δU= (8.2)
Успешный запуск ЭД возможен, если фактическое снижение напряжения в момент пуска не превышает (по абсолютной величине) допустимого
δU≤ δU (8.3)
Фактическое отклонение напряжения определяется по формуле
δU=ΔU+ δU (8.4)
где δU - фактическое отклонение напряжения на ЭД перед пуском на шинах 0,4 кВ (меньшее из отклонений 100 или 25% режимов), подставляется со знаком “плюс”, если напряжение ниже номинального и “минус” - если напряжение выше номинального.
ΔU - потеря напряжения в трансформаторе от пускового тока, определяется по упрощенной формуле:
ΔU= (8.5)
где Z - полное сопротивление трансформатора;
Z=, Ом (8.6)
Здесь U - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения;
Полное сопротивление линии Л1 определяется:
Z=,Ом (8.7)
Cопротивление электродвигателя в пусковом режиме находится по формуле:
Z = , Ом (8.8)
где U и I - номинальные напряжения и ток электродвигателя;
К - кратность пускового тока.
Сопротивления в (8.5) складываются по модулю. Если расчетом устанавливается, что двигатель может не запуститься, то необходимо провести более точные расчеты (не по упрощенным формулам), считая отклонение напряжения на шинах 10 кВ ТП 1 не меняющимся при пуске ЭД. Если и при этом условие (8.3) не будет выполнено, то завышается сечение проводов в линии Л1 и делается корректировка в табл. 7.1
Таблица 8.1–Данные асинхронного двигателя дробилки кормов КДМ–2
Допустимое снижение напряжения на запускаемом электродвигателе :
δU= = 18 %
Сопротивление электродвигателя :
Z = = 0,528 Ом
Сопротивление трансформатора :
Z== 0,065 Ом
Полное сопротивление линии Л1:
Z== 0,036 Ом
Потеря напряжения в линии и трансформаторе от пускового тока :
ΔU= = 16,1 %
Фактическое отклонение напряжения :
δU=-2 + 16,1 = 14,1 %
где ΔU - из таблицы 6.1
Успешный запуск ЭД возможен, если фактическое снижение напряжения в момент пуска не превышает (по абсолютной величине) допустимого:
14,1 18 %
Условие выполняется следовательно, двигатель запустится.
9. КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЛИНИЙ 0,38 И 10 кВ И ТП10/0,4
Линия 10 кВ
Концевые опоры устанавливаются в начале ВЛ и вблизи всех потребительских ТП. Количество - 10 шт.
Угловые опоры устанавливаются в точках поворота и подсоединения ВЛ. Выбираем угловые опоры анкерного типа. Количество - 7 шт. Промежуточные опоры устанавливаем на прямых участках трассы. Крепление проводов к штыревым изоляторам при помощи проволочной вязки. Количество опор выбираем в зависимости от длины линии и пролета. Данные выбираем по приложению 5 [3]:
Для провода АС 70 длина пролета - 65 м;
Суммарная длина линии - 9700 м;
Для провода АС 35 длина пролета - 80 м;
Суммарная длина линии - 5800 м;
Общее количество промежуточных опор равно
N = = 206 шт
Тип изоляторов ШФ - 10В
Траверсы для опор 10 кВ металлические.
На концевых и угловых опорах устанавливается по 6 траверс, на промежуточных опорах – по 1.
Параметры выбранных опор ВЛ 10 кВ представлены в таблице 9.1.
Таблица 9.1 - Параметры опор ВЛ 10 кВ
Линия 0,38 кВ (на примере ТП1)
Концевые опоры - тип КА 2 - 7 шт.
Угловые опоры - тип АА- 2 - 2 шт.
Промежуточные опоры - тип ПП- 2.
Длина пролета L - 35 м.
Количество промежуточных опор:
Линия Л-1:
N = = = 2 шт.
Линия Л-2:
N = = = 7 шт.
Линия Л-3:
N = = = 7 шт.
Всего промежуточных опор 17 шт.
Изоляторы - фарфоровые типа ТФ-20 (по 5 штук на опору)
Для крепления изоляторов используем крюки.
Выбираем трансформаторную подстанцию для ТП1
Тип КТП- 100 10/0,4-У1
Основные технические характеристики приведены в таблице - 9.2.
Таблица 9.2 – Технические характеристики ТП1
10. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Токи короткого замыкания (КЗ) необходимы для выбора электрооборудования, расчета и проверки действия релейной защиты.
10.1 Исходная схема для расчета токов КЗ
Расчет токов КЗ начинается с выбора расчетной схемы, на которой указываются марки проводов и их сечение, длины участков линий электропередачи, силовые трансформаторы и их мощность, мощность короткого замыкания на шинах 10 кВ питающей подстанции. На расчетную схему наносятся точки КЗ: На сборных шинах 10 кВ головной понизительной подстанции (ГПП) К1; на шинах 10 кВ расчетных потребительских подстанций ТП 1 и ТП 8 К2 и К3; на шинах подстанции, имеющей самый мощный трансформатор (в примере он совпадает с удаленной точкой КЗ); на шинах 0,4 кВ ТП 8 (К4) и ТП 1 (К5); в конце линий 0,38 кВ ТП 1 (К6, К7, К9); у потребителя участка 0-1 линии ЛЗ (К8).
10.2 Схема замещения для расчета токов К3
По исходной схеме составляется схема замещения, на которой показываются индуктивные и активные сопротивления основных элементов электропередачи: системы, линий, трансформаторов. На схеме расставляются точки КЗ, наносятся обозначения сопротивлений (в числителе) и их числовые значения (в знаменателе) приведенные к базисным условиям.
Для приведения сопротивлений к базисным условиям в простых распределительных сетях, чаще всего применяется система именованных единиц, в которой все сопротивления приводятся к базисному напряжению U. За базисное напряжение принимается средненоминальное напряжение одной из ступеней, 10,5 или 0,4 кВ. Примем U=10,5 кВ.
Схема замещения представлена на рисунке 10.2.
Рисунок 10.2. - Схема замещения для расчетов токов КЗ.
10.3 Сопротивление системы
Х=== 0,79 Ом (10.1)
10.4 Сопротивление трансформатора ТП1
R=== 21,7 Ом (10.2)
X=== 49,6 Ом (10.3)
Сопротивление трансформатора ТП8
R=== 4,67 Ом (10.4)
X=== 18,08 Ом (10.5)
10.5 Сопротивление линии Л-1, U=10,5 кВ, U = 0,4 кВ
R=== 20,67 Ом (10.6)
X=== 13,8 Ом (10.7)
10.6 Результирующие сопротивления до точки К6.
Z=== 78,5 Ом (10.8)
10.7 Токи трехфазного КЗ в точке К6
I=== 2029 A (10.9)
10.8 Токи двухфазного КЗ в точке К6
I = · I = 0,87 ∙ 2029 = 1765 A (10.10)
10.9 Ударные токи в точке К6
i=∙K∙I= 1,41 ∙ 1,12 ∙ 2029 = 3211 A (10.11)
где K – ударный коэффициент, определяется по формуле
K=1 + e= 1 + e = 1,12 (10.12)
10.10 Мощность КЗ в точке К6
S=∙U∙ I = 1,73 ∙ 0,4 ∙ 2029 = 1404 кВА (10.13)
10.11 Ток однофазного КЗ в конце линии Л1 0,38 кВ
I == = 695 А (10.14)
U= 220∙= 220∙= 230 В (10.15)
Z=L∙ = 0,08∙= 0,07 Ом (10.16)
Остальные расчеты производим аналогично, данные расчетов сводим в таблицу 10.1
Таблица 10.1 – Расчет токов короткого замыкания
11. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТП-1
11.1 Выбор разъединителя
1) U ≥ U
10 кB = 10 кB
2) I ≥ I
200 А ≥ 7,0 А
Предлагается разъединитель типа РЛНД-10/200 В с приводом типа ПРН-10м. Проверяется разъединитель на термическую и динамическую стойкость:
I ≥ I
i ≥ i
где U, I – номинальное напряжение и ток разъединителя; I, t – ток и время термической стойкости, равные 5 кА и 10 с; – эквивалентное время протекания тока I, равное 2 с, i – ток динамической стойкости, равный 20 кА.
52 ∙ 10 = 250 > 2,676∙ 2 = 14,3 кАс
20 кА ≥ 4,24 кА
11.2 Выбор рубильника на напряжение 400 В
U = 500 В > U = 380 В
I= 250 А > I = 169 А
Выбираем рубильник Р - 32 с номинальным током 250 А.
12. ЗАЩИТА ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
В проекте необходимо выбрать, рассчитать, проверить на чувствительность и согласовать между собой защиты следующих элементов электрической сети: линий 0,38 кВ, трансформатора 10/0,4 кВ (ТП 1 или ТП 8) и линии 10 кВ. Линии 0,38 кВ защищаются, как правило, автоматическими выключателями (АВ), у которых тепловой расцепитель выполняет роль максимальной токовой защиты с выдержкой времени отключения (МТЗ), электромагнитный расцепитель-защиты без выдержки времени отключения , т.е. токовой отсечки (ТО).
Силовой трансформатор защищается предохранителем типа ПКТ-10, устанавливаемом со стороны 10 кВ, воздушная линия 10 кВ защищается МТЗ и ТО, действующими на отключение выключателя в начале линии.
На линиях 0,38 кВ, питающих трехфазные потребители, устанавливаются автоматические выключатели непосредственно у потребителя (АВ1), и на подстанции (АВ2). Наиболее распространенным потребительским выключателем является автоматический выключатель серии ВА, а подстанционным - автоматические выключатели серий А3700, АЕ2000.
Если тепловой (полупроводниковый) расцепитель автоматического выключателя, установленного на подстанции, оказывается нечувствителен к токам короткого замыкания, то он заменяется более чувствительной защитой, в качестве которой в последнее время применяется защита ЗТ-0,4 (или ЗТИ), в виде приставки к АВ.
Если нечувствительным оказывается электромагнитный расцепитель, то он не устанавливается и линия 0,38 кВ защищается только тепловым расцепителем АВ.
Чувствительность защиты оценивается по выражению:
К= ≥ 3, (12.1)
где I - минимальный ток однофазного короткого замыкания (ток в конце линии);
I- ток срабатывания теплового (полупроводникового) расцепителя.
Чувствительность защиты с электромагнитным расцепителем АВ оценивается по выражению
К= ≥ 1,2, (12.2)
где I - ток 3-х фазного короткого замыкания на шинах подстанции;
I - ток срабатывания электромагнитного расцепителя.
12.1 ЗАЩИТА ЛИНИЙ 0,38 кВ (Л1)
12.1.1 Выбор автоматического выключателя на потребителе (AB1).
В линии Л1 установлен крупный асинхронный двигатель. Данные этого двигателя берем из раздела 8. Для установки у потребителя выбираем автоматический выключатель ВА 57-31-34 c параметрами:
U AB = 660 B ≥ U= 380 B
I AB= 100A ≥ I= 59 A (12.3)
I AB = 100 A ≥ 1,2 ∙ I= 70,8 A
I AB= 400 A ≥ I= 7,5 ∙ 55,4 = 416 A,
