Вибираємо дані шинопроводу ШРА1 та перерізи кабелів КЛ1···КЛ3

4.1. Шинопровід ШРА1:

За даними підрозд.1.1: : Р_р.ШРА1 = 96,005 кВт; Q_р.ШРА1 = 75,075 кВ·Ар.

Знаходимо розрахункову потужність за виразом (12) та розрахунковий струм за виразом

, (13)

де = 0,38 кВ – номінальна напруга електричної мережі:

кВ·А.

За таблицею Д1.5 вибираємо шинопровід ШРА79У3 з номінальним струмом І_н = 250 А.

4.2. Кабель КЛ1:

Знаходимо розрахунковий струм в цьому кабелі. Розрахункові потужності на боці 10 кВ кожного трансформатора ТП розраховуємо за виразами:

, (14)

, (15)

де ΔР_т, ΔQ_т, – втрати активної та реактивної потужностей у силовому трансформаторі ТМ-160/10.

Величини ΔР_т та ΔQ_т знаходимо за формулами

,

,

Маємо:

кВт,

кВ·Ар,

Підставивши величини ΔР_т.і та ΔQ_т.і у формули (14), (15), одержимо:

кВт,

кВ·Ар.

Знаходимо розрахункову потужність за виразом (12) та розрахунковий струм за виразом (13):

кВ·А.

Вибір перерізу кабелю для нормального режиму роботи здійснюємо за умовою

І_р≤ К₁К₂І_д, (16)

де К₁, К₂ – поправкові коефіцієнти на температуру та кількість кабелів.

За даними таблиці 1.8 за розрахунковою температурою 20 ^оС знаходимо К₁ = 0,96, а даними таблиці 1.9 для двох кабелів – К₂ = 0,9.

Маємо: І_р ≤ 0,96 · 0,9І_д = 0,864 І_д .

За даними таблиці 1.6 обираємо кабель ААБлУ10 – (3x16) з тривало допустимим струмом 80 А. Умова (16) виконується:

4,503 А < 0,864 · 80 = 69,12 А.

Вибір перерізу кабелю для післяаварійного режиму роботи здійснюємо за умовою

І_р.а≤ К₁К₂ К₃І_д, (17)

де І_р.а = 9,006 – розрахунковий струм в кабелі у післяаварійному режимі;

К₃ = 1,2 – поправковий коефіцієнт перевантажувальної здатності кабелю за даними таблиці 1.10 (початкове значення коефіцієнта завантаження К_з = 4,503 : 80 = 0,056, максимальна тривалість перевантаження – 6 год.)

Маємо:

9,006 < 0,96 · 0,9 · 1,2 · 80 = 82,944 А.

Умова (17) виконується.

4.3. Кабель КЛ2:

Розрахунковий струм в нормальному режимі буде таким же, як і для ШРА1: .

За таблицею Д1.7 вибираємо кабель АВВГ1-(4×95) з тривало допустимим струмом 190 А. Умова (16) виконується: 185,173 А < 190 А.

4.4. Кабель КЛ3:

Приймаємо розрахункові потужності однієї компресорної установки рівними їх номінальним потужностям. За даними таблиці 1.1 маємо:

Р_р.Д1 = Р_н.Д1= 28 кВт; Q _р.Д1 = Q _н.Д1 = Р_н.Д1tg _; Q _р.Д1 = 28 · 0,75 = 21 кВ·Ар.

Знаходимо розрахункову потужність за виразом (12) та розрахунковий струм за виразом (13).

кВ·А.

За даними таблиці 1.8 за розрахунковою температурою 25 ^оС знаходимо К₁ = 1,0, а для одного кабелю К₂ = 1,0.

За таблицею Д1.7 вибираємо кабель АВВГ1-(4×16) з тривало допустимим струмом 62 А. Умова (16) виконується:

50,962 А< 1 · 1 · 62 = 62 А .

5. Знаходимо усталене відхилення напруги на затискачах електродвигуна Д1 (рис. 1.1).

5.1.Знаходимо втрату напруги в КЛ2 за виразом

, (18)

де L_i – довжина і-ї лінії;

Р_і, Q_i – активне та реактивне навантаження і-ї лінії відповідно;

r₀, x₀ – питомі опори лінії;

U_і – фактичний рівень напруги.

Маємо: L_КЛ2= 0,04 км – рис. 1.1; r₀ = 0,32 Ом/км; = 0,0602 Ом/км – таблиця 1.7; Р_р.КЛ2 = 96,005 кВт; Q_р.КЛ2 = 75,075 кВ·Ар – підрозд. 1.1; U_i = 390 В – за умови.

5.2.Знаходимо втрату напруги в КЛ3 за виразом (18).

Маємо: L_КЛ3= 0,006 км – рис. 1.1; r₀ = 1,91 Ом/км; x₀ = 0,0625 Ом/км – таблиця Д1.7; Р_р.КЛ3 = 28 кВт; Q_р.КЛ2 = 21 кВ·Ар – підрозд. 4.4; U_i = 390 В – за умови.

5.2.Знаходимо напругу на затискачах Д1:

;

= 390 – 0,361 – 0,843 = 388,796 В.

5.3.Знаходимо усталене відхилення напруги на затискачах Д1:

Відповідь:

1. Розрахункові навантаження складають:

– для ШРА1: Р_р.ШРА1 = 96,005 кВт; Q_р.ШРА1 = 75,075 кВ·Ар;

кВ·А;

– для КЛ2: Р_р.КЛ2 = 96,005 кВт; Q_р.КЛ2 = 75,075 кВ·Ар; кВ·А.

– на шинах 0,4 кВ ТП:

Р_р.0,4 = 144,29 кВт; Q_р.0,4 = 43,416 кВ·Ар;

2. Для компенсації реактивної потужності вибираємо дві БК типу УКРП-0,4-100-10УЗ номінальною потужністю 100 кВ·Ар (по одній на кожну секцію шин); Q_БК = 2 · 100 = 200 кВ·Ар.

3. На ТП вибираємо трансформатори типу ТМ-160/10.

4. Вибираємо шинопровід ШРА79У3 з номінальним струмом І_н = 250 А та кабелі:

КЛ1 – АБлУ10 – (3x16); КЛ2 – АВВГ1 – (4x95); КЛ3 – АВВГ1 – (4x16).

5. Усталене відхилення напруги на затискачах Д1 складає 2,312%.

Завдання 2:

Визначити напругу нульової послідовності в кінці одноланцюгової ЛЕП через t=0,4 с від початку двофазного на землю короткого замикання (КЗ) у точці (посередині ЛЕП) розрахункової схеми (рис. 1.2), вихідні дані якої представлені нижче. Розрахунок параметрів схеми заміщення виконати в іменованих одиницях за наближеним зведенням.

Рисунок 1.2. Розрахункова схема

Вихідні дані розрахункової схеми:

Г: ТВФ-63-2 У3 до КЗ – номінальний режим

Т1: ТДС-80/110

Т2: ТДН-40/110

ЛЕП:

Типові криві для визначення періодичної складової струму КЗ у довільний момент часу наведено на рисунку Д1.1.

а б

Рисунок Д1.1. Типові криві для визначення періодичної складової струму КЗ в довільний момент часу

Рішення 2:

1. На розрахунковій схемі позначаємо номінальні напруги трансформаторів Т1 і Т2 та ступені напруг I, II, III (рис. 1.3).

Рисунок 1.3. Розрахункова схема з позначенням напруг трансформаторів та ступенів напруг

2. Оскільки за умовою завдання розрахунок параметрів схеми заміщення потрібно виконати в іменованих одиницях за наближеним зведенням, то в розрахункових формулах використовуємо замість номінальних паспортних даних напруг елементів середні номінальні напруги для ступенів:

За основну приймаємо ступінь II з базисною напругою

Розрахунки проводимо з точністю до третього знака після коми.

3. Будуємо для однієї фази схему заміщення (рис. 1.4) прямої послідовності (її параметри позначаємо індексом – «(1)»).

Рисунок 1.4. Схема заміщення прямої послідовності

4. Розраховуємо параметри елементів схеми заміщення прямої послідовності і наносимо їхні значення на схему заміщення (рис. 1.4):

– е.р.с. та індуктивний опір генератора Г

– індуктивний опір трансформатора Т1

– індуктивний опір половини ЛЕП

5. Результуючі схема заміщення (рис. 1.5) та індуктивний опір прямої послідовності

Рисунок 1.5. Результуюча схема заміщення прямої послідовності

6. Будуємо схему заміщення (рис. 1.6) зворотної послідовності (її параметри позначаємо індексом – «(2)»).

Рисунок 1.6. Схема заміщення зворотної послідовності

7. Розраховуємо параметри елементів схеми заміщення зворотної послідовності:

– індуктивний опір генератора Г

– індуктивні опори трансформатора Т1 та ділянки лінії

8. Результуючі схеми заміщення (рис. 1.7) та індуктивний опір зворотної послідовності

Рисунок 1.7. Результуюча схема заміщення зворотної послідовності

9. Будуємо схему заміщення (рис. 1.8) нульової послідовності (її параметри позначаємо індексом – «(0)»).

Рисунок 1.8. Схема заміщення нульової послідовності

10. Розраховуємо параметри елементів схеми заміщення нульової послідовності:

– індуктивний опір ділянки лінії

– індуктивний опір трансформатора Т2

– індуктивний опір трансформатора Т1

11. Результуючі схеми заміщення (рис. 1.9) та індуктивний опір нульової послідовності

Рисунок 1.9. Результуюча схема заміщення нульової послідовності

12. Будуємо комплексну схему заміщення (рис. 1.10) та розраховуємо її результуючий опір

Рисунок 1.10. Комплексна схема заміщення

13. Струм прямої послідовності в початковий момент часу t=0:

14. Для визначення струму прямої послідовності через 0,4 с від початку КЗ використовуємо типові криві для генераторів з тиристорною системою збудження (рис. Д1.1). Знаходимо відношення струму до номінального струму генератора, приведеного до базисної напруги

15. За типовими кривими (рис. Д1.1) визначаємо криву зі значенням кратності струмів та для t=0,4 с знаходимо по вертикальній осі значення за схемою.

16. Знаходимо струм прямої послідовності

17. За комплексною схемою заміщення (рис. 1.10) знаходимо струм нульової послідовності для t=0,4 с, використовуючи правило чужого опору:

Цей струм протікає також в схемах (рис. 1.9 та рис. 1.8).

18. Для визначення напруги нульової послідовності в кінці ЛЕП (точка «а» на рис. 1.8) потрібно спочатку знайти розподіл струму по ділянках схеми (рис. 1.8), а саме струм

19. Напруга нульової послідовності в кінці ЛЕП визначається в схемі нульової послідовності за другим законом Кірхгофа (точка «а» на рис. 1.8)

Відповідь:

Напруга нульової послідовності складає

Завдання 3:

Побудувати графіки залежностей техніко-економічних показників дугової сталеплавильної печі від струму вторинної обмотки та визначити зону економічної роботи печі.

Вихідні дані:

Номінальна потужність пічного трансформатора S_тр = 8,0 МВА;

Номінальна вторинна напруга U₂ = 310 В;

Приведений активний опір мережі живлення r_КЗ = 1,6 мОм;

Приведений реактивний опір мережі живлення x_КЗ = 3,8 мОм.

Рішення 3:

Обчислимо номінальний струм вторинної обмотки трансформатора, кА:

, (1.1)

де S_тр – потужність пічного трансформатора, МВА;

U_2н – вторинна напруга трансформатора, В.

кА.

Обчислимо струм короткого замикання (КЗ) дугової печі, кА:

, (1.2)

де x_КЗ, r_КЗ – відповідно приведений реактивний та активний опір КЗ.

кА.

Визначення електричних показників ДСП.

Проведемо розрахунок електричних показників для одного із значень І_2. Для прикладу візьмемо значення струму I₂=4,341 кА.

Визначимо активну потужність установки, кВт:

, (1.3)

кВт.

Визначимо втрати активної потужності, кВт:

, (1.4)

кВт.

Визначимо потужність, яка виділяється в дузі, кВт:

, (1.5)

кВт.

Визначимо повну потужність, кВА:

, (1.6)

кВА.

Визначаємо коефіцієнт потужності:

, (1.7)

.

Визначаємо реактивну потужність, квар:

(1.8)

квар.

Визначаємо електричний ККД установки, %:

, (1.9)

%.

Теплові втрати P_Т (кВт) є незалежними від струму печі і приблизно знаходяться за виразом:

(1.10)

де Р_Д.max ─ максимальне значення потужності, яка виділяється в дузі, кВт.

кВт.

Аналогічно знаходимо значення показників для інших струмів I₂, отримані результати зводимо в таблицю 1.2.

Таблиця 1.2. Електричні показники ДСП

I2, кА	Pакт, кВт	ΔP, кВт	Pд, кВт	S, кВА	cosφ	tgφ	Q, квар	ηел.	Uд, В
	0,000	0,000	0,000	0,000		-	0,000		178,98
4,341	2320,847	90,447	2230,400	2330,767	0,996	0,093	215,839	0,961	171,271
8,682	4581,659	361,788	4219,871	4661,535	0,983	0,188	861,352	0,921	162,021
13,023	6719,718	814,024	5905,695	6992,302	0,961	0,288	1935,279	0,879	151,165
17,363	8666,414	1447,153	7219,261	9323,069	0,930	0,397	3440,566	0,833	138,591
21,704	10342,720	2261,176	8081,543	11653,837	0,887	0,519	5367,872	0,781	124,116
26,045	11651,884	3256,094	8395,790	13984,604	0,833	0,664	7736,851	0,721	107,451
30,386	12465,929	4431,906	8034,023	16315,371	0,764	0,844	10521,244	0,644	88,133
34,727	12596,519	5788,612	6807,907	18646,139	0,676	1,091	13742,802	0,54	65,347
39,068	11716,620	7326,212	4390,409	20976,906	0,559	1,485	17399,181	0,375	37,460
43,409	9044,706	9044,706	0,000	23307,674	0,388	2,375	21481,176		0,000

Розрахунок техніко-економічних показників.

Питома продуктивність печі, т/год:

, (1.11)

т/год.

Питомі витрати електроенергії, кВт∙год/т:

, (1.12)

кВт∙год/т.

Питомий час плавлення, год/т:

, (1.13)

год/т.

Повний ККД, %:

, (1.14)

%.

Аналогічно знаходимо значення показників для інших струмів I₂. Отримані результати зводимо в таблицю 1.3. За даними таблиці 1.3 будуємо техніко-економічні характеристики ДСП (рисунки 1.11 та 1.12).

Таблиця 1.3. Техніко-економічні показники ДСП

I2, кА	g, т/год	w, кВт∙год/т	t, год/т	ηел.
4,341	2,115	1097,24	0,473	0,310
8,682	7,967	575,11	0,126	0,591
13,023	12,925	519,91	0,077	0,654
17,363	16,788	516,22	0,060	0,659
21,704	19,324	535,22	0,052	0,635
26,045	20,249	575,44	0,049	0,591
30,386	19,185	649,79	0,052	0,523
34,727	15,578	808,59	0,064	0,420
39,068	8,468	1383,61	0,118	0,246

Рисунок 1.11. Графіки залежностей

, в.о.

Рисунок 1.12. Графіки залежностей

Відповідь:

Із рисунків 1.11 та 1.12 видно, що крива питомої витрати електроенергії має мінімум при струмі приблизно 17,363 кА. Цьому струму відповідає максимум повного ККД печі, тоді цей струм визначає оптимальний енергетичний режим. Крива продуктивності g досягає максимуму при струмі 26,045 кА, який відповідає максимуму потужності дуги P_Д, цьому струму відповідає мінімум кривої питомого часу розплавлення t. Отже струм 26,045 кА визначає режим максимальної продуктивності. Оптимальний енергетичний режим наступає при струмі, меншому ніж струм, який відповідає максимальній продуктивності.