Электроснабжение компрессорной станции (стр. 6 из 8)

До начала расчётов токов короткого замыкания составляем упрощённую схему согласно рисунку 2. Затем строим схему замещения, согласно рисунку 3, на ней указываем все точки наиболее вероятных возникновений токов короткого замыкания. Расчёт ведём в именованных единицах.

Рисунок 2 – Упрощённая однолинейная схема

Рисунок 3 – Схема замещения

Пересчитываем удельные сопротивления высоковольтной линии в мОм

r₁′ = r₁ ∙ l,

r₁′ = 1,95 ∙ 800 = 1560 мОм;

х₁′ = х₁ ∙ l,

х₁′ = 0,113 ∙ 800 = 90,4 мОм.

Определяем ток периодической составляющей тока кз в начальный момент времени I_по, кА

I_по =

= ,

где Uср – среднее напряжение в точке расчёта тока кз, В;

z – полное сопротивление участка сети, мОм.

I_по =

= 3,88 кА.

Находим соотношение реактивного и активного сопротивлений

= = 0,06.

По [1, рисунок 7.4] определяем ударный коэффициент К_у

К_у = 1.

Рассчитываем ударный ток, i_у, кА

i_у =

∙ I_по ∙ К_у,

i_у =

∙ 3,88 ∙ 1 = 5,49 кА.

Пересчитываем сопротивления всех остальных участков сети аналогично точке 1

Пересчитываем сопротивления трансформатора, мОм

r_тр =

,

r_тр =

= 2,94 мОм ,

x_тр =

,

x_тр =

= 13,65 мОм.

По максимальному току первой секции I_mIc=660,9 А выбираем выключатель с низкой стороны трансформатора по каталогу [10] ВА 62

.

По каталогу [11, таблицы 14.4, 14.5] определяем активное сопротивление катушек расцепителей R_а=0,12 мОм, и переходное сопротивление контактов R_к=0,25 мОм и индуктивное сопротивление катушек X_а=0,094 мОм.

Пересчитываем сопротивления шины 50×6, мОм

r_ш′ = 0,119 ∙ 5 = 0,595 мОм,

x_ш′ = 0,137 ∙ 5 = 0,685 мОм.

Находим сопротивление кабельной линии, идущей к шкафу ШР1, мОм

r_шр1′ = 1,25 ∙ 15 = 18,75 мОм,

x_шр1 = 0,0662 ∙ 15 = 0,99 мОм.

Определяем сопротивление кабельной линии, идущей к двигателю, мОм

r₂′ = 1,95 ∙ 10 = 19,5 мОм,

x₂′ = 0,0675 ∙ 10 = 0,675 мОм.

Принимаем, что напряжение на шинах U=10 кВ при возникновении тока кз остаётся неизменным и сопротивление энергосистемы не учитываем.

Аналогично точке К – 1 выполняем расчёт тока кз в оставшихся намеченных точках.

К – 2

r_к-2 = r_тр + R_a + R_к ,

r_к-2 = 2,94 + 0,12 + 0,25 = 3,31 мОм,

x_к-2 = x_тр + Х_a,

x_к-2 = 13,97 + 0,094 = 14,06 мОм,

I_пок-2 =

= 16,01кА,

= = 4,24

К_у = 1,40,

i_у =

∙ 1,40 ∙ 16,01 = 31,60 кА.

К – 3

r_к-3 = r_к-2 + r_ш′ + R_а1 + R_к1 + r_шр1′ ,

r_к-3 = 3,31 + 0,595 + 1,8 + 0,75 + 18,75 = 25,21 мОм,

x_к-3 = х_к-2 + х_ш′ + X_а1 + x_шр1′,

x_к-3 = 13,74 + 0,685 + 0,86 + 0,99 = 16,275 мОм,

I_пок-3 =

= 7,7 кА,

= = 0,65,

К_у = 1,02,

i_у =

∙ 7,7 ∙ 1,02 = 11,11 кА.

К – 4

r_к-4 = r_к-3 + R_а2 + R_к2 + r₂′,

r_к-4 = 25,21 + 1,8 + 0,75 + 19,5 = 47,26 мОм,

х_к-4 = х_к-3 + X_а2 + x₂′,

х_к-4 = 16,275 + 0,86 + 0,675 = 17,81 мОм,

I_по =

= 4,57 кА,

= = 0,38,

К_у = 1,

i_у =

∙ 4,57 ∙ 1 = 6,46 кА.

11. Выбор элекрооборудования и проверка его на действие токов

короткого замыкания

Токи короткого замыкания вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чрезмерное повышение температуры может привести к выжигании изоляции, разрушению контактов и даже их расплавлению, несмотря на кратковременность процесса короткого замыкания.

Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости I_т и времени термической стойкости t_т. Аппарат термически стоек, если тепловой импульс В_к < I_т² ∙ t_т.

Выбранные шины или кабель термически стойки, если принятое сечение больше минимального F_min, то есть F_min < F_{пр .}

При коротком замыкании по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложные усилия в шинных конструкциях и аппаратах электроустановок. Эти усилия изменяются во времени и имеют колебательный характер. Проверка аппаратов по электродинамической стойкости производится по условию:

i_у ≤ i_пр.скв (i_дин),

где i_пр.скв (i_дин) – предельный сквозной ток, указанный заводом-изготовителем.

Проверку шин на динамическую стойкость проводят по условию:

σ_расч ≤ σ_доп

В качестве защитной аппаратуры с высокой стороны трансформатора принимаем к предварительной установке вакуумный выключатель серии ВВ/TEL-10-12,5/1000-У2-41 по каталогу [11, таблица ].

Расчетные данные	Справочные данные
U = 10 кВ	=	UH = 10 кВ
Im = 22,6 А	<	Iн = 630 А
Iп.о = 3,88 кА	<	Iн.откл = 12,5 кА
iу = 5,49 кА	<	iдин = 50 кА
Вк = 7,9 кА2 ∙ с	<	It2 ∙ tt = 12,52 ∙ 3 = 468,75 кА2 ∙с

Определяем время отключения короткого замыкания t_откл , с

t_откл = t_в + t_з,

где t_в – полное время отключения выключателя, с,

принимаем t_в = 0,025 с;

t_з – время действия основоной защиты, с,

принимаем t_з = 0,5 с.

t_откл = 0,025 + 0,5 = 0,525 с.

Находим время затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания Т_a, с по формуле

Т_а =

,

Т_а =

= 0,00018 с.

Определяем тепловой импульс В_к, с

В_к = I_п.о.к-1² · (t_в + t_з + T_а),

В_к = 3880² · (0,025 + 0,5 + 0,00018) = 7906269,79 А² · с.

Т.к. расчётные данные не превышают справочные, то вакуумный выключатель ВВ/TEL-10-12,5/1000-У2-41 принимаем к окончательной установке. Для видимого разрыва цепи выбираем разъединитель внутренней установки с заземляющими ножами типа РВЗ-10/400I по каталогу [12, таблица ]

U = 10 кВ	=	UH = 10 кВ
Im = 22,6 А	<	Iн.раз = 400 А
iу = 5,49 кА	<	iдин = 50 кА
Вк = 7,9 кА2 ∙ с	<	It2 ∙ tt = 162 ∙ 4 = 1024 кА2 ∙с

Для подключения катушек измерительных приборов выбираем по каталогу [12, таблица 5.9] трансформатор тока проходной с литой изоляцией для КРУ типа ТПЛ-10К с классом точности 0,5, с номинальным током вторичной обмотки I_н2 = 5 А, с номинальной нагрузкой в классе точности 0,5 R_н0,5 = 0,4 Ом.

U = 10 кВ	=	UH = 10 кВ
Im = 22,6 А	<	Iн = 30 А
iу = 5,49 кА	<	iдин = 175 кА
Вк = 7,9 кА2 ∙ с	<	It2 ∙ tt = 452 ∙ 4 = 8100 кА2 ∙с

Выбираем по справочнику [12, таблица 5.13] однофазный трансформатор напряжения с естественным масляным охлаждением типа НОМ-10 с номинальным напряжением вторичной обмотки U_2н = 100 В, с номинальной мощностью в классе точности 0,5 S_н0,5 = 75 ВА

U = 10 кВ

=

UH = 10 кВ

Проверяем кабель ААШв 3×16 на термическое действие токов кз.

Определяем минимальное сечение кабеля F_min, мм²

F_min =

,

где С_т – коэффициент, зависящий от допустимой температуры при коротком замыкании и материала проводника,

принимаем по справочнику [1] С_т = 85: для кабельной линии с U=10кВ, алюминиевыми жилами, без изоляции