Теоретические сведения

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Возобновляемые источники энергии

и электрические системы и сети»

ИНСТРУКТИВНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по проведению

ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ №9

по дисциплине «Электроснабжение»

на тему:

«Определение сечения кабельной линии»

Севастополь

Практическое занятие №9

по дисциплине «Электроснабжение»

Тема: Определение сечения кабельной линии.

Цель: проверить и закрепить теоретические знания, полученные студентами, обучить их методам решения практических задач по определение сечения кабельной линии.

Теоретические сведения

Передача и распределение электроэнергии на напряжении 6 – 10 кВ осуществляется в тех случаях, когда предприятия расположены недалеко (1 – 3 км) от источника питания и имеют сравнительно небольшие электрические нагрузки. Система электроснабжения на напряжении 6 – 10 кВ таких предприятий включает в себя несколько составных элементов: питающую сеть 6 – 10 кВ, распределительный пункт и распределительную сеть того же напряжения с присоединенными к ней цеховыми трансформаторами. Вся сеть напряжением 6 – 10 кВ таких предприятий выполняется, как правило, кабелями. Их пропускная способность определяется несколькими расчетными критериями в зависимости от используемых схемных решений: экономической плотностью тока, нагревом тока нагрузки продолжительного, послеаварийного режимов и термической устойчивостью тока аварийного режима.

Сечение жил кабеля по экономической плотности тока определяется по выражению

где – расчетный ток линии в продолжительном режиме работы;

– экономическая плотность тока, принимаемая в зависимости

от числа часов использования максимальной нагрузки, рода изоляции и материала проводника [4] (табл. П19). По справочной литературе [4] (табл. П20) принимается ближайшее стандартное сечение и указывается допустимая токовая нагрузка.

Ток продолжительного режима работы линии

где – расчетная нагрузка линии с учетом потерь мощности в трансформаторах.

Сечение токоведущих жил кабеля по этому режиму определяется согласно условию

где – номинальный ток кабеля, принимаемый по табл. П20 и корректируемый с учетом условий прокладки соответствующими коэффициентами.

Послеаварийный режим может возникнуть в тех случаях, когда одна из линий, питающих электроустановку, отключается (при КЗ или ремонте), а оставшаяся в работе несет удвоенную нагрузку. Сечение жил кабеля для такого режима определяется по условию



где – ток нагрузки линии в послеаварийном режиме работы;

– коэффициент допустимой послеаварийной перегрузки, принимаемый из [4];

– номинальный ток выбранного кабеля.

Проверка кабелей на термическую устойчивость током КЗ производится с использованием выражения


где – тепловой импульс от тока короткого замыкания;

– расчетный коэффициент.

Величина теплового импульса

где – действующее значение установившегося тока КЗ в начале линии;

– время отключения КЗ;

– постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, определяемая по выражению

где и – результирующие индуктивное и активное сопротивления короткозамкнутой цепи;

– угловая частота.

Из перечисленных критериев определяющим в конкретных условиях становится тот, который обусловливает наибольшее сечение жил кабеля.

Задачи

4.1. Определить сечение радиальных кабельных линий, проложенных в земляной траншее и питающих двухсекционный РП напряжением 10 кВ. Расчетная нагрузка присоединенных потребителей Sр = 8,5 МВ⋅А. Время использования максимальной нагрузки Тм = 4000 ч, установившийся ток КЗ на шинах источника питания I∞ = 9 кА, Та = 0,01 с.

4.2. Две двухтрансформаторные ТП подключены к двойной сквозной магистрали. Номинальная мощность и коэффициент загрузки трансформаторов Sн = 1000 кВ⋅А, kз = 0,7. Ток короткого замыкания на шинах РП напряжением 10 кВ, куда подключены магистрали, I∞ = 5,8 кА, Та = 0,01 с, Тм = 3500 ч. Выбрать кабели магистралей с учетом потерь в трансформаторах ТП.

4.3. Выбрать кабели радиальных линий напряжением 10 кВ, питающих двухтрансформаторную ТП мощностью 2х1600 кВ⋅А и коэффициентом загрузки kз = 0,7. Ток КЗ на шинах РП, куда подключены линии, I∞ = 6 кА, Та = 0,01 с, Тм = 3000 ч. Кабели будут проложены в земляной траншее.

4.4. Определить сечение кабельной линии напряжением 10 кВ, питающей по схеме одиночной магистрали три однотрансформаторные ТП с трансформаторами Sн = 630 кВ⋅А, kз = 0,85. Ток КЗ на шинах РП, куда присоединена магистраль, для двух вариантов: а) I∞ = 12 кА, б) I∞ = 5,5 кА. Для обоих вариантов Та = 0,01 с, Тм = 3000 ч.



Пример. Определить сечение кабельных линий, питающих односекционные РП-1 и РП-2 напряжением 10 кВ, а также кабельной перемычки между ними, обеспечивающей 20%-е резервирование нагрузки РП-2. Расчетная нагрузка присоединенных к РП потребителей: Sр1 = 2,8 МВА, Sр2 = 3 МВА. На шинах источника питания I∞ = 5,3 кА, на шинах РП-1 I∞ = 5,2 кА; Tа = 0,01 с; Tм = 3500 ч.

Решение. Определяются токи нагрузки обоих РП:

Выбираются сечения кабелей питающих РП по допустимому нагреву токами нагрузки согласно условию (4.3). Поскольку нагрузки обоих РП примерно одинаковы, то при прокладке в земле для них принимаются кабели ААШвУ-10(3х70), Iн = 165 А.

С учетом Tм = 3500 ч экономическая плотность тока jэ = 1,4 А/мм2.

Соответственно сечение кабелей:

Принимается стандартное сечение обеих кабельных линий F = 120 мм2, (Iн = 240 А).

Токовая нагрузка послеаварийного режима при отключении линии, питающей РП-2,

В соответствии с (4.4) ток послеаварийного режима меньше, чем ток допустимой перегрузки кабеля, т.е.

Следовательно, сечение кабельной линии, выбранное по допустимому нагреву током нагрузки, является достаточным и в послеаварийном режиме.

Термически устойчивое сечение кабеля

где

Принимается стандартное сечение F = 70 мм2. Поскольку условие экономической плотности тока обусловило самое большое сечение F = 120 мм2, то оно и является определяющим для обеих линий, питающих РП-1 и РП-2.

Расчетный ток кабельной перемычки между РП-1 и РП-2

По допустимому нагреву током нагрузки согласно (4.3) принимается кабель ААШвУ-10(3х16), Iн = 70 А.

Термически устойчивое сечение кабельной перемычки

где

Принимается ближайшее стандартное сечение Fту = 50 мм2.

Таким образом, определяющим для кабельной перемычки является условие термической устойчивости к токам КЗ, по которому ее сечение принимается равным 50 мм2.

Таблица индивидуальных заданий

Sр1, МВА Sр2, МВА I∞, кА I∞РП1, кА Tа , с Tм , час U, кВ
3,2 3,4 5,1 5,0 0,01
2,8 3,0 4,7 4,4 0,012
2,7 2,8 5,3 5,2 0,015
3,1 3,3 5,0 4,5 0,02
3,2 3,4 5,5 5,2 0,01
2,9 3,1 4,6 4,5 0,012
3,3 3,4 5,4 5,2 0,015
3,5 3,6 5,3 5,1 0,02
3,2 3,5 5,1 5,0 0,01
3,4 3,5 4,8 4,7 0,012
3,2 3,3 4,7 4,6 0,015
2,8 3,1 5,5 5,3 0,02
3,4 3,6 4,8 4,3 0,01
3,0 3,2 5,2 5,0 0,012
2,9 3,1 5,5 5,4 0,01

Литература

1. Указания по расчету электрических нагрузок. РТМ. 18.32.4-92 // Инструктивные и информационные материалы по проектированию электроустановок. – М.: Тяжпромэлектропроект, 1992. – №7.

2. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. – М., 1973.

4. Правила устройства электроустановок. Изд. 6-е. – М.-Л.: Энергия, 2000.

5. Князевский Б.А. и Липкин Б.Ю. Электроснабжение промыш-ленных предприятий. – М.: Высшая школа, 1986.

6. Кнорринг Г.М. Осветительные установки. – Л.: Энергоиздат, 1981.

7. Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий.- Мн.: Вышэйшая школа, 1988.

8. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

9. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

10. Указания по проектированию установок компенсации реактивной мощности в электрических сетях общего назначения про-мышленных и приравненных к ним потребителей. РТМ.18.32.6-92 // Инструктивные и информационные материалы по проектированию электроустановок. – М.: Тяжпромэлектропроект, 1993. – №2.


8502679334356809.html
8502717736360588.html

8502679334356809.html
8502717736360588.html
    PR.RU™