Выбор схемы внутреннего электроснабжения. Выбор сечения кабелей в сети 10 кВ

потребителей 3-й категории допускается "складской" резерв, поэтому рекомендуется установка однотрансформаторной подстанции. Для потребителей 2-й категории возможна установка одного или двух трансформаторов, но предпочтительней установка однотрансформаторной подстанции. В этом случае для обеспечения требуемой степени надежности электроснабжения, должен предусматриваться резервный ввод на низкой стороне трансформатора от соседней подстанции. Для потребителей 1-й категории необходимо устанавливать двухтрансформаторные подстанции, питаемые от отдельных независимых вводов.

3. Мощность трансформаторов выбирают из условия обеспечения наиболее экономичного режима работы, что соответствует загрузке на 60 - 80 % от номинальной мощности. Для возможности резервирования потребителей 1-й и 2-й категорий при наличии двух трансформаторов, их мощность должна быть такой, чтобы работающий трансформатор обеспечивал нормальную работу потребителей [15].

Номинальную мощность цеховых трансформаторов определяем в зависимости от удельной плотности нагрузок, которую вычисляют по формуле:

,                                                                                                             (3.1)

где  - площадь всех цехов завода, м².

 кВА/м²

Рекомендуемая номинальная мощность трансформаторов определяется по [16].

При  в целях увеличения надёжности электроснабжения при неравномерно распределенной нагрузке по территории завода принимаем номинальную мощность цеховых трансформаторов  кВА.

Минимально возможное число трансформаторов вычисляют по формуле в соответствии с [16]:

,                                                                                                             (3.2)

где  - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме.

Принимаем  шт.

Активную нагрузку на один трансформатор вычисляют по формуле:

 кВт.                                                                                                       (3.3)

Число трансформаторов для установки в цехах предприятия:

,                                                                                                             (3.4)

где  - расчетная активная мощность освещения, кВт;

 - расчетная активная низковольтная мощность цеха, кВт.

Минимально возможное число трансформаторов в цехе № 1 вычисляют по формуле (3.2):

 шт.

Определяем число трансформаторов, которое следует установить в том или ином цехе, расчет сведен в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Число трансформаторов в цехе

Т.к. числа дробные, то объединяем нагрузки ближайших цехов.

Таблица 3.2Распределение электрических нагрузок по пунктам питания

3.2 Выбор сечения кабелей в сети 10 кВ

Распределительная сеть 10 кВ выполняется трехжильными кабелями с алюминиевыми жилами, бумажной пропитанной изоляцией, с прокладкой в траншеях.

Выбор сечения кабельных линий производится по экономической плотности тока.

1.  КЛ от закрытого распредустройства (ЗРУ) до РУ-1:

Рассматривают две параллельные линии, идущие с разных секций ГПП до секций РУ-1.

Расчетный ток на одну линию:

,                                                                                                             (3.5)

Экономическое сечение:

мм²                                                                                                        (3.6)

Принимаем: S = 240 мм², I_доп = 355 А. 

,                                                                                                             (3.7)

где , т.к. в траншее проложены два кабеля (расстояние между кабелями – 200 мм); [5].

Проверка выбранного сечения по послеаварийному току [16]:

,                                                                                                             (3.8)

.                                                                                                             (3.9)

Выбранное сечение проходит по послеаварийному току.

Выбираем в соответствии с [17] кабель марки АСБ – (3x240).

2. КЛ от ЗРУ до РУ-2:

Расчетный ток:

 А,

 мм²

Принимаем S = 70 мм², I_доп = 165 А.

С учетом прокладки:

где , т.к. в траншее проложены четыре кабеля (расстояние между кабелями – 100 мм);

Проверка выбранного сечения:

Выбранное сечение проходит по послеаварийному току.

Выбран кабель марки АСБ – (3x70).

3. КЛ от ЗРУ до РУ-3:

Расчетный ток:

А,

мм²,

Принимаем S = 35 мм², I_доп = 115 А.

С учетом прокладки:

А

Проверка выбранного сечения

Выбранное сечение проходит по послеаварийному току.

Выбран кабель марки АСБ – (3x35)

4. КЛ от ЗРУ до РУ-6:

Расчетный ток:

А

мм²

Принимаем S = 95 мм², I_доп = 205 А.

С учетом прокладки:

А.

Проверка выбранного сечения:

Выбранное сечение проходит по послеаварийному току.

Выбран кабель марки АСБ – (3x95).

5. КЛ от РУ-1 до ТП-1:

Расчетный ток:

А

мм²

Принимаем S = 70 мм², I_доп = 165 А.

С учетом прокладки:

 где , т.к. в траншее проложен один кабель.

Проверка выбранного сечения:

а) По расчетному току:

б) По послеаварийному току:

Данная проверка не производится, так как линия – одноцепная, и в случае аварии электроснабжение прекращается.

Таким образом, выбранное сечение проходит проверку.

Выбран кабель АСБ – (3x70).

6. КЛ от РУ-2 до ТП-2:

Принимаем кабель марки АСБ – (3x70).

7. КЛ от ЗРУ до ТП-5:

Расчетный ток:

А

мм²

Принимаем S = 70 мм², I_доп = 165 А.

С учетом прокладки:

А

Проверка выбранного сечения:

Выбранное сечение проходит по послеаварийному току.

Выбран кабель марки АСБ – (3x70).

8. КЛ от ЗРУ до ТП-7:

Расчетный ток:

А;  мм²;  Принимаем S = 95 мм², I_доп = 205 А.

С учетом прокладки:

А.

Проверка выбранного сечения:

Выбранное сечение проходит по послеаварийному току.

Выбран кабель марки АСБ – (3x95).

9. КЛ от ЗРУ до ТП-10:

Принимаем кабель марки АСБ – (3x95).

10. КЛ от ЗРУ до ТП-12:

Принимаем кабель марки АСБ – (3x70).

Все расчёты сведены в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 Выбор кабельных линий распределительной сети 10 кВ

№ линии	Назначение линии	Количество линий	Расчетная нагрузка на одну линию		Длина линии, км	Способ прокладки	Коэффициент прокладки	Марка и сечение кабеля, выбранного по условию допустимого нагрева	Доп. нагрузка на один кабель
			норм. реж. Iр, А	п/ав. реж. Iп/ав, А					норм реж. I/доп, А	п/ав. реж. 1,3× ×I/доп, А
Л1	ЗРУ-РУ-1	2	208	417	0,112	траншея	0,92	АСБ-(3×240)	327	425
Л2	ЗРУ-РУ-2	2	79	158	0,168	траншея	0,8	АСБ-(3×95)	132	172
Л3	ЗРУ-РУ-3	2	46	92	0,196	траншея	0,8	АСБ-(3×35)	92	120
Л5	ЗРУ-ТП-5	2	92	185	0,065	траншея	0,9	АСБ-(3×70)	149	193

Продолжение таблицы 3.3

№ линии	Назначение линии	Количество линий	Расчетная нагрузка на одну линию		Длина линии, км	Способ прокладки	Коэффициент прокладки	Марка и сечение кабеля, выбранного по условию допустимого нагрева	Доп. нагрузка на один кабель
			норм. реж. Iр, А	п/ав. реж. Iп/ав, А					норм реж. I/доп, А	п/ав. реж. 1,3× ×I/доп, А
Л6	ЗРУ-РУ-6	2	121	242	0,488	траншея	0,92	АСБ-(3×95)	189	245
Л7	ЗРУ-ТП-7	2	92	185	0,171	траншея	0,8	АСБ-(3×95)	164	213
Л10	ЗРУ-ТП-10	2	92	185	0,172	траншея	0,8	АСБ-(3×95)	164	213
Л12	ЗРУ-ТП-12	2	92	185	0,309	траншея	0,9	АСБ-(3×70)	149	193
Л1-2	РУ-1-ТП-1	1	92	185	0,035	траншея	1	АСБ-(3×70)	165	-
Л2-2	РУ-2-ТП-2	1	92	185	0,015	траншея	1	АСБ-(3×70)	165	-

Таким образом, получим следующую схему электроснабжения цехов (рисунок 3.1):

Условные обозначения:

	- Главная понизительная подстанция (ГПП)
	- Цеховая трансформаторная подстанция (ТП)
	- Распределительный устройство 10 кВ (РУ)
	- Распределительный шкаф (пункт) 0,4 кВ (ШР), (РП)

3.2.1 Расчет токов короткого замыкания в сети выше 1000В

Короткое замыкание - нарушение нормальной работы электроустановки, вызванное замыканием фаз между собой, а в системах с заземленной нейтралью также замыканием фаз на землю.

Преследуются следующие цели расчета:

1. Определение максимально возможных токов КЗ для проверки проводников и аппаратов на термическую стойкость во время КЗ, а так же для выбора мер по ограничению токов КЗ или времени их действия.

2. Определение минимально возможных токов КЗ для проверки чувствительности защиты, правильного выбора системы и параметров срабатывания защиты и определения максимально возможного времени срабатывания защиты.

Расчет токов КЗ проводим для одной секции шин, так как они аналогичны. Напряжение на шинах высокого напряжения ГПП можно считать постоянным, так как завод получает питание от энергосистемы неограниченной мощности, это означает, что периодическая составляющая тока КЗ практически не изменяется во времени и остается постоянной до начала КЗ и до его окончания.

В качестве примера рассмотрим участок «система