Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов распределительного пункта и трансформаторной подстанции

11.  Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов РП и ТП

11.1 Выбор кабелей внутризаводского энергоснабжения.

Сечения жил кабелей выбираются по экономической плотности тока и проверяются по нагреву и технической стойкости при КЗ.

Сечения жил кабеля по экономической плотности тока:

F_э=I_р/j_э,                                                (11.1.1)

где     I_р – расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы, А;

j_э – экономическая плотность тока, А/мм², Принимаем j_э=1.4А/мм².

I_р=,                                          (11.1.2)

где     S_р – расчётная нагрузка линий с учётом потерь в трансформаторах.

Для определения сечения жил кабелей по нагреву вычисляется наибольший расчётный ток I_рн в нормальном режиме.

I_доп³I_рн,                                                (11.1.3)

I_доп=К₁×К₂×К₃×I_нд,                                    (11.1.4)

где К₁; К₂; К₃ – коэффициенты учитывающие соответствующую фактическую температуру окружающей среды, количество проложенных в траншее рабочих кабелей, фактическое удельное сопротивление земли.

I_нд – допускаемая по нагреву токовая нагрузка на кабель при нормальных условиях прокладки.

I_рн=,                                         (11.1.5)

где  S_нт – суммарная номинальная мощность цеховых трансформаторов питающихся от данного кабеля.

Сечение жил кабелей, которые в послеаварийном или ремонтном режиме могут работать с перегрузкой (линии, питающие РП) выбираются по условию:

К_п·I_доп³I_ра,                                            (11.1.6)

где     К_п – допустимая кратность перегрузки,

I_ра – расчётный ток линии в послеаварийном или ремонтном режиме.

Минимальное допустимое сечение кабеля по термической стойкости:

F_т=,                                             (11.1.7)

где     B_k – тепловой импульс от тока КЗ, А²´с,

С – расчётный коэффициент

Результирующий тепловой импульс тока КЗ:

B_k=I²_п·(t_отк+T_a),                                    (11.1.8)

где  I_п – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начале линии,

t_отк – время отключения КЗ,

T_a – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.В распределительных сетях 6-10 кВ можно принять T_a=0,01с.

Из трёх найденных сечений (по экономической плотности тока, нагреву и термической стойкости) принимается большее.

Приведем пример расчёта для линии, питающей ТП1.

Наибольший рабочий ток в нормальном режиме:

I_р ===34,63 А.

Выбираем сечение жил кабеля по экономической плотности тока.

F_э=34,63/1,4=24,7 мм² –ААШвУ – 10(3´25) с I_доп=90 А (табл. П21 [2]).

Поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, проложенных рядом в земле: К₂=0,92. Коэффициенты К₁= К₃ = 1.

I_доп =1×0,92×1×90=82,8 А.

Максимальные расчётные токи линии по номинальной мощности трансформатора:

I_ра==36,4 А.

Допустимая перегрузка одного кабеля на 30%, к_п=1,3.

к_п´I_доп³I_ра                                                                   (11.1.9)

1,3·82,8 ³ 36,4 А

107,64 ³ 36,4 А.

Кабель по условию нагрева проходит.

Тепловой импульс тока КЗ:

B_k=(7,7·10³)²·(0,6+0,01)=36166900 А²·с.

Минимальное сечение жил по термической стойкости:

F_т==60,14  мм².

Окончательно по термической стойкости выбираем кабель для линии, питающей ТП1 - 2хААШвУ-10(3´35) с I_доп=115 А (табл. П21 [2]).

Результаты расчётов для кабелей, питающих остальные ТП, аналогичны и сведены в таблицу 11.1, 11.2 и 11,3.

Таблица 11.1.

Экономические сечения кабелей.

Линия	S, кВА	I, А	Fэк, мм2	Fкаб, мм2
РП-ТП1	599,15	34,63	24,7	25
РП-ТП2	1166,9	67,45	48,2	2х25
РП-ТП3	645,99	37,34	26,67	35
ТП2-ТП4	718,8	41,55	29,68	35
РП-ТП5	1919	110,9	79,21	2х50
РП-ТП7	2560	147,98	105,68	2х70
ТП7-ТП6	751	43,4	31	35
РП-ТП8	1304	75,4	53,86	2х35
РП-ТП9	881,7	50,96	36,4	50

Таблица 11.2.

Проверка выбранных кабелей по нагреву.

Линия	F, мм2	I доп, А	Кп2	Iд, А	Iрм, А	Кп	Кп*Iд, А
РП-ТП1	25	90	0,92	82,8	36,4	1,3	107,64
РП-ТП2	2х25	90	0,92	41,4	36,4	1,3	53,82
РП-ТП3	35	115	1	115	36,4	1,3	149,5
ТП2-ТП4	35	115	1	115	36,4	1,3	149,5
РП-ТП5	2х50	140	0,75	52,5	57,8	1,3	68,25
РП-ТП7	2х70	165	0,75	61,9	57,8	1,3	80,47
ТП7-ТП6	35	115	1	115	36,4	1,3	149,5
РП-ТП8	2х35	115	0,75	43,1	36,4	1,3	56,03
РП-ТП9	50	140	0,75	105	36,4	1,3	136,5

Таблица 11.3

Выбранные сечения кабелей

Линия	Bk, А∙с	FТ, мм2	Кабель	IДОП, А
РП-ТП1	36166900	60,14	ААШвУ-10(3´70)	165
РП-ТП2	36166900	60,14	2хААШвУ-10(3´35)	135
РП-ТП3	36166900	60,14	ААШвУ-10(3´70)	130
ТП2-ТП4	33403600	57,8	ААШвУ-10(3´70)	165
РП-ТП5	36166900	60,14	2хААШвУ-10(3´50)	140
РП-ТП7	36166900	60,14	2хААШвУ-10(3´70)	165
ТП7-ТП6	33403600	57,8	ААШвУ-10(3´70)	165
РП-ТП8	36166900	60,14	2хААШвУ-10(3´35)	135
РП-ТП9	36166900	60,14	ААШвУ-10(3´50)	140

11.2  Выбор электрических аппаратов.

Электрические аппараты работают в условиях эксплуатации в трёх основных режимах: длительном, перегрузки и режиме короткого замыкания.

В длительном режиме надёжная работа аппаратов обеспечивается правильным выбором их по номинальному току и напряжению. В режиме перегрузки надёжная работа аппаратов обеспечивается ограничением величины и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах, при которых гарантируется нормальная работа за счёт запаса прочности. В режиме короткого замыкания надёжная работа аппаратов обеспечивается их термической и электродинамической устойчивостью.

Выбор электрических аппаратов основывается на условиях:

U_ном³U_раб;    I_ном³I_раб;                                              (11.2.1)

i_дн³i_у;            В_т³В_к,                                                  (11.2.2)

где U_ном, I_ном – соответственно, номинальные напряжение и ток аппарата;

U_раб, I_раб – напряжение и ток сети, в которой установлен аппарат;

В_т – тепловой импульс аппарата, нормированный заводом изготовителем;

     В_т=I²_tn·t_k                                                              (11.2.3)

В_к– тепловой импульс расчётный. 

В_к=I²_¥·t_ср                                                         (11.2.4)

Вводную панель КСО-292 выбираем по расчётному току завода, линейную – по току самого мощного присоединения.

I_рз=;                                                     (11.2.5)

где S_рз – расчётная мощность завода с учётом компенсации реактивной мощности и потерь в трансформаторах.

I_рз==452 А.

Выберем вводную панель КСО-292.

Таблица 11.4.

Выбор вводной панели КСО-292

Выбираем линейную панель КСО-292:

Таблица 11.5.

Выбор линейных панелей КСО-292

11.3. Выбор кабелей питающих ЦРП завода и шин ЦРП

Расчётный ток с учётом потерь мощности в трансформаторах:

I_р= 452 А,               I_ркл=I_р/2=226 А

По экономической плотности тока выбираем:

F_э==161,4 мм² – ААШвУ-10(3´185),I_нд=310 А.

Проверяем выбранные сечения на нагрев в послеаварийном режиме