ΔUдоп – не более 5% (из конспекта)
Должно соблюдаться условие: ΔU%≤ ΔUдоп%
0,17%<5% - условие выполняется.
Выбор шинопроводов и кабельной линии по цеху с проверкой на нагрев и потери напряжения.
Выбранные линии:
Линия №1 – шинопровод.
Линия №2 – шинопровод.
Линия №3 – шинопровод.
Линия №4 – шинопровод.
Линия №5 – КЛ+СП
1) Определяем экономическое сечение шинопроводов и кабеля по формуле:
Iм
Sэк=---------(27)
1,4×jэк
Iм – расчётный ток по линии (таб.№2 графа 15)
jэк – из таблицы [4,стр.151] для каждой линии.
2) Выбираем стандартное сечение шинопровода из таблицы [4,стр.372] а кабельной линии из [4,стр.107(4.8)]
3) Проверяем выбранные линии на нагрев. Должно выполнятся условие:
Iм ≤ Iдоп(28)
Где Iдоп – допустимые токи выбранного шинопровода или кабеля.
4) Проверяем выбранные линии на потери напряжения:
√3×100×Iм×L
ΔU% =------------------- (r0×cos ф+х0 ×sin ф)(29)
Uн
Где L –длина линии в (км.); r0 и х0 – из конспекта
sin ф из cos ф
Uн=380 В
Должно выполнятся условие:
ΔU%≤ ΔUдоп%(30)
Где ΔUдоп% =5%
Расчёт:
Линия №1 – шинопровод: L=0,032 км. jэк=1,6
Sэк=146,5/(1,4×1,6)=65,4 мм²(27)
Выбираем: S=75 мм²; Iдоп=265 А. [4,стр.372]
r0=0,475 Ом/км ; х0=0,2 Ом/км
Проверяем: 146,5 А < 265 А(28)
Условие выполняется.
ΔU%=(1,73×100×146,5×0,032)/380×(0,475×0,57+0,2×0,82)=0,92%(29)
0,2%<5% Условие выполняется.(30)
Линия №2 – шинопровод L=0,032 км. Jэк=1,6
Sэк=83,3/(1,4 ×1,6)=37,2 мм²(27)
Выбираем: S=45 мм² ; Iдоп=165 А [4,стр.372]
r0=0,475 Ом/км; х0=0,2 Ом/км
Проверяем:83,3 А < 165 А Условие выполняется. (28)
ΔU%=(1,73 ×100 ×83,3 ×0,032)/380 ×(0,475 ×0,77+0,2 ×0,63)=0,5%(29)
0,5% <5%Условие выполняется.(30)
Линия №3 – шинопроводL=0,016 jэк=1,6
Sэк=75,2/(1,4 ×1,6)=33,6 мм²(27)
Выбираем: S=45 мм² ; Iдоп=165 А [4,стр.372]
r0=0,475 Ом/км х0=0,2 Ом/км
Проверяем: 75,2 А <165 АУсловие выполняется. (28)
ΔU%=(1,73 ×100 ×75,2 ×0,016)/380 ×(0,475 ×0,77+0,2 ×0,63)=0,27%(29)
0,27% <5%Условие выполняется.(30)
Линия №4 – шинопровод L=0,022 км. Jэк=1,6
Sэк=67,3/(1,4 ×1,6)=30 мм²(27)
Выбираем: S=45 мм² ; Iдоп=165 А [4,стр.372]
r0=0,475 Ом/км х0=0,2 Ом/км
Проверяем: 67,3 А <165 АУсловие выполняется.(28)
ΔU%=(1,73 ×100 ×67,3 ×0,022)/380 ×(0,475 ×0,56+0,2 ×0,83)=0,28%(29)
0,28% <5%Условие выполняется.(30)
Линия №5 – КЛL=0,01км. Jэк=1,6
Sэк=109/(1,4×1,6)=48,7мм²(27)
Выбираем: S=50мм²; Iдоп=110 А[4,стр.107(4.8)]
r0=0,67 Ом/км х0=0,06 Ом/км
Проверяем:109 А<110 АУсловие выполняется. (28)
ΔU%=(1,73×100×109×0,01)/380×(0,67×0,82+0,06×0,57)=0,28%(29)
0,28%<5%Условие выполняется.(30)
2.4 Расчёт ответвлений к станкам
1) Рассчитываем ответвление к самому удалённому станку
Станок №6;
Р=10кВт; . η=88% [3,стр.63] ; cos ф=0,89 [3,стр.63] U=380В
L=0.059 км.
Находим расчётный ток двигателя:
Р
Iр= --------------------- (31)
√3×U×cos ф×η
η– КПД двигателя в (о. е.)
Iр=10000/(1,73×380×0,89×0,88)=19,4 А (31)
По условиям нагрева выбираем стандартное сечение (Липкин стр.139)
Sст=4мм² ; Iдоп=27 А ; r0=8,35 Ом/км.; х0=0,1 Ом/км
Проверяем:
19,4 А<27 А Условие выполняется.(28)
ΔU%=(1,73×100×19,4×0,059)/380×(8,35×0,89+0,1×0,45)=3,9%(29)
3,9%<5%Условие выполняется.(30)
Проверяем суммарную потерю напряжения от цеховой подстанции до самого удалённого Эл.двигателя:
ΔU%лин=0,92%
∑ΔU%=ΔU%лин+ΔU%отв=0,92+3,9=4,82%
4,82% <5%Условие выполняется.(30)
Определяем номинальный ток для каждого станка (31) и выбираем стандартное сечение
1) Рн= 10кВт; cos ф= 0,89 η=0,88
Iн=10000 /(1,73×380 ×0,89 ×0,88)=19,4 А. Sст=4 мм²
2) Рн=4,5 кВт; cos ф= 0,85 η=0,86
Iн=4500 /(1,73×380 ×0,85 ×0,86)=9,4 А. Sст=4 мм²
3) Рн=2,8 кВт; cos ф=0,84 η=0,835
Iн=2800 /(1,73×380 ×0,84 ×0,835)=6,1 А. Sст=4 мм²
4 ) Рн=0,6 кВт; cos ф= 0,7 η=0,705
Iн= 600/(1,73×380 ×0,7 ×0,705)=1,8 А. Sст=4 мм²
5 ) Рн=6,325 кВт; cos ф=0,87 η=0,885
Iн=6325 /(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=12,5 А. Sст=4 мм²
6 ) Рн=7 кВт; cos ф= 0,87 η=0,885
Iн= 7000/(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=13,9 А. Sст=4 мм²
7 ) Рн=1 кВт; cos ф= 0,8 η=0,78
Iн=1000 /(1,73×380 ×0,8 ×0,78)=2,4 А. Sст=4 мм²
8 ) Рн=16,2 кВт; cos ф= 0,89 η=0,89
Iн=16200 /(1,73×380 ×0,89 ×0,89)=31,1 А. Sст=6 мм²
9 ) Рн=3,525 кВт; cos ф= 0,85 η=0,86
Iн=3525 /(1,73×380 ×0,85 ×0,86)=7,3 А. Sст=4 мм²
10 ) Рн=6,2 кВт; cos ф= 0,87 η=0,885
Iн=6200 /(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=12,2 А. Sст=4 мм²
11) Рн=12,65 кВт; cos ф= 0,89 η=0,885
Iн=12650 /(1,73×380 ×0,89 ×0,885)=24,4 А. Sст=4 мм²
12) Рн=20 кВт; cos ф=0,9 η=0,9
Iн=20000 /(1,73×380 ×0,9 ×0,9)=37,5 А. Sст=10 мм²
13) Рн=30 кВт; cos ф= 0,85 η=0,905
Iн=30000 /(1,73×380 ×0,85 ×0,905)=59,3 А. Sст=16 мм²
14) Рн=7,5 кВт; cos ф=0,87 η=0,885
Iн=7500 /(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=14,8 А. Sст=4 мм²
15) Рн=7,8 кВт; cos ф= 0,87 η=0,885
Iн=7800 /(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=15,4 А. Sст=4 мм²
16) Рн=0,9 кВт; cos ф=0,8 η=0,78
Iн=900 /(1,73×380 ×0,8 ×0,78)=2,19 А. Sст=4 мм²
2.5 Расчёт токов короткого замыкания
Расчёт токов короткого замыкания ведется в следующей последовательности:
1) Определяем сопротивления заводских трансформаторов по формуле:
Uкз%Sб
Х= ----------- × ---------[5,стр.101](32)
100 Sн
Где Uкз% - из (СЭС т.2 стр.245)
Sн – номинальная мощность трансформатора МВа.
За базисную мощность Sб, принимаем мощность системы 120 МВа)
Х2= 10,5/100 ×120/16=0,8 о.е.(32)
2) Определяем сопротивление кабельной линии:
Sб
Х= Х0 ×ℓ × ---------[6,стр.312 (12.46)](33)
Uб²
Sб
r= r0 × ℓ × ---------[6,стр.312 (12.47)](34)
Uб²
Х0 и r0 из конспекта; ℓ - длина линии в км.; Uб –базисное напряжение = 10.5 кВ.
Х3= (0,07×0,3) ×(120/10,5²)=0,02(33)
r3=(2,08×0,3) ×(120/10,5²)=0,68.(34)
3) Определяем сопротивление цехового трансформатора:
Sб
Х=√Uкз² - r*² × -------[6,стр.312 (12.4)](35)
Sн
Uкз% - из (СЭС т.2 стр.245)
ΔРкз
r* = -------- [6,стр.310,(12,41)](36)
Sн
ΔРкз – потери в меди трансформатора кВт. (СЭС т.2 стр.245)
r*= 5,9/400=0,015 (36)
Х4=√0,045² - 0,015²×(120/0,4)=12,6(35)
Sб
r4= r* × ---------[6,стр.311,(12,42)](37)
Sн
r4 = 0,015 ×(120/0,4)=4,5(37)
4) Базисный ток для каждой точки КЗ:
Sб
Iб= --------- (кА)[4,стр.76,(3.39)](38)
√3×Uб
Iб1=120/(1,73 ×10,5)=6,6 кА(38)
Iб2=120/(1,73 ×0,4)=173,9 кА(38)
5) Результирующее сопротивление для каждой точки КЗ:
∑Х1= Х1 + Х2/2+ Х3=1,2+0,8/2+0,02=1,62
∑r1= r3=0,68 так как ∑r1> ∑Х1/3 0,68>0,54 то находим полное сопротивление Z
Z1=√∑Х1²+∑r1² [4,стр76(3.4)](39)
Z1=√1,62²+0,68²=1,76(39)
∑Х2= ∑Х1 + Х4=14,68
∑r2=∑r1+r4=0,68+4,5=5,18 так как ∑r2> ∑Х2/3 5,18>4,8 то находим полное сопротивление Z
Z2=√14,68²+5,18²=15,57(39)
6) Действительное значение начального тока КЗ
Iб1
I1" = ------ = 6,6/1,76=3,8 кА. [5,стр.104](40)
Z1
Iб2
I2" = ------ = 173,9/15,57=11,1 кА.(40)
Z2
7) Мгновенное значение ударного тока:
¡уд1 =√2×Куд×I1" =√2×1,3×3,8=7 кА.[5,стр.104](41)
Куд – ударный коэффициент из графика (4,стр.69) т. к. ∑Х1/∑r1=2,5 то Куд=1,3
¡уд2 =√2×1,37×11,1=21,5 кА(41)
∑Х2/∑r2=2,8 Куд=1,37
8) Действующее значение ударного тока:
Iуд1 =I1" ×√1+2(Куд-1)²=3,8×√1+2(1,3-1)=4,1 кА [5,стр104] (42)
Iуд2 =11,1×√1+2(1,37-1)²=12,5 кА(42)
9) Мощность тока КЗ:
Sкз=√3×I" ×Uн[5,стр105](43)
Sкз1=1,73 ×3,8 ×10=65,7 МВа(43)
Sкз2=1,73 ×11,1 ×0,4=7,3 МВа(43)
10) Установившийся ток КЗ:
I1∞=К∞×Iб1=0,54×6,6=3,56 кА [6,стр.319,(12,53)](44)
К∞=0,54 из таблицы т.к Z1=1.76 < 3
I2∞=I2" =11.1 кА т.к. Z2>
2.6 Выбор и проверка аппаратуры и токоведущих частей с высокой и низкой стороны
1) Выбор шин РУ-0.4 кВ.
Определяем ток трансформатора:
Sн
I= -------- =400/(1,73×0,38)=606 А.(45)
√3×Uн
Выбираем сечение шины (4,стр.355) :
Sст=250 мм² ; Iдоп=665 А ; r0=0,18 ; Х0=0,06 ; 50×5 мм.
Расчётную напряженность с учётом токов КЗ определяем по формуле:
1,76×10-³×ℓ²× ¡уд²
.σрасч= -----------------------[4,стр.84,(3.74)](46)
a ×w
где: ℓ - длина пролёта между креплениями (см) =150 см.
a – расстояние между фазами =40 см.
w – момент сопротивления шин (см³)
при укладке шин плашмя:
в×h
w = -------- = (0.5×5²)/6=2.083 см³[4,стр.85,(3,75)](47)
6
Где в=0,5 – толщина, а h=5 – ширина шины в см.
σрасч=(1,76 ×10-³×150²×21,5²)/(40×2,083)=219,7 кг/см²(46)
Алюминиевые шины σдоп=700 кг/см ²
219,7<700 условие выполняется.
2)Выбор изоляторов
Определяем расчётную нагрузку на опорные изоляторы при КЗ:
ℓ
Fрасч=1,76 ×10-² × ----- × ¡уд²[5,стр.129](47)
a
Fрасч=1,76 ×10-² ×(150/35) ×21,5²=30,5 кг (47)
Выбираем изоляторы (из каталога) ОФ1-375 Fразр=375 кг
Должно выполняться условие: Fрасч ≤ 0,6 ×Fразр
30,05≤225условие выполняется.
3) Проверка КЛ 10 кВ выбранного ранее на термическую устойчивость при КЗ:
Минимальное сечение:
I1∞
Smin= ------- × √tn[6,стр.388,(13,17)](48)
C
Где: С– коэффициент принимаемый для Al - 95
tn- приведённое время , определяется по кривой(4,стр.86) в зависимости от действительного времени КЗ – t (из задания) и β"
I1"
β"= --------- =3,8/3,56=1,06tn=0,22 сек
I1∞
Smin=(3560/95) × √0,22=17,6 мм ²Sвыбр=16 мм²(48)
Smin ≤ Sвыбр 17,6 >16 условие не выполняется.
Выбранное сечение КЛ не удовлетворяет условиям термической устойчивости.
Уменьшим время действия защиты до tn =0,15 сек
Smin=(3560/95) × √0,15=14,5 мм².
14,5<16 условие выполняется.
4) Выбор разьеденителя:
Выбирается по Uн и Iн (СЭС т.2 стр160)
РВ 10/400 Iампл=50 кА. ; Iэфф=29 кА.
Таблица №7
| условие | Расчётные данные (К1) | Паспортные данные | Сравнение |
| ¡уд ≤ Iампл | ¡уд =7 кА | Iампл=50 кА | 7 кА< 50 кА |
| Iуд≤ Iэфф | Iуд=4,1 кА | Iэфф=29 кА | 4,1< 29 кА |
5) Выбор предохранителей
Высоковольтные предохранители выбираются по каталогу (СЭС т2 стр177)
ПК 10/30 вид установки – внутренний.
Таблица №8
| условие | Расчётные данные | Паспортные данные | Сравнение |
| Iрасч ≤ Iн | Iрасч=23,12 А | Iн=30 А | 23,12 < 30 |
| U ≤ Uн | U=10 кВ | Uн=10 кВ | 10=10 |
| I1" ≤ Iотк | I1"=3,8 кА | Iотк=12 кА | 3,8 < 12 |
6) Выбор автоматов:
Выбираются по Uн , Iн и конструктивному исполнению. (1 стр242)
Таблица №9
| № линии | Токлинии | Типавтомата | ном.токавтомата | Ток сраб.Расцепит. | СравнениеIрасч≤Iрасц |
| Оттран-ра | 386,4 А | А3140 | 600 А | 400 А | 386,4<400 |
| 1 | 146,5 А | А3130 | 200 А | 150 А | 146.5<150 |
| 2 | 83,3 А | А3120 | 100 А | 100 А | 83.3<100 |
| 3 | 75,2 А | А3120 | 100 А | 80 А | 75.2<80 |
| 4 | 67,3 А | А3120 | 100 А | 80 А | 67.3<80 |
| 5 | 109 А | А3130 | 200 А | 120 А | 109<120 |
7) Выбор силового пункта