151194 (Электроснабжение металлургического завода), страница 6

t_привед = 2 + 0,05= 2,05 c

С_Т – термический коэффициент, учитывающий разницы нагрева в

нормальных условиях и в условиях КЗ, с учетом допустимой температуры и материала проводника, выбираем из литературы [3, С.190], С_Т = 92 Ас²/мм²

6.2 Расчёт линий питающих предприятие

Воздушные линии 35 и 110 кВ выполняются неизолированным проводом марки А, АС или самонесущими изолированными воздушными проводами (СИП).

Выбираем провод марки АС.

Производим выбор сечения провода по четырем условиям:

1) По длительно-допустимому нагреву максимальным расчётным током:

П роизводим расчет тока, в А:

По таблицам ПУЭ из условия, что I_дл.доп.  I_р._max находим сечение провода: S = 10 мм² при I _{дл.доп .}= 84 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 = 37 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 = 2,5 А/ мм²

2-х сменная работа

Рассчитываем сечение:

Увеличиваем сечение до 16 мм²

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 линии (расстояние от ГПП до районной ПС), в км (указана в задании), L = 4 км

r₀ и х_{0 -} - удельные активные и реактивные сопротивления провода марки АС из литературы [7, С. 40, Т. 2.65]

Из таблиц находим: r₀ = 2,06 _Ом/км, х₀ = 0,43 _Ом/км.

Рассчитаем активные и реактивные сопротивления лини:

R = r_o · L=2,06 * 4 = 8,24

X = x_o · L=0,43 * 4 = 1,72

Потеря напряжения в линии в В:

Потеря напряжения в линии в %:

Оставляем сечение 16 мм²

4) Допустимые потери на «корону», проверяются только для ВЛ 110кВ и выше, но практикой эксплуатации установлено и техническим расчетами подтверждено, что потери на корону не превышают допустимых значений, если сечение проводов не более 70 мм².

В нашем случае напряжение воздушной линии 75 кВ и расчет потерь на «корону» не производим.

6.3 Расчет сборных шин ГПП

Сборные шины распределительных устройств, выбирают в зависимости от конструктивного исполнения, способа присоединения коммутационных аппаратов, ячеек КСО или КРУ и т.д.

В основном сборные шины выполняются из алюминиевых сплавов прямоугольного сечения, одно или многополюсными, или коробчатого сечения.

Выбираем материал шин – алюминий.

Расчет сборных шин РУ 10 кВ производим в следующем порядке:

1) Выбираем сечение шины из условий длительно допустимого нагрева максимально расчетным током.

Рассчитываем максимальный ток, в А:

(6.13)

Из условия: Iдл.доп ≥ Iрmax из ПУЭ выбираем шины прямоугольного сечения:

S= 40Ч4 ммІ, Iдл.доп = 480 А

2) Проверяем сечение шин на термическую стойкость при сквозных коротких замыканиях, в мм²:

(6.14)

Рассчитываем тепловой импульс при токах КЗ, в кА²·с

В_к = ·t_прив , (6.15)

где - ток трехфазного КЗ в точке К1, в кА;

tприв – расчетное время термической стойкости, в с, которое больше расчетного времени кабельной линии на 0,5 с ( на ступень выше по сравнению с расчетом кабельной линии по условию селективности), т.е.

t_привед = (6.16)

С_т – термический коэффициент, учитывающий разницу нагрева в условиях нормального режима и в условиях КЗ с учетом допустимой температуры и материала проводника, выбираем из литературы [3, С.190], С_Т = 95 Ас²/мм²

Рассчитываем: t_привед =

Оставляем сечение 160 мм²

4) Для проверки электродинамической стойкости жестких шин выполним механический расчет [5].

Установлено, что механический резонанс не возникает, если частота собственных колебаний шинных конструкций меньше 30 Гц или больше 200 Гц.

Для алюминиевых шин частота собственных колебаний, в Гц

(6.17)

где L- расстояние между изоляторами (длина пролета), м;

J - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси перпендикулярно направлению изгибающей силы, см⁴;

q - площадь поперечного сечения шины, см².

Определим расчетную длину пролета L, т.е. расстояние между точками крепления вдоль шины.

Если принять f_о ≥200 Гц, то

(6.18)

Расположим шины на изоляторах на ребро.

Момент инерции [5, C], в см⁴

где h – ширина шины, в см;

b – толщина шины, в см.

Площадь поперечного сечения шины, в см²:

q = h · b (6.20)

Рассчитываем момент инерции:

Проверяем шину на электродинамическую стойкость как статическую систему с нагрузкой равной наибольшей электродинамической силе.

Наибольшее удельное усилие, в Н/м

(6.21)

где I_уд – ударный ток при КЗ на шинах в точке К2, в А;

а – расстояние между осями крепления, в м;

а = 130 + b (6.22)

130 – минимально допустимое расстояние в свету между токоведущими частями для РУ 10 кВ по ПУЭ, в мм.

а = 160 +40 = 200 мм ≈ 0.2 м

Рассчитываем наибольшее удельное усилие

Изгибающий момент, создаваемый распределенной силой в пределах одного пролета, в Н·м:

(6.23)

где L – длина пролета, м.

Расчетное напряжение в материале шины, в МПа:

(6.24)

где W – момент сопротивления поперечного сечения оси, перпендикулярной направлению изгиба, в см³.

Момент сопротивления шины, расположенной на ребро, в см³:

(6.24)

Рассчитываем момент сопротивления шины

и напряжение в материале шины:

Шины считаются прочными, если расчетное напряжение меньше допустимого:

σ_доп ≥ σ_расч (6.25)

Допустимые напряжения в литературе [5].

Выбираем марку материала шины: алюминиевый сплав АД31Т1 с допустимым напряжением 200 МПа и σ_доп = 90 .

7. Выбор высоковольтного оборудования

7.1 Выбор высоковольтного выключателя со стороны 6(10) кВ

Высоковольтные выключатели устанавливаются на всех присоединениях систем электроснабжения для автоматического отключения цепей в аварийном режиме и для коммутации токов нагрузки.

Выключатель - это единственный аппарат, позволяющий автоматическое управление, т.е. действие по сигналу релейной защиты или противоаварийной автоматики.

Для отключения токов короткого замыкания в выключателях устанавливают специальные дугогасительные камеры.

Типы выключателей и их конструкция определяются способом гашений дуги.

В распределительном устройстве 10(6) кВ выбираем камеры КСО с высоковольтными выключателями типа: ВВУ-СЭЩ-Э(П)3-10-20/1000

Из условия: U_ном ≥ U _уст , (7.1)

где U_ном – номинальное напряжение высоковольтного выключателя, в кВ.

Из паспортных данных выключателя: U_ном =10 кВ

U _уст - номинальное напряжение распределительного устройства, в кВ

ИЗ главы 3.1 U _уст = 35кВ

Условие (7.1) выполняется.

Произведём расчет и выбор выключателя для вводного фидера ПС.

1) Максимальный расчетный ток по формуле (6.13) , в А:

Номинальный ток выключателя: I_ном = 1000 А,

что соответствует условию, в А:

I_ном. I_р.мах (7.2)

2) Проверяем по отключающей способности, в кА:

I_{ном.откл.} I_n,⁽³⁾, (7.3)

где I_n,⁽³⁾ – ток КЗ в точке К2, в кА

20 ≥ 8,2

Условие (7.3) выполняется.

3) Проверяем на термическую стойкость при сквозных токах КЗ, в

кА²с: В_к ≥ В_к.расч. (7.4)

_.В_к = I_T² · t_т , (7.5)

где I_т - предельный ток термической стойкости, в кА;

Из паспортных данных выключателя: I_т = 3 кА

t_т- время протекания тока термической стойкости , в с

Из паспортных данных выключателя: t_т = … c

_.В_к =

В_к.расч = I_n,⁽³⁾² ∙ t_расч , (7.6)

где I_n,⁽³⁾ – ток КЗ в точке К2, в кА

t_расч = t_р.з.+ t_ов – расчетное время КЗ, в с

t_р.з.= (от 0,12 до 2,5) – время срабатывания релейной защиты, в с

t_ов- собственное время отключения выключателя с приводом, в с

По условию селективности:

t_расч = 2,5+0,05 = 2,55 с

В_к.расч = (3,5)² · 2,55 = 31,2 кА²с

Условие (7.4) выполняется.

4) Проверяем на электродинамическую стойкость, в кА.

i_c ≥ I_уд (7.7)

где I_с - амплитудное значение предельного сквозного тока (ток электродинамической стойкости), в кА;