Асчет электрических нагрузок

Для правильного выбора сечения проводников и электрических аппаратов схемы необходимо определить расчетную нагрузку каждого элемента схемы электроснабжения, являющуюся приведенной величиной неизменной во времени электрической нагрузки, эквивалентной реальной переменной нагрузке по наиболее тяжелому тепловому воздействию – максимальной температуре нагрева аппарата или тепловому износу изоляции проводника. В качестве расчетной нагрузки принимается получасовой максимум активной мощности , кВт, реактивной мощности , квар, и полной мощности , кВ×А. Для отходящих линий, каждая из которых питает отдельный синхронный электродвигатель (ЭД) расчетная мощность может быть определена по следующей формуле, кВт:

где - коэффициент загрузки двигателя, для контрольной работы ориентировочно принимаемый 0,75 - 0,8;

- номинальная мощность двигателя, кВт.

Для выбора питающих линий и определения расчетной мощности РП можно использовать выражения, кВт или квар:

где - коэффициент загрузки трансформатора ТП, для однотрансформаторной ТП можно принять 0,9, для двухтрансформаторной – 0,75;

, - коэффициент мощности трансформатора ТП, принимаемый соответстственно равным 0,92 и 0,39;

- коэффициент мощности электродвигателей, принимаемый 0,48, что соответствует

Полная мощность , кВ А:

Полную мощность одной секции можно принять равной 0,6

Расчетные токи линий можно определить, А:

-для отходящих линий к электродвигателям:

где и - паспортные значения КПД и коэффициента мощности электродвигателя. Для синхронных электродвигателей мощностью до 2500 кВт КПД можно принять 0,97, рекомендуется при расчетах 0,9;

- напряжение питания, кВ.

Для отходящих линий к ТП в нормальном режиме (двухтрансформаторные подстанции работают с отключенным секционным автоматом):

для двухтрансформаторных в послеаварийном режиме:

для питающих линий в послеаварийном режиме:

Для секционного выключателя расчетный ток принимается равным расчетному току наиболее загруженной секции (сумме расчетных токов отходящих линий, в т.ч. резервных ЭП). Можно принять равным 0,6

Для выбора выключателей КРУ принимаются следующие значения токов:

- для выключателей отходящих линий – ток , или

- для выключателей питающих линий в качестве базового принимается значение , поскольку как для выключателей, так и для линий нужно учитывать разделение нагрузки на 2 секции (рекомендуется принимать 0,6 ), но в послеаварийном режиме, при котором одна из питающих линий может быть отключена, по оставшейся будет проходить полностью.

4. Выбор сечения кабельных линий и шин РП

Сечение жил кабелей в соответствии с [1] выбираются по нагреву расчетным током. Длительно допустимая токовая нагрузка выбранного сечения должна быть не менее расчетной нагрузки кабеля в нормальном режиме, А:

где - поправочный коэффициент, зависящий от температуры земли и воздуха;

- поправочный коэффициент, зависящий от удельного теплового сопротивления земли;

- поправочный коэффициент, зависящий от количества кабелей, проложенных в траншее.

- допустимый ток по таблицам [1] или приложения А.

и учитываются, если питающие кабели проложены в траншее.

В расчетах целесообразно принимать для прокладки в земле кабели с бумажной пропитанной изоляцией и алюминиевыми жилами марки ААШвУ. Для прокладки в воздухе (туннеле или в канале) можно применить аналогичные кабели .

В приложении А приводятся данные по допустимым длительным токам некоторых марок кабелей и значение коэффициентов . При прокладке кабелей в земле среднегодовую температуру принять равной 10 ^оС, при прокладке в воздухе – 25 ^оС. Нормированную температуру жил для кабелей ААШвУ или АВВГ принять 65 ^оС при напряжении 6 кВ и 60 ^оС – при напряжении 10 кВ.

Характеристику грунта принять реальную или любую.

Прокладочный коэффициент при одном кабеле равен 1,0; двух кабелях в траншее равен 0,9; при четырех кабелях – 0,8.

Выбранное сечение проверяют по экономической плотности тока по соотношению

где S - сечение кабеля, мм²;

- нормированное значение экономической плотности тока для заданных условий. для кабелей ААШвУ при числе часов использования 3000 - 5000 можно принять 1,4 А/мм².

При превышении сечение округляют до величины ближайшего стандартного сечения S.

Принятое с учетом сечение проверяется по величине тока послеаварийного режима. Отходящие линии к двигателям и однотрансформаторным ТП на послеаварийный режим не проверяются. Питающие линии должны обеспечить прохождение тока . В послеаварийном режиме допускается перегрузка кабелей с бумажной изоляцией в течение 3 часов на 35 %, в течение 6 часов – на 25 % при предварительной загрузке 60 %, при 80 % - 25 % при длительности максимума 3 или 6 часов .

Кабели с поливинилхлоридной изоляцией допускают перегрузку

15 % в течение 6 часов в сутки в течение 5 суток, если в остальное время суток нагрузка не выше номинальной нагрузки. Условие проверки можно представить в следующем виде:

При невыполнении условия сечение кабеля и допустимый ток необходимо увеличивать. Возможно применение параллельно включенных кабелей (до 4).

На допустимую величину потерь напряжения кабели можно не проверять ввиду их незначительной, менее 1км, длины. На термическое действие токов короткого замыкания кабели проверяются согласно выражению:

- тепловой импульс тока короткого замыкания, кА²с;

- действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

- приведенное время КЗ, с;

- параметр кабеля, А С²/мм².

Поскольку для данной контрольной работы параметры источника питания неизвестны, ограничимся проверкой термической стойкости отходящих линий. Величина теплового импульса приведена в задании.

Сборные шины КРУ выбираются по расчетному току , определенному в разделе 3, из стандартного ряда для КРУ серии К – 63; 1000; 1600; 2000; 3150А.

ыбор основной аппаратуры.

Основные параметры КРУ и сетка схем приведены в приложениях Б, В. Ток сборных шин принимается не менее расчетного тока РУ. Параметры, относящиеся к проверке РУ по токам короткого замыкания, согласовываются с преподавателем. Номинальный ток трансформаторов тока принимается ближайшим большим расчетного тока вводных ячеек или номинального тока двигателей.

Для распределительной подстанции предлагается использовать выкатные РУ серии К – 63.

Выключатели напряжением выше 1 кВ выбирают по номинальному току, номинальному напряжению, типу, роду установки и проверяют по электродинамической, термической стойкости и отключающей способности в режиме короткого замыкания. Основные соотношения для выбора приводятся в табл. 4.1. В качестве основного типа принимаются вакуумные выключатели серии ВВ/TEL для установки в помещении, возможно применение других выключателей по [2]. Для проверки выключателей по электродинамической и термической стойкости, а также по отключающей способности по токам коротких замыканий и мощности отключения значения последних принимаются в соответствием с заданием. Параметры вакуумных выключателей серии ВВ/TEL приведены в приложении Г. Выбирать необходимо вводный, секционный выключатель и выключатели отходящих линий.

Обозначения: - расчетное значение тока трехфазного КЗ в момент времени, кА; - расчетный ударный ток КЗ, кА; - действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; - время, к которому отнесен номинальный ток термической стойкости (у выключателей для К - 63 принимают равным 3 с); В_к - расчетный тепловой импульс, кА² с (по заданию).

Каталожные данные должны быть больше или равны расчетным данным.

Таблица 5.1 – Расчетные и каталожные данные выключателей

Параметр	Обозначение	Формула
Номинальное напряжение, кВ
Номинальный длительный ток, А
Номинальный ток отключения, кА
Допустимый ударный ток КЗ, кА
Ток термической стойкости за время tтер, кА

Трансформаторы тока выбирают:

- по напряжению установки ;

- току

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;

- конструкции и классу точности;

- электродинамической стойкости:

где - ударный ток КЗ по расчету;

- ток электродинамической стойкости по каталогу.

Электродинамическая стойкость шинных трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин распределительного устройства, вследствие этого такие трансформаторы по этому условию не проверяются;

по термической стойкости

где - время термической стойкости по каталогу;

В_К - тепловой импульс по расчету;

- ток термической стойкости;

вторичной нагрузке:

где - вторичная нагрузка трансформатора тока;

- номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

Для камер К-63 применяются трансформаторы тока ТЛК со следующими параметрами:

Таблица 5.2 – Параметры трансформатора тока ТЛК камер К - 63

Коэффициент трансформации	Iдин кА	Iтерм кА	Коэффициент трансформации	Iдин кА	Iтерм кА
30/5		1,6	400/5
50/5		4,0	600/5
75/5; 100/5; 150/5		4,0	1000/5		31,5
200/5; 300/5		10,0	1500/5		31,5

Трансформаторы тока подбираются из типоряда по току первичной обмотки и проверяются по термической стойкости. Параметры динамической стойкости соответствуют установке в камерах К-63.