Электроснабжение механического цеха

выводах высшего напряжения трансформатора, кА.

       t_откл – время отключения тока короткого замыкания;

       Т_а – апериодическая составляющая, с; определяется по формуле:

                                                (47)

где ∑Х – суммарное индуктивное сопротивление кабеля, мОм;

       ∑R – суммарное активное сопротивление кабеля, мОм.

						КП 0055336    ЭЛ-23-09	Лист
							21

 

Активное и индуктивное сопротивление определяется по формулам:

                                                 (48)

                                                (49)

где х₀ – индуктивное сопротивление кабеля, принимаемое по [1] в зависи-

мости от сечения кабеля и равное х₀ = 0,113 мОм/км;

r₀ – активное сопротивление кабеля, мОм/км;

l – длина кабельной линии, км.

                                                 (50)

где F – сечение кабеля, мм².

Выполняем расчеты по формулам (45)-(50):

 

 

 

 

 

 

 

Проверяем кабель по условию (44):

 

Кабель выбран верно.

 

2.9 Расчет токов короткого  замыкания цеховой сети

Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением до 1 кВ производится в именованных единицах. При этом учитываются активные и индуктивные сопротивления всех элементов цепи в мОм. Заметное влияние на результаты расчета оказывает сопротивления различных контактных соединений.

На рисунке 1 представлена схема цеховой сети.

Рисунок 1. Схема цеховой  сети

						КП 0055336    ЭЛ-23-09	Лист
							22

 

При расчете токов КЗ в  сетях до 1 кВ считают, что напряжение на первичной обмотке трансформатора цеховой ТП равно номинальному. Сопротивление  системы в мОм до понижающего  трансформатора определяется по формуле:

 

 

                                                    (51)

где U_ср.в – среднее номинальное напряжение сети высшего напряжения, кВ.

Сопротивление Х_с приводится к ступени низшего напряжение по выражению:

                                                  (52)

где U_ср.н – среднее номинальное напряжение сети низшего напряжения, кВ.

Активное сопротивление  трансформатора в мОм вычисляется  по формуле:

                                             (53)

где ∆Р_кз – потери КЗ в трансформаторе, кВт;

S_н – номинальная мощность трансформатора, кВА;

U_н – номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, кВ.

Индуктивное сопротивление  трансформатора:

                            (54)

Активные и индуктивные сопротивления кабелей и шин определяется по формулам (48)-(50). Для определения сопротивлений шин необходимо  рассчитать среднегеометрическое расстояние между шинами:

                                                (55)

Преобразование схемы  для определения токов КЗ сводится к сложению последовательно соединенных  активных и индуктивных сопротивлений:

                                                  (56)

                                                  (57)

Ток трехфазного КЗ в кА вычисляется по выражению:

                                                (58)

где U_ср – средненоминальное напряжение сети (U_ср = 0,4 кВ).

Ударный ток КЗ определяется по формуле:

                                               (59)

Ударный ток КЗ с учетом тока двигателя определяется по выражению:

                                (60)

где I_ном.д – номинальный ток двигателя, кА.

Значение ударного коэффициента принимаем К_у = 1, т.к. при расчетах учитывается сопротивление переходных контактов.

Действующее значение периодической  составляющей тока однофазного КЗ определяется по выражению:

						КП 0055336    ЭЛ-23-09	Лист
							23

 

 

						КП 0055336    ЭЛ-23-09	Лист
							24

 

                            (61)

где R_1∑ и X_1∑ - суммарные активные и индуктивные сопротивления прямой

последовательности, мОм;

R_2∑ и X_2∑ - то же обратной последовательности, мОм;

R_0∑ и X_0∑ - то же нулевой последовательности, мОм.

Отметим, что R_1∑ = R_2∑ и X_1∑ = X_2∑.

Короткое замыкание в  точке К1. Определим индуктивное сопротивление системы по выражению (51):

 

Приведем сопротивление  системы к ступени напряжения 0,4 кВ по (52):

 

Активное сопротивление  трансформатора по (53):

 

Индуктивное сопротивление  трансформатора по (54):

 

Сопротивления катушек автоматов  и трансформаторов тока и переходное сопротивление принимаются по [1]:; ; ; ; .

Определим среднегеометрическое расстояние между шинами по (55):

 

Определим активное и индуктивное  сопротивление шин по (48) и (49):

 

 

Вычислим суммарные сопротивления  цепи КЗ (56) и (57):

 

 

 

 

Ток трехфазного КЗ в точке  К1 по (58):

 

Определим ударный ток  КЗ:

 

 

Вычислим ток однофазного  КЗ в точке К1.Сопротивление прямой последовательности цепи до точки К1:

 

 

Сопротивление обратной и  нулевой последовательности цепи в  точке К1 можно принять равными сопротивлению прямой последовательности. Следовательно, R_2∑ = 10,73 мОм; X_2∑ = 34,12 мОм; R_0∑ = 10,73 мОм; X_0∑ = 34,12 мОм.

						КП 0055336    ЭЛ-23-09	Лист
							25

 

Короткое замыкание в  точке К2. Определим активное и индуктивное сопротивление шин по (48) и (49):

 

 

Сопротивления катушек автоматов, трансформаторов тока и переходное сопротивление принимаются следующие: ; ; ; ; .

Определим активное и индуктивное  сопротивления кабеля по (48)-(50):

 

 

Вычислим суммарные сопротивления  цепи КЗ (56) и (57):

 

 

 

 

Ток трехфазного КЗ в точке  К2 по (58):

 

Определим ударный ток  КЗ:

 

Вычислим ток однофазного КЗ в точке К2.Сопротивление прямой последовательности цепи до точки К2:

 

 

 

 

 

 

Сопротивление обратной последовательности цепи в точке К2 можно принять равным сопротивлению прямой последовательности. Следовательно, R_2∑ = 167,9 мОм; X_2∑ = 78,15 мОм. Активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности кабелей принимаем по [1]. R_0к = 11,2 · 11,71 = 131,15 мОм; X_0к = 11,2 · 2,11 = 23,6 мОм. Рассчитываем полное сопротивление нулевой последовательности:

 

 

 

 

 

Для остальных точек КЗ расчет аналогичен. Результаты сводим в таблицу 8.

Таблица 8. Расчет токов КЗ.

Точка КЗ	Iк(3), кА	iу, кА	Iк(1), кА
К1	5,18	7,31	6,03
К2	1,13	1,59	1,11
К3	0,92	1,3	0,87
К4	3,93	5,54	4,18
К5	2,16	3,04	1,79
К6	4,29	7,77	4,94

						КП 0055336    ЭЛ-23-09	Лист
							26

 

Выполняем проверку шины на термическую стойкость. Для этого определим апериодическую составляющая Т_а по формуле (47) и по формуле (46) тепловой коэффициент В_к.

 

 

Определяем минимальное  сечение (45):

 

Проверяем шину по условию (44):

40 мм² < 120 мм²

Шина термически устойчива.

Проверяем шину на электродинамическую  стойкость. Проверка заключается в определении наибольшего усилия при трёхфазном КЗ:

                                       (62)

где а – расстояние между фазами [1], а = 240 мм;

           К_ф – коэффициент формы ; К_ф = 1, так как шина расположена плашмя.

 

 

 

Определяем момент инерции  по формуле:

                                                       (63)

где b - ширина шины, см;

           h - высота шины, см.

 

Длина пролета между опорными изоляторами определяется по формуле:

                                                  (64)

 

Изгибающий момент на шине определяется по формуле:

                                                     (65)

 

Определяем момент сопротивления  по формуле:

                                                     (66)

 

Проверяем шину на механическую прочность по условию:

                                                 (67)

где σ_расч – расчетное значение механического напряжения в шине;

       σ_доп – допустимое механическое напряжение в шине.

                                                   (68)

 

Проверяем по условию (49):

 

Выбранная шина динамически устойчива.

2.10 Расчет заземляющего устройства

						КП 0055336    ЭЛ-23-09	Лист
							27

 

На электрических станциях и подстанциях применяются следующие  виды заземлений: рабочее заземление, грозозащитное и защитное. Заземлители подразделяются на естественные и искусственные.

 

						КП 0055336    ЭЛ-23-09	Лист
							28

 

Количество заземлителей определяется расчетом, в зависимости от необходимого сопротивления заземляющего устройства. Расчет заземляющего устройства выполняем в следующем порядке: