Модернизация существующей системы электроснабжения и электрооборудования инструментального цеха №32 на «Усть-Катавском вагоностроитель

 

                                                                                   (31)

 

 

Определяется коэффициент  мощности после компенсации:

 

                                                                                                          (32)

 

 

       Так как cos φ получился равным заданному, следовательно, расчет произведен верно.

 

Выбираем компенсирующее устройство марки УКМ58-0,4-150-30У, из условия Q_ку^′>Q_ном

150 кВар >  145,3 кВар

Технические характеристики УКМ58-0,4-150-30У представлены в таблице 5.

Таблица 5 Технические характеристики УКМ58-0,4-150-30У

Тип	Номинальное значение		Номиналь- ный ток, А	Ток, для выбора кабеля, А	Масса, кг,
	Мощность, Квар	Номинальная мощность Квар
УКМ58-0,4-150-30У	150	30	174	249	80

 

Рассчитаем реактивную мощность после компенсации:

                                                                                         (33)

 кВар

Полная мощность после  компенсации равна

                                                                                         (34)

кВА

 

2.3 Выбор трансформаторной подстанции

 

Подстанция – это  электроустановка, состоящая из трансформаторов  или других преобразователей энергии, распределительных устройств напряжением до  1000 вольт и выше, служащая для приема, преобразования, распределения и передачи электроэнергии потребителям.

Основное электрооборудование  на подстанции являются трансформаторы и распределительные устройства, содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины и другие вспомогательные устройства.

S_расч.= ,                                                (35)

S_расч.=

кВА

Выбираем мощность и марку силового трансформатора из условия:

S_{ст. тр-ра}≥S_расч .,                                                 (36)

Выберем трансформатор  марки ТМ400-6/0,4. Проверим условие:

400 кВА>267,4 кВА

Технические характеристики трансформатора заносим в таблицу 6.

Таблица 6 Выбор типа трансформаторов.

Тип трансформатора	, кВт	, кВт	, %	, %
ТМ–400-6/0,4	1,08	5,9	3	4,5

 Определяется аварийная  перегрузка трансформатора в случае выхода из строя другого

                                                ,                                             (37)                                               

   где – коэффициент допустимой перегрузки

кВА

 Определяются потери активной мощности в трансформаторах:

, кВт      (38)

   где    – потери мощности холостого хода, кВт

 – потери мощности короткого замыкания, кВт

 – ток холостого хода

 – напряжение короткого замыкания

       – максимальный коэффициент загрузки

кВт

 

2.4 Выбор проводов и кабелей к схеме электроснабжения

 

     Провода  классифицируются по материалу,  из которого они изготовлены,  сечению, виду изоляции, механической  прочности и так далее. В  электротехнике применяют главным  образом провода из меди и  алюминия, реже из латуни и  бронзы.

 Кабели подразделяют по материалу, из которого изготовлены их токопроводящие жилы (медь, алюминий), изоляции и материалов из которых она изготовлена, степени герметичности и защищенности кабелей от механических повреждений и так далее.

Провода и кабели выбираются по известному току нагрузки по таблицам длительно допустимого тока нагрузки. При этом учитывается также допустимый способ прокладки проводов и кабелей.

Определяется расчетный  ток для кабеля, питающего РП-1 по формуле:

 

,                                             (39)

  _{где, Pном – номинальная активная мощность электроприемников РП-1, кВт;}

     _{Uном- номинальное напряжение электроприемников РП-1, кВт;}

      _{сosφ - коэффициент мощности РП-1.}

Определим сечение проводников по условию допустимых длительных токов:

I_Р ≤ I_Д                                                                                              (40)

где  I_Р- расчётный ток ЭП,

  I_Д - длительно допустимый ток нагрева провода или кабеля

146,7 А<155 А

       Таким образом, по справочным таблицам выбирается кабель АВВГ – кабель с алюминиевыми жилами, с поливинилхлоридной изоляцией и оболочкой, не бронированный.

       Аналогично  выбираются все остальные кабели, данные которых, заносятся в  таблицу 7.

       Таблица 7 Данные кабелей.

Трасса	Рн, кВт	Iр, А	Iдоп, А	S, мм2	Марка кабеля
от КТП - РП-1	80,7	146,7	155	4X70	АВВГ
от КТП – РП2	142	258,2	291	4X185	АВВГ
от КТП – РП3	204	370,9	392	4X185	АВВГ
от КТП – РП4	62,5	113,6	126	4X50	АВВГ
от КТП – РП5	32,5	59,1	62	4X16	АВВГ
от КТП - УК-1	Q=110кВА	167	170	4X95	АВВГ
от КТП - УК-2	Q=110кВА	167	170	4X95	АВВГ

 

2.5 Расчет токов короткого замыкания

Короткое замыкание  является тяжёлым аварийным режимом, так как из-за термического и электродинамического действия токов короткого замыкания в электроустановках возникают большие повреждения. Для того чтобы оборудование и токоведущие части выдержали сквозные токи короткого замыкания без существенных повреждений, их проверяют на термическую и электродинамическую стойкость в условиях короткого замыкания.

Коротким замыканием называется всякое, не предусмотренное нормальными  условиями работы соединение двух точек  электрической цепи (непосредственно  или через малое сопротивление).

Причинами короткого замыкания  являются: механические повреждения изоляции, её пробой из-за перенапряжения и старения, обрывы, набросы, схлёстывание проводов и воздушных линий, ошибочные действия персонала и т.д.

В трёх фазных цепях и устройствах  различают трёхфазные (симметричные), двухфазные и однофазные (несимметричные) короткие замыкания. Также могут иметь место короткие двухфазные замыкания на землю, короткие замыкания с одновременным обрывом фазы.

Токи короткого замыкания  могут определяться для проверки токоведущих частей и аппаратов  на устойчивость при коротких замыканиях, а также для выбора уставок релейной защиты. В первом случае расчётные условия короткого замыкания выбираются такими, при которых токи будут иметь наибольшее значение. Во втором случае расчётные условия короткого замыкания - линейные.

Расчёт токов короткого  замыкания выполняется для выбора высоковольтных аппаратов, выбора ошиновок трансформаторных подстанций и распределительных  устройств, проверки надёжности срабатывания аппаратов защиты при коротких замыканиях, для выбора мероприятий по ограничению токов короткого замыкания.

Расчёт токов короткого  замыкания сводится к определению  общего сопротивления до точки короткого  замыкания. Устанавливается значение токов короткого замыкания, необходимых  для выбора коммутационной аппаратуры.

Расчёт токов короткого замыкания осуществляют в относительных или именованных единицах.

Составляем схему замещения  и нумеруем точки короткого замыкания в соответствии с расчётной схемой, рисунок 1 и 2.

Рисунок 1 Расчетная схема

Рисунок 2 Схема замещения

Примем Sб=100

Вычисляем сопротивления  элементов и наносим на схему  замещения.

- для системы

Наружная кабельная линия- АВВГ 4х70 по (справочной таблице):

х₀=0,0596 Ом/км, r₀=0.208Ом/км                                       

,                                                (41)                                               

,                                                (42)

,                                             (43)

Сопротивления приводятся к низкой стороне

                                                   ₍₄₄₎

- для трансформатора:

Rт=9,4мОм; Хт=27,2мОм; Zт=312мОм

- для автоматов:

R_QF1=0,4мОм; Х_QF1=0,5; R_пQF1=0,6мОм

R_QF21=5,5мОм; Х_QF1=4,5; R_пQF1=1,3мОм

- для кабельных линий:

КЛ1:

r₀=3,12мОм/м; х₀=0,099мОм/м

,                                                (45)      

                                        

 
,                                                (46) 

,

КЛ2:

r₀=12.5мОм/м; х₀=0,104мОм/м

,                                                (47)

,                                                (48) 

- для ступеней распределения:

Упростим схему замещения, вычисляя эквивалентные сопротивления  на участках между точками короткого замыкания и их нанесём на схему.

,                                    (49)

 
,                                    (50)

 
,                                    (51)

,                                    (52)

Вычислим сопротивления  до каждой точки короткого замыкания.

R_K1=R_э1=25,17мОм; Х_К1=Х_э1=27,45мОм

,                                    (53)

 

 

 

,                                           (54)

,                                           (55)