Выбор кабелей системы электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания

Министерство общего и профессионального образования РФ

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ЭсПП

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине

Релейная защита и автоматика СЭС

            Выполнил: студент гр. Э-416

                      Сайфутдинов Р.Н.

    Проверил: доцент

                                                                 Скрипко В.К.

Омск-2000

1. ВЫБОР КАБЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Выбор кабеля, питающего РП.

На основе данных выбираем трансформаторы Т1 и Т2 типа ТРДН-25000/35 ([6], табл.3.5). Расщепленные обмотки работают в раздельном режиме. Также выбираем трансформаторы Т3 и Т4 типа ТСЗ-400/10 ([6], табл.3.3).

Суммарная мощность потребителей, подключенных к РП:

 кВт.

Расчётный ток нагрузки, протекающий по линиям 3 и 4 в нормальном режиме:

 А.

Тот же ток в аварийном режиме (при отключении 1 линии передачи, питающей РП):

 А.

Определяем допустимый ток кабеля:

 А,

где

- принимая время ликвидации аварии максимальным (6 часов), а коэффициент загрузки линии в нормальном режиме  ([1], табл.1.3.2);

- принимая прокладку 4^х кабелей к РП в 1 траншее (земле), лежащих рядом на расстоянии 300 мм ([1], табл.1.3.26);

- для нормальной температуры среды (15⁰С) ([1], табл.1.3.3);

Выбираем 2 кабеля на 1 цепь передачи на 6 кВ марки ААШвУ ([2], табл.7.16). Принимаем сечение жил трёхжильного кабеля q=120 мм² ([1], табл.1.3.16). При этом выполняется условие:

, т.е. 260 А > 231,989 А.

Определяем экономическое сечение [1]:

 мм² < 120 мм²,

где  - экономическая плотность тока при Т_МАХ=4000 ч/год ([1], табл.1.3.36).

Определяем допустимый ток термической стойкости одиночного кабеля:

 кА,

где с,

    с - предполагаемое время действия основной защиты (МТЗ),

    с - полное время отключения выключателя кабельной ЛЭП,

с - постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ ([3], табл.3.8),

    - термический коэффициент ([3], табл.3.14).

Вывод: Питание РП осуществляется 2^хцепной кабельной линией (по 2 кабеля на цепь) сечением 120 мм² с алюминиевыми сплошными жилами в алюминиевой оболочке.

1.2 Выбор кабеля, отходящего от РП.

Кабель питает цеховую ТП с двумя трансформаторами мощностью по 400 кВА. Номинальный первичный ток трансформатора:

А.

 А.

В нормальном режиме работы трансформатора ток нагрузки составляет:

 А.

Выбираем кабель марки ААГУ сечением 25 мм² для прокладки в канале (температура среды 35⁰С),  А ([1], табл.1.3.18). Расчётный длительно допустимый ток кабеля:

 А,

где  ([1], табл.1.3.26)

 ([1], табл.1.3.3)

Условие выполняется:

Определяем экономическое сечение:

,

где  ([1], табл. 1.3.36).

Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия релейной защиты t_д.з.=0,1с:

 кА,

где с.

Вывод: Для питания от РП выбран кабель сечением 25 мм² с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке.

1.3 Выбор кабелей, питающих асинхронные двигатели (АД).

Номинальный ток АД серии АТД исполнения АЗ-1000/6000 ([4], табл.6.1):

,

где кВт - номинальная активная мощность АД;

 кВ - номинальное напряжение АД;

 - коэффициент мощности;

 - номинальный коэффициент полезного действия АД.

Выбираем кабель марки ААГУ для прокладки в канале (температура среды 35⁰С) сечением 70 мм². А ([1], табл.1.3.18).Расчётный длительно допустимый ток кабеля:

.

Определяем экономическое сечение:

, однако учитывая небольшую длину линии, окончательно принимаем кабель с сечением жил 70 мм².

При использовании кабеля со сплошными жилами допустимый ток термической стойкости:

.

При использовании отсечки в качестве основной защиты АД t_с.з.=0,1с.

2. РАСЧЁТ ТОКОВ КЗ

2.1 Предварительный расчёт.

Исходная схема электроснабжения и схема замещения для расчёта токов КЗ представлены на рис.2.

Расчёт токов КЗ производится в именованных единицах. Определяются сопротивления элементов схемы замещения, приведённые к напряжению U_б=6,3 кВ.

Сопротивление системы:

Ом, где

кВ - среднее напряжение [3].

Сопротивление воздушной линии 35 кВ:

Ом,

где Ом/км - удельное сопротивление линии.

Сопротивление трансформатора ТРДН-25000/35:

Ом.

Схема замещения трансформатора с расщепленными обмотками имеет вид трёхлучевой звезды. Сопротивление луча, обращённого к зажиму высшего напряжения, составляет х_в=0,125х_т, а сопротивления двух других лучей составляют х_н1=х_н2=1,75х_т. С учётом этого:

Ом;

Ом.

Активное и реактивное сопротивления линий W3, W4:

Ом;

Ом,

где , - удельные сопротивления кабеля ([5], табл.2.53).

Активное и реактивное сопротивления линий W5, W6:

Ом;

Ом.

Сопротивление двух асинхронных двигателей АТД (Р_ном.АД=1000 кВт) при номинальной нагрузке (слева от QB2, рис.2а):

Ом.

Сопротивление трансформатора ТСЗ-400/10:

Ом.

Результирующее сопротивление схемы замещения в точке К-1:

Ом.

Начальное значение периодической составляющей тока в месте КЗ:

.

Результирующее реактивное сопротивление со стороны энергосистемы для точки К-2:

Ом.

Полное сопротивление:

Ом.

Токи трёхфазного КЗ на шинах РП со стороны энергосистемы и двигателей при включенном секционном выключателе QB2:

кА; кА.

Суммарное значение периодической составляющей тока в месте КЗ в момент времени t=0:

.

Таким образом, для условий распределительной сети токоограничение неудовлетворительно.

Для увеличения допустимого тока для линий W5 и W6 увеличиваем