цех. Курсовая ЭС Воробьев А.Ю. 3-ЭТФ-7. Электроснабжение ремонтномеханического цеха

• Название: Электроснабжение ремонтномеханического цеха
• Дата: 26.04.2023
• Размер: 0.6 Mb.
• Имя файла: Курсовая ЭС Воробьев А.Ю. 3-ЭТФ-7.docx
• Тип: Пояснительная записка; #1092445
• страница: 15 из 16

Расчет токов короткого замыкания и проверка электрооборудования на устойчивость

1. 
   Расчет токов трехфазного короткого замыкания на стороне 0,4 кВ и проверка оборудования на устойчивость
   

Согласно ПУЭ по режиму КЗ в электроустановках должны проверяться распределительные щиты, токопроводы и силовые шкафы, аппараты, предназначенные для отключения ТКЗ или могут включать короткозамкнутую сеть.

Расчетный ток КЗ следует определять, исходя из условия повреждения в такой точке рассматриваемой цепи, при КЗ в которой аппараты и проводники этой цепи находятся в наиболее тяжелых условиях.

На однолинейной схеме электроснабжения цеха назначаются критические точки КЗ, далее составляется однолинейная расчетная схема. Если схема сложная составляется схема замещения и производится ее свертка.

При расчете токов короткого замыкания в сети до 1 кВ учитываются: сопротивления всех элементов цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, токовых катушек автоматических выключателей; активные сопротивления различных контактов и контактных соединений.



Рис. 6. Расчетная схема

Согласно выше изложенному, для расчета выбираются следующие точки:

К1 – для проверки вводного выключателя Q2 на отключающую способность и ШНВ и ШМ на электродинамическую стойкость;

К2 – для проверки выключателя Q3 (защита ШР) на отключающую способность;

К3 – для проверки ШР на электродинамическую стойкость;

К4 – для проверки выключателя Q4 (защита ответвления от ШР к электроприемнику) на отключающую способность;

К5 – для проверки чувствительности выключателя Q5 (рассчитывается ток однофазного КЗ).

Все магнитные связи заменяются электрическими и определяются сопротивления всех элементов участвующих в схеме замещения.

Сопротивление системы



Сопротивления системы, высоковольтного кабеля и трансформатора, рассчитанные выше приводятся к низкому напряжению (0,4 кВ).

Сопротивление высоковольтного кабеля





Сопротивления трансформатора





Сопротивления автоматического выключателя Q2 «Электрон Про» с I_н=2500А: R_Q2=0,13мОм, X_Q2=0,07 мОм.

Активное сопротивление контактов (R_к) определяется на основании данных экспериментов или с использованием расчетных методик. Приближенно сопротивления контактов можно принять по таблице 26.

Активное сопротивление дуги в месте КЗ учитывается при определении только минимального КЗ.


Таблица 23

Приближенные сопротивления контактных соединений

Соединение	Rк, мОм
Контактные соединения кабелей	0,1
Шинопроводов	0,01
Коммутационных аппаратов	1

Суммарные активные и реактивные сопротивление до точки К1

=1,08+1,46+0,13+1=3,687 мОм;



Начальное действующее значение периодической слагающей ТКЗ I_по в точке К1



Ударный ток КЗ рассчитывается по формуле

,

где К_уд – ударный коэффициент, который может быть определен по кривым.

По соотношению R/X=3,68/8,34=0,44 К_уд ≈1,35.

Ударный ток в точке К1:



Проверка электрооборудования:

ШНВ: Электродинамическая стойкость шкафов КТП i_д=51 кА>i_уд = кА – условие выполняется;

ШМ: i_д=140 кА >i_уд = кА – условие выполняется;

Q2: I_cu=50 кА >I_по =25,31 кА– условие выполняется.

Сопротивление ШМ до ответвления к ШР1

Расчет ТКЗ в точке К2

Сопротивление трансформатора тока (ТТ) с коэффициентом трансформации 1500/5, класс точности 1 (входит в состав ШНВ) определяется по таблице П9.5 при коэффициенте трансформации до 500/5, при ТТ на токи более 500 А активным и индуктивным сопротивлением при расчетах токов КЗ можно пренебречь.

R_тт=0 мОм, Х_тт=0 мОм.

Сопротивления ШМ длиной от трансформатора до отпаечной коробки для подключения ШР1 12 м (определяется по плану).

мОм;

мОм.

Сопротивление контакта ШМ: контактов 4, R_кШМ=4∙0,002=0,008мОм.

Защита ШР1 осуществляется выключателем Q3 ВА5235 с I_н=250А сопротивлением R_Q3=1,1мОм, Х_Q3=0,5мОм.

Сопротивление контактов выключателя R_кQ3=0,6мОм.

Суммарное сопротивление до точки К2:

мОм;

мОм.

Начальное действующее значение периодической слагающей ТКЗ I_по в точке К2:

кА.

Проверка выключателя Q3: I_cu=30кА >I_по =21,89кА – условие выполняется.

Расчет ТКЗ в точке К3

Сопротивление кабеля от ШМ к ШР1, длинной 3,5м (высота прокладки ШМ 6м, ШР4 2,5м от пола).

мОм,

мОм.

Контактное сопротивление кабеля R_к.к=0,021мОм.

Контактное сопротивление ШР4 R_кШР1= 4∙0,009 = 0,036мОм.

Сопротивление до точки К3:

=5,59+0,624+0,021+0,036=6,28 мОм;

мОм.

Начальное действующее значение периодической слагающей ТКЗ I_по в точке К3:

кА

По соотношению R/X=6,28/9,61=0,65 К_уд ≈1,15. Ударный ток в точке К1:

кА.

Проверка ШР1 на электродинамическую стойкость: i_д=41кА >i_уд =32,71 кА – условие выполняется.

Расчет ТКЗ в точке К4

Сопротивление ШР1 до ответвления к ближайшему станку длиной 2,37м (по плану):

мОм;

мОм.

Сопротивление автомата Q4 к станку №19 ВА5135 с I_н=250А R_Q4=1,1мОм, Х_Q4=0,5мОм.

Сопротивление контактов выключателя R_кQ4=0,6мОм.

Суммарное сопротивление до точки К4

=6,28+0,36+1,1+0,6=8,35мОм;

мОм.

Начальное действующее значение периодической слагающей ТКЗ I_по в точке К4:

кА.

Проверка выключателя Q4 ВА5135: I_cu=30кА>I_по = кА – условие выполняется.

2. 
   Расчет однофазного тока короткого замыкания и проверка чувствительности защиты
   

Для проверки аппаратов защиты на чувствительность определяется минимально возможный ток короткого замыкания в сети. Для сети напряжением 0,4 кВ обычно это ток однофазного КЗ с учетом сопротивления дуги в месте КЗ.

Согласно расчетной до точки К5 учитываются следующие сопротивления:

Сопротивление системы прямой последовательности Х_1с=0,64мОм.

Сопротивления высоковольтного кабеля R_1кВН =1,08 мОм, Х_1кВН=0,15 мОм.

Сопротивления трансформатора прямой последовательности R_1т =1,46 мОм, Х_1к=7,5 мОм. Сопротивления нулевой последовательности понижающих трансформаторов со схемой соединения Δ/Y₀ аналогичны прямой последовательности, при других в соответствии с указаниями завода – изготовителя. R_0т =1,46 мОм, Х_0к=7,5 мОм.

Сопротивление автомата Q2 «Электрон Про» R_Q2 =0,13 мОм, Х_Q2=0,07 мОм; контактов R_кQ2 =1 мОм

Сопротивление магистрального шинопровода длиной 26,5 м (от трансформатора до подключения ШР6,1)









Сопротивление контактов ШМ R_кШМ=0,008 мОм.

Сопротивление трансформатора тока R_тт=0 мОм, Х_тт=0 мОм.

Сопротивление автоматического выключателя Q5 ВА5341 c I_н=1000 А, R_Q5=0,25 мОм, Х_Q5=0,1 мОм; разъемных контактов Rк_Q5=0,12 мОм.

Сопротивление кабеля АВВГ 4(3×150+1×120) длиной 16,7 м:









Контактное сопротивление кабеля R_кк=0,021 мОм, ШР6,1 R_кШР=0,002 мОм.

Сопротивление ШР6,1 KLM-R I_н=800А длиной 39,3 м:





Суммарное активное и реактивное сопротивление до точки К5:

мОм;

мОм;

мОм;

.

Ток однофазного металлического КЗ:

кА.

Определение сопротивления дуги:

мОм;

Поправочный коэффициент:

.

Сопротивление дуги:

мОм.

Ток однофазного дугового КЗ по (58)

кА.

Коэффициент чувствительности



где I_{к min} – минимальный ток КЗ в конце защищаемой зоны (однофазное дуговое КЗ); I_с.о –ток срабатывания отсечки; k_р –коэффициент разброса срабатывания отсечки по току.

При отсутствии данных о разбросе произведения 1,1k_р рекомендуется применять кратность для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А – не менее 1,4; с номинальным током более 100 А – не менее 1,25.

Коэффициент чувствительности в исходном примере для автоматического выключателя ВА5133 с номинальным током 160 А, защищающем ШР1:



Требование чувствительности выполняется.

7. 
   Расчет отклонения напряжения и выбор отпайки трансформатора
   

Расчет отклонения напряжения проводится для определения уровня напряжения на зажимах электроприемников и соответствия ГОСТ. Проверяется отклонение напряжения до самого ближайшего и самого удаленного электроприемника в максимальном и минимальном режимах.

Рассматривается путь до самого удаленного электроприемника, где ожидаются самые большие потери напряжения.

Потери напряжения на участке сети определяются по формуле



Самый удаленный от ТП ЭП №107.

Сопротивления участков:

- ШР6,1, длиной 12 м, при расчете сопротивления учитывается приведенная длина, при равномерно распределенной нагрузке на шинопроводе l/2.



.

- кабель от ШМ к ШР1 длиной 17 м



.

-суммарное сопротивление кабеля и ШР1



.

- сопротивление ШМ длиной 15,5 м



.

- сопротивление трансформатора R_т=1,46 мОм; Х_т=7,5 мОм.

- сопротивление высоковольтного кабеля длиной 1,2 км R_каб=0,75 Ом; Х_каб=0,106 Ом.

Расчетные мощности по участкам

- ШР1+кабель _рШР1=168+j384,72 кВА;

- ШМ – расчетная мощность всего цеха _рШМ=825,56+j1011,04 кВА;

- трансформатор _{р т} =S_рШМ – jQ_{НКБ ст}= 825,56 + j261,04 кВА.

- высоковольтный кабель _вк = _рт +Δ _т, где Δ _т –потери мощности в трансформаторе:



_вк =825,56+j261,04+22,15+j112,21=847,72+j373,25 кВА.

Расчет потерь напряжения приведен в табл. 27, где Δu_min=0,25 Δu_max.

Суммарные потери до удаленного ЭП в максимальном режиме

Δu_max=0,42+1,99+0,21+0,77=3,39%.

Суммарные потери до ближайшего ЭП в минимальном режиме

Δu_min=0,106+0,497+0,054+0,192=0,85%.

Отклонение напряжения на зажимах электроприемника

V_ЭП=V_ЦП – Δu+D,

где V_ЦП – отклонение напряжения в центре питания (на шинах РП); D – добавка напряжения, соответствующая отпайки трансформатора.

Добавка напряжения определяется по минимальному режиму по условию D =V_ЭП –V_ЦП + Δu_min.

Отклонение напряжения на ближайшем ЭП принимается максимальной для нормального режима +5%, отклонение на шинах РП задано 3%

D =5 – 2+ 0,85=2,49%.

Принимается добавка напряжения 0% (возможные добавки –5%; 0; +5% - для трехпозиционных ПБВ).

Таблица 24