ВЫБОР ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Выбор электрических аппаратов

Электрическое оборудование надежно и долговечно выполняет свое функциональное назначение, если оно правильно выбрано применительно к конкретным условиям эксплуатации. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) разделяют все электроустановки на две группы: электроустановки напряжением до 1кВ и электроустановки напряжением выше 1 кВ. Такое разделение обусловлено различием конструкции и условиями их эксплуатации. Для низковольтных электроустановок применяются следующие номинальные напряжения (в числителе указаны линейные напряжения, в знаменателе – фазные):

0,22/0,127; 0,38/0,22; 0,66/0,38 кВ,

а для высоковольтных (линейные напряжения):

3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1 150 кВ.

Высоковольтные электрические аппараты (напряжение свыше 1000 В) выбирают по условиям длительного режима работы и проверяют по условиям КЗ. Для большинства электрических аппаратов производится:

1) выбор по напряжению;

2) выбор по нагреву при длительных токах;

3) проверка на электродинамическую стойкость;

4) проверка на термическую стойкость;

5) выбор по форме исполнения.

Продолжительным (длительным) режимом работы электротехнического устройства называется режим, продолжающийся не менее чем необходимо для достижения установившейся температуры его частей, при неизменной температуре окружающей среды. Продолжительный режим подразделяется на нормальный, ремонтный и послеаварийный.

В нормальном режиме участвуют в работе все элементы любой электроустановки без вынужденных отключений и без перегрузок. В зависимости от изменения нагрузки (потребности в электроэнергии подключенных потребителей) ток, протекающий через электроустановку (ток нагрузки), может изменяться. Однако при выборе аппаратов, токоведущих частей и другого электротехнического оборудования следует исходить из наибольшего тока нормального режима Iнорм.

Ремонтный режим – это режим работы электроустановки в случае плановых, профилактических и капитальных ремонтов. Характерной особенностью данного режима является то, что часть элементов электроустановки отключена, а на оставшиеся в работе элементы ложится повышенная нагрузка Iрем.max.

Послеаварийным называется режим, при котором часть элементов электроустановки вследствие аварии вышла из строя, а продолжающие работать элементы несут повышенную нагрузку Iпав.max.

Таким образом, при выборе электрооборудования по условиям продолжительного режима следует исходить из максимальных значений расчетных токов Iрас : Iнорм– наибольшего тока нормального режима; Imax– наибольшего тока ремонтного и послеаварийного режимов (режимов с перегрузками и утяжеленных режимов), причем Imax ³ Iнорм.

Основными параметрами электрических аппаратов, которые должны соответствовать условиям длительного режима, являются номинальное напряжение Uном и ток Iном.

Номинальное напряжение – напряжение, на которое рассчитан электрический аппарат (либо другое электротехническое оборудование) для работы в номинальном режиме. Для трехфазных цепей Uном – номинальное линейное напряжение трехфазной сети.

Номинальный ток – это ток (действующее значение), протекающий через электрический аппарат в номинальном режиме, при заданных напряжении, частоте и других параметрах.

Номинальным режимом электротехнического оборудования называется режим, для эксплуатации в котором оно предназначено заводом-изготовителем. Рекомендуется также учитывать род установки электрооборудования, которое по этому признаку подразделяется на оборудование для закрытых (ЗРУ) и открытых (ОРУ) распределительных устройств. Род установки электротехнического оборудования дается в маркировке. Из экономических соображений принято применять ЗРУ до 35 кВ включительно, а также для агрессивных сред до 220 кВ. Распределительные устройства 110 кВ и выше, как правило, открытого типа. Для ОРУ необходимо использовать оборудование, предназначенное для наружной установки.

При выборе аппаратов по номинальному напряжению Uном должно выполняться условие

Uном ³ Uуст, (3.1)

где Uуст – номинальное напряжение электротехнического оборудования (установки), для которого выбирается электрический аппарат.

Напряжение Uуст можно трактовать и как линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата. Номинальный ток электрического аппарата должен быть не ниже тока продолжительного режима оборудования, для которого он предназначен, а сам аппарат не должен отключаться при предусмотренных эксплуатационных (технологических) перегрузках.

Таким образом, расчетный ток Iрас продолжительного режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат должен удовлетворять условию

Iрас £ Iнорм, (3.2)

где Iном – длительный номинальный ток электрического аппарата.

Величина Iрас определяется из наиболее тяжелых (неблагоприятных) условий эксплуатации и его можно трактовать как рабочий максимальный ток цепи, где предусмотрена установка аппарата, т.е. Iрас=Iрм=Imax. Например, в том случае, если система электроснабжения включает две параллельных линии, то при выходе из строя одной из них, Iрас определится из условия, что оставшаяся линия должна обеспечить надежное электроснабжение всех приемников, т.е.

Iрас=2·Iраб=2·Iнорм,

где Iраб - длительный рабочий ток одной линии, в нормальном режиме.

Вынужденный (утяжеленный) режим эксплуатации может также возникать и в цепях трансформаторов - для подстанций с двумя трансформаторами при отключении одного из низ (авария, ремонт) и работе оставшегося трансформатора с допустимой эксплуатационной перегрузкой. Как правило, эта возможная перегрузка составляет 50 %, т.е. Iрас=1,5·Iраб, где Iраб – длительный рабочий ток, протекающий через один трансформатор при нормальной работе подстанции с двумя действующими трансформаторами.

Указанная перегрузка трансформатора на 50 % принята для приближенных расчетов. При более точном определении возможной перегрузки трансформатора необходимо учитывать целый ряд факторов (среднегодовую температуру, первоначальную нагрузку трансформатора, длительные перегрузки, вид системы охлаждения и т. д.).

Для цепей секционных и многосоединительных выключателей, а также сборных шин с учетом ремонтных условий ток Iрас принимается равным длительному рабочему току самого генератора или трансформатора, подключенного к этим шинам.

3.2. Выбор силовых трансформаторов систем электроснабжения

При выборе силовых трансформаторов необходимо, чтобы выполнялись условия:

Uв.ном ³ Uуст.в , (3.3)

Uн.ном ³ Uуст.н, (3.4)

Sном.тр ³ Sуст.max, (3.5)

где Uв.ном – номинальное напряжение обмотки высокого напряжения трансформатора;

Uн.ном – номинальное напряжение обмотки низкого напряжения трансформатора;

Sном.тр – номинальная полная мощность трансформатора (мощность, для работы с которой предназначен трансформатор заводом-изготовителем в номинальном режиме работы);

Uуст.в – высокое и низкое напряжение сети в месте установки трансформатора;

Sуст.max – полная мощность, протекающая по сети через трансформатор в рабочем максимальном режиме.

Если в послеаварийном режиме выполняется условие Sном.а > Sном.тр, то необходимо проверить трансформатор по перегрузочной способности, что обеспечивается при справедливости неравенства:

Sном.а /Sном.тр £ 1,5 , (3.6)

где Sном.а /Sном.тр = kп – коэффициент допустимой перегрузки,

Sном.а - полная мощность, передаваемая по сети через трансформатор в послеаварийном режиме. В том случае, когда kп >1,5, следует по справочнику выбрать другой трансформатор ближайшей большей мощности.

3.3. Выбор кабелей

Под действием протекающего тока провода и кабели нагреваются. По закону Джоуля-Ленца количество теплоты, выделенной током в проводнике, определяется по формуле:

Q=r·I²·t, (3.7)

где r– активное сопротивление проводника, I – действующее значение переменного тока, t – время прохождения тока.

Часть выделенной теплоты идет на повышение температуры кабеля, а часть рассеивается в окружающую среду. Тепловое действие тока при определенных условиях может привести к негативным последствиям:

1) обрыву цепи за счет расплавления проводов или нарушению контакта от окисления в местах соединений;

2) пожару при загорании изоляции;

3) уменьшению срока службы кабелей, обусловленному старением их изоляции, которая от чрезмерного повышения температуры теряет электрические и механические свойства, возникновению коротких замыканий из-за теплового нарушения изоляции.

Наибольшая температура, при которой проводник или кабель сохраняет свои электрические и механические свойства, называется допустимой температурой. Значения допустимой температуры зависят от материала проводника, вида изоляции, номинального напряжения и ряда других факторов, но, как правило, не превышают 60–80^oС.

Электрический ток, при котором кабель нагревается до допустимой температуры, называется допустимым током Iдоп. Номинальные значения допустимых токов Iном.доп, для различных видов кабелей в зависимости от их сечения приведены в справочнике.

В связи с тем, что сопротивление проводника r обратно пропорционально его сечению, то правильный выбор проводов и кабелей сводится, прежде всего, к определению таких сечений, которые должны обеспечить:

– нагрев, не превышающий допустимой температуры;

– потерю напряжения не более 5% для силовых и 2,5% для осветительных цепей.

Кроме этого, рациональный выбор сечений проводов и кабелей должен удовлетворять достаточной механической прочности линии и надежной безопасности обслуживающего персонала.

Выбранное сечение кабелей должно быть проверено по экономической плотности тока Jэк. Экономически целесообразная площадь сечения кабелей q_э, определяется из соотношения:

q_э = I/Jэк _, (3.8)

где I =Iрас – расчетный (рабочий) ток нормального режима без учета увеличения тока в послеаварийных и ремонтных режимах работы, Jэк – нормированная плотность тока, А/мм² (табл. 3.1). Сечение q_э, найденное по (3.8) округляется до ближайшего значения из стандартного ряда.

Таблица 3.1.

Для нормального режима работы выбор кабелей заключается в выполнении следующих условий:

Uуст £ Uном, (3.9)

Imax £ Iдоп, (3.10)

q_эc » q_э , (3.11)

где Uном – номинальное напряжение кабеля;

Uуст– номинальное напряжение участка цепи, на котором необходимо проложить кабель;

q_эс – ближайшее к q_э сечение из стандартного ряда сечений;

Imax=Iрем – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля (ток утяжеленного режима – послеаварийного или ремонтного).

Значение Iдоп можно определить по формуле:

Iдоп=k₁·k₂·Iдоп.ном, (3.12)

где Iдоп – длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом проложенных кабелей k₁ и температуру окружающей среды k₂ , Iдоп.ном – длительно допустимый ток на один кабель при номинальной разности температур между кабелем и окружающей средой.

Поправочные коэффициенты k₁ и k₂ могут быть определены по справочнику или ПУЭ применительно к конкретным условиям эксплуатации кабеля. Однако с целью упрощения выполнения индивидуальных заданий (см. приложение П3) k₁ и k₂ приняты равными единице. Следовательно, расчет Iдоп следует проводить по формуле:

Iдоп = Iдоп.ном. (3.13)

Выбранные по нормальному режиму кабели необходимо проверить на термическое действие тока КЗ. Однако эта проверка здесь не проводится.

Рекомендуется следующая последовательность действий при выборе сечения кабеля:

1) определить Imax и Iнорм, считая, что все потребители подключены и работают в нормальном режиме;

2) выбрать марку кабеля, учитывая номинальное напряжение, характеристику окружающей среды и способ прокладки;

3) найти Jэк (с учетом типа изоляции материала жилы кабеля);

4) по уравнению (3.8) найти q_э и по справочнику выбрать q_эc, а также Iдоп;

5) проверить для найденного значения Iдоп выполнение условия (3.11).

Если Iмах не превышает Iдоп, то искомое сечение равно q_эc. В противном случае, т. е. при справедливости неравенства Imax > Iдоп, необходимо по справочнику выбрать сечение кабеля q¢_c > q_cэ , длительно допустимый ток которого I¢доп > Iдоп, удовлетворял бы условию

Imax £ I¢доп . (3.15)

ПРИЛОЖЕНИЕ

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Руководителем курсовой работы выдаётся номер, соответствующий варианту задания из таблице П1, с основными исходными данными (в 19 колонке первая цифра означает материал жилы кабеля: 1 – медь, 2 – алюминий; вторая цифра означает место прокладки кабеля: 1 – в воздухе, 2 – в земле; 3 – в воде). Расчетная ветвь задается преподавателем.

В работе необходимо:

1) определить максимальные токи нормального и послеаварийного режимов;

2) по заданным мощности потребителя и классу напряжения произвести выбор типа и мощности понижающего цехового трансформатора;

3) произвести выбор основного коммутационного оборудования (выключатель нагрузки, выключатели, разъединители и отделители) и предохранитель;

4) произвести выбор силового кабеля;

5) по суммарной мощности потребителей и классу напряжения произвести выбор типа и мощности понижающего трансформатора ПГВ;

6) для указанного варианта описать основное электрооборудование распределительного устройства;

7) на формате А4 с соблюдением требований ЕСКД в отношении условных обозначений начертить схему главных электрических соединений проектируемой электроустановки.

Схемы электроустановок даны на рисунках 1.11 - 1.14.

При выполнении задания следует руководствоваться правилами оформления курсовых работ, приведенных в [5].

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Задание №1. По исходным данным варианта 0 (табл. П1) произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рис.14):

трансформатор Т8; выключатель нагрузки QW1; плавкий предохранитель F7; кабельная линии W7; высоковольтные выключатели Q9,Q3,Q1; силовой трансформатор T1;разъединители QS1 и QS3.

Исходные данные: U1 = 110 кB; U2 = 10 кB; P1 = P2 = P3 = P6 = P7 = P8 = 800 кB; P4 = P5 = 1 600 кBт; Pm1 = Pm2 = 1 000 кВт; Pсн = 300 кВт; cosφ = 0.8; cosφ_m=0,8; Jэк = 1,6 А/мм2

1. Выбор трансформатора Т8

Условия выбора трансформатора: Uн Uуст; Sн ≥ Sуст.

Условная мощность, передаваемая через два трансформатора (Т8 и 79) в нормальном режиме:

Sуст = P4/сosφ = 1 600/0,8 = 2 000 кВ·А,

а для одного трансформатора T8(или T9):

Sтр = Sуст/2 =2 000/2 = 1 000 кВ∙А.

Из справочника выбираем трансформатор TM-1000/10

По условию проверки на перегрузочную способность, когда T9 выводится в ремонт или повреждается и отключается:

Кп= = = 2>1,5.

Так как К_п> 1.5, то следует выбрать трансформатор большей мощности. Из справочника выбираем трансформатор ТМ-1600/10.

Для выбора трансформатора

Кп = = = 1.25<1.5,

что соответствует предъявленным требованиям.

2. Выбор QW7 и F7

Для выбора выключателя нагрузки QW7 и предохранителя F7 необходимо найти ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора Т8 в 1,5 раза:

Iраб.мах = 1,5·Sн/( ·Uн) = 1,5·1 600/( ·10) = 138,6 А.

Выбираем выключатель нагрузки ВНР–10/400–10Э и плавкий предохранитель ПКТ 104–10–10–160–20ЭУЗ.

3. Выбор W7

Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора Т8(Т10) из предыдущих примеров

Iраб.мах = 138,6 А,

Тогда по кабелю W7 будет протекать ток

Iw8 = Iт8+Iт10 = 2·138,6 = 277,2 А.

Для условия (из задания) эксплуатации среды кабеля - вода, времени Тмах = 3 000 ч и материала токоведущей жилы – медь, выбираем кабель типа СКл. Это означает, что кабель с бумажной пропитанной изоляцией, медной жилой, жилы изолированы совместно, С – свинцовая оболочка, К – бронированный покров из стальных круглых проволок, л - усиленная подушка у защитного покрова.

Для кабеля с медными жилами, бумажной изоляцией и Тмах=3000 ч, находим Jэк=3.0 А/ мм²

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ = Iраб.мах/Jэк = 277,2/3 = 92,4 мм².

Выбираем сечение Sэ = 95 мм² учитывая, что Uуст = 10 кВ, кабель с Sэ = 95 мм² имеет Iдоп = 340 А. Так как Iдоп ≥ Iмах, поэтому сечение кабеля выбрано верно.

4. Выбор Q9.

Выбор выключателя Q9 производится по найденному ранее току рабочеего максимального режима Iраб.мах=115,6 А и напряжению установки Uуст=10 кВ.

Выбираем выключатель ВММ–10А–400–10У2.

5. Выбор выключателя Q3 и трансформатора Т1.

Для выбора высоковольтного выключателя Q3 необходимо найти полную мощность, протекающую через него при отключении или выводе в ремонт трансформатора Т2:

P∑ = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7 + P8 + P_сн=

800 + 800 + 800 + 1 600 + 1 600 + 800 + 800 + 800 + 1 000 + 1 000 + 300 = 1 0300 кВт

Sm1 = Sm2 = Pm1/ cosφm =

S∑ = P∑/cosφ + Sm1 + Sm2 = 12 875 кВ·А.

Ток рабочий утяжелённого режима:

Iраб.мах=S∑/( ·Uн)=12875/( ·10)=743.4 А,

Где P∑ , S∑– суммарная активная и полная мощности потребителей, питающихся от электроустановки(подстанции).

Выбираем тип выключателя ВВЭ–10–20/1 250 Т3.

6. Так как в трансформаторном режиме работают два трансформатора, можно выбрать трансформатор ближайшей меньшей мощности. По суммарной мощности S∑ = 12 875 кВ·А.

По напряжению установки Uуст в = 110 кВ и Uуст н = 10 кВ выбираем ТДН–10 000/110.

Рассчитаем коэффициент перегрузки Kп = S∑/Sn = 12 875/10 000=1,29. В данном варианте Kп = 1,29 меньше допустимого значения 1,5. Если получилось бы Kп > 1,5, то тогда надо было бы взять трансформатор большей мощности.

7. Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS3 и QS1.

По мощности трансформатора с учётом возможной перегрузки найдём ток рабочего утяжелённого режима.

Iраб.мах = 1,5н.тр/( ·Uн) = 1,5·10 000/( ·110) = 80,2 А.

Из справочника выбираем выключатель и разъединитель

РНД 110/630Т1, принимая во внимание, что РУ 110 кВ открытого типа (ОРУ).

Задание №2. По исходным данным варианта 1 (табл. П1) произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рис. 1.11): быстродействующий автоматический выключатель QF1, силовой трансформатор T3, Т1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, Q3, разъединителей QS5, QS12, QS4, QS3, QS2, QS1.

Исходные данные: U1 = 110 кВ, U2 = 6 кВ, U3 = 0,38 кВ, P1 = 1000 кВт,

P2 = 400 кВт, P3 = 190 кВт, Pм1 = 2500 кВт, Рм2 = 3150 кВт, Рсн = 180 кВт,

Тмах = 2500 ч, cosφ = 0,85.

Кабель: 2 – 1

Материал жилы кабеля – алюминий.

Место прокладки кабеля – в воздухе.

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.

1.Выбор асинхронных двигателей М1 и М2 производится по номинальной мощности электродвигателя и по номинальному напряжению: Рм и U2.

Данные для выбора двигателей М1: Рм1 = 2 500 кВт; Uн = 6кВ.

Условия выбора: Uн.м1 ≥ U2; Рн.м1 ≥ Рм1

где Uн.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту;

Рн.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту.

Выбираем асинхронный двигатель типа 2АЗМ-2500/6000УХЛ4

Sэл. Рмех=Рном.м

∆Р

Sэл. – полная мощность, потребляемая двигателем из электросети;

Рмех – механическая мощность на валу двигателя (паспортная величина);

∆Р – потери мощности в электродвигателе, вызнанные различными факторами

(трение, нагрев обмоток, потери энергии на вентиляцию и т.д.), учитываются в КПД двигателя.

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Рэл.м, потребляемую из сети:

Рэлм1 = Рн,м1/КПДдвиг1;

Рэл.м1=Рн.м1/КПДдвиг1 = 2 500/0,96= 257,9 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м1 электродвигателя, потребляемую из сети

Sэл.м1 = Рэл.м1 / cosφ_м;

Sэл.м1 = Рэл.м1/cosφ_м1 = 2579,98/0,92 = 2804,3 кВ∙А.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м1:

Iн.м1=Sэл.м1/( ·Uн);

Iн.м1 = Sэл.м1/( ·Uн) = 2804,325/( · 6) = 270,2 А.

Данные для выбора двигателя М2: Рм2 = 3 150 кВт; U=6 кВ.

Условия выбора: Uн.м2 ≥U2 ; Рн.м2 ≥ Рм2.

Выбираем асинхронный двигатель типа 2АЗМ–3200/6000УХЛ4.

Параметры
2АЗМ-3200/6000УХЛ4	Установки
Uн = 6 кВ	U2 = 6 кВ
Pн = 3 200 кВт	Pм = 3 150 кВт
сos = 0,9
КПД = 96,8%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Рэл.м2:

Рэл.м2 = Рн.м2/КПДдвиг2;

Рэл.м2 = Рн.м2/КПДдвиг2 = 3 200/0,968 = 3305,8 кВт.

б)Рассчитаем полную мощность Sэл.м2:

Sэл.м2 = Рэл.м2/ cosφ_м2;

Sэл.м2 = Рэл.м2/ cosφ_м2 = 3305,785/0,91 = 3 632,7 кВ·А.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м2:

Iн.м2=Sэл.м/( ·Uн);

Iн.м2 = 3 632,7/( ·6)=347,9 А.

2. Выбор трансформатора Т1.

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:

Sусм = Sм1+Sм2+[P1+P2+P3+Pсн]/ cosφ;

Sусм = 8 519,4 кВ∙А.

По суммарной мощности Sсум = 8 519,4 кВ·А и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий:

Выбираем трансформатор типа ТДН–10000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки

Sраб.мах = 1,5·Sн.тр,

где Sн.тр – номинальная мощность , передаваемая по сети через трансформатор:

Sраб.мах = 1,5·10 000 = 15000 кВ∙А.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I = Sтр/( ·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн) = 15 000/( ·110) =78,8 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(нн) = 15 000/( ·6) = 1 443,4 А.

3. Выбор трансформатора для собственных нужд Т2.

Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:

Sсн = Рсн/ cosφ = 180/0,85 = 211,76 кВ·А.

Из справочника выбираем трансформатор собственных нужд

Производим выбор трансформатора типа ТСЗ–250/10.

С учетом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки собственных нужд составляет:

Sраб.мах = 1,5·Sн = 1,5·250=375 кВ·А.

Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора (это необходимо для выбора предохранителя), используя следующую формулу:

I = Sтр/( ·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iраб.мах(вн) = 375/( ·6) = 36,1 А.

Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.

4.Выбор силового трансформатора ТЗ:

Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме

Sуст.тр = Рнагр/соsφ_нагр = 1 000/0,85=1 176 кВ·А.

По подключенной мощности Sуст = 1 176 кВ·А и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора:

Uвн Uуст.в	Uуст.в = 6 кВ
Uнн Uуст.н	Uуст.н = 0,38 кВ
Sн.тр Sрасч.тр	Sрасч.тр = 1 176 кВ·А

Выбираем трансформатор типа ТМ-1600/10.

Максимальная мощность трансформатора с учетом перегрузки:

Sраб.мах = 1,5·Sн.тр,

где Sн.тр· номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор.

Sраб.мах = 1,5·1 600=2 400 кВ·А.

Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I = Sн.тр/( ·U).

Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iн.тр=1600/( ·6)=153,9 А.

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн)=2400/( ·6)=230,9 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(нн) = 2 400/( ·0,38)=3 646,4 А.

5. Выбор выключателя нагрузки: QF1.

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:

Iраб.мах = 1,5·Sтр/( ·U3) = 1,5∙1 600/(/( ·0.38) = 3 646,4 А.

Выбор производится, исходя из следующих положений:

Uн Uуст,

где Uуст – линейное напряжение участка сети, на котором предусмотрена установка аппарата.

Iрас Iн,

где Iрас – расчетный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.

Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО–25С.

6. Выбор кабеля W2:

Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

Ток рабочего нормального режима Iн = 153,9 А.

Ток рабочего максимального режима с учетом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчетов):

Iраб.мах = 230,9 А.

Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля.

Тип изоляции – бумажная.

Для кабеля с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и Тмах = 2 500 часов находим экономическую плотность тока: Jэк = 1,6 А/мм².

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ = Iраб.мах/Jэк = 230,9/1,6 = 144,3 мм².

Выбрано стандартное сечение кабеля S = 150 мм².

Производим проверку выбранного кабеля на выполнение условия:

Iраб.мах < Iдоп,

где Iраб.мах – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;

Iдоп = К1∙К2·Iдоп.н – длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом проложенных кабелей К1 и температуру окружающей среды К2;

Iдоп.н – длительно допустимый ток на один кабель при номинальной разности температур между кабелем и окружающей средой.

Поправочные коэффициенты К1 и К2 могут быть определены по ПУЭ [10]:

– К1 для учета количества рядом проложенных кабелей: К1=1;

– К2 для учета температуры окружающей среды: К2 = 1,05.

С учетом поправок получаем

Iдоп = 1·1.05·290 = 304,5 А.

Iраб.мах Iдоп – условие выполняется.

Для прокладки применяем кабель марки АВРГ.

7.Выбор выключателя Q3 и разъединителей QS12, QS5.

Выбор выключателя Q3 производиться по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: Uн Uуст; Iн Iраб.мах.

Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа ВЭ–6–40/1600УЗ и разъединитель РВЗ–6/400УЗ.

8. Выбор выключателя Q2 и разъединителей QS3, QS4

Выбор выключателя Q2 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: Uн Uуст; Iн Iраб.мах.

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РВРЗ–II–10/2000УЗ и выключатель типа ВЭ–6–40/1600УЗ.

9.Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS1, QS2.

Выбор выключателя Q1 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: Uн Uуст; Iн Iраб.мах.

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РНДЗ–I–110/630ТЗ и выключатель типа ВВУ–110Б–40/2000У1.

Задание№3. По исходным данным варианта 2 (табл. П1) произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рис.1.12):

Трансформаторы Т1, Т2, T3, высоковольтные выключатели Q1,Q2, кабельная линия W2, автоматический выключатель QF1, разъединитель QS1,предохранитель FS2, отделитель QR1.

Исходные данные: U1 = 110,0 кВ, U2 = 6 кВ, U3 = 0,38 кВ, Р1 = 195 кВт,

Р2 = 315 кВт, Р3 = 1 250 кВт, Р4 = 1 270 кВт, Р5 = Р6 = Р7 = Р8= 0 кВт,

Рм1=1 000 кВт, Рм2=0 кВт, Рсн=190 кВт, Тмах=5000 часов, соsφ=0,9.

Кабель: 1–2.

Материал жилы кабеля – медь.

Место прокладки кабеля – в земле.

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчет и выбор двигателя М1.

1.Выбор электродвигателя

Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности электродвигателя и номинальному напряжению: Рм и U2.

Данные для выбора: Рм1 = 1 000 кВт; Uн= 6 кВт:

Условия выбора: Uн.м ≥ U2; Рн.м ≥ Рм,

где Uн.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту;

Рн.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту.

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Рэл.м:

Рэл.м = Рн.м/КПДдвиг;

Рэл.м1 = Рн.м1/КПДдвиг1 =1 000/0,95 =1 043,8 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м, потребляемую двигателем из электросети:

Sэл.м=Рэл.м/cosφ_м ;

Sэл.м1 = Рэл.м1/cosφ_м1 =1 043,8/0,89 = 1 172,9 кВ·А.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iном.м:

Iн.м = Sэл.м/( ·Uном);

Iн.м1 = Sэл.м1/( ·U₂) = 1 172,9/( ∙6) = 112,8 А.

2.Выбор трансформатора.

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо найти полную мощность, протекающую через него:

Sсум = Sм1 + Sм2 + (Р1 + Р2 + Р3 + Р4 + Р5 + Р6 + Р7 + Р8 + Рсн)/cosφ;

Sсум= 4750,6 кВ·А.

По суммарной мощности Sсум= 4750,6 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор, исходя из следующих условий выбора:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: