Электроснабжение промышленных предприятий

            r_*3=r_*4=1,27·14·40/115²=0,05

      Трансформатор ГПП по формуле (57)

            r_*5=r_*6=60·10^-3·40/10²=0,024 Ом

      Найдём  индуктивное сопротивления по формуле (58)

      

 Ом

      Суммарное сопротивление до точки К2 по формуле(59 - 60).

            r_*рез=0,05/2+0,024/2=0,037 Ом

            х_*рез=0,0285+0,301+0,05/2+0,042/2=0,376 Ом

      Так как Х_хрез/3<r_*рез то активные сопротивления необходимо учитывать:

      Находим полное сопротивление по формуле:

      z_*рез =

      Ток короткого замыкания в точке К2 по формуле(53)

        I _К2= 2,2/0,376=5,85 кА

      Определяем  ударный ток КЗ в точке К2 определяем по формуле (54)

      К_уд=1,7 при х_рез/ r_*рез=10,16

      i_уд=1,7·√2·5,85=14,07 кА

      Мощность  короткого замыкания в точке К3 определяем по формуле (55)

      S_к2=√3·10,5·5,85=106,4 МВА 
 

      

      

          Расчёт тока КЗ в точке К3

          Выбираем базисное напряжение согласно методичке

      Uб=Uср=10,5кВ

      Мощность  генератора энергосистемы S_б= 40МВА

      Найдём  базисный ток согласно (48)

      I_б = 40/1,73·10,5=2,2 кА 

    Определяем  сопротивления элементов схемы замещения в базисных величинах. Сопротивления энергосистемы, трансформатора, воздушных линий и трансформатора ГПП такие же, как и при расчете точки К2  

    

 Ом;  Ом;

    

 Ом;  Ом;

    

 Ом;  Ом;

    Определяем  сопротивление кабельных линий  от ГПП до ближайшей цеховой ТП ( участок ГПП-ТП5.1., l=0,081 км, кабель ААБ 3×95мм²) по формуле (2.13)

    

 Ом

      

 Ом

      r_*рез=0,287/2+0,0738/2+0,07/2=0,2154 Ом

      х_*рез=0,042+0,105+0,16/2+0,412/2+0,01/2=0,438 Ом

      Так как Х_хрез/3>r_*рез то активные сопротивления можно не учитывать

      Ток короткого замыкания в точке К3по формуле (48)

      I _К3= 2,2/0,433=5,1 кА

Определяем ударный ток КЗ в точке К3 определяем по формуле (49)

      К_уд=1,7 при х_рез/ r_*рез=8,66

      i_уд=1,7·√2·5,1=12,26 кА

Мощность короткого  замыкания в точке К3 определяем по формуле (50)

      S_к3=√3·10,5·5,1=92,75 МВА

              

      Расчет токов короткого замыкания в точке К4

    Определяем  активное сопротивление трансформатора в относительных единицах  по формуле (66)

                            

 ,                                 (65)

    где         - потери мощности в трансформаторах, кВт; 

                   - номинальная мощность трансформатора, кВА. 

          В именованных единицах по формуле (66)

                                     мОм                            

    Определяем  индуктивное сопротивление по формулам (68 - 69)

    

                                 

      

    

мОм 

                                      мОм                             

    Для предварительного определения сечения  шин ТП определяем значение тока при номинальной загрузке трансформатора по формуле (69)

    

А

    Принимаем сечение шин ( 2 полосы 80×10мм²) 1600мм² 

     мм и  м;

    Определим активное и индуктивное сопротивление шин(69 - 70).

    

мОм

    

мОм

    

мОм;

    Определяем  суммарное сопротивление цепи КЗ формуле(71 - 72).

    

мОм

    

мОм

    

мОм

    Определяем ток короткого замыкания

                      

кА                            (48)

    Определяем  ударный ток по формуле (49)

      К_уд=1,5 при х_рез/ r_*рез=3,84

    

кА.

      
 
 

Выбор и проверка шин на стороне 10кВ 

    В РУ с напряжением более 1000 В шины изготавливают из алюминия и меди. Они могут иметь круглое, прямоугольное и коробчатое сечение. В закрытых электроустановках устанавливают медные жилы только в особых случаях. В открытых – при агрессивной среде. Обычно в распределительных устройствах применяют алюминиевые шины. В закрытых установках напряжением до 35 кВ устанавливают шины прямоугольного сечения из алюминия, в открытых – круглые, многопроволочные, сталеалюминевые. Для токов более 3000 А применяют шины коробчатого сечения.

    

    При монтаже жилы каждой фазы делят на отдельные участки, соединяемые гибкими перемычками – компенсаторами.

    Среднюю точку каждого пролёта шин  между двумя компенсаторами глухо крепят на соответствующем изоляторе. На других изоляторах на шинодержателях ставят приспособления для продольного перемещения шин вызываемого их

температурой. Для предохранения контактных соединений от окисления температура окружающей среды не должна превышать 70⁰ С.

    Шины  выбирают по максимальному рабочему току, а проверяют на электродинамическую и термическую устойчивость.

    Выбор шин произвели при расчете  токов короткого замыкания. Производим проверку шин на электродинамическую устойчивость.

    При протекании больших токов токоведущие  части и конструкции испытывают большие механические усилия, которые могут привести к разрушению электрических аппаратов.

     

    Рисунок 4 - Схема расположения шин

    Определяем  силу, действующую на фазу “b”, которая  находится в наиболее тяжёлых условиях. 
 
 

    Определяем  расчетный ток для выбора шин

                      

А        (75)

    Выбираем шины сечением  и допустимый ток А.

    Электродинамическое воздействие ударного тока короткого  замыкания при трехфазном коротком замыкании определяется силой взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока .

    Определяем  наибольшую силу действующую на шину средней фазы при условии расположения шин в одной плоскости

          

H,       (76)

    где: а – среднегеометрическое расстояние между фазами, см.

                l – расстояние  между изоляторами, см.

                l =1000мм, а = 350мм.

      

    Определяем  изгибающий момент:

                            

                             (77)

      Определяем момент сопротивления

                            

см².                       (78)

    где       b – высота шины, см;

               h – ширина шины, см.

    Определяем  напряжение в металле:

                            

, мПа                                (79)

    Если δ_расч меньше δ_доп , то по электродинамическому действию токов короткого замыкания шины проходят.

    Производим  проверку шин на термическое воздействие  токов короткого замыкания.

    Допустимый  нагрев шин составляет τ = 200⁰ С.

      Определяем температуру нагрева  шин рабочим током 

                                   ºС      (80)

    По  графику кривых находим значение интеграла Джоуля

                                               А·см/мм²

    Определяем конечное значение интеграла Джоуля

А²∙с/мм²  (81)

    где     s - сечение шины, мм². 

    По  графику определяем конечное значение интеграла Джоуля

                                                         ºС

    По  кривым находим температуру нагрева. τ_к =С. Поскольку τ_к< τ_доп, то шины проходят по термическому воздействию токов короткого замыкания.

          

При использовании  выше перечисленных формул получаем следующие 

данные. 

    Определяем  расчетный ток для выбора шин  по формуле (75)

          

А         

    Выбираем  шины сечением 40×4 с А. 

    Определяем  наибольшую силу действующую на шину средней фазы при условии расположения шин в одной плоскости по формуле (76)

    

H,

    

    

      

    Определяем изгибающий момент по формуле(77)

    

      Определяем момент сопротивления по формуле(78)

    

см²

    Определяем  напряжение в металле по формуле (79)

    

мПа

    Поскольку δ_расч меньше δ_доп (41,3<80), то по электродинамическому действию токов короткого замыкания шины проходят.

    Производим  проверку шин на термическое воздействие  токов короткого замыкания.

    Допустимый  нагрев шин составляет τ = 200⁰ С.

      Определяем температуру нагрева  шин рабочим током по формуле (80)

                                   ºС