Электроснабжение промышленных предприятий

В промышленных распределительных сетях выше 1000 В в качестве основного способа канализации электроэнергии применяются кабельные ЛЭП и токопроводы 6–10 кВ.

При незначительных передаваемых мощностях, как правило, применяют кабельные ЛЭП. Если передаваемая мощность в одном направлении при напряжении 6 кВ более 15–20 МВА, то применяют токопроводы.

Выбор токопроводов производится по расчетному току ПАР, проверяется по экономической плотности тока и действию токов к.з.

Выбор сечения КЛЭП производится в соответствии с учетом нормальных и ПАР режимов работы электрической сети и перегрузочной способности кабелей различной конструкции. Наладка кабелей будет производится на эстакадах, следовательно, поправочные коэффициенты не применяются. При проверке сечения кабелей по условию ПАР для кабелей напряжением до 10 кВ необходимо учитывать допускаемую в течение 5 суток на время ликвидации аварии перегрузку для кабелей с бумажной изоляцией до 30% номинальной.

Рассмотрим выбор кабельных линий на примере линии ПГВ – РП2

Так как FMAX=240 мм2, то необходимо прокладывать 4 кабеля.

Принимаем стандартное сечение F = 150 мм2 Iдоп пуэ = 300 А, Iдоп=

Iдоп пар = 1,3·264,6 =343,98 А

Условие Iпар<Iдоп пар не выполняется.

Окончательно выбираем кабель марки ААШв-6 4 (3 x 185) (алюминиевая жила, алюминиевая оболочка, бумажная изоляция, броня из шланга с поливинилхлоридом).

Таблица 10

При расчете токов короткого замыкания вводятся некоторые допущения:

·  Все ЭДС считаются совпадающими по фазе.

·  ЭДС источников остаются неизменными.

·  Не учитываются поперечные емкости цепи короткого замыкания и токи намагничивания трансформаторов.

Активное сопротивление цепи короткого замыкания схемы напряжением выше 1000 В учитывается только при соотношении
rS = 1/3·xS.

Расчет будем вести в относительных единицах, приведенных к базисным условиям.

 – мощность системы

; ,

Сопротивление трансформатора ПГВ:

Сопротивление кабельной линии электропередачи:

Сопротивление воздушной линии.

Сопротивление и ЭДС синхронного двигателя:

Мощность синхронного двигателя:

Рассчитаем ток короткого замыкания в точке к-1.

таким образом, получаем начальное значение периодической составляющей как:

Рассчитаем ударный ток:

Рассчитаем ток короткого замыкания в точке к-2.

Рассчитаем ток короткого замыкания в точке к-3

Рассчитаем ток короткого замыкания в точке к-4

Так же требуется найти ток короткого замыкания на стороне 0,4 кВ. При расчете тока короткого замыкания на стороне 0,4 кВ необходимо учитывать активную составляющую сопротивления, также необходимо учесть сопротивление контактов коммутационной аппаратуры, токовых обмоток автоматов отключения, трансформаторов тока, шинопровода.

Сопротивление трансформатора S = 2500 кВА:

xт = 4,16 мОм

rт = 0,6 мОм

Сопротивление трансформаторов тока:

xтт = 0,11 мОм

rтт = 0,17 мОм

Сопротивление токовых катушек автоматического выключателя:

xав = 0,02 мОм

rав = 0,03 мОм

Сопротивление шинопровода

xш = 0,28 мОм

rш = 0,087 мОм

Сопротивление контактов

rк = 0,03 мОм

Сопротивление дуги Rд, принимаем среднее значение равное 6 мОм

Суммарное активное сопротивление:

Начальное действующие значение периодической составляющей тока короткого замыкания в точке к-4

Ударный ток в точке k – 4

Результаты расчета токов короткого замыкания сводим в таблицу

Таблица 5

При курсовом проектировании должны быть выбраны и проверены на действие токов короткого замыкания следующие элементы электрической сети.

1. Аппаратура устройства высокого напряжения на ППЭ.

2. Ячейки РУ низкого напряжения 6 кВ, ПГВ, РП.

3. Выключатели вводов межсекционные выключатели и выключатели отходящих линий на ПГВ и РП – 6 кВ.

4. Вводные (секционные) автоматы цеховых КТП

5. Трансформаторы тока и напряжения на вводах ПГВ

6. Должны быть выбраны приборы учета и контроля потребления электрической энергии на вводах 6 кВ ПГВ.

Выбор и проверка оборудования устройства высокого напряжения ПГВ.

На устройстве высокого напряжения ПГВ необходимо выбрать и проверить на действие токов короткого замыкания следующие аппараты:

·  Разъединители

·  Вводные выключатели

Выбор разъединителя

ü  По напряжению установки Uуст £ Uном

ü  по току Iнорм £ Iном, Iмах £ Iном

ü  По электродинамической стойкости iу £ iпр, Iпо £ Iпр с

ü  По термической стойкости Вк £ I2терtтер

Тепловой импульс квадратичного тока КЗ

где -время отключения выключателя.

 – время действия релейной защиты.

 – время отключения выключателя.

Ta – постоянная времени затухания периодической составляющей то короткого замыкания.

Выбираем разъединитель типа РЛНО-110М/600 (разъединитель линейный, одноколонковый, наружной установки).

Расчетные и каталожные данные сведены в таблицу.

Выбор вводных выключателей

Выбираем выключатели по условиям:

ü  По напряжению установки Uуст £ Uном

ü  По длительному току Iнорм £ Iном, Iмах £ Iном

ü  По отключающей способности Iпt £ Iотк ном

ü  По электродинамической стойкости iу £ iдин, Iпо £ Iдин,

где iдин – ток электродинамической стойкости

Iдин, – действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока.

ü  По термической стойкости Вк £ I2терtтер

Выбираем выключатель ВВУ-110Б-40/2000У1 (выключатель воздушный усиленный для работы в районах с умеренным климатом).

Расчетные и каталожные данные выключателя сводим в таблицу

Выбор выключателя на отходящих линиях

Расчет применительно к ПГВ-РП1.

Максимальный рабочий ток

Выбираем выключатель типа ВМГ-133-II (выключатель маломасляный горшковый).

Для установки на ТП принимаем шкафы КРУ:КР10-У4

Расчетные и каталожные данные ячеек и выключателя сводим в таблицы

Выбор автоматического выключателя на ТП-3

Выключатель выбираем по номинальному напряжению и длительно допустимому току отключения и проверяются на динамическую устойчивость под действием токов короткого замыкания в точке к-4.

Выбираем автоматический выключатель нагрузки типа ЭО6.

Выбор трансформаторов напряжения

Выбираются

ü  По напряжению установки Uуст £ Uном

ü  По конструкции и схеме соединения обмоток

ü  По классу точности

ü  По вторичной нагрузке S2S £ Sном

где Sном – номинальная мощность в выбранном классе точности

S2S - нагрузка всех измерительных приборов присоединенных к трансформатору

Расчетные счетчики активной электроэнергии на подстанции, принадлежащей потребителю, должны устанавливаться:

1). На вводе линии электропередачи в подстанцию потребителя при отсутствии электрической связи с другой подстанцией энергосистемы или другого потребителя на питающем напряжении;

2). На стороне высшего напряжения трансформаторов подстанции потребителя при наличии электрической связи с другой подстанцией энергосистемы или наличии другого потребителя на питающем напряжении.

Счетчики реактивной электроэнергии должны устанавливаться:

1). На тех же элементах схемы, на которых установлены счетчики активной электроэнергии для потребителей, рассчитывающихся за электроэнергию с учетом разрешенной к использованию реактивной мощности;

2). На присоединениях источников реактивной мощности потребителей, если по ним производится расчет за электроэнергию, выданную в сеть энергосистемы, или осуществляется контроль заданного режима работы.

Допустимые классы точности расчетных счетчиков активной электроэнергии для трансформаторов 25 МВА 1.0

Класс точности трансформаторов тока и напряжения для присоединения расчетных счетчиков электроэнергии должен быть не более 0.5.

Счетчики должны устанавливаться в шкафах, камерах комплектных распределительных устройств (КРУ, КРУН), на панелях, щитах, в нишах, на стенах, имеющих жесткую конструкцию.

Перечень приборов и подсчет вторичной нагрузки приведен в таблице.

Вторичная нагрузка:

Выбираем ТН НКФ-110 83У1 (трансформатор напряжения каскадный, фарфоровый).

Uном = 110 кВ;

S2ном = 400 ВА;

В России только в последние годы производители приборов учета электрической энергии начали уделять внимание повышению класса точности приборов до значения 0,2

В Советское время считалось неэффективным установка точных счетчиков электрической энергии с трансформаторами низких классов точности, поскольку определяющим звеном в цепи источников погрешности является трансформатор тока.

В результате этого, на сегодняшний день очень небольшое количество предприятий, производящих электрические счетчики, производят и с классом точности 0,2. Основные среди них это: АББ «ВЭИ Метроника» и Нижегородский завод им. Фрунзе.

Попробуем оценить насколько погрешность меньше при использовании счетчиков более высокого класса точности.

В первом приближении суммарную погрешность можно определить по формуле:

Так если взять трансформатор тока класса точности 0,5 и счетчик класса точности 0,5S, то суммарная будет равна:

Если ставим счетчик класса точности 0,2S при том же трансформаторе класса точности 0,5, то

Таким образом, получается, что точность измерений возрастает на 25%.

Если мы используем трансформатор тока с большей погрешностью класса точности 0,1 и счетчик класса точности 1,0, то суммарная погрешность равна: .

Если мы ставим с этим же трансформатором счетчик класса точности 0,2S

Мы получаем измерения на 25% точнее.

Таким образом, видно, что увеличение точности счетчиков, при наличии существующих трансформаторов тока, позволяет получить существенное уменьшение погрешности и более точный учет электроэнергии. [2]

Выбор трансформатора тока

Условия выбора

ü  По напряжению установки Uуст £ Uном

ü  По току Iнорм £ I1норм Iмах£ I1норм

ü  По конструкции и классу точности

ü  По электродинамической стойкости iу £ iпр, Iпо £ Iпр с

ü  По термической стойкости Вк £ I2терtтер

ü  По вторичной нагрузке z2 £ z2 ном

Выбираем трансформатор тока типа ТФЗМ110Б-I ХЛ1 (трансформатор тока с фарфоровой изоляцией, с обмоткой звеньевого типа, маслонаполненный).

ктер = 4 tтер = 3с

Общее сопротивление приборов

rприб =

Допустимое сопротивление проводов

Принимаем кабель с алюминиевыми жилами, ориентировочная длина 50 м ТТ соединены в полную звезду, поэтому lрас = l, тогда минимальное сечение

где  – удельное сопротивление материала провода.

Принимаем кабель АКРВГ с жилами сечения 6 мм2

Уточним полное сопротивление приборов:

.

1.  Б.Н. Неклепаев И.П. Крючков Электрическая часть станций и подстанций М: Энергоатомиздат, 1989 г.

2.  Правила устройства электроустановок М: 1996 г.

3.  Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Д.Г. Барыбина и др. М: Энергоатомиздат, 1990

4.  Федоров А.А. Смирнв Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по ЭсПП М: Энергоатомиздат 1987 г.

5.  Методические указания для выполнения курсового проекта по ЭсПП. Сост. С.Г. Диев А.Я. Киржбаум

6.  Справочник по проектированию электрических сетей и систем /Под ред. С.С. Рокотяна, И.М. Шапиро М: Энергоатомиздат 1985 г.

7.  В.К. Грунин, С.Г. Диев, В.В. Карпов, В.Ф. Небускин, В.К. Федоров, А.В. Щекочихин Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий, 2001 г.