Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов на напряжении выше 1 кВ (экономическая плотность тока 1,4 А/кв.мм)

9. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ТОКОВЕДУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА НАПРЯЖЕНИИ ВЫШЕ 1 кВ

9.1. Выбор сечений жил кабелей.

Сечение жил кабелей выбираем по экономической плотности тока и проверяем по нагреву и термической стойкости при КЗ.

Сечение по экономической плотности тока

q_э=I_р/j_э,                                                           (9.1)

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

j_э – экономическая плотность тока, при Т_м= 5000ч j_э= 1,4 А/мм² по [1].

Величина тока в нормальном режиме работы

,                                                    (9.2)

где S_р – нагрузка линии с учетом потерь в трансформаторах, кВА.

Проверка по нагреву выбранного сечения кабеля

к₁ ×к₂ ×к₃ ×к_п ×I_п  ³  I_ра,                                                          (9.3)

где  к₁, к₂, к₃ – коэффициенты, учитывающие соответственно фактическую температуру окружающей среды, число проложенных в траншее рабочих кабелей, фактическое удельное тепловое сопротивление земли по [11]; к_п – допустимая кратность перегрузки, по [1] к_п = 1,3;

I_ра – расчетный ток линии в послеаварийном режиме, А.

Расчетный ток линии в послеаварийном режиме

,                                                   (9.4)

где S_нт – номинальная мощность трансформаторов, питающихся от данной линии.

Проверка кабелей на термическую устойчивость сводится к определению минимального допустимого сечения Fт.min по выражению

F_т.min=(I_¥/C)×t_Ф^1/2,                                          (9.5)

где С – расчетный коэффициент, по [1] для кабелей С = 100 А×с^0,5/мм²;

I_¥ – установившийся ток К.З., кА;

t_Ф  – фиктивное время действия тока К.З., с.

Приведем пример выбора сечения кабеля для кабельной линии РП – ТП3. При отыскании сечения кабеля используем нагрузку найденную при Кр=1 (см. таб. 7.7. и рис. 7.1.).

Расчетный ток кабеля линии  по (9.2)

I_р.мах= 2949,3/(1,73×10) = 170,3 A.

Сечение по экономической плотности тока по (9.1)

q_э= 170,3/1,4 = 121,6 мм².

Расчетный ток кабеля в послеаварийном режиме по (9.4)

I_р.п/а= (1×2000)/(1,73×10) = 115,5 A.

По [1] принимаем ААШвУ 3´120 I_доп= 240 А (прокладка кабелей вдоль стены, в трншее).

Проверка по нагреву по (9.3)

0,92×1,3×240 = 287 А > 115,5 А.

Выбранное сечение удовлетворяет условиям нагрева.

Сечение по термической стойкости по (9.5)

F_т.min=(6,74×1000/100)×0,61^1/2 = 52,6 мм².     

Значит, выбранное сечение проходит по термической стойкости.

Окончательно принимаем ААШвУ 3´120, I_доп= 240 А.

Для остальных линий выбор сечения аналогичен, результаты сводим в табл. 9.1. – для I-го варианта, табл. 9.2.– для II-го варианта.

Таблица 9.1.

Сечение кабелей выше 1 кВ.  Вариант I.

КЛ	Iр, А	qэ, мм2	Сечение по эконом. плотности тока.	Вк, А2×с	Сечение по термической. стойкости.	Окончатель ное сечение
ТП2 - ТП1	57,8	41,3	ААШвУ-10(3х35) Iдл.доп.= 115А	57,39×106 А2×с	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
РП - ТП2	146,4	100,3	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	57,39×106 А2×с	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
РП – ТП6.1	120,9	86,4	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	57,39×106 А2×с	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А

Продолжение таблицы 9.1.

КЛ	Iр, А	qэ, мм2	Сечение по эконом. плотности тока.	Вк, А2×с	Сечение по термической. стойкости.	Окончатель ное сечение
РП – ТП6.2	120,9	86,4	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	27,7×106 А2×с	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
ТП6.1 -  ТП5.1	49,3	35,2	ААШвУ-10(3х35) Iдл.доп.= 115А	57,39×106 А2×с	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
ТП6.2 – ТП5.2	49,3	35,2	ААШвУ-10(3х35) Iдл.доп.= 115А	27,7×106 А2×с	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А
РП - ТП3	170,3	121,6	ААШвУ-10(3х120) Iдл.доп.= 240А	27,7×106 А2×с	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	ААШвУ-10(3х120) Iдл.доп.= 240А
ТП3 – ТП4	81,4	58,1	ААШвУ-10(3х50) Iдл.доп.= 140А	27,7×106 А2×с	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А

            Таблица 9.2.

Сечение кабелей выше 1 кВ.  Вариант II.

КЛ	Iр, А	qэ, мм2	Сечение по эконом. плотности тока.	Вк, А2×с	Сечение по термической. стойкости.	Окончатель ное сечение
РП - ТП1	57,8	41,3	ААШвУ-10(3х35) Iдл.доп.= 115А	57,39×106 А2×с	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
РП - ТП2	83,8	59,9	ААШвУ-10(3х50) Iдл.доп.= 140А	57,39×106 А2×с	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
РП – ТП6.1	120,9	86,4	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	57,39×106 А2×с	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
РП – ТП6.2	120,9	86,4	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	27,7×106 А2×с	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
ТП6.1 -  ТП5.1	49,3	35,2	ААШвУ-10(3х35) Iдл.доп.= 115А	57,39×106 А2×с	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А	ААШвУ-10(3х95) Iдл.доп.= 205А
ТП6.2 – ТП5.2	49,3	35,2	ААШвУ-10(3х35) Iдл.доп.= 115А	27,7×106 А2×с	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А
РП - ТП3	89,2	63,7	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	27,7×106 А2×с	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А
РП – ТП4	81,4	58,1	ААШвУ-10(3х50) Iдл.доп.= 140А	27,7×106 А2×с	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А	ААШвУ-10(3х70) Iдл.доп.= 165А

Выбор кабелей, питающих РП.

  Рис. 9.1. Схема электроснабжения завода.

Определим сечение жил кабелей для варианта I. Считаем, что секции загружены равномерно, но на кабеле идущем от секции №1 ГПП больше ток К.З. за счёт меньшей длинны кабеля ГПП – ГРЭС. На основании этого выбор кабеля производим по параметрам секции №1.

Полную мощность берём из табл. 7.7. с учётом потерь мощности в кабелях от РП до ТП  S_р1= 7946,3 кВА для первого варианта и S_р2= 7944,7 кВА для второго варианта.

Расчётный ток по (9.2)

Экономическое сечение жил кабеля по (9.1)

Выбираем для линий кабели марки ААШвУ-10(3x150) с допустимым током I_нд= 275 А.

Проверяем выбранное сечение жил кабеля на нагрев в послеаварийном режиме при отключении одной из линий по (9.4)

С учетом коэффициента перегрузки кабеля в послеаварийном режиме к_п= 1,3

I_доп= 1,3×275 = 357,5 А < I_ра= 458,8 А.

Следовательно, выбранные кабели по условию нагрева не проходят.

Принимаем по два кабеля сечением 95 мм² (I_нд= 205 А). Поправочный коэффициент при двух кабелях в одной траншее К₂ = 0,92 [1]. Допустимый ток для двух кабелей с сечением жил 95 мм²

I_доп= 1,3×0,92×2×205= 490,36 А > I_ра= 458,8 А.

Минимальное сечение жил по термической стойкости по (9.5)

F_т.min=(9,7×1000/100)×1,61^1/2 = 122,9 мм².     

Термически устойчивым является сечение 150 мм². Выбираем для каждой линии по два кабеля ААШвУ-10 (3x95). При этом определяющим явилось условие нагрева расчетным током в послеаварийном режиме.

Определим сечение жил кабелей для варианта II.

Расчётный ток по (9.2)

Экономическое сечение жил кабеля по (9.1)

Выбираем для линий кабели марки ААШвУ-10(3x150) с допустимым током I_нд= 275 А.

Проверяем выбранное сечение жил кабеля на нагрев в послеаварийном режиме при отключении одной из линий по (9.4) 

С учетом коэффициента перегрузки кабеля в послеаварийном режиме к_п= 1,3

I_доп= 1,3×275 = 357,5 А < I_ра= 458,7 А.

Следовательно, выбранные кабели по условию нагрева не проходят.

Принимаем по два кабеля сечением 95 мм² (I_нд= 205 А). Поправочный коэффициент при двух кабелях в одной траншее К₂ = 0,92 [1]. Допустимый ток для двух кабелей с сечением жил 95 мм²

I_доп= 1,3×0,92×2×205= 490,36 А > I_ра= 458,7 А.

Минимальное сечение жил по термической стойкости по (9.5)

F_т.min=(9,7×1000/100)×1,61^1/2 = 122,9 мм².     

Термически устойчивым является сечение 150 мм². Выбираем для каждой линии по два кабеля ААШвУ-10 (3x95). При этом определяющим явилось условие нагрева расчетным током в послеаварийном режиме.

9.2. Выбор шин РП.

Выберем шины РП напряжением 10 кВ и проверим их на термическую