Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов напряжением выше 1 кВ (трансформатор напряжения НАМИ-10-66У3)

10. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ТОКОВЕДУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 КВ

10.1 Выбор кабелей напряжением выше 1 кВ

   Сечение жил высоковольтных кабелей выбирается по экономической плотности тока и проверяется по нагреву и термической стойкости при КЗ.

   Сечение по экономической плотности тока определяется как

g_э=I_р/j_э,,                                               (10.1.1)

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

      j_э – экономическая плотность тока, определяемая по [1].

   Величина тока в нормальном режиме работы

,                               (10.1.2)

где S_р – нагрузка линии с учетом потерь в трансформаторах.

   Проверка по нагреву выбранного сечения кабеля выполняется по условию

К_П×К₁× К₂× К₃×I_ДОПН ³ I_ра,,                               (10.1.3)

где К_П – допустимая кратность перегрузки, определяемый по [1];

     К₁×- коэффициент, учитывающий фактическую температуру окружающей среды;

     К₂×- коэффициент, учитывающий число рядом проложенных кабелей в траншее;

     К₃×- коэффициент, учитывающий фактическое удельное тепловое сопротивление земли;

     I_ра– расчетный ток линии в послеаварийном режиме, А. С перегрузкой в послеаварийном режиме могут работать линии, питающие РП 10 кВ, а также питающие двухтрансформаторные ТП по радиальной схеме или по схеме двойной сквозной магистрали. При одинаковой нагрузке линий в нормальном режиме I_ра=2× I_р.

Расчетный ток линии в послеаварийном режиме

,                                                  (10.1.4)

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

   Все коэффициенты определяем по литературе [1].

   Проверка кабелей на термическую стойкость производится по условию минимально допустимого сечения

,                                   (10.1.5)

где Вк- тепловой импульс от тока КЗ, кА²×с;

      с- расчетный коэффициент, принимаемый по [1].

   Результирующий тепловой импульс от тока КЗ записывается как

,                       (10.1.6)

где tотк- время отключения КЗ, принимаемое по [2], с;

      Та- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. В распределительных сетях 6…10 кВ принимается 0,01с.

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

   Расчетные нагрузки кабельных линий, часть которых были представлены в восьмом разделе пояснительной записки (таблица 8.2.1), приводим в таблице 10.1.1, соответствующие рисунку 8.1.4.

Таблица 10.1.1-Расчетные нагрузки кабельных линий

линия	DРт, кВт	DQт, квар	Qнк, квар	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА
ГПП-РП(Л9,Л10)	40,9	226,7	2646	5631,6	2788,7	6284,7
РП-ТП1 (Л1)	14,2	74,5	100	983,5	518,7	1111,86
РП-ТП2.1 (Л5)	6,9	39,4	670	1357,4	658,2	1508,6
РП-ТП2.2 (Л6)	6,9	39,4	670	1357,4	658,2	1508,6
РП-ТП4.1 (Л3)	3,4	19,5	402	673,4	326,5	748,4
РП-ТП4.2 (Л4)	3,4	19,5	402	673,4	326,5	748,4
ТП2.1-ТП3.1 (Л7)	3,8	21,5	402	760,8	368,4	845,3
ТП2.2-ТП3.2 (Л8)	3,8	21,5	402	760,8	368,4	845,3
РП-ТП5    ( Л2)	6,3	34,4	402	586,6	300,4	659,1

Рисунок 10.1.1- Схема электроснабжения ТП2, ТП3.

Приведем пример выбора сечения кабелей для кабельной линии РП-ТП2.1-ТП3.1 (схема показаны на рисунке 10.1.1). При отыскании сечения кабеля используем нагрузку найденную при Кр=1.

   Расчетный ток кабеля линии Л5 по (10.1.2), используя таблицу 10.1.1,

                                         I_Р=1508,6/(1,73×10)=87,1 A.

 Сечение по экономической плотности тока по (10.1.1)

                                        g_э=87,1/1,4=62,2 мм².

 По [1] выбираем трехжильный кабель ¾ ААШвУ-10(3´70) с Iдн=165 А. Расчетный ток кабеля в послеаварийном режиме (с учетом перевода нагрузки линии Л6 на Л5).

                             I_ПА=87,1+87,1=174,2A,

 где 87,1А¾ расчетный ток линии Л6.

 Проверка по нагреву согласно (10.1.3)

                         1,3×1×1×1×165=214,5 А>174,2 А.

   Тепловой импульс тока КЗ по (10.1.6) рассчитываем по сквозному току КЗ (то есть на ТП3).

                      В_к=5,03²(0,6+0,01)=15,4 кА²×с.

 Сечение по термической стойкости по (10.1.5)

                       .

 Значит, выбранное сечение проходит по термической стойкости. В итоге принимаем ААШвУ 10(3´70), I_доп=165 А.

       Расчетный ток кабеля линии Л7 по (10.1.2)

                      I_Р=845,3/(1,73×10)=48,8 A.

    Сечение по экономической плотности тока по (10.1.1)

                      g_э=48,8/1,4=34,4 мм².

 По [1] выбираем трехжильный кабель сечением ААШвУ-10(3´35) с Iдн=115 А.

 Расчетный ток линии в послеаварийном режиме по (10.1.4)

                              А.

    Проверка по нагреву согласно (10.1.3)

                      1,3×1×1×1×115=149,6 А>80,8 А.

     Тепловой импульс сквозного тока КЗ по (10.1.5)  В_к=15,4 кА²×с,

тогда по (10.1.5)

                      ,

Принимаем кабель ААШвУ 10(3´50), I_доп=140 А.

      Для остальных линий  результаты выбора сводим в таблицу 10.1.2.

Таблица 10.1.2- Выбор сечения кабелей выше 1 кВ

линия		Iр,А	qэ,мм2	Вк,А2×с×107	С,А×с0,5/мм2	gт, мм2	Марка сечения, Iдоп,, А	1,3×Iдоп,А	Iра, А
РП	ТП1	64,2	50	1,54	100	39,2	ААШвУ-3´50 140	182,0	80,8
РП	ТП5	38,1	27,2	1,54	100	39,2	ААШвУ-3´50 140	182,0	80,8
РП	ТП4.1	48,8	34,9	1,54	100	39,2	ААШвУ-3´50 140	182,0	161,6
РП	ТП4.2	48,8	34,9	1,54	100	39,2	ААШвУ-3´50 140	182,0	161,6
РП	ТП2.1	87,1	62,2	1,54	100	39,2	ААШвУ-3´70 165	214,5	174,2
ТП2.1	ТП3.1	48,8	34,4	1,54	100	39,2	ААШвУ-3´50 105	182,0	161,6
РП	ТП2.2	87,1	62,2	1,54	100	39,2	ААШвУ-3´70 165	214,5	174,2
ТП2.2	ТП3.2	48,8	34,4	1,54	100	39,2	ААШвУ-3´50 105	182,0	161,6

Выбор кабелей, питающих РП.

          Рисунок 10.1.1 – Схема электроснабжения завода.

Разбиваем трансформаторные подстанции по секциям РП, с учетом, чтобы секции были нагружены одинаково.

К первой секции присоединяем трансформаторы ТП1, ТП2.1, ТП3.1, ТП4.1; ко второй – ТП5, ТП2.2, ТП3.2, ТП4.1.

Произведем расчет кабеля питающего первую секцию шин.

S_р=3014,2+j1503,5 кВА. Учитывая коэффициент одновременности, по [1] при К_и=0,35 и числе присоединений 2-4 составляет К_о=0,95, нагрузка составляет S_р=2863,5+j1428,3 кВА.

Расчетный ток

                    .

Экономическое сечение жил кабеля

                   

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. В этом случае по кабелю проходит ток

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

                            I_доп=1,3*275=357,5 А<I_ра=362,82 А.

 Следовательно, выбранные кабели по условию нагрева не проходят