Выбор кабелей 10 кВ и сдвоенных реакторов

5.2. Выбор кабелей 10 кВ и сдвоенных реакторов

Для выбора кабелей 10 кВ, идущих от шин станции до РП, вначале по графику нагрузки местной сети 10 кВ определим число часов использования максимума нагрузки Т_max.

W_{CУТ ЗИМ} = (16 + 16 + 22,4 + 32 + 25,6 + 22,4) ∙ 4 = 537,6 МВт ∙ч

W_{CУТ ЛЕТ} = (30 + 30 + 30 + 30 + 42 + 42) ∙ 4 = 435,2 МВт ∙ч

W_ГОД = W_{СУТ ЗИМ} ∙ n_з.д. + W_{CУТ ЛЕТ} ∙ n_л.д. = 537,6 ∙ 200 + 435,2 ∙ 165 = 179382 МВт ∙ч

 

Рассчитаем ток нормального и послеаварийного режима:

 I_MAX = 2I_НОРМ = 2∙129,38 =258,76 А

Для Т_max = 5604 ч. по [2], с. 548, табл. 10.1 для кабеля с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией  j_ЭК = 1,2 А/мм².

Определяем экономическое сечение:

Выбираем по [2], с. 401, табл. 7.10 трехжильный кабель ААлБ-10-3×120 (кабель с алюминиевыми жилами, алюминиевой оболочкой, бронированный) прокладываемый в земле. Число кабелей лежащих рядом в земле равно двум. Расстояние между лежащими рядом кабелями 200 мм. Температура среды 15°С.

Длительно допустимый ток кабеля  I_ДОП = 240 А.

Длительно допустимый ток с учетом поправочных коэффициентов:

I_ДОП' = К_ПАР ∙ К_ТЕРМ ∙ К_U · К_CОПР ·I_ДОП

К_ПАР = 0,92 – поправочный коэффициент на количество кабелей, проложенных рядом в земле на расстоянии 200 мм друг от друга на свету ([2], с.408, табл. 7.17).

К_ТЕРМ = 1,2 – поправочный коэффициент, учитывающий температуру земли (по [2], с. 409, табл. 7.18 для условной температуры среды 15ºС, нормируемой температуры жил 60ºС ([1], с. 24, 1.3.12) и расчетной температуры –5ºС).

К_CОПР = 1 – поправочный коэффициент на допустимый длительный ток для кабелей, проложенных в земле.

К_U = 1 – поправочный коэффициент для кабелей, работающих не при номинальном напряжении.    

Длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом проложенных в земле кабелей и на температуру окружающей среды:

I_ДОП' = К_ПАР ∙ К_ТЕРМ ∙ I_ДОП = 0,92 ∙ 1,2 ∙ 240 = 264,96 А

Так как полученное значение длительно допустимого тока в режиме аварийной перегрузки оказалось больше максимального тока, который может протекать через кабель, то принимаем выбранный кабель – ААБл-10-3×120, I_ДОП = 240 А.

Далее произведем выбор групповых сдвоенных реакторов и проверим выбранные кабели по условию термической стойкости.

На РП и в ячейках отходящих линий 10 кВ ТЭЦ предполагаем установку  вакуумных выключателей типа ВВЭ-10.

Номинальные данные выключателя ВВЭ-10: 

Uном = 10 кВ, Iном = 1600, 1000, 630 А, Iоткл.ном = 20 кА, Iдин = 20 кА, Iтерм = 20 кА, tтерм = 3 с, tоткл. = 0,05 с.

Сопротивление кабелей ( R_o = 0,258 Ом/км, Х_o = 0,081 Ом/км ([2], табл.7.28)):

Определим допустимый ток КЗ на РП исходя из двух условий:

1) Iдоп.рп ≤ Iтерм.рп

2) Iдоп.рп ≤ Iоткл.рп

Ток термической стойкости кабелей распределительной сети с минимальным сечением S_min = 95мм² при времени отключения, определяемом временем защиты t_{РЗ РП}  = 0,3 с, полным временем отключения выключателя t_ОТКЛ. = 0,05  с и Та = 0,01 с ([3], стр.150, табл.3.8) имеет следующее значение (С = 94 А∙с^1/2/мм²  ([3], стр.192, табл.3.14)):

Из двух вышеназванных условий определяющим при выборе сопротивления реактора будет условие 1), т.к. номинальный ток отключения для выключателя ВВЭ-10 составляет 20 кА. Следовательно Iдоп.рп = 14,31 кА

Сопротивление реактора по условию ограничения токов КЗ на РП:

         Определим допустимый ток КЗ непосредственно за реактором в начале головного участка кабельной сети исходя из двух условий:

3) Iдоп.гол. ≤ Iтерм.гол.

4) Iдоп.гол. ≤ Iоткл.гол.

Ток термической стойкости кабелей головного участка от ТЭЦ до РП сечением S = 120 мм² при времени отключения, определяемом временем защиты t_{РЗ ГОЛ}  = 1,2 с, полным временем отключения выключателя t_ОТКЛ. = 0,05 с и Та = 0,23 с ([3], стр.150, табл.3.8) имеет следующее значение (С = 100 А∙с^1/2/мм²  ([3], стр.192, табл.3.14)):

Определяющим является условие 4), следовательно Iдоп.рп = 9,18 кА.

Сопротивление реактора по условию ограничения токов КЗ на ТЭЦ непосредственно за реактором:

Из двух значений сопротивлений реакторов Х'_Р и Х"_Р выбираем большее и определяем сопротивление Х_Р:

Рассчитаем ток одной ветви сдвоенных реакторов LR1-LR2 в нормальном и послеаварийном режиме:

I_MAX = 2×I_НОРМ = 2∙550 = 1100 А

Учитывая сопротивление Х_Р и расчетные токи нормального и послеаварийного режима в качестве сдвоенных реакторов на ТЭЦ по [2], стр.350, табл.5.15 выбираем реакторы типа:

LR1, LR2 – РБСД 10-2×1600-0,25У3

Номинальные данные реактора:

Uном = 10 кВ, Iдлит.доп. = 2×1420 А, Х_Р = 0,25 Ом, Ксв = 0,52, iдин = 52 кА,

Iтерм = 20,5 кА, tтерм = 8 с.

Определим ток КЗ в точках К6 и К7.

Сопротивление реакторов в относительных единицах:

     

I_K6= I_K6 · I_бII = 3,613 · 5,499 = 17.278 кА

Суммарное сопротивление до шин РП:

               

I_K7 = I_K7 · I_бII = 1,69 · 5,499 = 9,29 кА

Проверим выбранный реактор на электродинамическую стойкость.

Определим ударный токи КЗ в точке К6:

Полученный ударный ток КЗ оказался меньше тока электродинамической стойкости реактора.

Проверим реактор на термическую стойкость:

Вк^зав = Iтерм² ∙ tтерм ≥ Вк                   

Iтерм1² ∙ tтерм1 = 20,5² ·8 = 3362 кА²∙с

Вк = Iпо_(К6,Р)² ∙(tр.з. + tоткл.в. + Та) = 17.278² ·(0,08+0,05+0,23) = 438,026  кА²∙с

3362 кА²∙с > 438,026  кА²∙с         

    Определим уровень остаточного напряжения на шинах при КЗ непосредственно за реактором:

Остаточное напряжение по условиям работы потребителей должно быть не менее 65-70 %.

Найдем потерю напряжения при протекании тока в нормальном режиме работы через реактор:

Допустимые потери напряжения в реакторе в нормальном режиме работы не должны превышать 1,5–2 %.

Выбранный сдвоенный реактор удовлетворяют всем условиям проверки.