Расход электроэнергии

 

5.4 Расчёт  тролейной линии

Питание двигателей кранов, кран-балок и тельферов может  осуществляться с помощью троллейных линий, выполненных из угловой стали, троллейных шинопроводов или гибкого кабеля (провода).

Расчет троллейных линий сводится к выбору размеров угловой стали или типа троллейного шинопровода, удовлетворяющих условиям нагрева и допустимой потери напряжения. Первое условие проверяют сравнением расчетного тока с допустимым током угловой стали или номинальным током шинопровода I_ном:

;                                           (5.22)

Величина  расчетного тока троллейной линии определяется по формуле

                                    (5.23)

где — потребляемая активная мощность крановой установки при номинальной нагрузке; — коэффициент спроса для крановой установки; — среднее значение коэффициента реактивной мощности. Потребляемая мощность

                                             (5.24)

 

Где и — номинальная мощность и КПД i - го двигателя; п — число электродвигателей крановой установки.

При среднем режиме работы значениям  = 2; 5; 10; 15 и 20 соответствуют = 0,4; 0,35; 0,22; 0,2 и 0,18.

Пиковый ток группы крановых двигателей

                                (5.25)

где — наибольший из пусковых токов электродвигателей в группе;  — номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током.

Расчет потерь напряжения в стальных крановых троллеях в процентах выполняется по выражению

                                                  (5.26)

где т — удельная потеря напряжения, принимаемая в зависимости от максимальной величины пикового тока, %/м;

  — длина расчетного участка троллейной линии, м.

Найдём потребляемую активную мощность крановой установки

 

 

Принимаем тогда коэффициент спроса для крановых установок среднее значение

Найдём  величину расчетного тока троллейной линии

 

Выбираем  для троллейной линии угловую  сталь с размерами 50×50×5 мм., имеющую 

Находим максимальный номинальный ток 

 

Находим пиковый  ток 

 

Из таблицы 7.8 [1] удельная потеря напряжения m = 0,27%/м.

Найдём потери напряжения в стальных крановых троллеях

 

Напряжения  на зажимах эл.двигателей крана при всех режимах работы должно быть не ниже 85% номинального.

 На потери  допускается 15%. Выбранные троллейные  линии проходят по условию  при 

5.5 Расчёт  потерь напряжения

Расчёт по потере напряжения начинается с определения  допустимых (располагаемых) потерь напряжения, до наиболее удалённого ЭП

                                     (5.27)

где - напряжение холостого хода трансформатора равное 105% номинального;

- номинальное допустимое напряжение  электроприёмника равное 95% номинального;

 – потери напряжения в  трансформаторе %.

Потери напряжения в трансформаторе %, могут быть определены с достаточно для практических  целей точностью по формуле

                   (5.28)

где -  коэффициент загрузки трансформатора;

- расчётная нагрузка кВ·А;

- номинальная мощность трансформатора кВ·А;

- коэффициент мощности  нагрузки нагрузки трансформатора и соответствующие ему значение .

- активная составляющая напряжения  к.з. трансформатора;

- номинальные потери мощности  к.з. трансформатора, кВт.

                                          (5.29)

где - реактивная составляющая напряжения к.з. трасформатора.

- напряжение к.з. трансформатора.

После расчёта , выбираем наиболее удалённый от подстанции ЭП с наибольшей мощностью и подсчитываем потерю напряжения в этой линии.

Потерю напряжения в линии находим по формуле 

                              (5.30)

Где - расчётный ток в линии, А;

L – длина линии, км;

- удельное активное  и индуктивное сопротивление  линии, Ом/км.

Определяем  коэффициент загрузки трансформатора

 

Затем находим активную составляющую напряжения к.з. трансформатора

 

Определяем  реактивную составляющую напряжения к.з. трасформатора

 

Определим потери напряжения в трансформаторе

 

Определим допустимые (располагаемые) потери напряжения, до наиболее удалённого ЭП

 

Найдём потерю напряжения в линии 

 

Сравниваем  полученное суммарное значение потери напряжения до самого удалённого ЭП с допустимым значением напряжения

 

 

Условие проходит.

 

 

6.Компановка  КТП

Комплектная трансформаторная подстанция состоит из шкафов: ввода высшего напряжения (ВН), силового трансформатора, шкафов ввода низшего напряжения (НН), шкафов отходящих линий (ШЛ) и шкафа автоматизированной конденсаторной установки (ШКУ)

Ввод высшего напряжения на подстанцию выполняют через шкаф ввода ВН, содержащий выключатель нагрузки ВПМ-10-20/1000 У3 – маломасляный выключатель, который комплектуется электромагнитным приводом постоянного тока типа ПЭ-11 или   пружинным  типа ПП-67. 

Распределительное устройство низшего напряжения (РУ НН) подстанции состоит из отдельных металлических шкафов с вмонтированной аппаратурой, ошиновкой и проводами вторичной коммутации. В состав РУ НН однотрансформаторной подстанции входит шкаф ввода НН и шкафы ШЛ. 

Шкафы разделены на отсеки выключателей, шинные и кабельные отсеки и соединяются  между собой болтовыми соединителями. В отсеках выключателей устанавливают автоматические выключатели выкатного исполнения, закрываемые дверью, снабжённой замками со специальным ключом.

На дверях шкафов с фасада установлены  ручные приводы для включения выключателей, сигнальные лампы, кнопки. ключи управления и приборы. В верхней части со стороны фасада в шкафах НН и СШ имеется релейная ячейка, в которой установлена аппаратура автоматики, защиты и сигнализации. В релейных ячейках вводных шкафов устанавливают трёхфазный счётчик активной энергии.

В шинном отсеке шкафов расположены  сборные шины и оснастка к выключателям. В вводных шкафах НН предусмотрен выход сборных шин на магисталь.

КТП компануем трёхфазным масляным двухобмоточным трансформатором ТМГ – 630/10 – У1

 

7. Расчёт токов короткого замыкания

 

Короткое  замыкание в сети вызываютвесьма серьёзные нарушения работы электроустановок, что в свою очередь влияет на исправность аппаратов и других элементов сети.

Аналитические вычисления токов короткого замыкания  производится в следующей последовательности:

- составляется  расчётная схема с указанием  наиболее характерных точек короткого  замыкания;

- устанавливаются  базисные величины;

- составляется  схема замещения;

- сопротивления  приводятся к базисным относительным  величинам;

- определяются  суммарные расчётные сопротивления  до точки к.з.;

-определяется  ток и мощность короткого замыкания.

Задаёмся  базисной мощностью  = 100 МВ∙А; и базисным напряжением = 10,5кВ. Принимаем напряжение места, где произошло короткое замыкание.

Определяем  сопротивление элементов схемы  в относительных единицах.

Для воздушных  и кабельных линий

                                         (6.1)

где - сопротивление 1 км линии Ом/км;

среднее значение воздушной линии 0,4 - Ом/км;

кабельных линий  напряжением 6 – 10 кВ - Ом/км;

- длина линии, км;

- среднее напряжение  линии.

Для двухобмоточных трансформаторов

                                                    (6.2)

где - напряжение короткого замыкания;

- номинальная мощность  трансформатора, МВ∙А.

Находим общее  суммарное сопротивление до точки  короткого замыкания , кОм

                                         (6.3)

Находим ток  короткого замыкания  кА

                                       (6.4)

Где базисный ток, который определяется

                                                    (6.5)

Находим ударный  ток , кА

                                            (6.6)

Находим мощность короткого замыкания 

                                          (6.7)

Принимаем = 45 км; = 0,7 км; = 40 мВ∙А; = 10,0; = 115кВ.

Находим сопротивление  воздушной и кабельной линий

 

 

Находим сопротивление  трансформатора

 

Находим общее  суммарное сопротивление до точки  замыкания 

 

Находим ток  короткого замыкания 

 

Базисный  ток

 

Находим ударный  ток 

 

Находим мощность короткого замыкания 

 

Рисунок 3 – исходная расчётная схема от источника бесконечной мощности. 

8. Выбор электрооборудования КРУ 10 кВ

Выбор высоковольтного  оборудования

Выбор по номинальному напряжению

Номинальное напряжение аппарата – это линейное напряжение трёхфазной системы, для которой предназначен аппарат. Привыборе аппаратов по номинальному напряжению должно выполняться условие , где – номинальное напряжение установки, для которой выбирается аппарат.

Установленная шкала значений для ряда номинальных  напряжений : 6, 10, 15, 20, 35, 110, 150, 220 кВ имеет соответственно следующий вид: 7,2; 12; 17,5; 24; 40,5; 126; 172; 252 кВ.

Выбор по номинальному току

Согласно  ПУЭ сечение токоведущих частей электроустановок выбирают по  экономической  плотности тока и по нагреву. При  этом исходят из нормального режима установки без учёта непродолжительных перегрузок. Номинальный ток аппарата – наибольший ток (действующее значение), который аппарат способен длительно проводить при заданных номинальных напряжении и частоты, нормированной температуре воздуха. При этом температура частей аппарата не должна превышать допускаемую, установленную для длительной работы.

При возможности  длительного нагрева аппараты и  токоведущие устройства выбирают из условий утяжелённого режима: для аппаратов - ; для проводников , где - ток в цепи в утяжелённом режиме; - номинальный ток аппарата; - продолжительно допустимый ток проводника.

Для правильного  выбора аппаратуры необходимо учитывать  её перегрузочную способность и температурные условия окружающей среды.

Выбранные по условиям длительности работы электрические  аппараты, изоляторы и проводники следует проверить на электродинамическую  и термическую стойкость при коротком замыкании.

Проверка  на элетродинамическую стойкость

Элетродинамическая стойкость аппаратов в общем случае определяется соотношениями:

                                                (8.1)

                                                (8.2)

 где  – действующее значение периодической составляющей полного тока короткого замыкания; - мгновенное амплитудное значение полного тока короткого замыкания; - начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания; - ударный ток короткого замыкания. Выключатели проверяют по обоим условиям , так как для конкретной схемы расчётное значение ударного коэффициента может отличаться от значения  = 1,8 указанного в ГОСТ для выключателей.

Проверка  на термическую стойкость 

Термическая стойкость аппаратов и проводников  определяется условием:

                                           (8.3)

Где – номинальный ток термической стойкости – действующее значение незатухающего периодического тока короткого замыкания, которое по данным завода – изготовителя аппарат может выдержать в течении номинального времени термической стойкости; - тепловой импульс тока короткого замыкания (импульс квадратичного тока короткого замыкания), характеризующий количество тепла, выделяющегося в аппарате за время действия тока короткого замыкания.

Таблица 8 – выбор масляного  выключателя

Параметры	Каталожная	Расчётная величина установки	Условия для выбора и проверки
Номинальное напряжение, кВ	12	10
Номинальный ток, кА	1000	453
Номинальный ток отключения, кА	25	21,07
Номинальная мощность, МВ∙А	427,5	360	;
Продолжение таблицы 8
Динамическая стойкость, кА	64	53,47
Термическая стойкость, кА∙с2	25	21,07

 

Выбираем ВПМ-10-20/1000 У3 – маломасляный выключатель, комплектуется электромагнитным постоянного тока приводом типа ПЭ-11 или   пружинным  типа ПП-67. 

Таблица 9 – выбор разъединителя

параметры	Каталожная величина аппарата	Расчётная величина установки	Условия для выбора и проверки
Номинальное напряжение, кВ	10	10
Номинальный длительный ток, кА	1000	21,07
Динамическая стойкость, кА	80	53,47
Термическая стойкость, кА∙с2	31,5	21,07