Реконструкция электротехнической части фермы КРС на 200 голов

Расчет линии 10 кВ

Электрический расчет ВЛ-10 кВ производится с целью выбора марки и сечения провода. Расчет производим по экономической плотности тока.

Максимальный ток участка в дневной и вечерний максимум.

Iд=Sд/√3·Uн=230/1,73·10=13.2А(5.7)

Iв=Sв/√3·Uн=181,6/1,73·10=10,4А(5.8)

где, Uн - номинальное напряжение с высокой стороны.

Провод выбирают по наибольшему максимуму. Экономическую плотность тока определяют по таблице 23.4 (л-7) в зависимости от времени использывания максимальной мощности выбираем jэ=1,1

Расчетное сечение.

Fэ=Imax/jэ=13,2/1,1=12мм²(5.9)

где, Imax - максимальный ток на вводе.

Принимаем сечение провода согласно 3 климатическому району которая согласно ПУЭ для ВЛ-10кВ должно быть не менее 50 мм² при наличии стальной жилы и 70 мм² без стальной жилы, принимаем провод АС-50 с Iдоп=210 А: Rо=0,6Ом/км, Xо=0,38Ом/км

Выбранный провод проверяем по условию нагрева длительным расчетным током. Iдоп=210А≥Iрасч=13,2А(5.10)

Условие выполняется значит провод не будет нагреваться.

Определяем потери напряжения в линии.

ΔUрасч=(Р·Ro+Q·Xо)l/Uн=(184·0,6+161,9·0,38)10/10=171В(5.11)

где, Р - активная мощность, кВт

Rо - активное сопротивление линии, Ом/км

Xо - реактивное сопротивление линии, Ом/км

l - длина линии 10 кВ

Uн - номинальное напряжение, кВ

Определяем реактивную мощность по формуле приведенной ниже.

Q=Р·tgφ=184·0,88=161,9 кВар(5.12)

где, tgφ - коэффициент реактивной мощности

tgφ=sinφ/cosφ=0,66/0,75=0,88

sinφ=0,66 стр.56 (л-7)

Потеря напряжения в %

ΔU%расч=ΔUрасч/Uн·100%=171/10000=0,1%(5.13)

Расчет линии 0,4 кВ

Расчет производим методом экономических интервалов начиная расчет с самого удаленного участка.

Расчет производится по следующим формулам.

Мощность на участке

Руч=ΣР·Ко(5.14)

где, ΣР - сумма мощностей участка

Ко - коэффициент одновременности зависящий от числа потребителей.

Полная мощность участка

Sуч=Руч/cosφ(5.15)

где, cosφ - коэффициент мощности

Эквивалентная мощность.

Sэкв=Sуч·Кд(5.16)

где, Кд - коэффициент динамики, Кд=0,7 стр.56 (л-7)

Расчет мощностей на участках

От подстанции отходит 3 питающих линий 0,4 кВ, расчет 1 отходящей линии.

Участок 1-2

Р1-2=Р2=4,7 кВт

Sуч=4,7/0,8=5,8 кВа

Sэкв=5,8·0,7=4,1 кВа

Участок 0-1

Руч=(Р1+Р2)·Ко=(10+4,7)·0,9=13,2 кВт

Sуч=13,2/0,8=16,5 кВа

Sэкв=16,5·0,7=11,5 кВа

Участок 4-7

Р4-7=Р7=30 кВт

Sуч=30/0,8=37,5 кВа

Sэкв=37,5·0,7=26,2 кВа

Участок 5-6

Р5-6=Р6=2,7 кВт

Sуч=2,7/0,8=3,3 кВа

Sэкв=3,3·0,7=2,3 кВа

Участок 4-5

Р4-5=(Р5-6+Р6)·Ко=(2,7+16,5)·0,9=17,2 кВт

Sуч=17,2/0,8=21,6 кВа

Sэкв=21,6·0,7=15,1 кВа

Участок 3-4

Р3-4=(Р4-5+Р4-7)·Ко=(17,2+30)·0,9=42,4 кВт

Sуч=42,4/0,8=53,1 кВа

Sэкв=53,1·0,7=37,1 кВа

Участок 0-3

Р0-3=(Р3+Р3-4)·Ко=(15+42,4)·0,9=51,6 кВт

Sуч=51,6/0,8=64,5 кВа

Sэкв=64,5·0,7=45,2 кВа

Участок А-0

РА-0=(Р0-1+Р0-3)·Ко=(13,2+51,6)·0,9=58,3 кВт

Sуч=58,3/0,8=72,9 кВа

Sэкв=72,9·0,7=51 кВа

Провод выбирается по эквивалентной мощности с учетом климатического района, выбираем провод А-35 который может выдерживать нагрузку до 1035 кВа и ΔUтабл=0,876, наибольшая эквивалентная мощность вышла на участке А-0 и составила 51 кВа

Sпров=1035кВа≥Sэкв=51кВа

Согласно этому условию выбранный провод выдерживает расчетную нагрузку и окончательно принимаем именно его.

Проверка выбранного провода на потери напряжения, для этого находим потери напряжения на всех участках.

Uуч=Uтабл·Sуч·Lуч·10(5.17)

где, Uтабл - табличные потери напряжения выбираются в зависимости от марки провода (Uтабл=0,876 стр.36 (л-7)

Lуч - длина участка, м

U1-2=0,876·5,8·140·10=0,6%

U0-1=0,876·16,5·85·10=1,2%

U4-7=0,876·37,5·35·10=1,1%

U5-6=0,876·3,3·20·10=0,02%

U4-5=0,876·21,6·15·10=0,2%

U3-4=0,876·53,1·45·10=2%

U0-3=0,876·64,5·40·10=2,2%

UА-0=0,876·72,9·3·10=0,19%

Производим суммирование потерь напряжения на участке А-2 и А-7

UА-2=U1-2+U0-1+UА-0=0,6+1,2+0,19=1,9%(5.18)

UА-7=UА-0+U4-7+U5-6+U4-5+U3-4+U0-3=0,19+1,1+0,02+0,2+2+2,2=5,7%

Согласно ПУЭ допустимая потеря напряжения на ВЛ-0,4кВ составляет 6% наибольшая потеря напряжения вышла на участке А-7 и составила 5,7% что удовлетворяет требованию ПУЭ и поэтому окончательно принимаем на всех участках провод марки А-35

Расчет 2 отходящей линии.

2 линия питает молочный блок и 1 животноводческий комплекс.

Участок 8-9

Р8-9=Р9=35 кВт

S8-9=35/0,8=43,7 кВа

Sэкв=43,7·0,7=30,6 кВа

Участок А-8

РА-8=(Р8-9+Р8)·Ко=(35+66,2)·0,9=91,8 кВт

SА-8=91,8/0,8=113,8 кВа

Sэкв=113,8·0,7=79,6 кВа

Для второй отходящей линии принимаем провод А-35

Sпров=1035кВа>Sэкв=79,6кВа

условие выполняется значит провод выбран верно.

Проверка выбранного провода на потери напряжения.

U8-9=0,876·43,7·35·10=1,3%

UА-8=0,876·113,8·45·10=4,4%

Суммарная потеря напряжения на участках

UА-9=U8-9+UА-8=1,3+4,4=5,7%

Полученный процент потерь удовлетворяет требованиям ПУЭ и выбранный ранее провод принимаем окончательно.

Расчет 3 отходящей линии.

Третья линия питает родильное отделение и 2 животноводческий комплекс.

Участок 10-11

Р10-11=Р11=50 кВт

Sуч=50/0,8=62,5 кВа

Sэкв=62,5·0,7=43,7 кВа

Участок А-10

РА-10=(Р10-11+Р10)·Ко=(50+66,2)·0,9=104,5 кВт

Sуч=104,5/0,8=130,7 кВа

Sэкв=130,7·0.7=91,5 кВа

Т.к. протяженность линии и расчетная мощность вышла большая то принимаем провод марки А-70 с Uтабл=0,387

Потери напряжения на участках.

U10-11=0,387·62,5·30·10=0,72%

UА-10=0,387·130,7·90=4,5%

Потери напряжения на всей линии.

UА-11=U10-11+UА-10=0,72+4,5=5,2%

Отклонение напряжения находится в допустимых пределах значит окончательно принимаем выбранный ранее провод.

Расчет токов коротких замыканий.

Расчет производим методом именованных величин, этим методом пользуются при расчетах токов коротких замыканий (к.з.) с одной ступенью напряжения, а также в сетях напряжением 380/220 В. В последнем случае учитывают: активное и реактивное сопротивление элементов схемы, сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов, сопротивление основных элементов сети - силовых трансформаторов, линий электропередачи. Напряжение, подведенное к силовому трансформатору, считают неизменным и равным номинальному. Расчетная схема электроснабжения и схема замещения будет приведена ниже.

Сопротивление силового трансформатора 10/0,4 кВ

Zт=Uк.з.·U²ном/(100·Sном.т.)=4,5·0,4²·10³/(100·250)=29 Ом(5.19)

где, Uк.з. - напряжение короткого замыкания, в предыдущих расчетах был выбран силовой трансформатор с Uк.з=4,5%

Uном - номинальное напряжение с низкой стороны, кВ

Sном - номинальная мощность силового трансформатора, кВа

Трехфазный ток к.з. в точке К1

Iк1=Uном/(√3·(Zт+Zа))=400/(1,73·(29+15)=4,71 кА(5.20)

где, Zа - сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов принимают равным 15 Ом стр.34 (л-7)

Находим сопротивление первой отходящей линии ВЛ N1

Индуктивное сопротивление линии

Хл=Хо·l=0,35·380=133 Ом(5.22)

где, Хо - индуктивное сопротивление провода, для провода марки А-35 Хо=0,35 Ом/м

l - длина линии, м

Активное сопротивление линии

Rл=Rо·l=0,85·380=323 Ом(5.23)

где, Rо - активное сопротивление провода, для провода марки А-35 Rо=0,59 Ом/м

Результирующее сопротивление

Zрез=√(Хл)²+(Rл)²=√(133)²+(323)²=349 Ом(5.24)

Сопротивление второй отходящей линии, длина линии l=80м

Индуктивное сопротивление линии

Хл=0,35·80=28 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,85·80=68 Ом

Результирующее сопротивление.

Zрез=√(28)²+(68)²=73,5 Ом

Сопротивление третьей отходящей линии, длина линии l=120м индуктивное и активное сопротивления выбранного провода Хо=0,35 Ом/м Rо=0,59 Ом/м стр 40 (л-7)

Индуктивное сопротивление линии.

Хл=0,35·120=42 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,59·120=70,8 Ом

Результирующее сопротивление

Zрез=√(42)²+(70,8)²=82,3 Ом

Определяем токи коротких замыканий в точке К1

Трехфазный ток к.з. в точке К1

I³к2=Uном/(√3·(Zт+Zл))=400/(1,73·(29+349))=0,61 кА(5.25)

Двухфазный ток к.з.

I²к2=0,87·I³к2=0,87·0,61=0,53 кА(5.26)

Однофазный ток к.з.

Iк2=Uф/√[(2·(Rл)²)+(2·(Хл)²)]+1/3Zтр.=230/√[(2·(323)²)+(2·(133)²)]+104=0,38 кА

где, Zтр. - сопротивление трансформатора приведенное к напряжению 400 В при однофазном к.з.

Расчет токов коротких замыканий в точке К3

Трехфазный ток к.з.

I³к3=400/(1,73·(29+73,5))=2,2 кА

Двухфазный ток к.з.

I²к3=0,87·2,2=1,9 кА

Однофазный ток короткого замыкания

Iк3=230/√[(2·(68)²)+(2·(28)²)]+104=1,1 кА

Расчет токов коротких замыканий в точке К4

Трехфазный ток к.з.

I³к.з.=400/(1,73·(29+82,3))=2 кА

Двухфазный ток к.з.

I²к.з.=0,87·2=1,7 кА

Однофазный ток к.з.

Iк4=230/√[(2·(70,8)²)+(2·(42)²)]+104=1 кА

Выбор оборудования на питающую подстанцию

Выбор автоматических выключателей на отходящих линиях.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканий или ненормальных режимах работы, а также для нечастых оперативных включений и отключений. Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям.

Uн.а≥Uн.у.

Iн.а≥Iн.у.(5.28)

Iн.р.≥Кн.т.·Iраб

Iпред.отк.≥Iк.з.

где, Uн.а. - номинальное напряжение автомата

Uн.у. - номинальное напряжение установки

Iн.а. - номинальный ток автомата

Iн.у. - номинальный ток установки

Iраб - номинальный или рабочий ток установки.

Кн.т. - коэффициент надежности расцепителя.

Iпред.окл. - максимальный ток короткого замыкания который автомат может отключить без повреждения контактной системы

Iк.з. - максимально возможный ток короткого замыкания в месте установки автомата.