Электроснабжение аэропортов
F3=9 ммІ; Fст =10ммІ; Iдд=65 А
ΔU=45 В; 11,8% > 9.5% не подходит.
Подбираем другие сечения
F1, 2, 3=50 ммІ; Iдд=165 А;
ΔU=15,9 В; 4,2% < 4,5%;
Рассмотрим ПАР:
I1пар=151 А
I2пар=101 А
I3пар=50 А
ΔU=32 В
Это составляет 8,4% и удовлетворяет условие ΔUдоп=9,5%;
Низковольтная сеть (ГРМ).
Ip=29 A; ΔUх=0,54 В;
ΔUдоп=17,1- 0,54=16,56 В9
F=25 ммІ; Fст =25ммІ; Iдд=115 А;
ΔU=15,2 В; 4% < 4,5%;
В ПАР: Iпар=57 А;
ΔU=30 В; 8% < 9,5%;
13. Расчет токов короткого замыкания.
Расчет Iк.з на шинах силового трансформатора на низкой стороне.
Используя таблицу, принимаем среднее геометрическое расстояние между проводом 0,4 мм, Х0=0,4 Ом/м для проводов марки АС линии эллектро передач. Относительное реактивное сопротивление:
Xл1*=0,361
Хл2= 2,226;
Относительное индуктивное сопротивление трансформаторов:
Хтр*1=Uк1/100*Sб/ Sном=0,4*40*300/1,1*12100=5
Хтр*2=3,57
Точки короткого замыкания:
Iк1*’’’=Е*/(Хс”+Xл1*+Хтр*1)=0,18
Iкз1*’’’=5,18 кА
Iк2*’’’=0,16
Iкз2*’’’=4,6 кА
14. Проверка термической устойчивости кабеля от действия тока короткого замыкания.
Для расчета берем кабель, у которого сечение имеет наибольшую разницу с предыдущим сечением. Для примера возьмем высоковольтный кабель с F=10ммІ, Iдд=60 А, Iр=6 А на линии 6, Ік’’’=0.95 кА
Определим первоначальную температуру кабеля:
Qнач=Δt(Iр/ Iдд)І+tокр. ср.
Qнач=Qдд-Qном=60-15=45°С
Qдд=60°С; Qном=15°С
Q=15°С
По графику находим при Q=15°С; Ан=1500(АІ*с)/(ммІ)
Зная max допустимую температуру нагрева алюминия, находим Акз.
При нагреве кабеля при токе короткого замыкания до температуры Qкз=200°С величина Акз.’=14000 (АІ*с)/(ммІ)
Тогда ΔА=Акз.’-Ан=12500(АІ*с)/(ммІ)
Зная это значение можно определить допустимое значение времени короткого замыкания, за которое кабель нагреется до Qдоп
t=ΔА*FІ/ IкзІ=1,4 с
По результатам можно сделать вывод, что при установке защиты на этом участке, при коротком трехфазном замыкании защита должна сработать меньше чем за 1,4 с, иначе будет наблюдаться перегрев кабеля, что приведет к разрушению изоляции и пробою кабеля на этом участке.
15.Закон регулирования напряжения.
Закон регулирования напряжения необходим для обеспечения качества электроэнергии (напряжения) в электросети. Для этого необходимо выбрать две точки сети: наиболее «близкую» и наиболее удаленную в электрическом отношении от источника питания. Если потери в линии до данного объекта превышают 2,5%, то их можно регулировать отпайками трансформатора. Нам задан диапазон регулирования на шинах питающей подстанции, в зависимости от колебания нагрузки.
Потери в линиях рассчитываем по формуле ΔUl=(Pлi*Roi+Qлi*Xoi)*li/Uн
ΔU1=137 В; 2,3%. ΔU2=52 В; 0,9%.
ΔU3=18 В; 0,3%. ΔU4=45 В; 0,7%.
ΔU5=78,2 В; 1,3%. ΔU6=19,54 В; 0,3%.
ΔU7=51,1 В; 0,9%. ΔU8=67 В; 1,1%.
Анализируя схему аэропорта, и просчитав потери в элементах сети принимаем, что в роли ближних точек будут: Б1 – РСБН-У (ТП2)
Б2 – автобаза (ТП10),
а в роли дальних: Д1 – ГРМ
Д2 – столовая
Схема для расчета закона регулирования
Все потери в линиях обозначены на рисунке 9. Сечение линий приведены в таблице 6. Отклонения напряжения на линиях питающей подстанции при Imax+7%, при Imin+2%. Потери в высоковольтной линии:
до ТП2: ΔUвв max=2,3%;
до ТП3: ΔUвв max=3,2%;
до ТП10: ΔUвв max=5,6%.
Потери низковольтной линии:
Д1: ΔUнв max=4%;
Д2: ΔUнв max=4,2%.
Так как соотношения токов при максимуме и минимуме нагрузки по заданию при Imax/ Imin=3, то чтобы найти потери при минимуме нагрузки, максимальные потери соответственно нужно уменьшить:
до ТП2: ΔUвв min=0,77%;
до ТП3: ΔUвв min=1,1%;
до ТП10: ΔUвв min=1,9%.
Д1: ΔUнв min=1,3%;
Д2: ΔUнв min=1,4%.
ΔUт – в таблице 4 (пункт 8)
ΔUнв – при расчете низковольтной сети (пункт 13)
Uвых= + 5%+ ΔUвв+ ΔUti+ ΔUнв
Uвых max=5+2,3+4,8=12,1
1Б
Uвых min=5+0,77+1,6=7,37
Uвых max=5+5,6+4,2=14,8
2Б
Uвых min=5+1,9+1,4=8,3
Uвых max=-5+3,2+3,96+4=6,16
1Д
Uвых min=-5+1,1+1,32+1,3=-1,28
Uвых max=-5+5.6+4,2+4,2=9
2Д
Uвых min=-5+1,9+1,4+1,4=-0,3
Рассчитаем потерю напряжения в силовом трансформаторе
ΔUт=Рк* Рнг/SнІ+ Uк* Qнг/(100*Sн)
ΔUтo=0,015=1,5%
Оценим необходимость использования трансформатора с РПН, возможно ли регулировать напряжение этим трансформатором в полученной зоне регулирования
Ето=+5%+ΔUтo-ΔUвх+ΔUвв+ΔUтi+ ΔUнв
ΔUвых=ΔUвх-ΔUто+Ето
Ето – относительное изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора за счет уменьшения коэффициента трансформации отпайки.
ΔUвх=7% при Sнгмах; ΔUвх=2% при Sнгмin
Ето=ΔUтo-ΔUвх+ΔUвых
Ето max=12,1-7+1,5=6,6
1Б
Ето min=7,37-2+0,5=5,87
Ето max=14,8-7+1,5=9,3
2Б
Ето min=8,3-2+0,5=6,8
Ето max=6,16-7+1,5=0,66
1Д
Ето min=-1,28-2+0,5=-2,78
Ето max=9-7+1,5=3,5
2Д
Ето min=-0,3-2+0,5=-1,8
Смысл графиков заключается в том, что если отключение напряжения на выходе питающего трансформатора будет, находится в пределах зоны, ограниченной прямыми, напряжение на нагрузке не выйдет за пределы допуска. В данном случае используется, как видно из графиков, трансформатор без РПН. Трансформатор с ПБВ следует установить на отпайку “0”.
16.Выбор косинусных конденсаторов.
Определим полную мощность аэропорта при максимуме и минимуме нагрузки.
Sнг.max=2249кВА
Sнг.min=2249/3=750кВА
Кабельные линии являются одновременно потребителями и генераторами реактивной мощности. Это необходимо учитывать при выборе конденсаторных батарей. Qпотр=3*IІ*Xo*l; Qген=UІ*bo*l
Например, для кабеля на линии 9 (l=1,21 км; F=120 ммІ; I=184 A)
Qпотр=3*184І*0,076*1,21=9340 ВАР
Qген=6000І*146*0,000001*1,21=6360 ВАР
Результаты аналогичных вычислений для остальных кабелей заносим в таблицу 7.
Таблица 7
№ лин. |
Длинна l, км |
Qпотр max, ВАР |
Qпотр min, ВАР |
Qген, ВАР |
9. |
1,21 |
9340 |
3113 |
6360 |
10. |
1,01 |
7461 |
5309 |
2487 |
11. |
0,75 |
4895 |
1632 |
3618 |
12. |
0,54 |
1456 |
485 |
2469 |
13. |
0,29 |
160 |
53 |
1015 |
14. |
0,56 |
1,25 |
0,42 |
2298 |
Находим прибавку реактивной мощности за счет кабельных линий
ΔQmax=∑Qген-∑Qпотр max=18247-23313=-5,06 кВАР
ΔQmin=∑Qген-∑Qпотр min=18247-10592=7,65 кВАР
Определяем реальные реактивные мощности:
Qнагр mах=1395,06; Qнагр min=465,02 квар
Определяем полные мощности:
Smax=2252 кВА
Smin=751 кВА
Находим реальные коэффициенты мощности:
cosφmax=∑ Pнагр mах/Smax=0,79
cosφmin=∑ Pнагр min/Smin=0,78
Требуемый энергосистемой коэффициент мощности cosφсист=0,95
Мощность конденсаторных батарей мы определяем по формуле:
Qkmax=∑ Pmах*(tgφд- tgφmp)
φmp – требуемый угол, т.е. соответствующий 0,95
tgφmp=0.33
tgφд – действительный угол, т. е. соответствующий:
max tgφд=0,78; min tgφд=0,8
Qkmax=796 квар; Qkmшт=277 квар
Чтобы скомпенсировать эту мощность надо поставить батареи, где они будут наиболее эффективны. Это будут места где протекают большие реактивные мощности на высоковольтной стороне
cosφ после установки КБ: cosφ=0.947
Место установки |
Марка КБ |
Кол-во |
Емкость |
ТП16 |
КС1-6-50-У3 |
1 |
50 |
ТП7 |
КС1-6-50-У3 КС2-6-100-У3 |
1 3 |
50 300 |
ТП8 |
КС2-6-100-У3 КС2-6-75-У1 |
2 1 |
200 75 |
ТП9 |
КС2-6-100-У3 |
1 |
100 |
17. Эксплуатация кабельных линий.
1. После прокладки кабеля представители организаций электромонтажной, строительной и заказчика, осмотрев трассу, составляют акт на скрытые работы и дают разрешение на засыпку траншеи, засыпку производят после всех муфт и испытания кабеля повышенным напряжением.
2. Все кабельные изоляции по инструкции должны изготовляться из несгораемых материалов.
3. Вводы кабелей из траншей в здание при отсутствии вентилируемого подполья должны выполняться выше нулевой отметки. При открытой площадке кабели необходимо защищать от прямых солнечных лучей.
4. Кабели со сплошными порывами, задирами и трещинами шлангов необходимо отремонтировать или заменить.
5. Каждая кабельная линия должна иметь свой номер или наименование. В кабельных сооружениях бирки маркировки устанавливают не реже, чем через 5 лет.
6. После монтажа кабелей до 1 кВ проверяют целостность и фазировку кабеля, сопротивление изоляции и сопротивление заземления концевых зацепок. Сопротивление изоляции измеряется мегомметрами на напряжении 2,5 кВ, которое должно быть не менее 0,5 МОм, после одноминутного испытания и производится один раз в 5 лет, а кабель с резиновой изоляцией проверяется ежегодно.
7. Необходимо 2 раза в год контролировать нагрузку кабеля (1 раз обязательно в период ее максимальной нагрузки).
8. Осмотр кабельных трасс производится не реже одного раза в 3 месяца, концевых муфт и кабельных колодцев 2 раза в год. Внеочередные обходы производятся в период паводков и стихийных бедствий.
9. Необходимо следить за состоянием пикетов, предупреждать раскопки вблизи трасс, появление дорог, свалок мусора над трассами.
10. Один раз в 3 года кабели должны испытываться повышенным напряжением выпрямленного тока. Испытания проводят для каждой фазы отдельно, путем плавного подъема напряжения, начиная от 0,3, со скоростью, не превышающей 1% в секунду. При достижении требуемого значения напряжения стабилизируется в течение 10 минут и контролируется ток утечки, который должен постоянно уменьшаться или оставаться постоянным. В случае его нарастания испытания продолжаются до пробоя изоляции или стабилизации тока утечки. После плавного отключения кабель должен быть разряжен через небольшое сопротивление.
11. Земляные работы вблизи трасс должны выполняться в присутствии представителя эксплуатирующей организации. Не допускаются раскопки машинами вблизи одного метра, а ударных механизмов на расстоянии менее 5 метров от кабеля.
12. Открытые муфты и откопанные кабели должны подвешиваться к перекинутым через траншею брусам, причем муфты должны закрываться коробками.
13. Перед вскрытием кабеля необходимо удостоверится, что он отключен (прокол кабеля заземленной стальной иглой).
14. Перекладывать кабели и переносить муфты можно только после отключения кабельной линии. Работы производятся в диэлектрических перчатках, поверх которых надевают брезентовые рукавицы с группой по электробезопасности не ниже V, а для кабеля до 1 кВ не ниже IV.
Список литературы:
№ |
Автор |
Название |
Изд-во |
Год |
1. |
Величко Ю. К. |
Системы электроснабжения АП и методические указания по к/п для студентов заочников |
Киев. КИИГА |
1989 |
2. |
Величко Ю. К. |
Электроснабжение АП. Методические указания к к/п для студентов специальности 0621 |
Киев. КИИГА |
1984 |
3. |
Величко Ю. К. |
Электроснабжение АП и руководство для к/п. |
Киев. КИИГА |
1978 |
4. |
Величко Ю. К. Козлов В. Д. |
Электроснабжение АП и руководство к л/р. |
Киев. КИИГА |
1976 |