10 Выбор питающих кабелей

Кабельная линия, по которой трансформаторная подстанция получает питание, прокладывается в земле. Выбираем кабель на напряжение 10кВ марки ААШв  кабель с алюминиевыми жилами, алюминиевой оболочкой, бумажной пропитанной изоляцией со шлангом из поливинилхлорида трёхжильный.

Выбор сечений жил кабелей 10кВ производится по трём критериям:

1) По нагреву;

2) По экономической плотности тока;

3) По термической стойкости к токам КЗ.

10.1 Выбор сечения кабеля по нагреву

Основное условие выбора кабеля по нагреву

Iр Iд.д.

(10.1)

где I_д.д – длительно допустимая токовая нагрузка на кабель, А;

I_р – расчётный ток, А.

Согласно ПУЭ проводники должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учётом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, режимов после ремонта. Т. к. цеховая двухтрансформаторная подстанция получает питание по двум кабелям и при отключении одного из них (в ремонтном или послеаварийном режимах) нагрузка другого возрастает, то

.

Принимаем трёхжильный кабель ААШв 3х50 мм с I_д.д = 134 А.

I_р = 76,98 А < I_д.д = 134 А.

10.2 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Определяем экономическую плотность тока для кабеля ААШв в зависимости от продолжительности использования максимума нагрузки по данным ПУЭ. При Т_м = 3370 ч/год для предприятия тяжелого машиностроения:

j_эк =1,4 А/мм² [9].

Экономически выгодное сечение:

Fэк = Iр / jэк,

(10.2)

где I_р – расчётный ток линии, который принимается из условий нормальной работы и при его определении не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каком-либо элементе сети.

(10.3)

F_эк = 43,988/1,4 = 31,42 мм²

Ближайшее стандартное сечение 50 мм².

10.3 Выбор сечения кабеля по термической стойкости

Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току короткого замыкания, определяется по выражению:

,

(10.4)

где α – расчётный коэффициент (для кабелей с алюминиевыми жилами α = 12);

I_∞– установившийся ток короткого замыкания, кА;

t_ср – возможное время прохождения тока через кабель (складывается из времени действия релейной защиты и времени отключения выключателя), взято из задания.

Ближайшее большее сечение 185 мм².

На основании расчётов для питания цеховой двухтрансформаторной подстанции принимаем два кабеля марки ААШв 3х185 мм² с I_д.д = 275 А.

11 Построение карты селективности защиты

Строим карту селективной защиты для наиболее электрически удаленного электроприемника – электродвигателя насоса мощностью 30 кВт.

11.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Расчётная схема и схема замещения представлена на рисунках 11.1 и 11.2. Определяем сопротивления элементов схемы.

Рисунок 11.1 – расчетная схема электроснабжения насоса

Рисунок 11.2 – схема замещения электроснабжения насоса

11.1.1 Определение сопротивления элементов схемы

Определяем индуктивное сопротивление системы, приведённое к стороне 0,4 кВ.

,

(11.1)

Определяем активное и индуктивное сопротивления высоковольтной кабельной линии длиной l = 386 м и S = 3х185 мм²:

,	(11.2)
,	(11.3)

где R₀ - удельное активное сопротивление высоковольтной кабельной линии;

Х₀ - удельное реактивное сопротивление высоковольтной кабельной линии;

L - длина высоковольтной кабельной линии.

Определяем активное сопротивление трансформатора ТМЗ–1000/10:

,

(11.4)

Определяем полное сопротивление трансформатора:

,

(11.5)

Определяем реактивное сопротивление трансформатора:

,

(11.6)

Определяем активное и индуктивное сопротивление магистрального шинопровода КТА2500, l = 24 м:

RШМА = R0 · l = 0,02 · 24 = 0,48 мОм;	(11.7)
ХШМА = Х0 · l = 0,02 · 24 = 0,48 мОм.	(11.8)

где R₀ - удельное активное сопротивление магистрального шинопровода;

Х₀ - удельное реактивное сопротивление магистрального шинопровода;

l - длина магистрального шинопровода.

Определяем активное и индуктивное сопротивление распределительного шинопровода KSA-50, l = 35 м:

RШРА = R0 · l = 0,142 · 35 = 4,97 мОм;	(11.9)
ХШРА = Х0 · l = 0,112 · 35 = 3,92 мОм.	(11.10)

где R₀ - удельное активное сопротивление распределительного шинопровода;

Х₀ - удельное реактивное сопротивление распределительного шинопровода;

l - длина распределительного шинопровода.

Определяем активное и индуктивное сопротивление питающего провода АПВ (4х6), l = 8 м:

Rкл= R0 · l = 5,21 · 8 = 41,68 мОм;	(11.11)
Хкл= Х0 · l = 0,09 · 8 = 0,72 мОм.	(11.12)

где R₀ - удельное активное сопротивление питающего кабеля;

Х₀ - удельное реактивное сопротивление питающего кабеля;

l - длина питающего кабеля.

Переходные сопротивления согласно [8] принимаются равными:

R_А1 =30 мОм – переходное сопротивление для точки К1;

R_А2 =25 мОм – переходное сопротивление для точки К2;

R_А3 =15 мОм – переходное сопротивление для точки К3.

Расчёт начального действующего значения периодической составляющей тока трёхфазного короткого замыкания без учёта сопротивления электрической дуги производится по формуле:

,

(11.13)

где U_ном – среднее номинальное линейное напряжение в сети, кВ;

R_Σ, Х_Σ – суммарные активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ без учёта сопротивления электрической дуги, мОм.

Результаты расчетов суммарных сопротивлений сведем в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 – Определение суммарных сопротивлений сети до точки К.З. и тока К.З. без учета сопротивления дуги

Точка К.З.	Суммарное активное сопротивление , мОм: формула значение	Суммарное реактивное сопротивление , мОм: формула значение	Ток К.З. без учета сопротивления дуги: , кА
К-1	78,985	12,075	2,745
К-2	31,67	11,355	6,52
К-3	16,7	7,435	12