5.2)

По периодической составляющей трехфазного КЗ проверяются на термическую стойкость токоведущие части аппаратов. Для проверки их на электродинамическую определяют ударный ток.

Ударный ток – это наибольший из всех мгновенных значений токов короткого замыкания, в А:

(5.3)

где K_уд - ударный коэффициент, который приводятся в таблицах литературы [5,С 127] в зависимости от места КЗ.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчетную схему, на которую наносят все данные, необходимые для расчета, и точки в которых следует определить токи КЗ.

По расчетной схеме составляют схему замещения, в которой все элементы представляют виде сопротивлений, выраженных в относительных единицах или в Омах.

При расчете токов короткого замыкания вводят ряд допущений:

• Если источником питания является энергосистема, а не собственная ТЭЦ, то напряжение энекгосистемы (Е) принимают равной единице и апериодическая составляющая тока короткого замыкания равна нулю.

• Если индуктивное сопротивление линии в 3 раза превышает активное, то активное сопротивление не учитывают.

• Подпитку места КЗ от синхронных двигателей в режиме перевозбуждения можно не учитывать, если они отделены ступенью трансформации.

Производим расчет в относительных единицах. Задаемся значением базисной мощности: S_баз = 100 МВА , U_баз.ВН = 36,5 кВ, U_баз.НН =10,5 кВ.

Рассчитаем параметры схемы:

1) Индуктивное сопротивление системы в относительных единицах:

где S_К – заданная мощность короткого замыкания системы, в МВА

2) Индуктивное сопротивление воздушной линии в относительных единицах:

3) Индуктивное сопротивление силового трансформатора в относительных единицах:

Рассчитываем ток КЗ в точке К1:

Определяем базисный ток, в кА:

Ток короткого замыкания в точке К1 равен, кА:

Ударный ток по (5.3) при К_уд =1,8 [5,С 127] равен:

Рассчитываем ток КЗ в точке К2:

Определяем базисный ток, в кА:

Ток короткого замыкания в точке К2 равен, кА по (5.10)

Ударный ток по (5.3) при К_уд =1,92 [5,С 127] равен:

6. Расчёт линий электропередачи

6.1 Расчет кабельных линий 10(6) кВ

При проектировании внутризаводских сетей расчет линий сводится к выбору марки и сечения кабеля.

Марку кабеля выбирают по рекомендациям литературы [1,С. 31, Т. 3.1]

Для прокладки кабеля в земле с средней коррозийной активностью, наличием блуждающих токов, наличием колебаний и растягивающих усилии в грунте выбираем марку кабеля: ААГЕлУ

Выбираем наибольшее сечение кабеля для цеха № 1 «Станция предварительной очистки воды» по следующим четырем условиям:

1) По длительно-допустимому нагреву максимальным расчётным током:

Рассчитываем активную максимальную расчетную нагрузку цеха, в кВт:

Р _р.цеха = Р _р.гр.А + Рр _гр.В (6.1)

Р _р.цеха = 347,98 + 51,4 = 399,38 кВт.

Рассчитываем реактивную максимальную расчетную нагрузку цеха, в кВАР:

Q_р.цеха = Q_р.гр.А + Q_р.грВ (6.2)

Q_р.цеха = 356,2 + 66,82 = 422,4 кВар

Рассчитываем полную максимальную расчетную нагрузку цеха, в кВА:

S_р.цеха =

Производим расчет тока, в А:

S_р.цеха = = кВА

≈60 А

По таблицам ПУЭ соответственно марки, напряжения и из условия, что I_дл.доп. I_р._max находим сечение кабеля: S = при I _{дл.доп .}= 60 A

2) По экономической плотности тока, в мм²:

где I_р.нор – ток в линии при нормальном режиме, в А

(в нашем случае: I_р.нор = Ip.max/2 I_р.нор = 30 А)

γ_{ЭК -} экономическая плотность тока, в А/мм², определяется по справочным таблицам в зависимости от типа проводника и числа часов использования максимальной активной нагрузки в год (Тм) [2]

Тм приводится в литературе [5,C.80]

При Тм = 3000 час/год γ_ЭК = 1,6 А/ мм²

Рассчитываем сечение:

увеличиваем сечение до 16 ммІ

3) Проверяем сечение кабельной линии по условию допустимой потери напряжения:

Допустимые потери в линии согласно ПУЭ не должны превышать (ΔU_доп ) 5% , т.е. должно выполняться условие ΔU_доп ≥ ΔU_расч.

Расчетное значение потери напряжения в линии определяем по формуле, в В:

где Р _р.цеха – активная максимальная расчетная нагрузка, в кВ;

Q_р.цеха - реактивная максимальная расчетная нагрузка, в кВАР;

U_{ср ном} – среднее номинальное напряжение в линии, в кВ;

R = r_o · L – активное сопротивление в линии, в Ом

X = x_o · L – индуктивное сопротивление в линии, в Ом

L -длина лини (расстояние от ГПП до ЦТП), в км (определяется по генеральному плану предприятия)

r₀ и х_{0 -} - удельные активные и реактивные сопротивления кабелей из литературы [7, С. 175, Т. 2.65]

Из таблиц находим: r₀ = 3,12_Ом/км, х₀ = 0,11 _Ом/км.

По генплану измеряем в масштабе длину кабеля с учетом 10 метров для прокладки в ПС, 85 на «змейку» и 2% на линейное расширение.

В результате получили L =0,3 км.

Сопротивления линии:

R = r_{0 *} L = 3,12 _* 0,3 = 0,94

X = х_{0 *} L = 0,11 _* 0,3 = 0,033

Потеря напряжения в линии, в В:

Потеря напряжения в линии в %:

Оставляем сечение 16 ммІ

4) Проверяем сечение кабеля на термическую стойкость при коротком замыкании в мм²:

F_терм ≥ , (6.7)

где B_к – тепловой импульс, А²·с

(6.8)

где - действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в начале и конце линии (точка К2), в А;

t_привед - приведенное или расчетное время КЗ складывается из времени релейной защиты и собственного времени отключения, в с:

t_привед = t_РЗ + t_ОВ (6.9)

t_РЗ - обычно берется в пределе от 1,2 до 2,5 с