Энергоснабжение завода

Для расчета тока короткого замыкания  необходимо определить сопротивление  системы (источника питания). Сопротивление  системы определяем исходя из мощности трехфазного короткого замыкания  на шинах источника питания. Согласно данным  мощность трехфазного короткого  замыкания на шинах источника  питания составляет S_к.з=174,43 МВА.

 

Базисный ток, кА

,                                                  (4.1)

 

 кА.

 

Сопротивление системы, относительные единицы

 

,                                                      (4.2)

 

 о.е.

 

Сопротивление трансформатора ТМН 4000/35, относительные единицы

 

,                                            (4.3)

 

 о.е.

 

Ток трехфазного короткого замыкания в точке К1, кА

 

,                                              (4.4)

 

кА.

 

Ударный ток, кА

 

,                                            (4.5)

 

где К_уд - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени   апериодической составляющей тока КЗ. К_уд = 1,85 – для случая, когда не учитывается активное сопротивление цепи к.з. [1].

 

 кА.

 

Активное сопротивление кабельной линии 10кВ до КТП

 

,                                              (4.6)

 

где  - активное сопротивление кабельной линии, Ом/км;

L – длина кабельной линии, км;

 

 о.е.

 

Индуктивное сопротивление кабельной  линии до КТП

 

,                                            (4.7)

где  - индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/км;

 

о.е.

 

Результирующее сопротивление для точки К2

 

 о.е.

 

,                                      (4.8)

 

о.е.

 

Ток трёхфазного КЗ в точке К2, кА

 

,                                       (4.9)

 

 кА.

 

Отношение сопротивлений

 

,                                                    (4.10)

 

о.е.

 

По найденному соотношению определяем ударный коэффициент по графику [1]. При  ударный коэффициент равен 1,5.

 

Ударный ток для точки К2, кА

 

,                                             (4.11)

 кА.

 

Таблица 4.1 - Расчёт токов короткого замыкания на напряжение 10 кВ

Точка к.з.	Активное сопротивление  линии, r∑, о.е.	Индуктивное сопротивление  линии х∑, о.е.	Ток короткого замыкания, Iк, кА	Ударный коэффициент, Куд	Ударный ток, Iуд, кА
К1	-	2,445	2,25	1,85	5,88
К2	0,5	2,449	2,2	1,5	4,66

 

 

4.2 Расчет токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ.

 

Ввиду большой электрической удаленности  электроустановок напряжением до 1 кВ от электрической системы в  качестве источника питания принимают  шины высокого напряжения понижающего  трансформатора 10/0,4 кВ.

При напряжении до 1 кВ даже небольшое  сопротивление оказывает существенное влияние на ток короткого замыкания. Поэтому в расчетах учитывают  все сопротивления короткозамкнутой цепи, как индуктивные, так и активные. Кроме того, учитывают активные сопротивления  всех переходных контактов в этой цепи; сопротивления шин и шинопроводов, индуктивные сопротивления катушек  выключателей и трансформаторов  тока.

Для расчета токов короткого  замыкания на 0,4кВ необходимо составить  схему замещения, которая приведена  на рисунке 4.2.

Результирующие сопротивления  «внешней сети»

 

о.е.

 

о.е

 

 

Рисунок 4.2 - Схема замещения СЭС -0,4 кВ

 

Приведем сопротивление к низшей ступени напряжения, Ом

 

,                                        (4.12)

 

 Ом.

 

,                                     (4.13)

 

 Ом.

 

Сопротивления трансформатора КТП 10кВ, Ом

 

,                                              (4.14)

 

,                             (4.15)

 

Где  - номинальная мощность трансформатора, КВА;

- потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

- номинальное напряжение обмотки низшего напряжения     трансформатора, кВ;

- напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

 

 Ом.

 

 Ом.

 

Определяем активное результирующее сопротивление, Ом

 

,                                 (4.16)

 

Где  R_доб – добавочное сопротивление которое равно:

• 0,015  - для распределительных устройств на станциях и подстанциях;
• 0,02 -  для первичных цеховых РП, а также на зажимах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций или главных магистралей;
• 0,025 – для вторичных цеховых РП, а также на зажимах аппаратов, питаемых от первичных РП;

 

Ом.

 

Определяем индуктивное результирующее сопротивление, Ом

 

,                                          (4.17)

 

 Ом.

 

Установившееся  значение тока короткого замыкания в точке К3, А

 

,                                          (4.18)

 

 А.

 

Определяем отношение сопротивлений

 

 о.е.

 

По найденному соотношению определяем ударный коэффициент по графику [1]. При ударный коэффициент равен 1,1.

Ударный ток короткого замыкания в точке К3, А

 

,                                        (4.19)

 

 А.

 

Сопротивление кабельной линии питающей ГРЩ, Ом

 

,                                              (4.20)

 

 Ом.

 

,                                             (4.21)

 

 Ом.

 

Результирующее сопротивление  до точки К4, Ом

 

,                             (4.22)

 

Ом.

 

,                                     (4.23)

 

Ом.

 

Установившееся значение тока короткого замыкания в точке К4, А

 

,                                     (4.24)

 

 А.

 

Определяем отношение сопротивлений:

 

 о.е

По найденному соотношению определяем ударный коэффициент по графику [1]. При ударный коэффициент равен 1,035.

Определим ударный ток короткого замыкания, А

 

,                                       (4.25)

 

 А.

 

Сопротивление кабельной линии питающей ШУ1, Ом

 

,                                               (4.26)

 

 Ом.

 

,                                              (4.27)

 

 Ом.

 

Результирующее сопротивление  до точки К5, Ом

 

,                                   (4.28)

 

Ом.

 

,                                     (4.29)

 

Ом.

 

Установившееся значение тока короткого замыкания в точке К5, А

 

,                                     (4.30)

 

 А.

 

Определяем отношение сопротивлений

 

По найденному соотношению определяем ударный коэффициент по графику [1]. При ударный коэффициент равен 1.

 

Ударный ток короткого замыкания  в точке К5, А

 

,                                       (4.31)

 

 А.

Расчет остальных точек короткого замыкания на напряжение 0,4 кВ сведем в таблицу 4.2

 

Таблица 4.2 - Расчёт токов короткого замыкания на напряжение 0,4кВ

№ точки  КЗ	Наименование	Результирующее  активное сопротивление, Rрез, Ом	Результирующее  индуктивное сопротивление Xрез, Ом	Ток короткого замыкания Ik, А	Ударный ток Iy, А
К3	Шины 0,4кВ	0,0298	0,0412	4545,45	7071,06
К4	ГРЩ	0,0588	0,0454	3108,74	4550,32
К5	ШУ1	0,0695	0,0474	2766,25	3912,25
К6	ШУ2	0,0859	0,0515	2305,05	3260,04
К7	ШУ3	0,1011	0,0571	1989,12	2812,31

 

 

4.3 Проверка кабелей на термическую стойкость

 

 Произведем проверку сечения  кабеля – питающего кабеля КТП.

Согласно  расчетам для КЛ был использован  кабель марки ААБл сечением жил 35 мм², трехфазный ток короткого замыкания на шинах источника питания составляет 2,25 кА. Полное время отключения выключателя на стороне высокого напряжения составляет t_В = 0,05 с.

Принимая время срабатывания релейной защиты на головном участке сети для  реле с токовой отсечкой без выдержки времени t_РЗ = 0,05с определим тепловой импульс образующийся при коротком замыкании.

Тепловой импульс, А²с

 

,                                      (4.32)

 

А²с.

 

Минимальное сечение, способное выдержать тепловой импульс, мм²

 

,                                               (4.33)

 

где С – тепловая функция для кабеля при номинальных условиях, С=95А²с/мм²

 

мм².

 

Выбранное сечение кабеля 35 мм² проходит по условию.

Дальнейший  расчет для кабелей 0,4кВ производится аналогично. Результаты сведены в  таблицу 4.3.

 

Таблица 4.3 – Проверка кабелей 0,4кВ на термическую стойкость

Наименование  участка КЛ	Ток короткого замыкания, Iк.з., кА	Время срабатывания защиты, tоткл., с	Ранее выбранное сечение кабеля, мм2	Принимаемое сечение кабеля, мм2
ОТ КТП 160 до ГРЩ	3,1	0,15	ВБбШв 4*120	ВБбШв 4*120
От  ГРЩ до ШУ1	2,8	0,2	ВВГ 4×35	ВВГ 4×35
От  ГРЩ до ШУ2	2,3	0,2	ВВГ 4×70	ВВГ 4×70
От  ГРЩ до ШУ3	1,9	0,2	ВВГ 4×95	ВВГ 4×95

 

 

 

5 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОСТАВЛЯЕМОЙ КТП

 

На основании произведенных  расчетов и полученных данных принимается  к установке блочная комплектная трансформаторная подстанция 2КТПНУ-М-160-10/0,4-У1, поставляемой группой компаний «Автоматика», г. Тула., email: www.tulaavtomatika.ru .

Данная КТП выполняется под  заказ, комплектность согласовывается  заказчиком. Предназначена для приема электрической энергии трехфазного  переменного тока частотой 50 Гц, номинальным  напряжением 10 кВ, преобразования его  в напряжение 0,4 кВ и распределение  по потребителям. (диапазон температур от - 50⁰С  до  +50⁰С).