Расчет и выбор электрического оборудования. Работа. Расчет и выбор электрического оборудования.

• Название: Расчет и выбор электрического оборудования.
• Анкор: Расчет и выбор электрического оборудования
• Дата: 01.04.2023
• Размер: 0.57 Mb.
• Имя файла: Работа.docx
• Тип: Документы; #1029432

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Югорский государственный университет»
Институт нефти и газа
Расчетная работа

по дисциплине «Электрооборудование источников энергии, электрических сетей и промышленных предприятий.»

Тема: «Расчет и выбор электрического оборудования.»

Вариант-17

Выполнил: ст. гр. 2863б

Лисимов А.А.

Проверил: доц. Долингер С.Ю.


Ханты-Мансийск

2019 г.

Оглавление

Ведение

Надежность работы любой электрической схемы управления зависит от правильного выбора применяемых в ней электрических аппаратов. Выбор аппаратов производится по каталогам, техническим условиям на их поставку или официальным справочникам.

Выбор исполнения внешней оболочки аппарата производится исходя из места установки его и условий эксплуатации.

Выбор типа аппарата осуществляется по основным параметрам, к которым относятся род тока, напряжение и ток нагрузки аппарата. Аппарат выбирают так, чтобы его номинальные параметры были несколько больше рабочих или равны им: Uном ≥ Uраб, Iном ≥ Iраб. Номинальные напряжения и номинальные токи аппаратов находятся по каталогам или техническим условиям, а рабочие параметры определяются на основании расчета электрической схемы управления.

Кроме вышеотмеченных общих положений по выбору аппаратов необходимо учитывать специфические для каждого электрического аппарата критерии выбора.

Исходные данные.

Выбор силового трансформатора.

Найдя S_ном выбираем ближайшее значение мощности трансформатора 630 МВ·А

Таблица суточного графика нагрузки

Время, ч	Активная мощность,	Sn.ср
	%	В·А
0:00	90	1016,47
1:00	85	960,00
2:00	95	1072,94
3:00	90	1016,47
4:00	90	1016,47
5:00	85	960,00
6:00	90	1016,47
7:00	85	960,00
8:00	95	1072,94
9:00	95	1072,94
10:00	90	1016,47
11:00	82	926,12
12:00	83	937,41
13:00	90	1016,47
14:00	93	1050,35
15:00	93	1050,35
16:00	95	1072,94
17:00	95	1072,94
18:00	100	1129,41
19:00	100	1129,41
20:00	90	1016,47
21:00	92	1039,06
22:00	100	1129,41
23:00	75	847,06

Ориентируясь по таблице и формулам находим коэффициент недогрузки k₁



Из таблицы видно, что количество недогруженных участков – 2

Тогда S₁ – мощность недогрузки будет равна:





Таким образом



По ГОСТу 14209-85: k_доп =1,9, по условию .

Аналогичным способом определим коэффициент перегрузки



Где S₂ – мощность перегрузки;





Таким оброзом



По ГОСТу 14209-85:



Так как условие не выполняется ( ), то



По проверочному условию k_доп





Проверочное условие выполняется. Отсюда следует, что мощность трансформатора выбрана правильно.

По полученным данным выбираем трансформатор марки ТМ-400/10/0,4

Расчет токов короткого замыкания.

Схема электрических соединений


QS2

QS1


Схема замещения


Определим первый ток КЗ

Найдет базисный ток :



U_б =10,5 В, S_б принимаем 250, для уменьшения токов короткого замыкания.





Мощность системы S_c = 2000 МВА, относительное сопротивление Х_с* = 0,85



Рассчитываем ток короткого замыкания на напряжение 10 кВ, принимаем E = 1.









Определим второй ток КЗ

Для этого



где R_т – активное сопротивление трансформатора;

R_авт – активное сопротивление автоматического выключателя;

R_тт – активное сопротивление трансформатора тока;

R_к – активное сопротивление контактов;





где X_т – индуктивное сопротивление трансформатора;

X_авт – индуктивное сопротивление автоматического выключателя;

X_тт – индуктивное сопротивление трансформатора тока;



Рассчитываем ток короткого замыкания на напряжение 0,4 кВ.





Рассчитываем номинальный ток по формуле:

Выбор выключателей.

Выключатели в зависимости от применяемых в них дугогасительной и изолирующей сред подразделяются на масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные и выключатели с магнитным гашением дуги.

В сетях 6 ÷ 20 кВ применяются в основном малообъемные масляные выключатели, выключатели с магнитным гашением дуги и вакуумные. В данном курсовом проекте выбираем вакуумный или же элегазовый выключатели, так как они считаются более современными и эффективными.
Условия выбора выключателя:

• 
  по номинальному напряжению – Uуст ≤ Uном,
  
• 
  по номинальному току – I_рас ≤ Iном,
  
• 
  по отключающей способности - I_n.0 ≤ I_дин
  
• 
  по электродинамической стойкости - i_уд ≤ i _{дин. max}
  

Условия проверки выключателя:

• 
  I_n.τ ≤ I_{отк.ном}
  
• 
  β_рас ≤ β_ном
  
• 
  по термической стойкости В_к ≤ I²_τ · t_τ
  

По напряжение 10 кВ







Условие выбора по номинальному току соблюдается:





Условие выбора по отключающей способности соблюдается:


где k_уд = 1,85


Условие проверки на электродинамическую стойкость выполняется:

Расчетное значение периодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания:



ɣ- находится , исходя из графиков типовых кривых переходных процессов, принимаем равным 0,63;





Так как α>8, то принимаем значение α=8

Определим расчетное время:



где , - минимальное время действия релейной защиты; а t_соб - собственное время отключения выключателя (по каталогу)




Условие проверки выполняется:

Допустимое относительное содержание апериодической составляющей, равно



где - апериодическая составляющая тока в момент размыкания дугогасительных контактов.



Где T_a = 0,02с




Условие проверки выполняется:

Проверяем условие термической стойкости:



кА с


Условия проверки выполняются:
Исходя из всех условий выбираем выключатель ВРС - 10
Номинальное напряжение, кВ – 10

Наибольшее рабочее напряжение, кВ – 12

Номинальный ток (/ном), А – 1000

Номинальный ток отключения, кА – 20

Ток термической стойкости , кА (1 с) – 20

Ток электродинамической стойкости, кА - 52

Нормированное процентное содержание апериодической составляющей,% - 40

Время протекания тока (время короткого замыкания), с – 3

Собственное время отключения выключателя, с,– 0,035

Полное время отключения, с, не более – 0,065

Выбор разъединителя.

Условия выбора разъединителя:
По номинальному напряжению:



По номинальному току:



Электродинамическая стойкость:

Где, i_уд ударный ток КЗ, берется из расчета токов короткого замыкания;

i_{дин max} ток динамической стойкости, согласно паспорту разъединителя.


Термическая стойкость:


По выбранным значениям выбираем разъединитель марки РВ-10

Р - Разъединитель

В - Внутренней установки

Номинальное напряжение 10 кВ

Номинальный ток 400 А

Выбор кабельной линии.

Сечение кабеля выбирается по допустимому длительному току из условий нагрева. Допустимый длительный ток вычисляется по соотношению:



где I_рас – расчетный ток; k₁ – коэффициент, учитывающий прокладку нескольких кабелей в канале принимаем k₁ = 1; k2 = 0,92 (k2 учитывает тот факт, что согласно правилам устройств электроустановок, в сетях 0,4 кВ запрещена прокладка кабелей без нулевой жилы); I_доп – допустимый длительный ток для кабеля по условиям нагрева в нормальных условиях









Определим минимальное сечение кабеля:



Где, время срабатывания РЗ, t_{рз min}= 0,5с, время отключения выбираем из табличных значении t_отк = 0,065, Т_а принимаем 0,02, с = 94 А‧с^1/2/мм.


Таким образом выбираем ближайшее сечение 240 мм².

Определим потери в линии:



Длинна линии 27 ‧ 50 = 1350 м, используем формулы ,

Х_к = 1350 ‧ 0,055 · 10^-3 = 0,216 Ом/м;

R_к = 1350 ‧ 0,160 · 10^-3 = 0,074 Ом/м;



Потери не должны превышать 5% от номинально значения трансформатора т.е не должны превышать 20 В.

По выбранным характеристикам выбираем кабель ВВГ-4х240

В – изоляция из ПВХ пластиката;

В – оболочка из ПВХ пластиката;

Г–  отсутствие защитного покрова;

4 – кол-во токоведущих жил;

240 – сечение жил в мм² .

Выбор трансформатора напряжения.

Трансформатор напряжения предназначен для преобразования напряжения до величины удобной для измерения, а также для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Трансформаторы напряжения выбираются:

1. 
   По напряжению установки
   
2. 
   По вторичной нагрузке , где S_приб - это суммарная нагрузка измерительных приборов присоединенных к трансформатору напряжения.
   

где S_v – мощность вольтметра;

S_рз – мощность терминала релейной защиты;

S_сч – мощность счётчика;

3. 
   По классу точности.
   

U_уст = 10 кВ, исходя из паспортных данных выбираем U_вн = 10 кВ.

- условие выполняется.

Номинальная мощность S_ном = 75 В·А,

S_приб = 8 + 0,8 + 2,5 = 11,3 ВА.

- условие выполняется.

Класс точности – 0,2

По выбранным данным принимаем трансформатор напряжения серий НАМИ-10-ХЛ2.

Н-трансформатор напряжения

А-Антирезонансный

М-естественное масляное охлаждение

И-возможность контроля изоляции

Классом напряжения – 10 кВ.

Климатические условия –холодный.

Категория размещения - 2

Трансформатор удовлетворяет условиям выбора и принимается к установке.

Выбор трансформатора тока.

Требуется выбрать трансформаторы тока (ТТ)  на напряжение 10 кВ, для питания счетчика электрической энергии типа «Меркурий 230 АМ», а также для подключения терминала релейной защиты типа «Сириус-2-Л».

Вбирать трансформатор тока, мы должны из условий:





Номинальная мощность S_ном = 3 ВА, мощность прибора – это сумма мощности счетчика, терминала РЗА, амперметра.



где S_А – мощность вольтметра;

S_рз – мощность терминала релейной защиты;

S_сч – мощность счётчика;

S_приб = 0,1 + 0,01 + 2,5 = 2,61 В·А. Условие выполняется.

I_рас = 32,6 А, выбираем из паспортных данных ТТ номинальный первичный ток I_вн = 40 А.

По выбранным параметрам выбираем трансформатор марки ТОЛ-СЭЩ-10.

Т-Трансформатор тока

О- опорный

Л-с литой изоляцией

Классом напряжения – 10 кВ.

Класс точности принимаем 0,2
Проверка трансформатора на динамическую и термическую стойкость:




Пользуясь табличными данными представленного выше трансформатора тока сравним полученные значения

i_уд = 24,4 кА; i_{дин =} 51 кА.

В_k = 181,77 кA ; I_т²t = 8² ‧ 3 = 192 кA .

Условия проверки соблюдаются, следовательно, трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10 выбран верно.

Заключение

В ходе выполнения расчетной работы был произведен расчет и выбор электрического оборудования, такого как силовой трансформатор выключатель, разъединитель, кабельная линия трансформатор тока и напряжения.