Расчёт сечения и выбор проводов для питания подстанции (КТП)

5. Расчёт сечения и выбор проводов для питания подстанции (КТП)

Проверка выбранного сечения по допускаемой величине потери напряжения.

Высшее напряжение подстанции 6кВ низшее 0,4кВ.

Методика расчёта

Рассчитать линию электропередачи (ЛЭП)- это значит определить:

-  сечение провода и сформировать марку;

-  потери мощности;

-  потери напряжения.

,

Потери мощности в ЛЕП определяются по формулам

; ,

где I_м.р – максимальный расчётный ток в линии при нормальном режиме работы, А. Для трёх фазной сети.

∆P_лэп – потери активной мощности в ЛЭП, МВт;

∆Q_лэп – потери реактивной мощности в ЛЭП, Мвар;

S_пер – полная передаваемая мощность, МВА;

U_пер – напряжение передачи, кВ;

R_лэп, X_лэп – полное активное и индуктивное сопротивление, Ом;

n_лэп – число параллельных линий.

.

Сопротивление в ЛЭП определяются из соотношений

; ,

где r₀, x₀ – удельные сопротивления, Ом/км.

Значение активного сопротивления на единицу длины определяется для воздушных, кабельных и других линий при рабочей температуре

,

где γ – удельная проводимость, .

Так как чаще всего длительно допустимая температура проводников 65 или 70 ^˚С, то без существенной ошибки принимают

γ = 50 для медных проводов,

γ = 32 для алюминиевых проводов;

F – сечение проводника (одной жилы кабеля), мм².

Значение индуктивного сопротивления на единицу длины с достаточной точностью принимается равным

Х₀ = 0,4 Ом/км для воздушных ЛЭП ВН;

Х₀ = 0,08 Ом/км для кабельных ЛЭП ВН.

Потери напряжения в ЛЭП определяются из соотношения

,

где ∆U_лэп – потеря напряжения в одной ЛЭП, %;

P_лэп – передаваемая по линии активная мощность, МВт;

L_лэп – протяженность ЛЭП, км;

r₀, x₀ – активное и индуктивное сопротивления на единицу длины ЛЭП;

U_лэп – напряжение передачи, кВ.

Для перевода % в кВ применяется соотношение

.

Определяем максимальный расчетный ток (2 – 130);

;

Определяется минимальное сечение проводов по формуле (2 – 131);

где F – сечение проводов, мм².

Выбираем алюминиевый кабель проложенный в земле с сечением жил 25мм².

Определяется сопротивление ЛЭП

;

;

.

Определяются потери мощности в ЛЭП

;

;

;

;

Определяются потери напряжения в ЛЭП

;

.

Ответ: кабель 3×25мм², I_доп = 60А, L_лэп = 320м, ΔS_лэп = 4кВА, ΔU_лэп = 0,55%.

6. Расчёт и выбор автоматов на 0,4кВ

Определяем силу тока после трансформатора на низкой стороне

;

Выбираем шины алюминиевые прямоугольного сечения 60×8мм, I_доп = 1025А

Выбираем автомат серии Э10 (Электрон) I_ном = 1000 А, коммутационная способность i_вкл = 84 кА, I_откл = 40 кА, односекундная термическая устойчивость i_y = 1100 кА²*с.

Распределяется нагрузка по РУ

ШМА	Рн	n	Рм	Qм	Sм	Iм
Насос пожаротушения	200	2
Насос пожаротушения	160	1
Всего на ШМА			392	243,04	461,23	701,6

Для ШМА выбираем алюминиевые шины сечением 60×6мм², I_доп = 870А.

Определяем сечение кабелей и автоматы ШНН – ШМА

Выбираем трёхжильный кабель АВВГ 3×3×150_мм² на I_доп = 3×255А, L = 10м, проложенный в воздухе и автомат АВМ - 10Н, I_ном = 1000А, I_рас = 1000А, i_вкл = 42кА, I_откл = 20кА, уставка тока мгновенного срабатывания 2000А.

Выбранное сечение проверяем по потере напряжения.

.

ШРА	Рн	n	Рм	Qм	Sм	Iм
Насос подъёма нефти	55	3
Осевые вентиляторы	0,18	8
Электрозадвижки	1,1	22
Всего на ШРА			121,2	77,9	144,1	219,2

Для ШРА выбираем алюминиевые шины сечением 25×3мм², I_доп = 265А.

Определяем сечение кабелей и автоматы ШНН – ШРА

Выбираем четырёхжильный кабель АВВГ 150_мм² на I_доп= 255А, L=10м, проложенный в воздухе и автомат АВМ-4Н, I_ном = 400А, I_рас =400А, i_вкл = 42кА, I_откл = 20кА, уставка тока мгновенного срабатывания 700А.

Выбранное сечение проверяем по потере напряжения.

.

Определяем сечение кабелей и автоматы для РУ (22 электрозадвижки и 8 осевых вентиляторов) с учётом коэффициента спроса;

;

выбираем четырёхжильный кабель АПВ с сечением жил 2,5мм², I_доп = 19А,

L = 10м, автомат АЕ2020 I_н = 16А, I_рас = 16 А

Выбранное сечение проверяем по потере напряжения.

.

Определяем номинальные токи двигателей по формуле;

;

;

;

;

;

.

По номинальным токам электродвигателей выбираем сечения проводов марки АПРТО (одного четырёх жильного), данные заносим в таблицу.

кол-во	Рном,кВт	Iном,А	Iпуск,А	сosφном	ηном	S,мм2
3	55	109,4	656,4	0,85	0,9	70
8	0,18	0,38	2,66	0,8	0,9	2,5
22	1,1	2,86	20	0,65	0,9	2,5
1	160	318	1590	0,85	0,9	240
2	200	397,7	1988,5	0,85	0,9	240

Выбираем диаметры труб для прокладки кабеля. Для четырёх жильного провода АПРТО при сечениях 2,5мм² выбираем сечение 20мм, для 70мм² – 70мм. Выбираем автоматы серии АЕ2000 с комбинированным расцепителем. Для двигателя с Р_ном = 1,1кВт выбираем автомат АЕ2020 с номинальным током теплового расцепителя I_т.р = 3,15А, что больше 2,86А. Проверим его на несрабатывание при пуске двигателя. Пусковой ток I_пуск = 20А был определён ранее. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен . Так как , то автомат не сработает при пуске. Здесь коэффициент запаса для автоматов серии А3700 и АЕ2000 равен 1,25. Аналогично выбираем для остальных двигателей.

Р_ном = 0,18кВт, автомат АЕ2020 I_т.р = 0,4А, ;

Р_ном = 55кВт, автомат А3715Б I_т.р = 125А, ;

Р_ном = 200кВт, автомат А-3730Б I_т.р = 400А, ;

Р_ном = 160кВт, автомат А-3730Б I_т.р = 400А, ;

По номинальным мощностям электродвигателей выбираем магнитные пускатели с тепловыми реле. Для двигателя с Р_ном = 55кВт и током I_ном = 109,4А выбираем пускатель защищённого исполнения типа ПАЕ-522 с тепловым реле ТРП-150. Предельная мощность включаемого двигателя 55кВт. Анологично выбираем пускатели и для остальных двигателей.

Р_ном = 1,1кВт, пускатель ПМЕ-122 с тепловым реле ТРН-8 на 4кВт;

Р_ном = 0,18кВт, пускатель ПМЕ-122 с тепловым реле ТРН-8 на 4кВт;

Р_ном = 200кВт, контакторы трёхполюсные КТВ-35 I_ном = 600А.

Р_ном = 160кВт, контакторы трёхполюсные КТВ-35 I_ном = 600А.

Определяем длину кабельных линий по допустимой потере напряжения с учётом потерь в магистральных кабелях, для 0,38кВ составляет 19В.

Длина кабеля проложенного в трубе составит для двигателя мощностью:

Р_ном =55кВт, ; берём 200м

Р_ном = 1,1кВт, ; берём 400м

Р_ном = 0,18кВт, ; берём 2000м

Р_ном = 160кВт, ; берём 250м

Длина кабеля проложенного в земле составит для двигателя мощностью:

Р_ном = 200кВт, .берём 200м

Где ΔU_д – допустимая потеря напряжения в кабеле, В;

γ – удельная проводимость, ;

F_к – сечение кабеля мм²;

U_ном – номинальное напряжение, В;

Р_ном – номинальная мощность двигателя, кВт.