Системы электроснабжения городов и мышленных предприятий
.pdfAB IJ , A;
AB E ' " ?A.
Выбираем кабель стояка марки АВВГнг-LS-5х25, IДОП=75 А: 75·1·1·0,92=71,25 А>IР.СТ=43 А.
Эквивалентная длина провода от средней секции (подъезда) – места ус-
тановки |
ВРУ |
до |
последнего |
этажа |
крайнего |
подъезда |
|||
LW2=5 эт.×3 м+3 подъезда×15 м=60 м. Принят расход 3 метра кабеля на 1 этаж, |
|||||||||
расстояние между подъездами – 15 м. |
|
|
|
|
|
||||
Потеря напряжения в проводе стояка W2: |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
< |
|
> |
' 6 |
|
|
|
$%&E |
: ' '; 1 E |
|
! "%. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Для проводки W3 на группы розеток внутри квартиры в соответствии с требованиями свода правил [3] выбираем медный трехжильный провод марки ВВГнгLS 3х2,5 (длина провода от щитка до розетки дальней комнаты составляет 15 м).
Электрические параметры ВВГнг-LS 3х2,5:
•активное сопротивление – 7,4 Ом/км;
•индуктивное сопротивление – 0,116 Ом/км.
Потеря напряжения в проводе этого сечения до дальней розетки составит:
$%& |
E ' '=<; : 1 '' E |
>' 6 |
! KL%, |
EE |
|
где 2 – коэффициент для однофазной сети; 16 – допустимый ток для данного провода, А; 220 – фазное напряжение, В.
Суммарные потери напряжения от трансформаторной подстанции до самого удаленного электроприемника составит:
UΣ = UW1+ UW2+ UW3=2,3%+1,34%+1,56%=5,2%.
В соответствии с [3] суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного осветительного прибора общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения от ВРУ здания до наиболее удаленных светильников должны быть не более 3%, а до прочих потребителей – не более 4%. Условия выполняются, следовательно, оставляем принятые сечения проводников.
11
Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема рассчитываемого участка сети
Расчет токов КЗ. Составим схему замещения участка электрической сети (рис. 4).
Определим сопротивления схемы замещения. В соответствии с ГОСТ 28249-93 сопротивления всех элементов схемы замещения выражают в мОм (миллиомах).
Справочные параметры силовых трансформаторов приведены в приложении (табл. П.13).
12
Рисунок 4 – Схема замещения для расчета токов КЗ
Активное сопротивление трансформатора ТМГ-630/10:
MB $DN O , мОм,
O
где $DN – паспортные потери короткого замыкания, кВт; |
|||||||
$% – номинальное напряжение на стороне низшего напряжения, кВ; |
|||||||
$@ |
– номинальная мощность трансформатора, кВ·А. |
||||||
|
MB H K |
:O |
|
" мОм. |
|||
|
|
O |
|||||
|
|
|
|
|
|||
Индуктивное сопротивление трансформатора ТМГ-630/10: |
|||||||
|
PB CQBE R MSE, мОм; |
||||||
|
|
|
|
O |
|||
|
QB |
T |
|
|
, мОм, |
||
|
' |
|
где $%N – паспортное напряжение короткого замыкния трансформатора, %.
QB '= = :O U ! ! # мОм; P?B C! #E R " E ! K" мОм.
Сопротивления питающего кабеля W1:
M&' M, U V ! U !! " ! мОм;
P&' P, U V L U !! L L мОм.
Сопротивление нулевой последовательности по табл. П.12:
M&' M, U V ! U !! " ! мОм;
P&' P, U V H L U !! HL мОм.
Сопротивления кабеля стояка W2:
M&E M, U V ! !# U L # ?мОм;
P&E P, U V LL U L L
13
Сопротивление нулевой последовательности по табл. П.12:
M&E M?, U V ! !# U L # ? мОм;
P&E P, U V HH U L K H мОм.
Сопротивления провода квартирыW3:
M& M& M, U V # " U !K !!! мОм;
P& P& P, U V !!L U !K ! #" мОм.
Определим токи короткого замыкания для точки К1 (см. рис.3, рис. 4). Максимальный трехфазный ток КЗ:
< > |
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
||||
N WX N' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, кА; |
|||
|
|
Y |
|
|
|
|
|
|||||||
|
+?O |
12O |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
|
|
J |
|||
N< > WX N' |
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
!L K кА. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
O |
|
|
|
|
O |
|
|||||||
|
Y : 1' =: |
|
|
|
|
|||||||||
Сопротивление дуги в месте повреждения в соответствии с [9]: |
||||||||||||||
Z !L |
C |
|
|
, мОм, |
||||||||||
) |
||||||||||||||
(\ |
]^ |
|
|
|||||||||||
где V – длина дуги, см. |
[ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В учебных расчетах допустимо принять V =5 см, при КЗ на шинах РУ, ВРУ |
||||||||||||||
или в щитке и V =2 см, при КЗ в проводе квартиры. |
||||||||||||||
Z !L |
|
= |
мОм. |
|||||||||||
|
\ ]^ |
|||||||||||||
|
|
' = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трехфазный ток КЗ, ограниченный сопротивлением дуги
< > |
|
|
I |
|
|
|
|||
N _ N' |
|
|
|
|
, кА; |
||||
|
Y |
|
|
|
|
||||
|
*+ 1_ 5OF2O |
||||||||
|
|
|
|
J |
|
|
J |
||
< > |
: |
|
|
|
|
||||
N _ N' |
|
|
|
|
|
|
!K , кА; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
>O |
O |
||||||
|
Y< : 1 |
1' =: |
|
|
|
Ток двухфазного КЗ в точке К1:
<E> < > кА N _ N' E N _ N', ;
<E> !K ! кА
N _ N' E .
Сопротивление до точки К1 току однофазного короткого замыкания:
`a Y*MS! F MS F MS F Z 5 F <PS! F PS F PS > , мОм.
14
В соответствии с [3] для трансформаторов со схемой соединения обмо-
ток «треугольник»/«звезда» допустимо принять:
MB' MBE MB b PB' PBE PB .
`c C<" F " F " F U >E F <! K" F ! K" F ! K">E"K L?мОм;
Ток однофазного короткого замыкания
<'> d кА N _ N' ef , ;
<'> : !K # кА
N _ N' := , .
Ударный ток в точке К1:
7, T' g, N< > WX N',
где g, – ударный коэффициент, принимаемый:
•1,1 – на шинах РУ–0,4 кВ трансформаторных подстанций;
•1 – в остальных точках сети.
7, T' ! ! !L K K # кА.
Расчет токов КЗ в оставшихся точках производится аналогично. Например, для точки К4 сопротивление току однофазного КЗ без учета сопротивления дуги составит LL! мОм, а с учетом дуги `c LH мОм.
Результаты расчета сведены в таблице 5.
Таблица 5 – Результаты расчета токов КЗ
Место КЗ |
N< > WX N |
iУД, |
|
_N< > N, |
N<E>_ N, |
N<'>_ N, |
|
кА |
кА |
|
кА |
кА |
кА |
K1 |
16,53 |
25,7 |
|
15,3 |
13,2 |
15,3 |
|
|
|
|
|
|
|
K2 |
– |
– |
|
4,6 |
3,98 |
5,07 |
|
|
|
|
|
|
|
K3 |
– |
– |
|
1,79 |
1,549 |
1,98 |
|
|
|
|
|
|
|
K4 |
– |
– |
|
– |
– |
1,01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
Выбор защитной аппаратуры.
Дифференциальный автоматические выключатель на группу розеток в комнате QF3 выбираем марки AD12 (производитель ИЭК), 2P (двухполюсный), IНОМ =16 А, максимальный ток утечки 30 мА с учетом допустимого тока провода ВВГнг-LS3х2,5 (Iдоп =16 А). Ток отключения выключателя 4,5 кА, что больше тока КЗ в месте установки (1,98 кА).
Автоматический выключатель на вводе в квартиру QF2 выбираем марки ВА47-29, IНОМ=40 А с учетом рекомендуемой [3] мощности квартиры 7 кВт. Ток отключения выключателя 4,5 кА, что больше тока КЗ в месте установки выключателя (1,98 кА).
Следовательно, принятые к установке выключатели соответствуют условиям выбора.
Плавкие предохранители стояка (FU3) выбираем марки НПН2-60 с током плавкой вставки 60 А:
IПВ=60 А> IР.СТ=43 А;
IПО=10 кА > N =5,07 кА.
Плавкие предохранители ввода в ВРУ (FU2) выбираем марки ПН2-250 с током плавкой вставки 160 А:
IПВ=160 А > IР.ЗД=147 А;
IПО=10 кА > N =5,07 кА.
Плавкие предохранители линии, питающей проектируемое здание (FU1) выбираем марки ПН2-250, а по току плавкой вставки на две ступени больше, чем (FU2), что обеспечит селективность срабатывания защит на всем участке сети: IПВ=200 А; IПВ=250 А.
Примечание: в приведенном примере выполнения контрольной работы с целью снижения трудоемкости при расчете токов КЗ не осуществлялся учет сопротивлений первичной обмотки трансформатора тока TA, рубильников QS1–QS3, автоматических выключателей QF1–QF3, а также переходных контактов в соответствии с требованиями ГОСТ 28249-93. Также в работе следовало выполнить построение карты селективности для оценки времени срабатывания коммутационно-защитных аппаратов в соответствии с требованиями п. 1.7.79 ПУЭ [2].
16
Задача 2
Обосновать возможность прямого пуска асинхронного электродвигателя вентилятора, питающегося по кабельной линии от шин низкого напряжения КТП 10/0,4 кВ (см. рис. 1). Выбрать и обосновать способ пуска, выбрать аппараты управления и защиты, разработать принципиальную электрическую схему подключения электродвигателя, выбрать типы защит электродвигателя и определить уставки этих защит. Пуск электродвигателя считать успешным при развитии относительного момента MД*≥0,5.
Исходные данные:
Параметры асинхронного электродвигателя:
номинальная мощность PН=315 кВт; номинальное напряжение UН=660/380 В; кратность пускового тока КП=7; сosϕ=0,925; КПД
ηН=0,945.
Параметры питающего кабеля:
сечение кабеля120 мм2; длина кабельной линии L=30 м. Параметры силового трансформатора:
SН=630 кВ·А; UК=5,5%; ΔРК=8,1 кВт.
Решение:
Номинальный ток двигателя
|
|
|
|
|
|
D |
|
b |
||||
|
|
|
% |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
!K |
|
|
K"H?h |
|||
H K "K |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
EC ZT |
ZW |
|
ZM |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5 – Схема замещения
Найдем пусковой ток двигателя
IПУСК=КП ·IН;
IПУСК=7·548= 3836 А.
17
Активное сопротивление трансформатора: |
|
|||||||
ZB $DN |
O |
H! |
:O |
L Ом. |
||||
|
O |
O |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Индуктивное сопротивление трансформатора |
|
|||||||
`B |
T |
|
O |
'= = :O |
!" Ом. |
|||
' |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивления питающего кабеля:
Z& M, U i ! U ?Ом; j& P, U i H U "?Ом.
Суммарные сопротивления до клемм электродвигателя
RΣ= RТ+ RW=0,00326+0,0093=0.01256 Ом;
ХΣ= ХТ+ ХW=0,014+0,0024=0.0164 Ом.
Падение напряжения на трансформаторе и в линии
U= ·IПУСК·(RΣ·cosϕ+XΣ·sinϕ)= = ·3836·(0,01256·0,37+0,0164·0,93)=132 В.
Остаточное напряжение на зажимах двигателя
UОСТ= UН-U=380-132=248 В , или =0,65UH.
Относительный момент, развиваемый электродвигателем при прямом пуске
MД*=(UОСТ)2=(0,65)2=0,42<0,5.
Прямой пуск электродвигателя невозможен.
Рассмотрим возможность пуска электродвигателя переключением схемы соединения обмоток со звезды на треугольник. Рассчитаем падение напряжения на трансформаторе и в линии при включении электродвигателя по схеме «звезда»:
U= ·IПУСК*·(RΣ·cosϕ+XΣ·sinϕ)= = ·3836/ ·(0,01256·0,37+0,0164·0,93)=76 В.
Остаточное напряжение на зажимах электродвигателя:
UОСТ= UН-U=380-76=304 В, или =0,8UH.
Относительный момент, развиваемый электродвигателем по сравнению с моментом нагрузки на валу электродвигателя
MД*=(UОСТ)2=(0,8)2=0,64>0,5.
Поэтапный пуск асинхронного переключением схемы соединения обмоток со «звезды» на «треугольник» обеспечивается. Схема подключения электродвигателя приведена на рис. 6.
18
Рисунок 6 – Схема подключения электродвигателя |
Выбор коммутационно-защитной аппаратуры.
Для защиты электродвигателя выбираем автоматический выключатель с комбинированным расцепителем типа ВА-51-39 (QF на рис. 6):
IНВ=630 А;
IНР=630 А> IНД=548 А;
IСР=1,25· IНР=1,25·630=787,5 А<КН ·IН=1,4·548=767 А;
IСО=6300 А> IПУСК·КП=3836·1,5=5754 А.
Для переключения схемы соединения обмоток электродвигателя выбираем контакторы типа КТП6053 (КМ1–КМ3 на рис. 6):
UНК=660 В>UН.СЕТИ =400 В; IНК=630 А>IН =548 А.
Задача 3
Рассчитать уровень высших гармоник (коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения) на шинах 0,4 кВ КТП 10/0,4 кВ в нормальном и максимальном режимах, создаваемых тиристорными возбудителями ТВУ-2-247-320, мощностью 79 кВт с КПД 94% и cosϕ=0,5 с трансформатора-
19
ми типа ТСП-160/0,5-68 с первичным напряжением 380 В, для возбуждения синхронных двигателей СТД-8000-2. Питание осуществляется от двухтрансформаторной подстанции. К каждой секции шин подключены асинхронные двигатели и трансформаторы. Электроприемники по секциям шин распределить равномерно.
Исходные данные:
Количество синхронных двигателей (ТВУ) nСД = nТВУ=7 шт. Тип КТП: 2×1000 кВ·А.
Напряжение короткого замыкания трансформатора UK = 6,5%. Мощность системы SКЗ=180 МВ·А.
Асинхронные двигатели:
РН =75 кВт, ηН =92%, КП =7 , сosϕН =0,91, nАД =4 шт.
Трансформаторы:
SН =100 кВ·А, UK = 8%, nT =2 шт.
Расчетная схема для определения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения приведена на рис. 6.
Решение:
1.Ток тиристорного возбудительного устройства (ТВУ):
kl, mkm ' " А.
2.Расчет параметров схемы замещения
Рисунок 7 – Схема замещения
Сопротивление трансформатора T1:
jB' n[ O = :O ! " мОм.
' ' '
Сопротивление системы С:
20