1.7. S
ном.т
≥S
расч.
Σ
1. Определяем оптимальную реактивную мощность, передаваемую из
энергосистемы в сеть предприятия.
Q
э1
= Р
пред
х tq φ где
Р
пред
– активная расчетная мощность предприятия (разд. №8)
Q
э1
= 21772,16 х 0,4 = 9461,86 кВАР
Если Q
расч
> Q
э1
, то необходимо определение мощности
конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности на шинах
10кВ.
При Q
расч
< Q
э1
компенсации не требуется.
9368,76 кВАР > 9461,86 кВАР
В данном случае компенсации не требуется.
2. Определяем полную расчетную мощность предприятия.
S'
пред
= √Р
2
р
+ Q
э1
;
S'
пред
=
√
21772, 16
2
+8708 , 86=
21772,36 кВА
3. Определяем мощность трансформатора для ГПП.
S
ном
= S'
пред
/ 2 х К.з
S
ном
= 21772,16/2 х 0,7 = 15551,54 кВА
Принимаем к установке 2 трансформатора ТДН-16000/110 (VI стр.191
т.8.20)
S
ном
= 16 МВА; ВН-115 кВ; НН-11 кВ; Р
хх
= 19 кВт; Р
кз
= 85 кВт.
U
к.з
=10,5%; J
к.з
= 0,7%; РПН ±16%; ±9ступеней .ВН (нейтрали).
67
Рисунок 5. Схем включения трансформатора
4. Проверим трансформатор на перегрузочную способность в
нормальном и аварийном режиме.
К
п
= S'
пред
/N х Sнт=21772,16/2х16000 = 0,68 – проходит
К
п.ав
= К
п
х2 = 21772,16/16000 = 1,36 – проходит
1,36≤1,7
На трансформаторах автоматическое регулирование напряжения под
нагрузкой производится устройством (РПН). Это устройство позволяет
изменять коэффициент трансформации в пределах 20%. Ответвления
предусматриваются на обмотках высшего напряжения имеющего меньший
рабочий ток. На трансформаторах 110кВ регулируемая часть обмотки
находится со стороны нейтрали, что позволяет снизить изоляцию
переключающего устройства. Чтобы обеспечить постоянную величину со
стороны Н.Н. у зажимов обмотки трансформатора (с магнитной связью
обмоток), при изменении В.Н., необходимо изменить число витков обмотки
высшего напряжения так, чтобы поддерживать неизменной ЭДС на один
виток, т.е. индукцию в магнитопроводе.
68
При увеличении высшего напряжения для сохранения индукции число
витков следует увеличить.
Устройство РПН может быть выполнено по двум схемам:
С токоограничивающим резистором или без токоограничивающих
резисторов (рисунки 6а) и 6б)).
Рисунок 6 РПН а) с токоограничивающим резистором, б) без
токоограничивающего резистора
Переключающие устройства РПН второго типа более совершенны. Они
относятся к быстродействующим устройствам. Размеры резисторов
небольшие т.к. рассчитаны на кратковременные токи и все устройство может
быть выполнено компактным. Контакты переключения находятся в масле
или вакуумных камерах, а механизм переключения снабжен мощными
пружинами, которые обеспечивают большую скорость переключения.
69
3.8 Расчет КЛ внутризаводских сетей
Для передачи электроэнергии от ГПП предприятия до РП или ЦТП
применяют, как правило, кабельные линии, которые составляют
внутризаводскую сеть. Кабельные линии прокладывают различными
способами: в земляных траншеях, кабельных каналах и туннелях по
эстакадам и галереям.
Марку кабеля выбирают в зависимости от характеристик грунта на
предприятии и условий прокладки.
Длину кабельных линий берем из генплана предприятия, добавляем 8-
10% на змейку при укладке, плюс по 5м на каждую концевую заделку.
Расчет проведем на примере цеха вулканизации.
Для этого необходимо найти расчетную, полную мощность РП2.
S
расч.РП1
=
√
Р
2
расч . РП 1
+Q
2
расч . РП 1
; где
Р
расч.РП2
– активная мощность всех ЭП РП2
Q
расч. РП2
- реактивная мощность всех ЭП РП2
Р
расч.РП1
= К
м
х Р
см
А + Р
см
В + Р
ВВЭП
Для определения К
м
определим средневзвешенный К
и
; Р
расч
А; N
э
для
РП2.
Данные Р
см
А; Р
уст
А; Р
см
В; Q
см
В; Q
см
А возьмем из раздела №3 табл. 3.1 и
3.2 для цеха №6.
К
и
= Р
см
А / Р
уст
А = 543/1810 = 0,3
N
э
= 36 (раздел 1 табл.1.1 цех №6)
К
м
= 1,22 (I стр.48 т.2.6)
Р
см
В = 102 кВт
В цехе вулканизации установлено 3 асинхронных двигателя.
70
Р
расч.РП1
= 1,22 х 543 + 102 + 637,5 = 1401,96 кВт
Q
расч. РП1
= 819,9 + 154 + 260,1 = 1234кВАР
S
расч. РП1
=
√
1401, 96
2
+1234
2
=
1867,68 кВА
I
расч. РП1
= S
расч
/
√
3U
=
1867 , 68/
√
3×10
= 107,95А
I
max расч. РП1
= I
расч
х 2 = 107,95 х 2 = 215,9А
По данным расчета рассчитаем токи РП-2 с учетом ВВ ЭП и токи
остальных цехов.
Определим максимальный расчетный ток АД для выбора кабеля от РП1
до АД установленного в цехе вулканизации. Данные АД возьмем из раздела
№8 т.1.
I
расч.АД
= Р
ном
/
√
3
х U х cosφ х А;
I
расч.АД
= 250 /
√
3
х 10 х 0,9 х 0,95 = 18,3А
Для СД подключенных к РП-2
I
расч.СД
= 800 /
√
3
х 10 х 0,9 х 0,85 = 60,45А
Выбор сечения кабеля до РП-1 от ГПП
Выбираем марку кабеля.
Кабели прокладываются в траншее, в песчанно – глинистом грунте
влаж-ностью 8-12%, агрессивность среды средняя, с наличием блуждающих
токов и растягивающих усилий в грунте.
Выбираем кабель напряжением 10кВ с 3 алюминиевыми жилами в
бумажной обедненно - пропитаной изоляции, в свинцовой оболочке,
бронированой 2 оцинкованными лентами, с наружным покровом марки
АСПлУ (VI стр. 103).
71
Сечение кабеля выбирают исходя из 4 расчётных условий:
1. По нагреву расчетным током.
2. По экономической плотности тока.
3. По потере напряжения в нормальном и аварийном режиме.
4. По нагреву от кратковременного выделения тепла током К.З.
1. Длительный допустимый нагрев максимальным расчетным током.
I
дл.доп.
≥I
расч.
По таблице 1.3.16 ПУЭ выбираем сечение кабеля. Для принятой
расчетной нагрузки каждая питающая линия выполняется одним кабелем,
сечением 120мм
2
3х120мм
2
; I
дл. доп.
= 240А.
240А≥215,9А
Для принятых условий учитываем коэффициент:
а) На температуру среды К
ср
: температура земли для максимальной
нагрузки +15,7
0
С. (т. 1.3.3. ПУЭ)
К
ср
= 1,09
б) На теплов сопротивления почвы (т.1.3.3. ПУЭ)
К
поч
= 0,87
в) На допустимую перегрузку кабеля в после аварийном режиме,
коэффициент = 0,8, длительность максимума 3 часа в сутки (т. 1.3.2 ПУЭ).
К
перег.
= 1,25
г) На количество работающих кабелей лежащих в одной траншее (п.
1.3.26 ПУЭ).
К
кол
= 1
72
Находим общий коэффициент
К = К
ср
х К
поч
х К
перег
х К
кол
;
К = 1,09 х 0,87 х 1,25 х 1 = 1,18
Находим допустимый ток с учетом коэффициента
I'
доп.
= I
дл.доп.
х К; I'
доп.
> I
расч
I'
доп.
= 240 А х 1,18 = 283,2 А
283,2 А > 215,9 А
2. Выбираем по экономической плотности тока.
F
эк
= I
норм
/ J
эк
; где
F
эк
– экономическое обоснованное сечения, по минимуму затрат на
строительство и эксплуатацию КЛ мм
2
I
норм
– ток линии в нормальном режиме, А
J
эк
– экономическая плотность тока, А/мм
2
. Определяется в зависимости
от числа использования максимума активной нагрузки в час Т
м
. Число
использования Т
м
предприятия определяем по справочнику (I стр. 46 т.2.3).
Т
м
= 4370,
Тогда J
эк
по 1.3.36 ПУЭ для кабелей с алюминиевыми жилами будет:
J
эк
= 1,4А/мм
2
I
нор.р.
= S /
√
3
U = 1867,68 /
√
3×10
= 107,83 А
F
эк
= 107,83 / 1,4 = 77,02 мм
2
Выбираем кабель сечением 95 мм
2
. Из двух условий выбираем кабель
сечением 120 мм
2
.
3. Проверяем выбранный кабель на потерю напряжения
73
∆U
расч.
≥ ∆U
доп
, где
∆U
расч
– расчетная потеря напряжения в КЛ%
∆U
доп
– допустимая потеря напряжения в КЛ% ∆U
доп
= 5%
∆U
расч
=
√
3
х I
расч.
х ℓ х (r
уд.
х cosφ + X
уд.
х sinφ)
r
уд.
= 0,27 Ом/км
X
уд.
= 0,08 Ом/км (VII стр. 93. т. 8.2 и 8.3)
ℓ = 72 м по генплану предприятия, плюс 10%, плюс 10м
∆U
расч
=
√
3
х 215,9 х 0,072 х (0,27 х 0,5 + 0,08 х 0,86) = 5,48 В
∆U% = ∆U / U
ном.
х 100%
∆U% = 5,48 / 10 х 10
3
х 100% = 0,06%
0,06% < 5%
4. Проверяем выбранный кабель на термическую стойкость к токам
К.З.
S
min
= I∞
к.з.
х
√
t
пр
/ С; где
S
min
– минимальное сечение кабеля
I∞
к.з.
= I
п.о
– установившееся значение тока К.З. (р.14)
t
пр
– приведенное время К.З.
С – коэффициент разности выделенной теплоты до и после К.З. Для
кабелей с алюминиевыми жилами напряжением 10кВ. С = 85
t
пр
= t
выкл
+ t
з
= 0,055 + 3 = 3,055
t
выкл
– время выключения выключателя ( I стр.201)
t
з
– время действия защиты
74
S
min
= 2530 х
√
3 ,055
/ 85 = 52 мм
2
Выбранный кабель сечением 3х120 удовлетворяет по термической
устойчивости.
К прокладке в траншее принимаем кабель марки АСПлУ сечением
120мм
2
.
Выбор сечения кабеля от РП-2 до ВВ СД.
Питание к ВВ СД будет подводиться в трубах в бетоне. Температура
окружающей среды t = 25
0
С. Выбираем марку кабеля ААШпсУ. Сечение
выбирают исходя из 4 расчетных условий аналогичных для предыдущего
случая.
1. Длительно допустимый нагрев максимальным расчетным током.
I
дл.доп.
≥ I
р.СД
I
р.СД
= 18,3 А.
По т.1.3.18.ПУЭ выбираем сечение кабеля 16мм
2
(3х16мм
2
) I
дл.доп.
= 46А
Найдем I'
дл.доп
с учетом поправочных коэффициентов: К
ср.
; К
перег
; К
кол
К
ср.
= 1 К
перег
= 1,1 К
кол
= 1
К = 1 х 1,1 х 1 = 1,1
I'
дл.доп
= 46 х 1,1 = 50,6 А
50,6 А > 18,3 А
2. Выбираем кабель по экономической плотности тока.
S
эк
= I
р.СД
/ J
эк
J
эк
= 1,4А/мм
2
75
S
эк
= 18,3 / 1,4 = 13,07 мм
2
3. Проверяем выбранный кабель по потере напряжения.
∆U
расч
≥ ∆U
доп
∆U
доп
= +5%-10%
∆U =
√
3
х I
р.
(r х
cosφ + X х sinφ)
r = r
o
x ℓ cosφ = 0,9 X = X
o
x ℓ sinφ = 0,43
r
o
= 0,64 ℓ = 10,2м Х
о
= 0,38
r = 0,64 х 0,1 = 0,064 Х = 0,38 х 0,1 = 0,038
∆U =
√
3
х 18,3 х (0,064 х 0,9 + 0,038 х 0,43) = 2,34 В
∆U% = ∆U /U
ном
х 100% = 2,34 / 10 х 10
3
х 100% = 0,02%
5% > 0,02%
5. Проверяем выбранный кабель на термическую стойкость токам К.З.
S
min
= I"
АД
х
√
t
пр
/ С; где
I ∞
К.З. =
I"
АД
– установившее значение К.З. одного АД
S
min
= 110,4 х
√
0 ,65
/ 85 = 1,04мм
2
Выбранный кабель (3х16мм
2
) удовлетворяет по условиям на
термическую устойчивость токам К.З.
К прокладке принимаем кабель марки ААШпсУ–(1(3х16)).
76