Задание на курсовую работу
Шифр задания
| Разряд | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Выключатели Q | 1,2 | 7, 8 | 9, 10 | 11, 12 | 13, 14 | 15, 16 | 17, 18 | 19, 20 | РЗ Q | S"G.max | Tmax |
| Шифр | 3(21) | 9(88) | 9(87) | 11(109) | 12(108) | - | - | - | 4 | 480 | 3250 |
На основе шифра задания формируется схема ЭС, на которой все элементы сети должны быть пронумерованы и указываются все параметры.
Длина ВЛЭП W1 (W2) условно принимается: для 3-6 кВ-1,5 км, для 10 кВ-3 км, для 20 кВ-5 км, для 35 кВ-8 км, для 110 кВ-25 км, для 220 кВ-50 км. Длина других ЛЭП задается индивидуально. Условия прокладки КЛЭП: от ГПП (ПГВ) – в земле; от РП (ТП) – в кабельном канале (в воздухе). На РП(ТП) применяются шкафы типа КСО (без постоянного оперативного тока).
Расчет начинают с выбора кабелей СЭ, для чего определяют токи нагрузки элементов сети в нормальном и послеаварийном режимах. Цеховые трансформаторы, питающие потребителей I и II категории, загружены в нормальном режиме на 70% (неявный резерв), а одиночные трансформаторы – постоянно на 100%. Предпочтение нужно отдавать трехфазным одиночным кабелям со сплошными алюминиевыми жилами. Задаваясь предполагаемым временем действия основной РЗ, определяют допустимый ток термической стойкости кабеля.
Затем производится предварительный расчет токов КЗ. Составляется схема замещения СЭ, на которой должны быть указаны точки КЗ, напряжения, порядковый номер каждого элемента (в числителе) и числовое значение сопротивления (в знаменателе). Максимальный ток трехфазного КЗ определяется с учетом подпитки от ЭД при включенном секционном выключателе и одном отключенном вводе, если 
[7].
После окончательного формирования схемы СЭ и выбора кабелей производится уточненный расчет токов КЗ для цепей РЗ с учетом действия РПН Т1 и Т2, активных сопротивлений цеховых трансформаторов и дуги (в минимальном режиме). Необходимость подпитки от ЭД определяется в каждом случае индивидуально. Составляется сводная таблица токов КЗ.
Производится расчет уставок РЗ сети от наиболее удаленных участков сети до выключателя согласно заданию. В работе приводятся для каждой РЗ все возможные условия расчета уставок и проверки чувствительности. На присоединениях, отходящих от шин РП, необходимо принять все возможные меры по применению реле прямого действия. Далее строится карта селективности и выбираются типы защитных устройств, приводятся схемы РЗ. Должно быть произведено согласование устройств РЗ по времени и по току (по чувствительности) смежных защит. Определяются уставки АВР.
В конце работы делаются выводы о пригодности защит и термической стойкости кабелей.
Рис.1. Схема распределительной сети системы электроснабжения
Расчетная часть
1.Выбор основного оборудования.
1.1. Выбор силовых трансформаторов Т1 и Т2.
В соответствие с вариантом задания выбираем 2 трансформатора ТДН-10000/150-У1 со следующими паспортными данными:
Номинальная мощность: 
;
Напряжения обмоток: 
;
;
;
Потери холостого хода и короткого замыкания: 
; 
.
1.2. Выбор силовых трансформаторов Т4,Т5.
В соответствие с вариантом задания выбираем 2 трансформатора ТМ-250/10 – У1 со следующими паспортными данными:
Номинальная мощность: 
;
Напряжения обмоток: 
;
;
;
Потери холостого хода и короткого замыкания: 
; 
.
1.3 Выбор силовых трансформаторов Т3,Т6,Т7.
В соответствие с вариантом задания выбираем 3 трансформатора ТМ-160/10 – У1 со следующими паспортными данными:
Номинальная мощность: 
;
Напряжения обмоток: ;
;
;
Потери холостого хода и короткого замыкания: 
; 
.
1.5. Выбор асинхронных двигателей М1 и М2.
В соответствие с вариантом задания выбираем 2 двигателя 2А3М1 – 800/6000УХЛ4
Номинальная мощность: 
, 
;
Номинальное напряжение : 
;
Коэффициент полезного действия: 
;
Кратность пускового тока: 
.
1.6. Выбор асинхронных двигателей М3 и М4.
В соответствие с вариантом задания выбираем 2 двигателя 2А3М1 – 630/6000 УХЛ4 со следующими паспортными данными:
Номинальная мощность: 
, 
;
Номинальное напряжение : ;
Коэффициент полезного действия: 
;
Кратность пускового тока: .
2. Выбор кабелей распределительной сети
2.1. Выбор кабелей КЛЭП магистрального участка сети
1.Кабель КЛЭП W 12, питающий трансформаторы мощностью 160 кВА.
В нормальном режиме работы, при коэффициенте загрузки трансформаторов равном 0,7, ток нагрузки будет равен
Максимально возможный ток нагрузки в ПАР равен
Выбираем кабель марки ААШв 3 
16 для прокладки в земле (температура среды
+ 35 
).
по таблице 1.3.16 [3].
Расчетный длительный допустимый ток кабеля равен
Условие выполняется.
Определяем экономически целесообразное сечение:
,
где 
– экономическая плотность тока, для 
(табл.1.3.36 [3]).
Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 0,1 с основной релейной защиты (МТО) на Q14 равен
,
где 
– термический коэффициент, для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами;
– предполагаемое время действия основной релейной защиты (МТО), с;
– полное время отключения маломасляного выключателя КЛЭП,с;
– постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с.
2.2 Кабель КЛЭП W 13(11), питающий трансформаторы мощностью 400 кВА.
В нормальном режиме работы, при коэффициенте загрузки трансформаторов равном 0,7, ток нагрузки будет равен
.
Максимально возможный ток нагрузки в ПАР равен
Выбираем кабель марки ААШв 3 16 для прокладки в земле (температура среды
+ 35 ).
по таблице 1.3.16 [3].
Расчетный длительный допустимый ток кабеля равен
.
Условие выполняется:
.
Определяем экономически целесообразное сечение:
,
где – экономическая плотность тока, для (табл.1.3.36 [3]).
Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 0,1 с основной релейной защиты (МТО) на Q13(Q14) равен
,
где – термический коэффициент, для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами;
– предполагаемое время действия основной релейной защиты (МТО), с;
– полное время отключения маломасляного выключателя КЛЭП,с;
– постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с.
2.3 Кабель КЛЭП W 9, W 10, питающие трансформаторы мощностью 250 кВА.
В нормальном режиме работы, при коэффициенте загрузки трансформаторов равном 0,7, ток нагрузки будет равен
Максимально возможный ток нагрузки в ПАР равен
Выбираем кабель марки ААШв 3 16 для прокладки в земле (температура среды
+ 35 ).
по таблице 1.3.16 [3].
Расчетный длительный допустимый ток кабеля равен
.
Условие выполняется:
.
Определяем экономически целесообразное сечение:
,
где – экономическая плотность тока, для (табл.1.3.36 [3]).
Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 0,1 с основной релейной защиты (МТО) на Q11(Q12) равен
,
где – термический коэффициент, для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами;
– предполагаемое время действия основной релейной защиты (МТО), с;
– полное время отключения маломасляного выключателя КЛЭП,с;
– постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с.
2.4 Выбор КЛЭП W 5 и W 6, питающих асинхронные электродвигатели мощностью 800 кВт.
Максимально возможный ток нагрузки равен
Выбираем кабель марки ААГ 3 70 для прокладки в канале (температура среды
+ 35 ).
по таблице 1.3.18[3].
Расчетный длительный допустимый ток кабеля равен
.
Условие выполняется:
.
Определяем экономически целесообразное сечение:
,
где – экономическая плотность тока, для (табл.1.3.36 [3]).
Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 0,1 с основной релейной защиты (МТО) на Q7(Q8) равен
,
где – термический коэффициент, для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами;
– предполагаемое время действия основной релейной защиты (МТО), с;
– полное время отключения маломасляного выключателя КЛЭП,с;
– постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с.
2.5 Выбор КЛЭП W 7 и W 8, питающих асинхронные электродвигатели мощностью 630 кВт.
Максимально возможный ток нагрузки равен
Выбираем кабель марки ААГ 3 70 для прокладки в канале (температура среды
+ 35 ).
по таблице 1.3.18[3].
Расчетный длительный допустимый ток кабеля равен
.
Условие выполняется:
.
Определяем экономически целесообразное сечение:
,
где – экономическая плотность тока, для (табл.1.3.36 [3]).
Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 0,1 с основной релейной защиты (МТО) на Q9(Q10) равен
,
где – термический коэффициент, для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами;
– предполагаемое время действия основной релейной защиты (МТО), с;
– полное время отключения маломасляного выключателя КЛЭП,с;
– постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с.
2.6 Выбор кабеля, питающего РП.
Выбор КЛЭП W 3.
Расчетный ток нагрузки кабеля в нормальном режиме равен
.
Максимальный ток нагрузки кабеля в послеаварийном режиме равен
Определяем допустимый ток кабеля
где 
– коэффициент перегрузки, принимая коэффициент загрузки линии в нормальном режиме 
и время ликвидации аварии равным 3 часа, определяем по табл. 1.3.1 и 1.3.2 [3];
– коэффициент снижения токовой нагрузки при групповой прокладке кабелей, принимая прокладку двух кабелей к РП в одной траншее (земле), лежащих рядом на расстоянии 300 мм, определяемый по табл. 1.3.26 [3];
– коэффициент учитывающий температуру среды, отличную от расчетной, определяемый по табл. 1.3.3 [3] (для нормальной температуры среды ( 
).
Выбираем кабель на 10 кВ марки ААШв. По табл. 1.3.16 [3] принимаем сечение жил трехжильного кабеля 
( 
Условие строго выполняется:
.
Принимаем этот кабель к установке, так как в нормальном режиме:
.
Определяем экономически целесообразное сечение:
.
Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 1,2 с основной релейной защиты (МТЗ) на Q3 равен
,
где – термический коэффициент, для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами;
с;
– предполагаемое время действия основной релейной защиты (МТО), с;
– время срабатывания основной защиты на предыдущем элементе;
– ступень селективности при согласовании полупроводникового реле времени с электромеханическим реле тока прямого действия типа РТВ;
– полное время отключения маломасляного выключателя КЛЭП, с;
– постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с.
Выбор КЛЭП W 4.
Расчетный ток нагрузки кабеля в нормальном режиме равен
.
Максимальный ток нагрузки кабеля в послеаварийном режиме равен
Определяем допустимый ток кабеля
где – коэффициент перегрузки, принимая коэффициент загрузки линии в нормальном режиме и время ликвидации аварии равным 3 часа, определяем по табл. 1.3.1 и 1.3.2 [3];
– коэффициент снижения токовой нагрузки при групповой прокладке кабелей, принимая прокладку двух кабелей к РП в одной траншее (земле), лежащих рядом на расстоянии 300 мм, определяемый по табл. 1.3.26 [3];
– коэффициент учитывающий температуру среды, отличную от расчетной, определяемый по табл. 1.3.3 [3] (для нормальной температуры среды ( ).
Выбираем кабель на 10 кВ марки ААШв. По табл. 1.3.16 [3] принимаем сечение жил трехжильного кабеля (
Условие строго выполняется:
.
Принимаем этот кабель к установке, так как в нормальном режиме:
.
Определяем экономически целесообразное сечение:
.
Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 1,2 с основной релейной защиты (МТЗ) на Q4 равен
,
где – термический коэффициент, для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами;
с;
– предполагаемое время действия основной релейной защиты (МТО), с;
– время срабатывания основной защиты на предыдущем элементе;
– ступень селективности при согласовании полупроводникового реле времени с электромеханическим реле тока прямого действия типа РТВ;
– полное время отключения маломасляного выключателя КЛЭП, с;
– постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с.
3.Предварительный расчет токов КЗ.
Произведем расчет токов КЗ для выбора аппаратов и проводников, их проверки по условиям термической и электродинамической стойкости при КЗ.
1.Расчет сопротивлений элементов схемы замещения (рис. 2.1).
Расчет токов КЗ произведем в именованных единицах. Определим сопротивления схемы замещения, приведенные к базисному напряжению 
кВ.
Сопротивление системы:
Ом.
Сопротивление ВЛЭП 10,5 кВ W1 (W2):
Ом.
Сопротивление трансформатора ТДН – 6300/150 Т1(Т2):
Ом,
Ом.
Сопротивление трансформаторов Т3,Т4,Т5,Т6,Т7:
Ом,
Ом,
Ом,
Ом.
Сопротивление линий W3 и W4:
,
,
Ом,
Ом.
Сопротивление линий W5,W6,W7,W8:
,
,
Ом,
Ом.
Сопротивление линий W9,W10,W11,W12,W13:
,
,
Ом,
Ом.
Сопротивление асинхронных двигателей:
,
Ом.
,
Ом.
2.Расчет токов КЗ.
Расчет тока КЗ в точке К-1.
Суммарное реактивное сопротивление от энергосистемы до точки K-1 равно
Ом,
Ом,
Ом.
Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке K-1 со стороны энергосистемы равно
кА.
Проверка на термическую стойкость выполняется:
< 
, 
, 
.
Расчет тока КЗ в точке К-2.
Суммарное реактивное сопротивление от энергосистемы до точки K-2 равно
Ом,
Ом,
Ом.
Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке K-2 со стороны энергосистемы равно
кА.
Проверка на термическую стойкость выполняется:
< 
, 
, 
.
Рис.2. Схема замещения прямой (обратной) последовательности
распределительной сети системы электроснабжения
Расчет тока КЗ в точке К-3.
Суммарное реактивное сопротивление от энергосистемы до точки K-3 равно
Ом,
Ом,
Ом.
Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке K-3 со стороны энергосистемы равно
кА.
Проверка на термическую стойкость выполняется:
< 
.
4. Уточненный расчет токов КЗ.