j = 1,4;
2 в знаменателе указывает на то, что режим работы сети нормальный, работают два источника питания параллельно. Однако, приняв сечение без учета аварийной ситуации (отключение одного из вводов), кабель будет нести уже двойную нагрузку, то есть перегрузка составит 100%, что недопустимо, так как в этом случае предприятие полностью теряет питание - отключен один из вводов и выведен из строя кабель второго источника. Таким образом, вести расчет без учета аварийной ситуации становится неоправданным, так как при этом нарушаются начальные условия надежности, поэтому расчет велся на одну нить двухкабельного проводника (при желании можно было рассматривать 2 нити, результаты расчета в этом случае не отличаются от вышеприведенных).
Следовательно, сечение кабеля по экономической плотности тока составит 200 мм 2. Стандартное ближайшее сечение составляет 185 мм 2.
Определим потери напряжения в двухниточной кабельной линии в нормальном режиме:
Длина кабельной линии принята 2 км. Очевидно, что потери в кабельной линии длиной 1, 76 км будут меньше, поэтому расчет потери напряжения не производим.
Отклонение (снижение) напряжения, таким образом, составит приблизительно 3%- результат удовлетворительный, так как нормированное отклонение (снижение) напряжения составляет 5%.
По механической прочности кабели выбираются исходя из того, что минимальное значение сечения в таблице уже является механически стойким, следовательно, сечение 185 мм 2 является механически стойким.
По короне кабельные линии 6-10 кВ не проверяются ввиду отсутствия этого явления.
Итак, выбираем кабель, связывающий распределительное устройство подстанции и распределительное устройство проектируемого предприятия, для первого и второго источников питания:
Кабель ААПл 2(3ģ185)-6 (АО «ВНИИКП», Россия).
Дальнейшие расчеты по выбору токоведущих частей будут вестись параллельно с расчетом токов короткого замыкания.
Выбираем кабельную линию от проектируемого распределительного устройства до КТП №1:
Суммарная расчетная мощность КТП №1 составляет:
Sp = 2239,9 кВА.
При этом на шинах НН подстанции установлены две ККУ с суммарной мощностью 804 кВАр.
Определяем сечение линии по нагреву:
Выбираем кабель той же марки, но уже для прокладки в воздухе.
ААШв 3ģ150 - 6. Допустимый ток 225 А.
В данном случае введения поправочных коэффициентов не требуется
Определим минимальное сечение термической стойкости кабельной линии:
для этого необходимо составить схему замещения, рассматриваемого случая:
Рисунок 1
На рисунке 1 изображена схема замещения для расчета токов короткого замыкания сети выше 1 кВ. Точки короткого замыкания определены соответственно на шинах РУ - 6 кВ, а также у выводов обмоток высшего напряжения у трансформаторов КТП (ввиду однотипности кабельных линий к КТП выбрано 3 точки короткого замыкания, так как расчет для параллельно работающих кабелей будет однотипным). Длины кабельных линий выбраны условно по причине отсутствия генплана предприятия.
Считаем, что ЭДС источников питания неизменны. Здесь необходимо отметить, что ничего общего нет между нахождением сопротивления системы бесконечной мощности, которая приравнивается к нулю в сетях высшего напряжения, когда источник короткого замыкания приближен к месту короткого замыкания и нахождением сопротивления по заданному току короткого замыкания на шинах подстанции. В нашем случае ток задан для шин подстанции, в этом случае отклонение периодической составляющей тока короткого замыкания от начального значения не превышает 10%.
В задании на проектирование не указаны типы выключателей на подстанциях, питающих РУ -6 кВ. Кроме того, не задано начальное значение сверхпереходного тока короткого замыкания. Учитывая то, что в сетях промышленных предприятиях обычно периодическая составляющая считается неизменной, то . Следовательно, по этим данным можно приблизительно оценить мощность питающей системы. Определим x*расч для турбогенераторов:
x*расч = 0,6 (по таблицам справочников).
Учитывая тот факт, что сверхпереходные значения токов короткого замыкания для двух источников одинаковы, следовательно, и мощности питающих систем одинаковы. Очевидно, что источники работают параллельно при отключенных секционных разъединителях[1], следовательно, будем рассматривать работу двух источников раздельно.
Определим ток короткого замыкания в точке К1:
Определяем сопротивление системы:
За значение базисной мощности в электроустановках напряжением выше 1 кВ рекомендуется принимать Sб = 10000 МВА.
Uб = 6,3 кВ.
Определяем базисный ток:
Кабельная линия от ЗРУ подстанции до проектируемого распредустройства:
Определим сопротивление системы:
Действительно, если проверить кабель (от ПС до РУ) на термическую стойкость по данному значению то минимальное сечение будет несколько меньше, чем рассчитанное выше.
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 .
Определим токи короткого замыкания в точках К4 .
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.
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:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
