3. Выбор электротехнического оборудования

3.1 Выбор электрических аппаратов

Электрическое оборудование надежно и долговечно выполняет свое функциональное назначение, если оно правильно выбрано применительно к конкретным условиям эксплуатации. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) разделяют все электроустановки на две группы: электроустановки напряжением до 1кВ и электроустановки напряжением выше 1 кВ. Такое разделение обусловлено различием конструкции и условиями их эксплуатации. Для низковольтных электроустановок применяются следующие номинальные напряжения (в числителе указаны линейные напряжения, в знаменателе – фазные):

0,22/0,127; 0,38/0,22; 0,66/0,38 кВ,

а для высоковольтных (линейные напряжения):

3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1 150 кВ.

Высоковольтные электрические аппараты (напряжение свыше 1000 В) выбирают по условиям длительного режима работы и проверяют по условиям КЗ. Для большинства электрических аппаратов производится:

1) выбор по напряжению;

2) выбор по нагреву при длительных токах;

3) проверка на электродинамическую стойкость;

4) проверка на термическую стойкость;

5) выбор по форме исполнения.

Продолжительным (длительным) режимом работы электротехнического устройства называется режим, продолжающийся не менее чем необходимо для достижения установившейся температуры его частей, при неизменной температуре окружающей среды. Продолжительный режим подразделяется на нормальный, ремонтный и послеаварийный.

В нормальном режиме участвуют в работе все элементы любой электроустановки без вынужденных отключений и без перегрузок. В зависимости от изменения нагрузки (потребности в электроэнергии подключенных потребителей) ток, протекающий через электроустановку (ток нагрузки), может изменяться. Однако при выборе аппаратов, токоведущих частей и другого электротехнического оборудования следует исходить из наибольшего тока нормального режима Iнорм.

Ремонтный режим – это режим работы электроустановки в случае плановых, профилактических и капитальных ремонтов. Характерной особенностью данного режима является то, что часть элементов электроустановки отключена, а на оставшиеся в работе элементы ложится повышенная нагрузка Iрем.max.

Послеаварийным называется режим, при котором часть элементов электроустановки вследствие аварии вышла из строя, а продолжающие работать элементы несут повышенную нагрузку Iпав.max.

Таким образом, при выборе электрооборудования по условиям продолжительного режима следует исходить из максимальных значений расчетных токов Iрас : Iнорм – наибольшего тока нормального режима; Imax – наибольшего тока ремонтного и послеаварийного режимов (режимов с перегрузками и утяжеленных режимов), причем ImaxIнорм.

Основными параметрами электрических аппаратов, которые должны соответствовать условиям длительного режима, являются номинальное напряжение Uном и ток Iном.

Номинальное напряжение – напряжение, на которое рассчитан электрический аппарат (либо другое электротехническое оборудование) для работы в номинальном режиме. Для трехфазных цепей Uном – номинальное линейное напряжение трехфазной сети.

Номинальный ток – это ток (действующее значение), протекающий через электрический аппарат в номинальном режиме, при заданных напряжении, частоте и других параметрах.

Номинальным режимом электротехнического оборудования называется режим, для эксплуатации в котором оно предназначено заводом-изготовителем. Рекомендуется также учитывать род установки электрооборудования, которое по этому признаку подразделяется на оборудование для закрытых (ЗРУ) и открытых (ОРУ) распределительных устройств. Род установки электротехнического оборудования дается в маркировке. Из экономических соображений принято применять ЗРУ до 35 кВ включительно, а также для агрессивных сред до 220 кВ. Распределительные устройства 110 кВ и выше, как правило, открытого типа. Для ОРУ необходимо использовать оборудование, предназначенное для наружной установки.

При выборе аппаратов по номинальному напряжению Uном должно выполняться условие

Uном Uуст, (3.1)

где Uуст – номинальное напряжение электротехнического оборудования (установки), для которого выбирается электрический аппарат.

Напряжение Uуст можно трактовать и как линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата. Номинальный ток электрического аппарата должен быть не ниже тока продолжительного режима оборудования, для которого он предназначен, а сам аппарат не должен отключаться при предусмотренных эксплуатационных (технологических) перегрузках.

Таким образом, расчетный ток Iрас продолжительного режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат должен удовлетворять условию

Iрас Iнорм, (3.2)

где Iном – длительный номинальный ток электрического аппарата.

Величина Iрас определяется из наиболее тяжелых (неблагоприятных) условий эксплуатации и его можно трактовать как рабочий максимальный ток цепи, где предусмотрена установка аппарата, т.е. Iрас=Iрм=Imax. Например, в том случае, если система электроснабжения включает две параллельных линии, то при выходе из строя одной из них, Iрас определится из условия, что оставшаяся линия должна обеспечить надежное электроснабжение всех приемников, т.е.

Iрас=2·Iраб=2·Iнорм,

где Iраб - длительный рабочий ток одной линии, в нормальном режиме.

Вынужденный (утяжеленный) режим эксплуатации может также возникать и в цепях трансформаторов - для подстанций с двумя трансформаторами при отключении одного из низ (авария, ремонт) и работе оставшегося трансформатора с допустимой эксплуатационной перегрузкой. Как правило, эта возможная перегрузка составляет 50 %, т.е. Iрас=1,5·Iраб, где Iраб – длительный рабочий ток, протекающий через один трансформатор при нормальной работе подстанции с двумя действующими трансформаторами.

Указанная перегрузка трансформатора на 50 % принята для приближенных расчетов. При более точном определении возможной перегрузки трансформатора необходимо учитывать целый ряд факторов (среднегодовую температуру, первоначальную нагрузку трансформатора, длительные перегрузки, вид системы охлаждения и т. д.).

Для цепей секционных и многосоединительных выключателей, а также сборных шин с учетом ремонтных условий ток Iрас принимается равным длительному рабочему току самого генератора или трансформатора, подключенного к этим шинам.

3.2. Выбор силовых трансформаторов систем электроснабжения

При выборе силовых трансформаторов необходимо, чтобы выполнялись условия:

Uв.ном Uуст.в , (3.3)

Uн.ном Uуст.н, (3.4)

Sном.тр Sуст.max, (3.5)

где Uв.ном – номинальное напряжение обмотки высокого напряжения трансформатора;

Uн.ном – номинальное напряжение обмотки низкого напряжения трансформатора;

Sном.тр – номинальная полная мощность трансформатора (мощность, для работы с которой предназначен трансформатор заводом-изготовителем в номинальном режиме работы);

Uуст.в – высокое и низкое напряжение сети в месте установки трансформатора;

Sуст.max– полная мощность, протекающая по сети через трансформатор в рабочем максимальном режиме.

Если в послеаварийном режиме выполняется условие Sном.а > Sном.тр, то необходимо проверить трансформатор по перегрузочной способности, что обеспечивается при справедливости неравенства:

Sном.а /Sном.тр1,5 , (3.6)

где Sном.а /Sном.тр = kп – коэффициент допустимой перегрузки,

Sном.а - полная мощность, передаваемая по сети через трансформатор в послеаварийном режиме. В том случае, когда kп >1,5, следует по справочнику выбрать другой трансформатор ближайшей большей мощности.

3.3. Выбор кабелей

Под действием протекающего тока провода и кабели нагреваются. По закону Джоуля-Ленца количество теплоты, выделенной током в проводнике, определяется по формуле:

Q=r·I²·t, (3.7)

где r – активное сопротивление проводника,I – действующее значение переменного тока, t – время прохождения тока.

Часть выделенной теплоты идет на повышение температуры кабеля, а часть рассеивается в окружающую среду. Тепловое действие тока при определенных условиях может привести к негативным последствиям:

1) обрыву цепи за счет расплавления проводов или нарушению контакта от окисления в местах соединений;

2) пожару при загорании изоляции;

3) уменьшению срока службы кабелей, обусловленному старением их изоляции, которая от чрезмерного повышения температуры теряет электрические и механические свойства, возникновению коротких замыканий из-за теплового нарушения изоляции.

Наибольшая температура, при которой проводник или кабель сохраняет свои электрические и механические свойства, называется допустимой температурой. Значения допустимой температуры зависят от материала проводника, вида изоляции, номинального напряжения и ряда других факторов, но, как правило, не превышают 60–80^oС.

Электрический ток, при котором кабель нагревается до допустимой температуры, называется допустимым током Iдоп. Номинальные значения допустимых токов Iном.доп, для различных видов кабелей в зависимости от их сечения приведены в справочнике.

В связи с тем, что сопротивление проводника rобратно пропорционально его сечению, то правильный выбор проводов и кабелей сводится, прежде всего, к определению таких сечений, которые должны обеспечить:

– нагрев, не превышающий допустимой температуры;

– потерю напряжения не более 5% для силовых и 2,5% для осветительных цепей.

Кроме этого, рациональный выбор сечений проводов и кабелей должен удовлетворять достаточной механической прочности линии и надежной безопасности обслуживающего персонала.

Выбранное сечение кабелей должно быть проверено по экономической плотности тока Jэк. Экономически целесообразная площадь сечения кабелей q_э, определяется из соотношения:

q_э= I/Jэк _, (3.8)

где I =Iрас – расчетный (рабочий) ток нормального режима без учета увеличения тока в послеаварийных и ремонтных режимах работы, Jэк – нормированная плотность тока, А/мм² (табл. 3.1). Сечение q_э,найденное по (3.8) округляется до ближайшего значения из стандартного ряда.

Таблица 3.1.

Проводники	Экономическая плотность тока, А/мм2, при числе использования максимума нагрузки в год, Tmax ,ч
	более 1000 до 3000	более 3000 до 5000	более 5000
Неизолированные провода и шины : медные алюминевые	2,5 1,3	2,1 1,1	1,8 1,0
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами: медными алюминевыми	3,0 1,6	2,5 1,4	2,0 1,2
Кабели с резиновой и пласт-массовой изоляцией с жилами: медными алюминевыми	3,5 1,9	3,1 1,7	2,7 1,6

Для нормального режима работы выбор кабелей заключается в выполнении следующих условий:

Uуст Uном, (3.9)

ImaxIдоп, (3.10)

q_эc q_э , (3.11)

где Uном – номинальное напряжение кабеля;

Uуст – номинальное напряжение участка цепи, на котором необходимо проложить кабель;

q_эс– ближайшее к q_эсечение из стандартного ряда сечений;

Imax=Iрем – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля (ток утяжеленного режима – послеаварийного или ремонтного).

Значение Iдоп можно определить по формуле:

Iдоп=k₁·k₂·Iдоп.ном, (3.12)

где Iдоп – длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом проложенных кабелей k₁ и температуру окружающей среды k₂, Iдоп.ном – длительно допустимый ток на один кабель при номинальной разности температур между кабелем и окружающей средой.

Поправочные коэффициенты k₁и k₂ могут быть определены по справочнику или ПУЭ применительно к конкретным условиям эксплуатации кабеля. Однако с целью упрощения выполнения индивидуальных заданий (см. приложение П3) k₁ и k₂ приняты равными единице. Следовательно, расчет Iдоп следует проводить по формуле:

Iдоп = Iдоп.ном. (3.13)

Выбранные по нормальному режиму кабели необходимо проверить на термическое действие тока КЗ. Однако эта проверка здесь не проводится.

Рекомендуется следующая последовательность действий при выборе сечения кабеля:

1) определить Imaxи Iнорм, считая, что все потребители подключены и работают в нормальном режиме;

2) выбрать марку кабеля, учитывая номинальное напряжение, характеристику окружающей среды и способ прокладки;

3) найти Jэк (с учетом типа изоляции материала жилы кабеля);

4) по уравнению (3.8) найти q_эи по справочнику выбрать q_эc, а также Iдоп;

5) проверить для найденного значения Iдоп выполнение условия (3.11).

Если Iмах не превышает Iдоп, то искомое сечение равно q_эc. В противном случае, т. е. при справедливости неравенства Imax> Iдоп, необходимо по справочнику выбрать сечение кабеля q_c > q_cэ , длительно допустимый ток которого Iдоп > Iдоп, удовлетворял бы условию

ImaxIдоп . (3.15)

ПРИЛОЖЕНИЕ

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Руководителем курсовой работы выдаётся номер, соответствующий варианту задания из таблице П1, с основными исходными данными (в 19 колонке первая цифра означает материал жилы кабеля: 1 – медь, 2 – алюминий; вторая цифра означает место прокладки кабеля: 1 – в воздухе, 2 – в земле; 3 – в воде). Расчетная ветвь задается преподавателем.

В работе необходимо:

1) определить максимальные токи нормального и послеаварийного режимов;

2) по заданным мощности потребителя и классу напряжения произвести выбор типа и мощности понижающего цехового трансформатора;

3) произвести выбор основного коммутационного оборудования (выключатель нагрузки, выключатели, разъединители и отделители) и предохранитель;

4) произвести выбор силового кабеля;

5) по суммарной мощности потребителей и классу напряжения произвести выбор типа и мощности понижающего трансформатора ПГВ;

6) для указанного варианта описать основное электрооборудование распределительного устройства;

7) на формате А4 с соблюдением требований ЕСКД в отношении условных обозначений начертить схему главных электрических соединений проектируемой электроустановки.

Схемы электроустановок даны на рисунках 1.11 - 1.14.

При выполнении задания следует руководствоваться правилами оформления курсовых работ, приведенных в [5].

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Задание №1. По исходным данным варианта 0 (табл. П1) произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рис.14):

трансформатор Т8; выключатель нагрузки QW1; плавкий предохранитель F7; кабельная линии W7; высоковольтные выключатели Q9,Q3,Q1; силовой трансформатор T1;разъединители QS1 и QS3.

Исходные данные: U1 = 110 кB; U2 = 10 кB; P1 = P2 = P3 = P6 = P7 = P8 = 800 кB; P4 = P5 = 1 600 кBт; Pm1 = Pm2 = 1 000 кВт; Pсн = 300 кВт; cosφ = 0.8; cosφ_m=0,8; Jэк = 1,6 А/мм2

1. Выбор трансформатора Т8

Условия выбора трансформатора: Uн Uуст; Sн ≥ Sуст.

Условная мощность, передаваемая через два трансформатора (Т8 и 79) в нормальном режиме:

Sуст = P4/сosφ = 1 600/0,8 = 2 000 кВ·А,

а для одного трансформатора T8(илиT9):

Sтр =Sуст/2 =2 000/2 = 1 000 кВ∙А.

Из справочника выбираем трансформатор TM-1000/10

Параметры
TM–1000/10	Установки
Uвн=10кВ	Uуст.в = 10 кВ
Uнн = 0,38 кВ	Uуст.н = 0,38 кВ
Sн = 1 000 кВт	Sуст = 1 000 кВт

По условию проверки на перегрузочную способность, когда T9 выводится в ремонт или повреждается и отключается:

Кп= = = 2>1,5.

Так как К_п> 1.5, то следует выбрать трансформатор большей мощности. Из справочника выбираем трансформатор ТМ-1600/10.

Параметры
TM-1600/10	Установки
Uвн=10кВ	Uуст.в=10 кВ
Uнн=0.38 кВ	Uуст.н=0.38 кВ
Sн=1600 кВт	Sуст.=2000 кВт

Для выбора трансформатора

Кп = = = 1.25<1.5,

что соответствует предъявленным требованиям.

2. Выбор QW7 иF7

Для выбора выключателя нагрузки QW7 и предохранителяF7 необходимо найти ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора Т8 в 1,5 раза:

Iраб.мах = 1,5·Sн/(·Uн) = 1,5·1 600/(·10) = 138,6 А.

Выбираем выключатель нагрузки ВНР–10/400–10Э и плавкий предохранитель ПКТ 104–10–10–160–20ЭУЗ.

Параметры
ВНР–10/400–10ЭУЗ	ПКТ–104–10–160–20УЗ	Установки
Uн = 10 кВ	Uн = 10 кВ	Uуст = 10 кВ
Iн = 400 А	Iн = 160 А	Iраб.мах = 138,6 А

3. Выбор W7

Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора Т8(Т10) из предыдущих примеров

Iраб.мах = 138,6 А,

Тогда по кабелю W7 будет протекать ток

Iw8 =Iт8+Iт10 = 2·138,6 = 277,2 А.

Для условия (из задания) эксплуатации среды кабеля - вода, времени Тмах = 3 000 ч и материала токоведущей жилы – медь, выбираем кабель типа СКл. Это означает, что кабель с бумажной пропитанной изоляцией, медной жилой, жилы изолированы совместно, С – свинцовая оболочка, К – бронированный покров из стальных круглых проволок, л - усиленная подушка у защитного покрова.

Для кабеля с медными жилами, бумажной изоляцией и Тмах=3000 ч, находим Jэк=3.0 А/ мм²

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ = Iраб.мах/Jэк = 277,2/3 = 92,4 мм².

Выбираем сечение Sэ = 95 мм² учитывая, что Uуст = 10 кВ, кабель с Sэ = 95 мм² имеет Iдоп = 340 А. Так как Iдоп ≥ Iмах, поэтому сечение кабеля выбрано верно.

4. Выбор Q9.

Выбор выключателя Q9 производится по найденному ранее току рабочеего максимального режимаIраб.мах=115,6 А и напряжению установкиUуст=10 кВ.

Выбираем выключатель ВММ–10А–400–10У2.

Параметры
ВММ–10А–400–10У2	Установки
Uн = 10 кВ	Uуст =10кВ
Iн=400 А	Iуст = 115,6 А

5. Выбор выключателя Q3 и трансформатора Т1.

Для выбора высоковольтного выключателя Q3 необходимо найти полную мощность, протекающую через него при отключении или выводе в ремонт трансформатора Т2:

P∑ = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7 + P8 + P_сн=

800 + 800 + 800 + 1 600 + 1 600 + 800 + 800 + 800 + 1 000 + 1 000 + 300 = 1 0300 кВт

Sm1 = Sm2 = Pm1/ cosφm =

S∑ = P∑/cosφ + Sm1 + Sm2 = 12 875 кВ·А.

Ток рабочий утяжелённого режима:

Iраб.мах=S∑/(·Uн)=12875/(·10)=743.4 А,

Где P∑ , S∑– суммарная активная и полная мощности потребителей, питающихся от электроустановки(подстанции).

Выбираем тип выключателя ВВЭ–10–20/1 250 Т3.

Параметры
ВВЭ–10–20/1 250 Т3	Установки
Uн = 11 кВ	Uуст =10кВ
Iн=1 250 А	Iуст = 757,3 А

6. Так как в трансформаторном режиме работают два трансформатора, можно выбрать трансформатор ближайшей меньшей мощности. По суммарной мощности S∑ = 12 875 кВ·А.

По напряжению установки Uуст в = 110 кВ и Uуст н = 10 кВ выбираем ТДН–10 000/110.

Параметры
ТДН–10 000/110	Установки
Uвн = 110 кВ	Uв = 110 кВ
Uнн =11 кВ	Uн = 10 кВ
Sн тр = 10 000 кВ∙А	S∑ = 12 875 кВ∙А

Рассчитаем коэффициент перегрузки Kп = S∑/Sn = 12 875/10 000=1,29. В данном варианте Kп = 1,29 меньше допустимого значения 1,5. Если получилось бы Kп > 1,5, то тогда надо было бы взять трансформатор большей мощности.

7. Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS3 и QS1.

По мощности трансформатора с учётом возможной перегрузки найдём ток рабочего утяжелённого режима.

Iраб.мах = 1,5н.тр/(·Uн) = 1,5·10 000/(·110) = 80,2 А.

Из справочника выбираем выключатель и разъединитель

РНД110/630Т1, принимая во внимание, что РУ 110 кВ открытого типа (ОРУ).

Параметры
ВВУ–110Б–40/2000У1	РНД–110/630Т1	Установки
Uн = 110 кВ	Uн = 110 кВ	Uуст = 110 кВ
Iн = 2 000 А	Iн = 630 А	Iраб.мах = 80,2 А

Задание №2. По исходным данным варианта 1 (табл. П1) произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рис. 1.11): быстродействующий автоматический выключатель QF1, силовой трансформатор T3, Т1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, Q3, разъединителей QS5, QS12, QS4, QS3, QS2, QS1.

Исходные данные: U1 = 110 кВ, U2 = 6 кВ, U3 = 0,38 кВ, P1 = 1000 кВт,

P2 = 400 кВт, P3 = 190 кВт, Pм1 = 2500 кВт, Рм2 = 3150 кВт, Рсн = 180 кВт,

Тмах = 2500 ч, cosφ = 0,85.

Кабель: 2 – 1

Материал жилы кабеля – алюминий.

Место прокладки кабеля – в воздухе.

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.

1.Выбор асинхронных двигателей М1 и М2 производится по номинальной мощности электродвигателя и по номинальному напряжению: Рм и U2.

Данные для выбора двигателей М1: Рм1 = 2 500 кВт; Uн = 6кВ.

Условия выбора: Uн.м1 ≥ U2; Рн.м1 ≥ Рм1

где Uн.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту;

Рн.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту.

Выбираем асинхронный двигатель типа 2АЗМ-2500/6000УХЛ4

Параметры
2АЗМ–2500/6000УХЛ4	Установки
Uн=6 кВ	U2=6 кВ
Pн=2500 кВт	Pм=2500 кВт
сosφм=0.92
КПД=96.9%

ЭЛ.ДВИГ.

Sэл. Рмех=Рном.м

∆Р

Sэл. – полная мощность, потребляемая двигателем из электросети;

Рмех – механическая мощность на валу двигателя (паспортная величина);

∆Р – потери мощности в электродвигателе, вызнанные различными факторами

(трение, нагрев обмоток, потери энергии на вентиляцию и т.д.), учитываются в КПД двигателя.

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Рэл.м, потребляемую из сети:

Рэлм1 = Рн,м1/КПДдвиг1;

Рэл.м1=Рн.м1/КПДдвиг1 = 2 500/0,96= 257,9 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м1 электродвигателя, потребляемую из сети

Sэл.м1 = Рэл.м1 / cosφ_м;

Sэл.м1 = Рэл.м1/cosφ_м1 = 2579,98/0,92 = 2804,3 кВ∙А.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м1:

Iн.м1=Sэл.м1/(·Uн);

Iн.м1 = Sэл.м1/(·Uн) = 2804,325/(· 6) = 270,2 А.

Данные для выбора двигателя М2: Рм2 = 3 150 кВт; U=6 кВ.

Условия выбора: Uн.м2 ≥U2 ; Рн.м2 ≥ Рм2.

Выбираем асинхронный двигатель типа 2АЗМ–3200/6000УХЛ4.

Параметры
2АЗМ-3200/6000УХЛ4	Установки
Uн = 6 кВ	U2 = 6 кВ
Pн = 3 200 кВт	Pм = 3 150 кВт
сos= 0,9
КПД = 96,8%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Рэл.м2:

Рэл.м2 = Рн.м2/КПДдвиг2;

Рэл.м2 = Рн.м2/КПДдвиг2 = 3 200/0,968 = 3305,8 кВт.

б)Рассчитаем полную мощность Sэл.м2:

Sэл.м2 = Рэл.м2/ cosφ_м2;

Sэл.м2 = Рэл.м2/ cosφ_м2 = 3305,785/0,91 = 3 632,7 кВ·А.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м2:

Iн.м2=Sэл.м/(·Uн);

Iн.м2 = 3 632,7/(·6)=347,9 А.

2. Выбор трансформатора Т1.

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:

Sусм = Sм1+Sм2+[P1+P2+P3+Pсн]/ cosφ;

Sусм = 8 519,4 кВ∙А.

По суммарной мощности Sсум = 8 519,4 кВ·А и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий:

Uвн ≥ Uуст.в	Uуст.в = 110 кВ
Uнн ≥ Uуст.н	Uуст.н = 6 кВ
Sн.тр ≥ Sрасч.тр	Sрасч.тр = 8 519,4 кВА

Параметры
ТДН –10 000/110	Установки
Uвн = 115 кВ	Uуст.в = 110 кВ
Uнн = 6.6 кВ	Uуст.н = 6 кВ
Sн = 10 000 кВ·А	Sуст = 8519, 4 кВ·А

Выбираем трансформатор типа ТДН–10000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки

Sраб.мах = 1,5·Sн.тр,

где Sн.тр – номинальная мощность , передаваемая по сети через трансформатор:

Sраб.мах = 1,5·10 000 = 15000 кВ∙А.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I = Sтр/(·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн) = 15 000/(·110) =78,8 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(нн) = 15 000/(·6) = 1 443,4 А.

3. Выбор трансформатора для собственных нужд Т2.

Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:

Sсн = Рсн/ cosφ = 180/0,85 = 211,76 кВ·А.

Из справочника выбираем трансформатор собственных нужд

Параметры
ТСЗ–250/10	Установки
Uвн = 6 кВ	Uуст.в = 6 кВ
Uнн = 0,4 кВ	Uуст.н = 0,38 кВ
Sсн = 250 кВ·А	Sуст = 211,7 кВА

Производим выбор трансформатора типа ТСЗ–250/10.

С учетом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки собственных нужд составляет:

Sраб.мах = 1,5·Sн = 1,5·250=375 кВ·А.

Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора (это необходимо для выбора предохранителя), используя следующую формулу:

I = Sтр/(·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iраб.мах(вн) = 375/(·6) = 36,1 А.

Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.

4.Выбор силового трансформатора ТЗ:

Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме

Sуст.тр = Рнагр/соsφ_нагр = 1 000/0,85=1 176 кВ·А.

По подключенной мощности Sуст = 1 176 кВ·А и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора:

Uвн Uуст.в	Uуст.в = 6 кВ
Uнн Uуст.н	Uуст.н = 0,38 кВ
Sн.тр Sрасч.тр	Sрасч.тр = 1 176 кВ·А

Выбираем трансформатор типа ТМ-1600/10.

Параметры
ТМ–1600/10	Установки
Uвн = 6 кВ	Uуст.в = 6 кВ
Uуст.н = 0,4 кВ	Uуст.н = 0,38 кВ
Sсн = 250 кВ·А	Sуст=1 176 кВ·А

Максимальная мощность трансформатора с учетом перегрузки:

Sраб.мах = 1,5·Sн.тр,

где Sн.тр· номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор.

Sраб.мах = 1,5·1 600=2 400 кВ·А.

Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I = Sн.тр/(·U).

Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iн.тр=1600/(·6)=153,9 А.

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн)=2400/(·6)=230,9 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(нн) = 2 400/(·0,38)=3 646,4 А.

5. Выбор выключателя нагрузки: QF1.

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:

Iраб.мах = 1,5·Sтр/(·U3) = 1,5∙1 600/(/(·0.38) = 3 646,4 А.

Выбор производится, исходя из следующих положений:

Uн Uуст,

где Uуст – линейное напряжение участка сети, на котором предусмотрена установка аппарата.

Iрас Iн,

где Iрас – расчетный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.

Параметры
ЭО–25С	Установки
Uн = 0,38 кВ	Uуст = 0,38 кВ
Iн = 4 000 А	Iраб.мах = 364,4 А

Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО–25С.

6. Выбор кабеля W2:

Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

Ток рабочего нормального режима Iн = 153,9 А.

Ток рабочего максимального режима с учетом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчетов):

Iраб.мах = 230,9 А.

Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля.

Тип изоляции – бумажная.

Для кабеля с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и Тмах = 2 500 часов находим экономическую плотность тока: Jэк = 1,6 А/мм².

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ = Iраб.мах/Jэк = 230,9/1,6 = 144,3 мм².

Выбрано стандартное сечение кабеля S = 150 мм².

Параметры
АВРГ	Установки
Uвн = 6 кВ	Uуст.в = 6 кВ
S = 150 мм2	Sэ=144,3 мм2
Iдоп.н = 290 А	Iраб.мах = 230,9 А

Производим проверку выбранного кабеля на выполнение условия:

Iраб.мах < Iдоп,

где Iраб.мах – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;

Iдоп = К1∙К2·Iдоп.н – длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом проложенных кабелей К1 и температуру окружающей среды К2;

Iдоп.н – длительно допустимый ток на один кабель при номинальной разности температур между кабелем и окружающей средой.

Поправочные коэффициенты К1 и К2 могут быть определены по ПУЭ [10]:

– К1 для учета количества рядом проложенных кабелей: К1=1;

– К2 для учета температуры окружающей среды: К2 = 1,05.

С учетом поправок получаем

Iдоп = 1·1.05·290 = 304,5 А.

Iраб.мах Iдоп – условие выполняется.

Для прокладки применяем кабель марки АВРГ.

7.Выбор выключателя Q3 и разъединителей QS12, QS5.

Выбор выключателя Q3 производиться по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: Uн Uуст; IнIраб.мах.

Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа ВЭ–6–40/1600УЗ и разъединитель РВЗ–6/400УЗ.

Параметры
Выключателя	Разъединителя	Установки
Uн = 6 кВ	Uн = 6 кВ	Uуст = 6 кВ
Iн = 1 600 А	Iн = 400 А	Iуст = 230,9 А

8. Выбор выключателя Q2 и разъединителей QS3, QS4

Выбор выключателя Q2 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: Uн Uуст; IнIраб.мах.

Параметры
Выключателя	Разъединителя	Установки
Uн = 6 кВ	Uн = 10 кВ	Uуст = 6 кВ
Iн = 1 600 А	Iн = 2 000 А	Iуст = 1443,4 А

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РВРЗ–II–10/2000УЗ и выключатель типа ВЭ–6–40/1600УЗ.

9.Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS1, QS2.

Выбор выключателя Q1 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: Uн Uуст; IнIраб.мах.

Параметры
Выключателя	Разъединителя	Установки
Uн = 110 кВ	Uн = 110 кВ	Uуст = 110 кВ
Iн = 2 000 А	Iн = 630 А	Iуст = 78,7 А

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РНДЗ–I–110/630ТЗ и выключатель типа ВВУ–110Б–40/2000У1.

Задание№3. По исходным данным варианта 2 (табл. П1) произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рис.1.12):

Трансформаторы Т1, Т2, T3, высоковольтные выключатели Q1,Q2, кабельная линия W2, автоматический выключатель QF1, разъединитель QS1,предохранитель FS2, отделитель QR1.

Исходные данные: U1 = 110,0 кВ, U2 = 6 кВ, U3 = 0,38 кВ, Р1 = 195 кВт,

Р2 = 315 кВт, Р3 = 1 250 кВт, Р4 = 1 270 кВт, Р5 = Р6 = Р7 = Р8= 0 кВт,

Рм1=1 000 кВт, Рм2=0 кВт, Рсн=190 кВт, Тмах=5000 часов, соsφ=0,9.

Кабель: 1–2.

Материал жилы кабеля – медь.

Место прокладки кабеля – в земле.

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчет и выбор двигателя М1.

1.Выбор электродвигателя

Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности электродвигателя и номинальному напряжению: Рм и U2.

Данные для выбора: Рм1 = 1 000 кВт; Uн= 6 кВт:

Условия выбора: Uн.м ≥ U2; Рн.м ≥ Рм,

где Uн.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту;

Рн.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту.

Параметры
2АЗМ–1000/6000УХЛ4	Установки
Uн = 6 кВт	U2 = 6 кВт
Рн = 1 000 кВт	Рм = 1 000 кВт
сos φм= 0,89
КПД = 95,8%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Рэл.м:

Рэл.м = Рн.м/КПДдвиг;

Рэл.м1 = Рн.м1/КПДдвиг1 =1 000/0,95 =1 043,8 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м, потребляемую двигателем из электросети:

Sэл.м=Рэл.м/cosφ_м;

Sэл.м1 = Рэл.м1/cosφ_м1 =1 043,8/0,89 = 1 172,9 кВ·А.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iном.м:

Iн.м = Sэл.м/(·Uном);

Iн.м1 = Sэл.м1/(·U₂) = 1 172,9/(∙6) = 112,8 А.

2.Выбор трансформатора.

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо найти полную мощность, протекающую через него:

Sсум = Sм1 + Sм2 + (Р1 + Р2 + Р3 + Р4 + Р5 + Р6 + Р7 + Р8 + Рсн)/cosφ;

Sсум= 4750,6 кВ·А.

По суммарной мощности Sсум= 4750,6 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор, исходя из следующих условий выбора:

Uвн ≥ Uуст.в ;	Uуст.в = 110 кВ
Uнн ≥ Uуст.н ;	Uуст.н = 6 кВ
Sн.тр ≥ Sрасч.тр.	Sрасч.тр. = 4 750,5 кВ·А

Параметры
Трансформатора	Установки
Uвн = 121 кВ	Uуст.в = 110 кВ
Uнн = 6,3 кВ	Uуст.н = 6 кВ
Sн = 6 300 кВ·А	Sуст = 4 750,6 кВ·А

Выбираем трансформатор типа ТМ–6300/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учетом перегрузки:

Sраб.мах = 1,5·Sн.тр,

где Sн.тр- номинальная мощность ,передаваемая по сети через трансформатор.

Sраб.мах = 1,5·6 300=9 450 кВ·А.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I = Sтр/(·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн) = 9 450/(·110) = 49,6А

Ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(нн) = 9450/(·6) = 909,3А

3.Выбор трансформатора собственных нужд Т2.

Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:

Sсн = Рсн/cosφ = 190/0.9 = 211,1 кВ·А.

Из справочника выбираем трансформатор собственных нужд:

Параметры
Трансформатор	Установки
Uвн = 6 кВ	Uуст.в = 6 кВ
Uнн = 0,4 кВ	Uуст.н = 0,38 кВ
Sн = 250 кВ·А	Sуст = 211,1 кВт

Производим выбор трансформатора типа ТС3-250/10.

С учетом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки собственных нужд составляет:

Sрм = 1.5·Sном = 1,5∙250 = 375 кВ·А.

Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора(необходимо для выбора предохранителя),используя следующую формулу:

I = Sтр/(·U).

Ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iраб.мах(вн) = 375·(∙6) = 36,1 А

Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.

4. Выбор силового трансформатора нагрузки Т3.

Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме:

Sуст.тр = Рнагр/cosφ_нагр = 195,0/0,90=216,7 кВ·А.

По подключенной мощности Sуст.тр = 216,7 кВ·А и напряжению установки выбираем трансформатор, исходя из следующих условий выбора:

Uв.н ≥ Uуст.в	Uуст.в = 6кВ
Uн.н ≥ Uуст.н	Uуст.н = 0,38 кВ
Sн.тр ≥ Sрасч.тр	Sрасч.тр = 216,7 кВА

Параметры
ТЗС–400/10	Установки
Uвн = 6 кВ	Uуст.в = 6 кВ
Uнн = 0,4 кВ	Uуст.н = 0,38 кВ
Sн = 400кВ·А	Sуст = 216,7 кВт

Заданным параметрам соответствует трансформатор ТЗС–400/10.

Максимальная мощность трансформатора с учетом перегрузки:

Sраб.мах =1,5∙ Sн.тр,

где Sн.тр – номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор

Sраб.мах = 1,5∙400 = 600 кВ·А.

Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

Iн.тр = Sтр/(∙U).

Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора

Iн.тр = 400/(∙6) = 38,5 А.

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора

Iраб.мах(вн) = 600∙(∙6) = 57,7 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора

Iраб.мах(нн) = 600∙(∙0,38) = 911,6 А.

5. Выбор предохранителя FS2

Для выбора предохранителя FS2 необходимо найти ток рабочего максимального режима с учетом возможной перегрузки питающего трансформатора в 1,5 раза:

Условие выбора: Uн ≥ Uуст; Iн ≥ Iуст.

Параметры
ПКТ101–6–8–40–40У1	Установки
Uн = 6 кВ	Uуст = 6кВ
Iн = 40 А	Iраб.мах = 36,084 А

Выбираем предохранитель типа ПКТ101-6-8-40-40У1.

Выбранный предохранитель соответствует предъявленным требованиям.

6. Выбор выключателя нагрузки: QF1/

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора:

Iраб.мах(нн) = 1,5∙Sтр/(√3∙U3) = 1,5∙400(∙0,38) = 911,61 А.

Выбор производится, исходя из следующих положений:

Uн ≥ Uуст,

где Uуст – линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.

Iрас ≤ Iн,

где Iрас – расчетный максимальный ток продолжительного рабочего режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат.

Параметры
ЭО6В	Установки
Uн = 0,38 кВ	Uуст = 0,38 кВ
Iн = 1 000 А	Iраб.мах=911.6 А

Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО6В.

7. Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

Ток рабочего нормального режима (без перегрузки трансформатора Т):

Iр.н = 38,5 А.

Ток рабочего максимального режима с учетом возможной перегрузки трансформатора из предыдущих расчетов:

Iраб.мах= 57,7 А.

По условию для кабеля с медными жилами, бумажной изоляцией и Тmax=5 000 часов находим экономическую плотность тока для района центральной Сибири:

Jэк = 2,5 А/мм².

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ = Iраб.мах/Jэк = 57,735/2,5=23,094 мм².

Выбранное стандартное сечение кабеля: S = 25мм².

Параметры
СПУ	Установки
Uн = 6 кВ	Uуст = 6 кВ
S = 25 мм2	Sэ = 21,4 мм2
Iдоп.н = 135 А	Iраб.мах = 57,7 А

Произведем проверку выбранного кабеля на выполнение условия:

Iраб.мах < Iдоп,

где Iраб.мах – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;

Iдоп=К1∙К2∙ Iдоп.н – длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом проложенных кабелей К1 и температуру окружающей среды К2;

Iдоп.н – длительно допустимый ток на один кабель при номинальной разности температур между кабелем и окружающей средой.

Поправочные коэффициенты К1 и К2 могут быть определены по ПУЭ [10]:

– К1 для учета количества рядом проложенных кабелей: К1=1

– К2 для учета температуры окружающей среды: К2=1.04

С учетом поправок получаем:

Iдоп = 1∙1.04∙135 = 140,40 А.

Iмах < Iдоп – условие выполняется.

Для прокладки применяем кабель марки СПУ:

где С - свинцовая оболочка;

П - оболочка из полиэтилена;

У - усовершенствованный.

8. Выбор выключателя Q2 (на выкатной тележке) производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: U.н ≥ Uуст; Iн ≥ Iраб.мах

Параметры
ВММ–10А–400–10У2	Установки
Uн = 10 кВ	Uуст = 6 кВ
Iн = 400 А	Iуст = 57,7 А

Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа ВММ–10А–400–10У2.

9.Выбор выключателя Q1 (на выкатной тележке) производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: U.н ≥ Uуст; Iн ≥ Iраб.мах

Параметры
ВПМ–10–20/1000У2	Установки
Uн = 10 кВ	Uуст = 6 кВ
Iн = 1 000 А	Iуст = 909,4А

Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа ВПМ–10–20/1000У2.

10. Произведем выбор разъединителя QS1

Выбор производится, исходя из следующих положений:

U.н ≥ Uуст,

где Uуст – линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.

Iрас≤ Iн,

где Iрас- расчетный максимальный ток продолжительного рабочего режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат.

Параметры
РНД–110/630 Т1	Установки
Uн = 110 кВ	Uуст = 110 кВ
Iн = 630 А	Iраб.мах = 49,6 А

Заданным параметрам соответствует разъединитель следующего типа:

РНД–110/630 Т1

11. Произведем выбор отделителя QR1

Для выбора отделителя QR необходимо использовать ток рабочего утяжеленного режима Iраб.мах с учетом возможных перегрузок трансформатора на 50%.

Iраб.мах = 1,5∙ Sн.тр/(∙Uн) = 49,6 А.

Из справочника выбираем электрооборудование, принимая во внимание, что РУ 110 кВ открытого типа (ОРУ).

Выбор производится, исходя из следующих положений:

Uном ≥ Uуст,

где Uуст – линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.

Iрас≤ Iном,

где Iрас – расчетный максимальный ток продолжительного рабочего режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат.

Параметры
ОД–110Б/1000У1	Установки
Uн = 110 кВ	Uуст = 110 кВ
Iн = 800 А	Iраб.мах = 49.6 А

Заданным параметрам соответствует отделитель типа ОД–110Б/1000У1.

Задание №4. По исходным данным варианта 4 (табл. П1) произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рис.1.13): трансформаторы Т1, ТЗ, высоковольтные выключатели Q1,Q2, Q4, кабельная линия W2, автоматический выключатель QF1, разъединитель QS1.

Исходные данные: U1 = 10 кВ, U2 = 6 кВ, U3 = 0,38 кВ, Р1 = 1 280 кВт,

Р2 = 1 280 кВт, РЗ = 1 280 кВт, Р4 = 1 280 кВт, Рм1 = 5 000 кВт, Рм2 = 8 000 кВт,

Рсн =210 кВт, Тмах =3 200 ч, сosφ = 0,81, сosφ_m= 0,81.

Условие прокладки кабеля:

– Материал жилы кабеля – медь.

– Место прокладки кабеля – в воде.

1.Выбор трансформатора Т3.

Условия выбора Uн≥Uуст; Sн≥Sуст.

Полная мощность, передаваемая через Т3 в нормальном режиме:

= Р₁/сosφ = 1 280/0,81 = 1 580,2 кВ·А.

Из справочника выбираем трансформатор ТМ- 1600/10.

Параметры
ТМ- 1600/10	Установки
Uвн = 6 кВ	Uуст = 6 кВ
Uнн = 0,4 кВ	Uуст = 0,38 кВ
Sн.тр = 1 600 МВ·А	Sуст = 1 580,2 МВ·А

По условию проверки на перегрузочную способность, когда Т4 выводится ремонт или повреждается и отключается:

Kп ===1,6.

Так как Кн > 1,5, то следует выбрать трансформатор большой мощности.

Из справочника выбираем трансформатор ТМ–2 500/10.

Параметры
ТМ–2 500/10	Установки
Uвн = 6 кВ	Uуст = 6 кВ
Uнн = 0,4 кВ	Uуст = 0,38 кВ
Sн.тр = 2 500 МВ·А	Sуст = 1580.2 МВ·А

Для выбранного трансформатора

Kп = = = 1,02< 1,5,

что соответствует предъявляемым требованиям.

2. Выбор выключателя нагрузки QF1 производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:

Iраб.мах = == 3 804,4 А.

Условия выбора:

Uном ≥ Uуст; Iраб.мак ≤ Iном,

Параметры
ЭО 40С	Установки
Uн = 0,38 кВ	Uн = 0,38 кВ
Iраб.мах = 3804,4А	Iн = 6 300 А

Задания параметров соответствует автоматический выключатель ЭО40С.

3. Выбор кабеля W2.

Ток рабочего максимального режима (с учетом возможной перегрузки трансформатора ТЗ):

Iраб.мах = == 360,8 А.

Находим Jэк=3,1 А/мм2, медные жилы.

Тмах = 3 200 ч, кабель с резиновой и пластмассовой изоляцией.

По величине Jэк находим площадь сечение проводника:

Sэк = Iраб.мах/Jэк = 360,8/3,1 = 116,4 мм².

Выбираем сечение Sэ = 120 мм², учитывая, что Uуст = 6 кВ.

Кабель с S=120 мм²имеет Iдоп = 430 А.

Произведем проверку выбранного кабеля на выполнение условия:

Iраб.мах < Iдоп,

где Iраб.мах – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;

Iдоп = К1∙К2∙Iдоп.н – длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом проложенных кабелей К1 и температуру окружающей среды К2;

Iдоп.н – длительно допустимый ток на один кабель при номинальной разности температур между кабелем и окружающей средой.

Поправочные коэффициенты К1 и К2 могут быть определены по ПУЭ [10]:

– К1 для учета количества рядом проложенных кабелей: К1=1;

– К2 для учета температуры окружающей среды: К2=1,04.

С учетом поправок получаем:

Iдоп = 1∙1.04∙430 = 447,2 А.

Iмах < Iдоп – условие выполняется.

Для прокладки применяем кабель марки СПУ:

С – свинцовая оболочка;

П – оболочка из полиэтилена;

У – усовершенствованный.

4.Выбор выключателя Q4 и разъединителей.

Условия выбора выключателя: Uн ≥ Uуст; Uн ≥ Iраб.мах.

Параметры
ВЭ–6–40/1 600 У3	Установки
Uн = 6 кВ	Uн = 6 кВ
Iраб.мах = 1 600 А	Iн = 360,8 А

Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа ВЭ–6–40/1600 У3.

5.Выбор выключателя Q2

Для выбора высоковольтного выключателя Q2 необходимо найти полную мощность, протекающую через него:

Р_Σ= Р1 + Р3 = 1 280 + 1 280 = 7 560 кВт;

Sm1 = Pm1/ cosφ_m = 5 000/0,81 = 6 172,8 кВ∙А;

S_Σ = Sm1 + P_Σ/cos_φ = 7 560/0,81 = 9 333,3 кВ∙А.

Максимальный рабочий ток утяжеленного режима:

Iраб.мах===898.1 А.

Параметры
ВЭ–6–40/1600 УЗ	Установки
Uн = 6 кВ	Uн = 6 кВ
Iраб.мах =1 600А	Iраб.мах = 898,1 А

Из справочника выбираем выключатель ВЭ–6–40/1 600 УЗ.

6.Выбор трансформатора Т1.

Мощность, проходящая через вторую обмотку трансформатора

Р_Σ= Р2 + Р4 + Рсн = 1 280 + 1 280 + 210 = 2 770 кВт;

Sm2 =Pm2/сosφ_m= 8 000/0,81 = 9 876,5 кВ·А;

S_Σ=P_Σ/cos_φ+Sm2 = 2770/0.81 + 9876,5 = 13 296,3 кВ·А.

Суммарная мощность, передаваемая через трансформатор

S_Σт1= 9 333,3 + 13 296,3 = 22 629,6 кВ·А.

Параметры
ТРДН–25 000/110	установки
Uвн = 115 кВ	Uвн = 110 кВ
Uнн = 10 кВ	Uвн = 11 кВ
Sн.тр = 25 МВ·А	Sн= 22,6 МВ·А

Выбираем трансформатор ТРДТН–25 000/110.

Максимальная рабочая мощность трансформатора:

Sраб.мах = 25 000∙1,5 = 37 500 кВ·А.

7.Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS1 и QS2.

Определяем ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора

Sраб.мах(вн) == 196,8 А.

Условия выбора: Uном≥Uуст; Iн≥Iраб.мах.

Параметры
ВВУ–110Б–110Б 40/2 000 У1	РНДЗ 1–110/1 000 У1	Установки
Uн = 110 кВ	Uн = 110 кВ	Uуст = 110 кВ
Iн = 2 000 А	Iн = 1000 А	Iуст = 196,8 А

Заданным параметром удовлетворяет разъединитель РНДЗ 1–110/1 000 У1 и выключатель типа ВВУ–110Б–110Б 40/2 000 У1.

Библиографический список

1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат. 1989.–608 с.

2. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей / Под ред. В. М. Блок – М.: Высш. школа, 1981. –304 c.

3. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ Под ред. С.С.Рокотина и И.М.Шапиро, 3-е изд., перераб. и доп. –М.: Энергоатомиздат, 1985.–352 с.

4. Токарев Б.Ф. Электрические машины: учебник для техникумов –М. Энергоатомиздат, 1989.–672 с.

5. Применение государственных стандартов в курсовом и дипломном проектировании: метод. указания / Сост.: В. В. Карпов, С. П. Шамец. –ОмПИ. Омск, 1989.–32 с.

6. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Справочник. Выполнение электрических схем по ЕСКД –М.: Изд-во стандартов,1989.–325 с.

7. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники: Учебник для вузов. 3–е изд., перераб. и доп. –Л.: Энергоатомиздат, Т1. 1981. –536с.

8. Справочник по электрическим машинам / Под общ. ред. И.П.Копылова. М.: Энергоиздат, 1988.

9. Чунихин А.А. Электрические аппараты / Общий курс: учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. –М.: Энергоатомиздат, 1988.–720 с.

10. Правила устройства энергоустановок / Минэнерго СССР. 6-е изд., перераб. и доп. М.:Энергоатомиздат, Т.1,21986. –648 с.

11. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые маслянные общего назначения. Допускаемые нагрузки –М.: Изд-во стандартов, 1985.

12. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987.–648 с.

13. Ястребов П.П., Смирнов И.П. Электрооборудование. Электротехнология. М.: Высш. шк., 1987.–199 с.

14. Околович М. Н. Проектирование электрических станций. М.: Энергоатомиздат, 1982.–400 с.

15. Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1987.–568 с.

Таблица П1

№ вар.	№ схем	U1 кВ	U2 кВ	U3 кВ	P1 кВт	P2 кВт	P3 кВт	P4 кВт	P5 кВт	P6 кВт		P7 кВт		P8 кВт		PМ1 кВт		PМ2 кВт		PСН кВт		ТМАХ час		cos		каб.*
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11		12		13		14		15		16		17		18		19
0	1.14	110	10	0,38	800	800	800	1600	1600	800		800		800		1000		1000		200		3000		0,80		1-1
1	1.11	110	6	0,38	1000	400	190	-----	-----	-----		-----		-----		2500		3150		180		2500		0,85		2-1
2	1.12	110	6	0,38	195	315	1250	1270	-----	-----		-----		-----		1000		-----		190		5000		0,90		1-2
3	1.14	110	6	0,38	500	120	500	225	220	125		500		125		1100		1100		230		4500		0,86		2-2
4	1.13	110	6	0,38	2000	2000	1280	1280	-----	-----		-----		-----		5000		10000		210		3200		0,81		1-3
5	1.11	110	10	0,38	1000	1250	300	-----	-----	-----		-----		-----		800		4000		180		3500		0,82		2-3
6	1.12	110	10	0,38	310	190	795	790	-----	-----		-----		-----		2500		-----		120		5000		0,79		1-1
7	1.14	110	6	0,38	500	150	480	360	325	150		480		200		1200		1200		200		4300		0,87		2-1
8	1.13	110	6	0,38	2000	2000	800	800	-----	-----		-----		-----		12500		6300		380		6000		0,85		1-2
9	1.11	110	6	0,66	600	700	160	-----	-----	-----		-----		-----		1600		2500		150		2800		0,84		2-2
10	1.12	110	10	0,66	125	192	794	1275	-----	-----		-----		-----		2000		-----		140		3000		0,83		1-3
11	1.14	110	6	0,38	800	190	800	365	400	200		800		150		1500		1500		230		4300		0,82		2-3
12	1.13	110	6	0,38	1280	1280	2000	2000	-----	-----		-----		-----		8000		8000		380		3800		0,83		1-1
13	1.11	110	10	0,38	350	250	240	-----	-----	-----		-----		-----		630		800		100		2800		0,88		2-1
14	1.12	110	6	0,66	313	121	501	497	-----	-----		-----		-----		200		-----		110		3000		0,83		1-2
15	1.14	110	6	0,38	800	200	800	400	380	180		800		180		1700		1700		410		3300		0,84		2-2
16	1.13	110	6	0,38	2000	2000	2000	2000	-----	-----		-----		-----		4000		12500		770		3200		0,85		1-3
17	1.11	110	6	0,38	240	300	145	-----	-----	-----	-----		-----		250		400		160		1800		0,80		2-3
18	1.12	110	10	0,38	317	319	784	793	-----	-----	-----		-----		2000		-----		210		5100		0,87		1-1
19	1.14	110	10	0,66	500	115	500	220	210	125	500		125		3200		3200		410		3300		0,85		2-1
20	1.13	110	6	0,38	1280	1280	1280	1280	-----	-----	-----		-----		10000		8000		950		1000		0,86		1-2

Продолжение табл. П1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
21	1.11	110	10	0,66	400	850	250	-----	-----	-----	-----	-----	2500	630	205	4500	0,89	2-2
22	1.12	110	6	0,38	199	193	499	502	-----	-----	-----	-----	250	-----	144	3200	0,84	1-3
23	1.14	110	10	0,38	1200	300	1200	600	620	300	1200	300	3000	3000	232	3500	0,90	2-3
24	1.13	110	6	0,66	1280	1280	1280	1280	-----	-----	-----	-----	8000	12500	405	5000	0,89	1-1
25	1.11	110	6	0,66	330	280	100	-----	-----	-----	-----	-----	250	320	125	4300	0,82	2-1
26	1.12	110	10	0,66	311	314	1269	1274	-----	-----	-----	-----	2000	-----	250	6000	0,88	1-2
27	1.14	110	10	0,38	1200	310	1200	600	600	320	1200	300	2800	2800	420	2800	0,81	2-2
28	1.13	110	6	0,66	2000	2000	2000	2000	-----	-----	-----	-----	8000	6300	1130	3000	0,85	1-3
29	1.11	110	10	0,66	750	940	180	-----	-----	-----	-----	-----	3150	4000	410	4300	0,91	2-3
30	1.12	110	6	0,66	122	198	494	489	-----	-----	-----	-----	320	-----	130	3800	0,90	1-1
31	1.14	110	10	0,38	1200	200	1200	400	400	200	1200	200	2600	2600	220	2800	0,88	2-1
32	1.13	110	10	0,66	2000	2000	1280	1280	-----	-----	-----	-----	5000	1000	450	3000	0,78	1-2
33	1.11	110	6	0,38	1190	780	310	-----	-----	-----	-----	-----	3150	4000	430	3300	0,81	2-2
34	1.12	110	10	0,38	184	119	781	680	-----	-----	-----	-----	1600	-----	270	3200	0,84	1-3
35	1.14	110	6	0,66	800	200	800	380	400	190	800	200	5600	5600	530	1800	0,90	2-3
36	1.13	110	10	0,66	1900	1950	1200	1210	-----	-----	-----	-----	4000	800	340	5100	0,86	1-1
37	1.11	110	6	0,66	1270	690	290	-----	-----	-----	-----	-----	2500	4000	350	3300	0,88	2-1
38	1.12	110	6	0,38	291	274	1190	1200	-----	-----	-----	-----	800	-----	250	1000	0,83	1-2
39	1.14	110	6	0,66	800	200	800	400	380	200	800	200	6500	6500	580	3000	0,86	2-2
40	1.13	110	10	0,66	1100	1200	1890	1900	-----	-----	-----	-----	3150	2600	390	2500	0,84	1-3
41	1.11	110	10	0,66	750	940	180	-----	-----	-----	-----	-----	3150	4000	260	5000	0,85	2-3
42	1.12	110	10	0,66	296	188	776	1117	-----	-----	-----	-----	2500	-----	160	4500	0,82	1-1
43	1.14	110	10	0,38	800	320	800	600	600	300	800	300	2300	2300	240	3200	0,85	2-1

Продолжение табл. П1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
44	1.13	110	6	0,66	700	790	1100	1200	-----	-----	-----	-----	12500	12500	600	3500	0,86	1-2
45	1.11	110	10	0,38	130	230	75	-----	-----	-----	-----	-----	630	800	110	2800	0,83	2-2
46	1.12	110	6	0,66	124	195	488	466	-----	-----	-----	-----	400	-----	170	3000	0,90	1-3
47	1.14	110	6	0,38	800	200	800	380	400	180	800	200	1900	1900	400	3300	0,85	2-3
48	1.13	110	6	0,66	2000	1800	750	800	-----	-----	-----	-----	8000	8000	420	3200	0,86	1-1
49	1.11	110	10	0,38	280	630	245	-----	-----	-----	-----	-----	630	1000	260	1800	0,89	2-1
50	1.12	110	10	0,66	175	277	1110	1220	-----	-----	-----	-----	2000	-----	250	5100	0,83	1-2
51	1.14	110	10	0,38	780	300	800	600	620	300	790	350	2100	2100	600	3300	0,88	2-2
52	1.13	110	10	0,38	1900	1850	1200	1150	-----	-----	-----	-----	630	2500	590	1000	0,87	1-3
53	1.11	110	10	0,66	245	450	140	-----	-----	-----	-----	-----	800	630	190	3000	0,85	2-3
54	1.12	110	6	0,38	183	196	762	1195	-----	-----	-----	-----	800	-----	180	2500	0,82	1-1
55	1.14	110	10	0,66	500	200	500	400	400	200	500	190	3600	3600	600	5000	0,86	2-1
56	1.13	110	10	0,38	1200	1250	1800	1950	-----	-----	-----	-----	1600	1000	500	4500	0,84	1-2
57	1.11	110	6	0,38	240	300	145	-----	-----	-----	-----	-----	250	400	100	3200	0,82	2-2
58	1.12	110	6	0,66	125	166	482	476	-----	-----	-----	-----	500	-----	110	3500	0,89	1-3
59	1.14	110	6	0,66	800	200	800	400	400	180	800	190	7100	7100	300	4500	0,90	2-3
60	1.13	110	10	0,66	2000	1900	1200	1250	-----	-----	-----	-----	2000	800	900	3200	0,80	1-1
61	1.11	110	6	0,38	800	1250	320	-----	-----	-----	-----	-----	5000	200	280	3500	0,89	2-1
62	1.12	110	6	0,38	1250	500	300	200	-----	-----	-----	-----	2500	-----	450	5000	0,82	1-2
63	1.14	220	10	0,38	300	200	2000	1200	325	150	480	200	12500	1000	580	4300	0,84	2-2
64	1.13	220	10	0,66	200	200	800	800	-----	-----	-----	-----	12500	12500	650	6000	0,83	1-3
65	1.11	220	6	0,38	500	310	1950	-----	-----	-----	-----	-----	8000	12500	540	2800	0,82	2-3
66	1.12	220	6	0,66	320	500	1900	1950	-----	-----	-----	-----	12500	8000	450	3000	0,89	1-1

Окончание табл. П1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
67	1.14	220	10	0,38	195	300	800	1200	380	180	800	180	8000	5000	380	4300	0,81	2-1
68	1.13	220	10	0,66	610	500	790	1150	-----	-----	-----	-----	2500	2000	390	3800	0,86	1-2
69	1.11	220	6	0,38	200	320	800	-----	-----	-----	-----	-----	8000	5000	510	3300	0,82	2-2
70	1.12	220	6	0,66	310	120	1200	800	-----	-----	-----	-----	4000	8000	360	1000	0,84	1-3
71	1.12	110	6	0,66	122	198	494	489	-----	-----	-----	-----	320	-----	130	3000	0,90	2-3
72	1.14	110	10	0,38	1200	200	1200	400	400	200	1200	200	2600	2600	220	2500	0,88	1-1
73	1.13	110	10	0,66	2000	2000	1280	1280	-----	-----	-----	-----	5000	1000	450	5000	0,78	2-1
74	1.11	110	6	0,38	1190	780	310	-----	-----	-----	-----	-----	3150	4000	430	4500	0,81	1-2
75	1.12	110	10	0,38	184	119	781	680	-----	-----	-----	-----	1600	-----	270	3200	0,84	2-2
76	1.14	110	6	0,66	800	200	800	380	400	190	800	200	5600	5600	530	3500	0,90	1-3
77	1.13	110	10	0,66	1900	1950	1200	1210	-----	-----	-----	-----	4000	800	340	4500	0,86	2-3
78	1.11	110	6	0,66	1270	690	290	-----	-----	-----	-----	-----	2500	4000	350	3200	0,88	1-1
79	1.12	110	6	0,38	291	274	1190	1200	-----	-----	-----	-----	800	-----	250	3500	0,83	2-1
80	1.14	110	6	0,66	800	200	800	400	380	200	800	200	6500	6500	580	5000	0,86	1-2
81	1.12	110	10	0,66	175	277	1110	1220	-----	-----	-----	-----	2000	-----	250	4300	0,83	2-2
82	1.14	110	10	0,38	780	300	800	600	620	300	790	350	2100	2100	600	6000	0,88	1-3
83	1.13	110	10	0,38	1900	1850	1200	1150	-----	-----	-----	-----	630	2500	590	2800	0,87	2-3
84	1.11	110	10	0,66	245	450	140	-----	-----	-----	-----	-----	800	630	190	3000	0,85	1-1
85	1.12	110	6	0,38	183	196	762	1195	-----	-----	-----	-----	800	-----	180	4300	0,82	2-1
86	1.14	110	10	0,66	500	200	500	400	400	200	500	190	3600	3600	600	3800	0,86	1-2
87	1.13	110	10	0,38	1200	1250	1800	1950	-----	-----	-----	-----	1600	1000	500	2800	0,84	2-2
88	1.11	110	6	0,38	240	300	145	-----	-----	-----	-----	-----	250	400	100	3000	0,82	1-3
89	1.12	110	6	0,66	125	166	482	476	-----	-----	-----	-----	500	-----	110	3300	0,89	2-3

25