Электроснабжение насосной станции

   Сечение кабелей U>1000 согласно ПУЭ выбирается по экономической плотности тока j_эк, величина которой определяется из справочной таблицы в зависимости от Т_мах и типа изоляции проводника. Питающий кабель U=10 кВ будем выбирать с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией. При расчётном значении Т_мах=6651,1 час.

Из справочной таблицы определяем:

j_эк=1,2 А/мм²

 

I_расч – ток, протекающий через кабель при работе двух трансформаторов на п/ст. 

 

 

   Выбираем 3-х жильный кабель типа ААБ-10-(3х35) I_доп=90 А.

   При аварийном режиме, в случае отключении одного из трансформаторов или кабелей, через оставшейся в работе будет протекать ток: 

   I_рмах=2·I_расч=2·33,2=66,4 А. 

   Так как I_доп=90 А > I_рмах= 66,4 А, следовательно выбранный кабель допускает передачу всей нагрузки в аварийном режиме 
 
 

   6. Расчёт токов короткого  замыкания. 

   В электроустановках могут возникать  различные виды коротких замыканий, которые сопровождаются резким увеличением  тока в цепи, соединяющей источник питания с местом повреждения и снижением напряжения. Электрооборудование, которое установлено в системах электроснабжения, должно быть устойчиво к токам короткого замыкания.

   Для правильного выбора и проверки необходимо выполнить расчёт, при котором нужно определить возможные наибольшие значения токов короткого замыкания. Источником питания всегда можно считать систему бесконечной мощности Sс=∞ так как мощность любого конкретного потребителя электроэнергии неизмеримо меньше мощности питающей электросистемы. Расчёт токов короткого замыкания можно произвести в относительных единицах, при котором сопротивление всех элементов схемы, связывающих точку к.з. с источником питания, приводят к базисным условиям. Необходимо при этом задаться базисной мощность S_б и базисным напряжением U_б. За S_б обычно принимают величину, удобную для расчёта. Чаще всего S_б=100 мВА.. За U_б принимается напряжение той ступени, где произошло к.з., причём при расчёте используют среднее номинальное напряжения по шкале U_{ср. н}=0,4; 6,3; 10,5; 37; 115; 230 кВ.

   Для расчёта задаётся схема, в которой  указываются только те элементы, сопротивление которых учитываются при расчёте токов к.з.

   В нашем расчёте возьмём схему, в которой питание ТП осуществляется от ГПП завода по КЛ. В свою очередь  ГПП завода связана с питающей энергосистемы Sc=∞ по ВЛ.  

 
 
 
 
 

                    U₁=115 кВ. U2=10,5 кВ. l=2,2 км. U₃=0,4 кВ

                        l=42 км.    S_нтр=25 мВА Х₀=0,08 Ом/км S_нт2=1000 кВА

                        Х₀=0,4 Ом/км U_кз=10,5%                                     U_кз=5,5%

        ∆Р_кз=10,8 кВт. 

   Расчёт  необходимо выполнить в 3х указанных точках к.з. При расчёте тока к.з в цепях U>1000 В учитывается в основном только индуктивные сопротивления всех элементов, активными можно пренебречь вследствие их малости. Необходимо учесть активное сопротивление у кабелей так как при малых сечениях оно может быть даже больше индуктивного.

     Для  выбираемого электрооборудования  желательно принять такой режим  работы схем, при котором величины токов к.з. будут наименьшими. В реальных схемах электроснабжения для ограничения величин токов к.з. принимается раздельная работа трансформаторов на п/ст и питающих линий, то есть в нормальном режиме работы секционные аппараты на шинах п/ст отключены. Поэтому схема замещения составляется только для одной цепи, и рассчитывается в относительных единицах сопротивление всех элементов.

      

                   
 

- Определяем  в относительных единицах сопротивление  ВЛ: 

   

- Определяем  в относительных единицах сопротивление  трансформатора от ГПП:

   

   Для КЛ, сечение которой S=35 мм² рассчитывается в относительных единицах активное и индуктивное сопротивление:

 

 

         γ =32 – проводимость для алюминия. 

- Определяем  в относительных единицах активное  и индуктивное сопротивление трансформатора ТП:

 

 
 
 
 

   Производим  расчет тока к.з в точке к – 1. 

   

 

- Определяем  результирующее сопротивление для  точки к – 1: 
 

 

- Определяем  базисный ток:

 

- Определяем  действующее значение периодической  составляющей тока к.з.

 

- Определяем  амплитудное значение тока к.з.  – ударный ток: 

 

k_у =1,8 – ударный коэффициент, в случае когда не учитывается активное сопротивление. 
 
 

Производим  расчёт тока к.з. в точке к – 2. 

                                                        

- Определяем  результирующее индуктивное сопротивление:

 

- Определяем  результирующее активное сопротивление:

 

 

- Определяем  полное результирующее сопротивление:

 

Для точки  из к – 2  I_б=5,5 кА 

- Определяем  периодический ток к.з. в точке  к – 2:

 

- Для  определения k_у находим отношение:

По кривой определяем k_у=1,03. 

- Определяем  ударный ток к.з.:

 
 
 
 

Производим  расчёт токов к.з. в точке к  – 3. 

 
 

- Определяем  результирующее индуктивное и  активное сопротивление: 

 

                 

- Определяем  полное результирующее сопротивление: 

 

- Определяем  базисный ток:

 

- Определяем  периодический ток к.з.:

 

- Определяем  ударный ток:

k_у=1,3

 
 

   На  основании выполненных расчётов для точек к –1 и к – 2 необходимо определить t_пр – приведённое время к.з., которое необходимо для проверки ЭО на термическую устойчивость.

- Определяем t_пр для точки к.з. к – 1:

t_пр=t_пра+t_прп

Для определения  обеих составляющих t_пр необходимо знать: 

А) Коэффициент  затухания

           

Так как источником в схеме является система бесконечной  мощности S_с=∞, то I^//=I∞=I_п, следовательно, в нашем примере расчёта β^//=1. 

Б) Действительное время протекания тока  k_у tg=t_защ+t_выкл

t_защ – время работы релейной защиты.

t_выкл – время отключения цепи выключателем.

   Приняв  t_защ=0,1 сек, t_выкл=0,09 сек     tg=0,1+0,09=0,19

Апериодическая  составляющая приведенного времени

T_апр=0,05β^//2=0,05·1²=0,05 сек.

Периодическая составляющая приведённого времени  определяется по кривым в зависимости  от β^// и tg t_прп =0,21 сек, следовательно, t_пр=0,05+0,21=0,26 сек. 
 
 

   Для точки из к – 2: 

β^//=1       tg=0,08 

t_пра=0,05·1²=0,05 сек. 

t_прп =0,1 сек. 

t_пр=0,05+0,1=0,15 сек. 
 
 
 

7. Выбор схемы электроснабжения. 

   Схемы внутреннего электроснабжения могут  быть радиальными, магистральными или смешанные. В нашем примере выбираем радиальную схему, в которой все электроприёмники цеха присоединены к силовым распределительным пунктам СП. Применяют в основном 2 вида СП, у которых в качестве защитных аппаратов используют предохранители или автоматические выключатели. Наиболее современным типом СП являются силовые пункты с автоматическими выключателями новых серий ВА – 51, ВА – 52 типа ПР8501, которые рассчитаны на 6, 8, 10 или 12 присоединений.

   При радиальной схеме электроснабжения распределительная сеть выполняется кабелями или проводами, для которых необходимо выбрать способ прокладки.

   Шинопроводы выбираются серии ШМА – магистральные, и серии ШРА – распределительные, к которым через осветительные коробки с предохранителями или автоматами присоединяют электроприёмники цеха.      
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Расчёт и выбор  электрооборудования  при U>1000 В. 

   Для питания КТП от сети U>1000 В применяют три варианта выполнения высоковольтного ввода:

А) –  Глухое присоединение кабеля.

Б) –  Подключение трансформатора через  разъединитель и предохранитель.

В) –  Подключение трансформатора при  помощи выключателя нагрузки.

   Питающий  кабель U>1000 В был выбран ранее. После выполнения расчёта токов к.з. этот кабель необходимо проверить на термическую устойчивость.

   При проверке рассчитывается минимальное  допустимое сечение по нагреву токами к.з. S_min.

   

I_п – периодический ток к.з.

С=А_к-А_н коэффициент, для кабелей U= 6 – 10 кВ с алюминиевыми жилами с=85.

   Проверяем выбранный кабель