Секционный шкаф типа крн-5 имеет автомат типа а3144в, А также один автомат типа а3134в и 2 автомата а3124в, используемые для отходящих линий.

Распределительные шкафы имеют измерительные приборы и трансформаторы тока.

Управление автоматами серии А3100 производится вручную с помощью рукояток, установленных на фасадах КРН.

При подключении к электрической сети активно-индуктивной нагрузки ток I_н отстает от напряжения U на угол сдвига φ, косинус которого называется коэффициентом мощности. Электроприемники с такой нагрузкой потребляют как активную, так и реактивную мощность. Активная энергия, потребляемая электроприемниками, преобразуется в другие виды энергии, а реактивная мощность не связана с полезной работой, она расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, линиях.

При этом при потреблении постоянной полной мощности потребление реактивной мощности довольно большое. Для уменьшения потребления индуктивной мощности ее можно компенсировать емкостной, с помощью средств искусственной компенсации, каковыми являются конденсаторные батареи (КБ).

Определяем наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно пропускать через трансформатор

_{мах тр} = √ (n•K_з•S_нтр)² - P²_р =√(2•0,38•630)²-405,5²⁼36532 вар

Определяем суммарную мощность конденсаторов

_нк = Q_нк1 + Q_нк2

Q_нк1 = Q_р - Q_{махтрнк1} = 53,28-36,5=16,78кВар_нк2 = Q_р - Q_нк1 - jп Q_махтр,_нк2 =53,28-16,78-0,4*2*36,5=7,3кВар,

где j - расчетный коэффициент (j = 0,4)

Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания необходим для выбора электрооборудования, защитной аппаратуры и средств ограничения токов короткого замыкания.

Для расчета токов короткого замыкания составляем расчетную схему элктроснабжения, а затем - схему замещения.

Воздушная линия имеет индуктивное сопротивление х_о = 0,4 Ом/км. При мощности трансформатора свыше 630 кВА трансформатор обладает индуктивным сопротивлением. Кабельная линия длиной 2 км имеет как индуктивное, так и активное сопротивление. Расчет ведется в относительных единицах, приведенных к базисной мощности S_б.

S_г = 35 МВА; U_ср1 = 115 кВ; S_тр1 = 10 000 кВА; U_к% = 10,5; U_ср2 = 10,5 кВА; _кл =0,045км; S_тр2 =630 кВА.

 

Рассчитываем ток короткого замыкания на шинах распределительного устройства КР -10 / 31,5 (в точке К1).

За базисную мощность принимаем мощность генератора. Определяем индуктивное сопротивление цепи до точки короткого замыкания К₁

 

х_к1 = х_г + х_вл + х_тр1,

 

где х_г - индуктивное сопротивление генератора;

х_вл - индуктивное сопротивление воздушной линии;

х_тр1 - индуктивное сопротивление трансформатора заводской ПС.

 

х_г = х_d^˝•S_б/S_г = 0,2*35000/35000=0,2

х_вл = х_овл•l_вл• S_б/S_нтр = 0,4*0,045*35000/10000=0,063

х_тр1 = (U_к%/100)•(S_б/S_нтр) = (10,5/100)*(35000/10000)=0,367

х_к1 =0,2+0,063+0,367=0,63

 

определяем базисный ток

_б = S_б / √3•U_б =35000/1,73*10,5=1,9кА

 

Определяем ток короткого замыкания

_к1 = I_б / х_к1 =1,9/0,63=3кА

 

Определяем ударный ток

i_у = √2• I_к1•К_у1=1,41*1,58*3=6,7кА

 

где К_у1 - ударный коэффициент, который принимаем равным К_у = 1,8

Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов РП и ТП

 

Определяем ток КРУ заводской подстанции

_кру = S_{н тр2} / √3•U_н = 630/1,73*10,5=34,7А

 

Выбранный высоковольтный кабель проверяем на устойчивость токам короткого замыкания. Определяем тепловой импульс.

 

Вк = I²_кру•(t_отк + T_а),

 

где t_отк - время отключения t_отк = t_выкл + t_защ = 0,1 + 0,25 =0,35 сек_а - постоянная затухания T_а = х_к2 /314•r_к = 0,74 / 314•1,3 = 0,002

 

В_к =34,7²(0,35+0,002)=423,8кА

 

Определяем минимальное сечение кабеля, которое выдерживает ток короткого замыкания, с учетом расчетного коэффициента С, значение которого определяем.

_min = √ В_к /С =20,6/1,4=14,7 мм²

 

По [2] выбираем трехжильный кабель ААШвУ-10(3´16) с Iдн=50 А

Заземление

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического или технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление обеспечивает снижение напряжения между оборудованием, оказавшимся под напряжением, и землёй до безопасной величины. Применяется в трёхфазной трёхпроводной сети напряжением до 1000 В переменного тока с изолированной нейтралью, однофазной двухпроводной, изолированной от земли, а также в двухпроводных сетях постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока и выше 1000 В - с любым режимом нейтрали. На рисунке 9.1 приведена принципиальная схема защитного заземления.

Безопасность достигается благодаря тому, что:

) человек, находясь вблизи заземлённого оборудования, имеющего замыкание на корпус, и касаясь корпуса, оказывается под воздействием только части полного напряжения - напряжение прикосновения;

2) происходит выравнивание потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземлённого оборудования.

Конструктивными элементами защитного заземления являются заземлители и заземляющие проводники. В качестве естественных заземлителей применяются:

) расположенные под землёй водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих или взрывоопасных газов;

2) металлические конструкции сооружения зданий и сооружения, имеющие соединения с землёй;

)   свинцовые оболочки кабелей, проложенных под землёй;

Естественные заземлители связываются с заземляющей сетью не менее чем двумя проводниками, присоединёнными к заземлителю в разных местах. Если естественные заземлители обеспечивают требуемое сопротивление заземления, то искусственное заземление не устанавливается.

В качестве искусственных заземлителей применяются:

) вертикально забитые стальные трубы длиной 2-3 м и диаметром 25-62 мм; стальные прутья диаметром 10-12 мм, стальные уголки 60x60 мм и близкие к ним;

2) горизонтально уложенные стальные полосы и круглые проводники.

Сопротивление заземляющего устройства для установок напряжением до 1000 В не более 4 Ом, если мощность источника тока меньше 100 кВ×А, то не более 10 Ом.

Присоединение заземляющих проводников к заземлителям и заземляемым конструкциям выполняется только сваркой, а к корпусам аппаратов и машин - сваркой или болтовым соединением.

Произведём расчёт заземляющего устройства для трансформаторной подстанции КТП РМЦ 10/0,4 кВ. Приближённое значение удельного сопротивления грунта r выбираем по [6], таким образом, r=100 Ом×м, что соответствует грунту суглинок.

Для электроустановок напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью значение наибольшего допустимого сопротивления защитного заземляющего устройства при мощности генераторов или трансформаторов более 100 кВА R_доп=4 Ом.

Определим сопротивление единичного заземлителя растеканию тока

 

 (9.1)

 

где d - диаметр стержня-трубы, который принимаем равным d=0,032 м;

l - длина стержня-электрода, которую принимаем равной l=5 м.

 

Определим количество стержней-заземлителей без учёта работы соединительных полос как заземлителей и их влияние на экранирование

 

 (9.2)

 

где h - коэффициент использования вертикального стержневого заземлителя находится по [ 6 ] по предварительному значению числа стержней n=5 при h_ст=1 и l/a=1, причём вертикальные заземлители расположены в ряд. В итоге принимаем h_ст=0,72.

 

 

Длину соединительной полосы заземлителя вычисляем по формуле, м

 

 (9.3)

 

где а-расстояние между стержнями-электродами, которое принимаем равным а=5 м.

 

 

Определяем сопротивление растеканию тока полосового заземлителя, Ом

 (9.4)

 

где b - ширина стальной полосы, м. Т.к. заземляющее устройство выполнено из стальной полосы размерами 40x4, то принимаем b=0,04 м.

Тогда по (16.4)

 

 

Сопротивление группового искусственного заземлителя, состоящего из параллельно включенных стержневых заземлителей и полосы, равно, Ом

 

 (9.5)

 

где h_пол - коэффициент использования полосового заземлителя, который определяется по [6] h_пол=0,74.

Тогда по (16.5)

 

 

Проверяем выполнение условия: сопротивление заземляющего устройства растеканию тока должно быть равно или несколько меньше допустимого сопротивления, т.е.

 

 (9.6)

Согласно (16.6)

Условие (16.6) выполняется, следовательно, расчёт закончен.