Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

Выбираем 2 Трансформатора и определяем полную мощность цеха, кВАр для выбора трансформатора:

где:

P_max–активная мощность цеха, кВт;

Q_max–реактивная мощность цеха, кВАр;

Q_нку–мощность номинальная конденсаторной установки, кВАр;

Определяем мощность трансформатора, кВА:

где:

S_max–полная мощность цеха, кВА;

β–коэффициент загрузки трансформатора для отдельных категорий

(электроприемники цеха относятся ко 2 категория, следовательно, β=0,8).

Выбираем трансформатор из таблицы 5.1.1. [7] по условию:

S_н ≥S_рас

1000кВА≥996кВА

Марка трансформатора: ТМ−1000/10

Т–трансформатор;

М–масляный;

1000–номинальная мощность, кВА;

10–номинальное напряжение первичной обмотки, кВ.

Параметры трансформатора выпишем из справочной литературы: U_к=5,5%, потери Р_хх=2,45кВт, Р_кз=12,2кВт, I_o=1,4%, U_2н=0,4кВ.

Определяем ток трансформатора на высокой стороне, А:

Определяем ток трансформатора на низкой стороне, А:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

2.15 Выбор оборудования цеховой подстанции

Определяем ток трансформатора на низкой стороне, А:

Шину выбираем из таблицы 1.3.31. [5] по условию:

I_н.рас.<I_н.ш.

1445А< 1480А

U_н.≥U_н.ш.

380В=380В

Выбираем шину: 3A(80x10) +1А(50х6)

3−три фазы;

А−алюминиевая;

80−размер h, мм;

10−размер b, мм;

1−нулевая фаза;

А−алюминиевая;

50−размер h, мм;

6−размер b, мм.

Выбираем автоматический выключатель для защиты шин от короткого замыкания из таблицы 2.1 [7] по условию:

I_н.рас.<I_н.авт.

1445А<А

U_н.авт. ≥U_н.ном,

380В=380В

Марка автоматического выключателя: ВА55-43

ВА−автоматический выключатель;

55−серия;

43−номинальный ток 1600А;

=3200А

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

2.16 Выбор высоковольтных кабелей

Для питания трансформатора выбираем кабель по экономическому выгодному сечению:

Определяем расчётный ток, А:

Определяем экономически выгодное сечение, мм² по формуле:

где:

I_рас−расчетный ток, А

J–плотность тока (J=1,2А/мм², т.к.кабель АПвБбШнг-LS с поливинилхлоридной оболочкой и алюминиевой жилой и при использовании нагрузки более 5000 часов).

Выбираем стандартные сечения из [5] таблицы 1.3.18 по условию:

S_эк~S_ст

3мм²~50мм²

Марка кабеля: АПвБбШнг-LS (3х50)

А−алюминиевая жила с изоляцией из сшитого полиэтилена;

Пв−внутренняя оболочка из ПВХ;

Бб−бронированный;

Ш−шланговый;

3х50−3 жилы сечением 35мм².

I_доп =155А

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

2.17 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов коротокого замыкания проведём в относительных единицах.

Заменяем каждый элемент цепи индуктивностью.

Все расчётные данные приводим к базисному напряжению. За базисное напряжение принимают среднее напряжение той ступени, для которой производится расчёт

Рисунок 4- Схемы принципиальная и замещения для расчета токов к.з

U_б1=6,3кВ

U_б2=0,4кВ

Базисная мощность применяется равной мощности источника электроснабжения. Чаще применяют S_б=100 МВА.

Зная базисное напряжение и мощность, определяем ток базисный, кА по формуле:

где:

Sб−базисная мощность, МВА;

Uб−базисное напряжение, кВ.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

Определим сопротивление системы:

Рассчитываем активное сопротивление в относительных единицах:

Для кабельной линии:

0,05

Для реактора:

0,8

Для кабельной линии:

0,07

Для трансформатора:

Определяем результирующее сопротивление суммированием всех ступеней схемы до точки К.З.:

Определяем периодический ток для первой точки К.З., кА:

Определяем периодический ток для второй точки К.З., кА:

Определяем ударный ток для первой точки К.З., кА:

.

Определяем ударный ток для второй точки К.З., кА:

Определяем мощность для первой точки К.З., МВА:

Определяем мощность для второй точки К.З., МВА:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

2.18 Проверка токоведущих частей на действие токов

Короткого замыкания

Электрическое действие ударного тока короткого замыкания заключается в деформации жестких токоведущих частей (шин) и разрушение крепежных деталей (изоляторов).

Проверяем шину РУ на действие токов короткого замыкания. Шина 3А(60х8)+1А(30х4).

Усилие при коротком замыкании, Н определяется по формуле

где:

−ударный ток, кА;

l−длина шины между опорами, м (принимаем l=1,6 м);

а₋расстояние между опорами шин, м (принимаем a=0,2 м);

Проверка шин заключается в том, чтобы определить механическое напряжение, возникающее в шинах при коротком замыкании, и сравнить с допустимым.

Определим крепление шины плашмя, см³:

Определим момент силы короткого замыкания, Н ∙ м:

Определим напряжение в шине, МПа:

Наибольшее допустимое при изгибе напряжение для стальных шин 80МПа

Шина по расположению плашмя обеспечивает стойкость при коротком замыкании.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

Термическое действие токов короткого замыкания:

Шина 3А(80х10)+1А(50х6).

Определим термически стойкое сечение шины, мм²:

где:

I_п2−ток периодический, А;

t_пр−время приведенное, сек ;

С−коэффициент, зависящий от материала шины (С=88, т.к. алюминиевая шина).

Определим время приведенное, сек:

t_пр = t_отк ,

t_отк−время отключения автомата, сек:

Сравниваем сечения:

_доп

34мм² 800мм²

Шина термически устойчива к действию токов короткого замыкания.

Проверяем питающий кабель трансформатора АПвБбШнг-LS(3х50) на термическое действие токов короткого замыкания. Определяем минимальное сечение жилы, мм² по формуле:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

где:

I_п1−ток периодический, кА в точке короткого замыкания 1;

t_пр1−время приведенное, с:

t_пр1=Т_а+t_откл ,

где:

Т_а−время действия апериодической составляющей тока короткого замыкания., из [4] таблица 7.1, 0,01 с;

t_откл−по [11] таблица 20.13,t_откл=0,005 с;

t_пр1=Т_а+t_откл=0,01+0,005=0,015с

с–коэффициент, зависящий от материала жил, кабель с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией с=85:

S_н S_min

50мм²>15мм²

Вывод: кабель устойчив к термическому действию токов короткого замыкания.

H LTYcmNBBiy0OgxzghyApYGq2aLGF3MKyYguxyaQRe4/thyhsgdwej62KhZCdFQM9pGELVxyr0noI P16l2eLIbCElaM0WLbaQO5AUtpB22AlsiyBwm01yyIFtSm3TAuR9yGQxTleYHZotNFtse9D0ENtC bh44F7bgZ6Xh5DlXiZtT8uxou5qGa/Us/9U/AAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEA8g2ejuMAAAAM AQAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPwU7DMBBE70j8g7VI3KjjNIQ2xKmqCjhVSLRIqDc33iZR YzuK3ST9e7YnuO1oRzNv8tVkWjZg7xtnJYhZBAxt6XRjKwnf+/enBTAflNWqdRYlXNHDqri/y1Wm 3Wi/cNiFilGI9ZmSUIfQZZz7skaj/Mx1aOl3cr1RgWRfcd2rkcJNy+MoSrlRjaWGWnW4qbE87y5G wseoxvVcvA3b82lzPeyfP3+2AqV8fJjWr8ACTuHPDDd8QoeCmI7uYrVnLWkR05YgIZnHwG4GkSxT YEe60uRlAbzI+f8RxS8AAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAA CwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAYptWdz4GAAATQAAA DgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEA8g2ejuMAAAAM AQAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYCAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAKgJAAAA AA== ">

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

2.19 Выбор аппаратов высокого напряжения

Для управления и защиты силового трансформатора выбираем выключатель, разъединитель и трансформатор тока.

Высоковольтный выключатель − коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном дистанционном или автоматическом управлении.

Выбор произведем из [17].

Марка вакуумного выключателя ВБ-6/630-20

В–выключатель

Б–вакуумный

10–номинальное напряжение, кВ;

20–номинальный ток отключения, кА;

Номинальное напряжение–6, кВ;

Номинальный ток–630, А;

Номинальный ток отключения–20, кА;

Сквозной ток короткого замыкания–51, кА.

Разъединитель – высоковольтный аппарат, служащий для наглядного разрыва цепи без нагрузки.

Выбор произведем из [6] таблицы 1.11.1.

Марка разъединителя РВЗ-6/400-41

Р–Разъединитель;

В−внутренней установки;

З−с заземляющими ножами;

6−номинальное напряжение, кВ;

Номинальный ток–400, А;

Предельный сквозной ток–41, кА;

Термическая стойкость–16/4, кА/с.

Трансформатор тока — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током. Во вторичную включаются измерительные приборы.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись.

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ     КПТ.КП.140448.ЭС.01.РЧ.01.ПЗ

Выбор произведем из [9]таблицы 33.3

Марка трансформатора тока ТЛМ–6/100

Т–трансформатор;

Л–с литой изоляцией;

М–малогабаритный;

Номинальное напряжение–6, кВ;

Номинальный ток–100, А;

Электродинамическая стойкость–35,2, кА ;

Термическая стойкость–6,3/3 , кА/с.

Данные выбора и проверки заносим в таблицу 5.

Таблица 5 - Выбор высоковольтных аппаратов

Расчетные данные	Выключатель вакуумный ВБ-6/630-20	Разъединитель РВЗ-6/400-41	Трансформатор тока ТЛМ-6/100
1. Номинальное напряжение Uн=6 кВ	Uн=6кВ 6кВ=6кВ	Uном=6кВ 10кВ=6кВ	Uном=6кВ 6кВ =6кВ
2. Номинальный ток трансформатора Iн.тр=36А Iн.тр.<Iн.	Iн=630А 36A<630A	Iном= 400А 36А< 400А	Iном=100А 36А< 100А
3. Номинальный ток отключения Iпер.<Iоткл.	Iоткл.ном=20кА Iпер.<Iоткл. 6,8кА<20кА	Не отключает ток короткого замыкания	Не отключает ток короткого замыкания
4. Номинальная мощность отключения Sкз<Sоткл.кз	Sоткл= ∙U∙Iоткл= 1,73 ∙ 6 ∙ 20= 208МВА Sкз<Sоткл.кз 123МВА< 208МВА	Не отключает ток короткого замыкания	Не отключает ток короткого замыкания
5. Проверка на динамическую стойкость Iуд.<Iдин. Iуд.1=10кА	imax= 51кА 10кА<51кА	imax=41кА 10кА<41кА	imax= 52 кА 10кА< 52кА
6. Проверка на термическую стойкость Iпер2∙tпр=кА2∙с Iпер.2∙tпр=6,82∙0,015= =0,6кА2∙с	Iтерм.=I5∙t5=202∙3= 1200 кА2∙с 0,6кА2∙с<1200кА2∙с	I102∙t10=162∙4= 1024кА2∙с 0,6кА2∙с<1024кА2∙с	I32∙t3=6,32∙3=119кА2∙с 0,6 ∙с<119кА2∙с

E 0wQtNhyYMEGLZxwG2cUPUebSsEWHLdQWljVbyE0mrdh7QLaIMajOD/WQli2wPFZl9BBxvMqwxZ7Z QtlLwxYdtlA7kDS20Lch7ZstwhC3m+RiF7YpdckC5H3I5DFOLJcdhi0MWzz3oOkOawt5fJnby2Nh C3FWGk6eC5W4PSXPj7brabjWz/Kf/QsAAP//AwBQSwMEFAAGAAgAAAAhALFZqMHiAAAADAEAAA8A AABkcnMvZG93bnJldi54bWxMj8FqwzAQRO+F/oPYQm+NLNcxiWM5hND2FApNCqU3xdrYJtbKWIrt /H2VU3PbYYeZN/l6Mi0bsHeNJQliFgFDKq1uqJLwfXh/WQBzXpFWrSWUcEUH6+LxIVeZtiN94bD3 FQsh5DIlofa+yzh3ZY1GuZntkMLvZHujfJB9xXWvxhBuWh5HUcqNaig01KrDbY3leX8xEj5GNW5e xduwO5+219/D/PNnJ1DK56dpswLmcfL/ZrjhB3QoAtPRXkg71gYt4rDFS0hEDOxmEMkyBXYMV5rM F8CLnN+PKP4AAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAA AAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEA60vnfzkGAAATQAAADgAAAAAA AAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAsVmoweIAAAAMAQAADwAA AAAAAAAAAAAAAACTCAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAKIJAAAAAA== ">

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

2.20 Расчёт заземления

Расчет заземления проводим для обеспечения безопасности людей от поражения электрическим током. Сопротивление заземления: R_кз =4 Ом, т.к. напряжение−380 В.

Грунт возле здания−суглинок. Выпишем из таблицы 1.13.3.,1.13.5 [6] его удельное сопротивление и коэффициенты сезонности для вертикального и горизонтального электродов.

Удельное сопротивление: ρ=100Ом ∙ м

Коэффициенты сезонности: К_{сез.верт.}=1,5 , К_{сез.гор}=0,21

Определим расчетное сопротивление грунта, Ом∙м:

ρ_верт = ρ ∙ К_{сез.верт} = 100 ∙ 1,5=150Ом∙м

Определяем сопротивление одного вертикального элемента, Ом:

r_в = 0,3 ∙ ρ_верт = 0,3∙ 150= 45Ом

Определяем сопротивление горизонтальных заземлителей, Ом:

где:

L_п–Длина периметра, м: L_п =(А+В)∙2+8 = (18+129)∙2+8 = 284м;

b–размер заземлителя для стальной полосы b = 40 ∙10 ^-3 м;

t–глубина заложения в землю соединяющих проводников t=0,7м;

Определяем предварительное количество вертикальных электродов:

N_в=94шт.

Определяем сопротивления с учётом коэффициента использования, Ом:

Определяем количество вертикальных электродов с учетом экранирования:

Определяем уточненное значение вертикальных электродов, Ом:

Определяем фактическое сопротивление заземляющего устройства, Ом:

R_зу > R_зуф 4Ом > 0,1Ом

Фактическое сопротивление заземляющего устройства меньше 4 Ом.

Вывод: заземляющее устройство соответствует норме, заземляющий контур показан на плане.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.22.РЧ.01.ПЗ

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе были достигнуты поставленные цели и задачи, закреплены умения работы в графическом редакторе Компас-3D, с технической литературой и с электронными ресурсами.

Достоинства ВКР: выбор частотных преобразователей которые облегчают работу регулируя частоту, обороты двигателя. Современное и отечественное электрооборудование механизмы и аппараты управления, выбор кабелей с негорючей изоляцией и большим запасом надежности, расчёт освещения выполнен с минимальными затратами электроэнергии и удобством эксплуатации, простота и безопасность обслуживания трансформаторной установки и освещения. Оборудование в данном проекте не самое дешевое, но безопасность – это не то, на чем стоит экономить. К достоинствам также можно отнести то, что электрические схемы выполнены согласно нормам ГОСТ.

Умения, которые были получены при выполнении курсового проекта, пригодятся для работы и дальнейшей учёбы в высшем учебном заведении