Расчёт токов короткого замыкания (КЗ) и выбор КЛ-10кВ.

Выбор КЛ-10кВ.

Для запитывания цеховой ТП от ГРП выбираем кабель ААБл-10 проложенный в земле.

ААБл-10(http://clive-group.ru)

на напряжение до 10-кВ.

лавсановая лента в составе подушки.

броня из двойной стальной ленты

алюминиевая оболочка.

алюминиевая токопроводящая жила.

Рассчитываем экономическое сечение КЛ от ГПП до КТП.

F_эк = I_н/J_эк

Где J_эк - экономическая плотность тока, РМЦ работает в две смены это ˃3000ч в год, для КЛ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами по таблице J_эк=1.4.(Л4 стр.509).

Определяем номинальный ток трансформатора:

I_н=S_нтр/(√3*U_н)

Где S_нтр- номинальная мощность трансформатора, U_н- номинальное напряжение;

I_н=250/(1.73*10)=14.5А.

F_эк=14.5/1.4=10.4мм².

Выбираем кабель ААБл-10 3х16 с I_д=74А.

Проверка на аварийный ток:

I_д>I_ав

I_ав=1,4*I_н=1,4*14.5=20.3А

74А>20.3А => Условие выполняется.

Выбранный кабель заносим в таблицу 2.5.

Расчёт токов короткого замыкания.

Коротким замыканием называется непосредственное соединение между любыми точками разных фаз, фазы и нулевого провода и нулевого провода или фазы с землёй, не предусмотренное нормальными условиями работы установки.В большинстве случаев причиной возникновения КЗ является нарушение изоляции вследствие износа, не выявленного своевременно при профилактических испытаниях, а также механические повреждения оборудования при неправильной эксплуатации, воздействии природных явлений или сторонних лиц, ошибочных действиях обслуживающего персонала. Токи КЗ оказывают значительное влияние на выбор противоаварийной автоматики и пропускной способности ЛЭП.

Рис. 2.1 А - расчётная схема Б - схема замещения

Рассчитываем сопротивление каждого элемента (Х₁; Х₂; Х₃...):

Х₁^*=Х₀*L*(S_б/U_б²)

Где S_б - мощность базы=100МВА; U_б-напряжение базы =35кВ; L-расстояние от базы до ГПП = 10км; Х₀=0.4 Ом/км (для ВЛ). (Л2 стр. 60). Формулы для расчёта (Л3 стр.273).

Х₁^*= 0.4*10*(100/35²)=0.33Ом.

Х₂^*=(U_кз/100)*(S_б/S_н.тр.)

Где S_н.тр. - мощность тр-ра ГПП.

Х₂^*=(10/100)*(100/16)=0.1*6.25=0.63Ом.

Х₃^*=Х₀*L*(S_б/U_ср.²)

Где U_ср. - напряжение участка=10кВ; Х₀=0.0675Ом/км (для выбранной КЛ);L=0.9км от ГПП до цеховой КТП.

Х₃^*=0.0675*0.9*(100/10²)=0.06Ом.

Х₄^*=(U_кз/100)*(S_б/S_н.тр.)

Где S_н.тр. - мощность тр-ра КТП

Х₄^*=(4.5/100)*(100/250)=0.045*0.4=0.02Ом.

Х₅^*=Х₀*L*(S_б/U_ср.²)

Где L-КЛ от КТП до СП-4

Х₅^*=0.095*0.037*(100/0.4²)=2.19Ом

Х₆^*=0.35* S_б/ S_н=0.35*100/39.41=0.9Ом

Рассчитываем суммарное сопротивление в точке К₁:

∑Х^*=Х₁^*+Х₂^*+Х₃^*.

∑Х^*=0.33+0.63+0.06=1.02Ом.

Определяем базисный ток на ступени К₁:

I_б=S_б/(√3*U_ср)

Где U_ср напряжение в точке КЗ.

I_б=100/(1.73*10)=5.8кА

I_к.з.=I_б./∑Х^*=5.8/1.02=5.7кА.

Определяем ударные токи:

i_уд.=К_у*√2*I_к.з

Где К_у ударный коэффициент - принимается =1.1(Л2 стр. 60).i_уд.=1.1*√2*5.7=8.8кА.

Рассчитываем суммарное сопротивление в точке К₂:

∑Х^*=Х₄^*+Х₅^*+Х₆^*. ∑Х^*=0.02+2.19+0.9=3.11Ом.

Определяем базисный ток на ступени К₂:

I_б=S_б/(√3*U_ср)

Где U_ср напряжение в точке КЗ.

I_б=100/(1.73*0.4)=144.5кА

Определяем токи КЗ для точки К₂.

I_к.з.=I_б./∑Х^*=144.5/3.11=46.5кА.

Определяем ударные токи:

i_уд.=К_у*√2*I_к.з

Где К_у ударный коэффициент - принимается =1 (Л2 стр. 60). i_уд.=1*√2*46.5=65.1кА.

Полученные данные заносим в таблицу 2.8.

Таблица 2.9.

Проверяем КЛ-10кВ на термическую стойкость к токам КЗ

(S≥S_тер.min).

S_тер.min=√В_тер./С_т.

Где В_тер. - тепловой импульс тока КЗ=I_кз²*t_откл.; С_т - коэффициент зависящий от допустимой температуры при КЗ и материала проводника, для КЛ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами до 10кВ=90; t_откл. защитного аппарата для ВВ/TEL=0.09.

В_тер.=5.7²*0.09=2.9кА²сек.

S_тер.min=√2.9*10⁶/90=10³*√2.9/90=1700/90=18.9.

25˃18.9 условие S≥S_тер.min выполняется, значит выбранная КЛ-10кВ термически стойкая к токам КЗ.

Проверяем ВНП 17-10/400 на ударную стойкость:

i_дин≥i_уд (Л3 стр. 282).

i_дин-установленное изготовителем=9кА, рассчитанный ударный ток i_уд=8.8кА, 9˃8.8 условие выполняется аппарат выбран правильно.

Расчёт заземления.

При обслуживании электроустановок опасность представляют не только токоведущие части, находящиеся под напряжением, но и конструктивные части электрооборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции. Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции применяется защитное заземление, то есть преднамеренное соединение не токоведущих частей электроустановки с заземляющим устройством, состоящим из заземлителей и заземляющих проводников.

Расчёт заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя, которое зависит от сопротивления грунта (р), конструкции заземлителя и глубины его заложения:

Для вертикальных электродов применим стальные прутки диаметром 10мм ,длинной 3м забитые, на расстоянии 1м от фундамента, по контуру цеха в траншее глубиной 0.5м от уровня земли. Вертикальные электроды соединяем между собой стальной полосой толщиной 4мм, сечением 48мм², при помощи электросварки.

1. Согласно ПУЭ допустимое значение сопротивления заземляющего устройства (R_з), при условии, что ЗУ является общим для ЭУ до и выше 1кВ 4Ом, заземление должно быть контурное.

2. Определяем сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя. Для прутка длинной 3м и диаметром 10мм:

R_о.в.=(0.366*р/L)*lg(4*L/D)

Где: L-длинна прутка=3м; D-диаметр прутка=0.01м; р-удельное сопротивление грунта, грунт в районе РМЦ чернозём р=20Ом, с учётом коэффициента сезонности, на Урале 1-я климатическая зона коэффициент=2, р=20*2=40Ом.

R_о.в.=(0.366*40/3)*lg(4*3/0.01)=4.88*lg(1200)=4.88*3.08=15.03Ом.

3. По таблице определяем коэффициент сезонности для вертикальных (R_с.в.) и горизонтальных (R_с.г.) электродов: R_с.в.=1.8-2 R_с.г.=4.5-7.0.

n_в=R_о.в*R_с.в./R_з=15.03*2/4=7.5 принимаем 8шт.

5. Определяем сопротивление горизонтальной полосы:

R_г=0.366*(p*R_c.г.)/(L_г*ƞ_г)*lg((2*L_г ²)/(b_г*t_o))

ГдеL_г - длинна полосы, b_г - ширина полосы=48/4=12мм=0.012м, t_o - глубина заложения = 0.5м, R_c.г.- коэффициент сезонности для горизонтального заземлителя = 4.5-7.0=5.5, ƞ_г - коэффициент использования горизонтального заземлителя по таблице=0.56.

Контур располагается на расстоянии 1м от цеха по его периметру. Размер цеха 48х28м =˃ размер контура 50м на 30м (50+30)*2=160м, L_г=160м.

R_г=0.366*(40*5.5)/(160*0.56)*l_g((2*160²)/(0.012*0.5))= =0.366*220/89.6*l_g(51200/0.006)=0.898*l_g(8533333.33)=0.898*6.9=6.19Ом.

6. Определяем необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учётом сопротивления горизонтальной полосы:

R_в=(R_г*R_з)/(R_г-R_з)=(6.19*4)/(6.19-4)=24.76/2.19=11.3Ом.

7. Определяем окончательное количество вертикальных заземлителей:

n=R_в/R_з*ƞ_в

Где ƞ_в - коэффициент использования вертикального заземлителя в контуре по таблице=0.56.

n=11.3/4*0.56=11.3/2.2=5.13 принимаемn=6шт.

8. Размещаем контур заземления на плане цеха рис. 2.1.

Рис. 2.1.

1. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Учебник для учащихся техникумов. - 3-е издание, переработанное и дополненное. - М.: Высшая школа, 1981.

2. Шеховцов В. П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: ФОРУМ: ИНФРА - М, 2005.

3. Ус А. Г., Евминов Л. И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий. - М., НПООО "ПИОН", 2002.

4. Коновалова Л. Л., Рожкова Л. Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Голубев М. Л. Библиотека электромонтёра. Расчёт токов короткого замыкания в электросетях 0.4-35 кВ. Издание второе переработанное и дополненное. - М.: "ЭНЕРГИЯ", 1980.

6. Тихонова О. В., Кондрашова О. В. Новосибирский технологический институт. Методические указания к практическим занятиям "Расчёт защитного заземления и зануления" для студентов всех направлений и специальностей дневной и заочной формы обучения. - Н.: НТИ МГУДТ, 2012.

7. Методичка по курсовому проектированию.

8. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого издания с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 февраля 2008 г. – М.: КНОРУС, 2008.

9. Интернет ресурсы.

Эти ошибки уже исправлены.