Курсовая работа: Электроснабжение машиностроительного предприятия. Реконструкция распредустройства

Определим постоянную времени:

Ку = 1,351

Определим ток короткого замыкания в точке К2 (для КТП №1).

Предварительно по нагреву был выбран кабель марки ААШВ сечением 150 мм

Для этого кабеля определим (по таблицам справочников или из технических данных) удельные активные и реактивные сопротивления:

Rуд150 = 0,206 Ом/км; Xуд150 = 0,074 Ом/км.

Определим ток короткого замыкания на выводах высшего напряжения трансформатора:

Определим суммарное сопротивление до точки К2:

Активные сопротивления учитывались в обоих случаях, так как не выполнялось условие: R* < X*/3.

Ток короткого замыкания в точке К2:

 Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток короткого замыкания:

Время действия защиты для РУ -6 кВ (ступень селективности) примем равным 0,5 с.

Собственное время отключения выключателя примем 0,015 с (для выключателя ВВ/TEL).

Действительное время К.З составит:

Приведенное время для апериодической составляющей составит приблизительно 0,05 с.

Для систем с источниками питания, ЭДС которых неизменна во времени, можно считать, что tп.п = tд .

Таким образом, приведенное время К.З:

.

Минимальное сечение по условию нагрева током короткого замыкания:

Ближайшее меньшее стандартное сечение: 50 мм 2.

По экономической плотности тока:

 Стандартное ближайшее сечение 150 мм 2.

По потере напряжения проверять кабель не имеет смысла по причине небольшой длины.

Таким образом, выбираем кабель  ААШв 3ģ150 - 6.

Кабель работающий параллельно к двухтрансформаторной КТП №1 выбирается аналогично.

Произведем выбор кабелей к КТП №2 и КТП №3.

Определим расчетные токи для кабелей в случае выхода из строя одного из трансформаторов:

Для КТП №2:   

Для КТП №3:   

Отметим, что расчетные мощности для КТП даны с учетом потерь в трансформаторах, причем в аварийном режиме потери возрастают пропорционально квадрату коэффициента загрузки. Учет потерь не вносит в расчет и выбор токоведущих частей каких - либо значительных изменений, поэтому на этапе курсового проектирования их можно было и не учитывать. Итак, выбираем кабель ААШв 3ģ150 - 6.

Определим токи короткого замыкания в точках К3 .

Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток короткого замыкания:

Определим токи короткого замыкания в точках К4 .

Постоянная времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток короткого замыкания:

Проверяем выбранные кабели на термическую устойчивость:

Минимальное сечение для кабеля  второй КТП по условию нагрева током короткого замыкания определяется аналогично выбору термически стойкого сечения для КТП №1.

Ближайшее меньшее стандартное сечение: 50 мм 2.

По экономической плотности тока:

 Стандартное ближайшее сечение 150 мм 2.

По потере напряжения проверять кабель не имеет смысла по причине небольшой длины.

По экономической плотности тока:

 Стандартное ближайшее сечение 150 мм 2

Проверим кабель по потере напряжения:

Потери напряжения незначительны.

Расчет токов короткого замыкания проводился в относительных единицах. Расчет для кабельной линии длиной 1, 76 км проводится аналогично, поэтому приведем значения токов короткого замыкания без расчетных формул.

Итак, ток короткого замыкания на второй шине составит: 7,39 кА, действительно, так как линия короче, то  ток будет несколько выше. Причем активным сопротивлением в данном случае принебрегли. Ударный ток короткого замыкания при коэффициенте ударном 1,4 составил на шине 14,7 кА.

Составим итоговую таблицу расчета токов короткого замыкания:

Таблица 3

Место расчета тока короткого замыкания	От источника  ПС №1		От источника  ПС №2
	Iп,кА	iуд,кА	Iп, кА	iуд,кА
Шины РУ-6 кВ	6,9	13,2	7,39	14,7
Ввод трансформатора КТП №1	6,8	12,9	7,36	14,3
Ввод трансформатора КТП №2	6,3	11,1	6,5	11,7
Ввод трансформатора КТП №3	5,8	9,8	6	10,2

Результаты полностью соответствуют теоретическим положениям. Действительно, чем меньше сопротивление, тем больше ток. Результаты в первом и во втором случае отличаются незначительно. Выбранные ранее марка и сечение кабелей при расчете токов короткого замыкания применимы и во втором случае.

Действительно, наибольшее минимальное сечение термически устойчивое к току короткого замыкания составит:

 

Ближайшее стандартное сечение 50 мм 2.

Выбрано сечение 150 мм 2.

Проверка по потере напряжения для кабеля длиной 1,76 км не требуется, так как суммарная потеря напряжения для линий  от источника питания (ПС) до трансформатора КТП №3 (самой удаленной) при длине кабелей 2 км и 0,63 км составит: , что составляет в процентном соотношении 3,7% (нормированное отклонение ∆U =5%).

Выбраны марки следующих кабелей:

Для прокладки в траншее от ЗРУ подстанции до проектируемого распред-устройства принимаем кабель: ААПл 2(3ģ185)-6. Кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной вязким (нестекающим) составом, бронированный круглыми стальными оцинкованными проволоками (защитный покров типа Пл) (АО «ВНИИКП», Москва, Россия). Примем при этом, что кабель может быть подвержен растягивающим усилиям. Общее количество кабелей: 4.

Для прокладки открыто от РУ -6 кВ до КТП принимаем кабель:

 ААШв 3(ģ150) - 6. Кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной вязким (нестекающим) составом, в защитном шланге из поливинилхлоридного пластиката (защитный покров типа Шв) (АО «ВНИИКП», Москва, Россия). Примем при этом, что для кабеля не существует опасности механического повреждения. Общее количество кабелей: 6.

Выбор и проверка шин  проектируемого распредустройства.

Выбор сечения шин производится по нагреву. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам короткого замыкания.

Суммарная нагрузка приходящаяся на шину в условиях работающего секционного выключателя (аварийный режим):

 

Определим ток при максимальной нагрузке:

Принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения 50ģ5, для которых токовая нагрузка определяется следующим образом:

 при условии расположения шин на ребро.

Проверяем сборные шины на термическую стойкость при К.З.

, где α - коэффициент термической стойкости принимаемый по таблицам.

Сечение выбранных шин 249 мм 2.

Для алюминия (сплав алюминия АД31Т) допустимое напряжение составляет 91 МПА.

Определим максимальное расчетное напряжение в материале шин:

Частота собственных колебаний шины определяется выражением:

где m - масса шины на единицу длины (кг/м), E = 6,5Ĥ10 10  - модуль упругости для сплава АД31Т (Па), J - момент инерции.

Таким образом, механического резонанса не возникнет. Проверка на электродинамическую стойкость согласно ПУЭ не требуется. Найденное значение частоты собственных колебаний приводится лишь для демонстрации того, что на практике условия, при которых механического резонанса не возникнет соблюдены.

Таким образом, шины проходят проверку по механической прочности:

  : 6,443 < 91.

1.8.  Выбор и расчет аппаратов

 

Основным заданием является реконструкция распределительного устройства. Ввиду отсутствия точных данных о помещении, в котором располагаются РУ, примем вариант замены камер КСО -272 на камеры КСО - 298.

Основные технические данные:

(Промышленный каталог 02.64.01 - 2001)

 Камеры  КСО-298  напряжением  6  и  10  кВ   предназначены   для распределительных  устройств  переменного  трехфазного  тока частотой 50 Гц  систем  с   изолированной   нейтралью   или  заземленной через дугогасительный реактор и изготовляются для нужд народного  хозяйства и для поставки на экспорт и предназначены взамен камер серий КСО-272, КСО-285, КСО 2УМ3. Камеры имеют меньшие габариты,  что  позволяет  их использовать для модернизации  и  расширения  (увеличения  количества фидеров) на уже существующих площадях РУ.

Таблица 4

Признак классификации	Исполнение камер КСО
Вид камер КСО в зависимости от установленной в них аппаратуры	С высоковольтными выключателями и электромагнитным приводом:     с высоковольтными выключателями и пружинным (двигательным) приводом;     с силовыми предохранителями;     с выключателями нагрузки;     с трансформаторами напряжения;     с разъединителями;     с силовыми трансформаторами собственных нужд;     с кабельными сборками;     с аппаратурой собственных нужд;     с ограничителями перенапряжений
Уровень изоляции по ГОСТ 1516.1–79	С нормальной изоляцией
Система сборных шин	С одной системой сборных шин
Изоляция ошиновки	С неизолированными шинами
Исполнение линейных высоковольтных вводов	С кабельными вводами; с шинными вводами (от силового трансформатора)
Род установки	Для внутренней установки в электропомещениях
Степень защиты по ГОСТ 14254–96	IP20 для наружных оболочек фасада и боковых стенок; IP30 для боковых стенок крайних в ряду камер; IP00 для остальных частей камер
Условия обслуживания	Одностороннего обслуживания

 

Таблица 5

Основные технические параметры	Значение параметра
Номинальное напряжение (линейное), кВ	6; 10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	7,2; 12
Номинальный ток главных цепей камер КСО, А	200; 400; 630
Номинальный ток сборных шин, А	630; 1000
Номинальный ток шинных мостов, А	630; 1000
Номинальный ток отключения высоковольтного выключателя, кА	20
Номинальный ток плавкой вставки силового предохранителя, А	2; 3; 5; 8; 10; 16; 20; 31,5 -160; 160 (для 6 кВ)
Номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей камер КСО (амплитуда), кА	51
Ток термической стойкости (3 с), кА	20
Номинальное напряжение вспомогательных цепей, В:
цепи защиты, управления и сигнализации постоянного и переменного тока	220
цепи трансформаторов напряжения	100
цепи освещения:
внутри камеры КСО	36

В таблицах 4 и 5 даны основные технические данные камер КСО-298.                                                                 

Максимальные расчетные токи кабельных линий, идущих от РУ -6 кВ до подстанций не превышают значения 225 А. Минимальное значение тока составляет 203,5 А. В этом случае целесообразнее было бы установить выключатели нагрузки с предохранителями ПКТ на 400 А, однако максимальный ток плавкой ставки силового предохранителя в камерах КСО - 298 составляет только 160 А.

Следовательно, примем к рассмотрению вариант с вакуумными выключателями ВВ/TEL - 10 на 400 А.

В качестве измерительного трансформатора напряжения примем к рассмотрению вариант с установкой трансформатора 3ģ3НОЛ-6 (трансформатор напряжения однофазный с литой изоляцией).

В цепи трансформатора напряжения устанавливается ограничитель перенапряжения ОПН-КР/ТЕL-6 и предохранитель ПКН 001 -10 (изготовитель допускает установку предохранителя в цепь 6 кВ).

Выбор и проверка выключателей 6 кВ сведена в таблицу 6:

Таблица 6

Параметры	Усл. обознач.	Ед. изм.	Условие выбора	Данные выключателя		Дополнительные сведения
				Расчетные	Каталог
Выбор Номинальное напряжение,	Uн	кВ		6	10	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Номинальный ток	Iн	А		560,8 215,5 222,9 203,5	630 400 400 400	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Ток отключения	Iн.откл	кА		7,39	20	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Допустимый ударный ток К.З.	iном.дин	кА		14,7	52	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Проверка Ток термической стойкости за время tном.т.с.3 с.	Iном.т.с.	кА		3,207	20	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3
Номинальная мощность отключения	Sном.откл	кВА		76,8	207,8	Вводной Отх. к КТП №1 Отх. к КТП №2 Отх. к КТП №3

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6