Раздел 5 проверка выбранных сечений воздушных и кабельных линий по допустимой потере напряжения

Параметры сети должны быть выбраны так, чтобы обеспечивался подвод к двигателям номинального напряжения в нормальном и пусковом режимах. При нормальном и пусковом режимах допускается проверить фактическое напряжение на зажимах наиболее удаленного и мощного потребителя.

5.1 Потери напряжения в нормальном режиме

Фактическое напряжение на зажимах двигателей в нормальном режиме работы определяется по выражению:

На каждом отдельном участке потери напряжения определяются током нагрузки и сопротивлением этого участка.

За расчетную величину потери напряжения ∆Uрас. принимается сумма потерь напряжения во всех элементах сети от источников питания до самого удаленного электроприемника:

∆Uрас. = ∆Uт + ∆Uв.л. + ∆Uк.л., В [4 ст, 40]

∆Uрас. =551,2+8+8=567,2В

∆Uрас. =1159+16,8+16,8=1192,6В

При расчете воздушных и кабельных линий на потерю напряжения необходимо соблюдать следующие условия:

∆Uдоп. ≥ ∆Uрас.; 5%Uн. ≥ ∆Uдоп.%; ∆Uдоп.=300 В при Uн.= 6000 В

5.1.1 Определяем потери напряжения в силовом трансформаторе:

∆Uт.= * Iрас* ( Rт* cos φ + Xт * sin φ ) , В, [4 ст, 50]

∆Uт.=1,73*82,55*(5,5*0,7+0,018*0,71)=551,2В

∆Uт.=1,73*173,56*(5,5*0,7+0,018*0,71)=1159В

где Iрас. – расчетный ток на участке трансформатора (ток фидера), А,

Rт = , Ом [4 ст, 51]

Rт =1000*5,5*0,16/160=5,5Ом – активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора,

∆Рк.з. – потери мощности в обмотках трансформатора при К.З., кВт,

Uн – номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, кВ,

Sн – номинальная мощность трансформатора, кВА,

Хт = , Ом [4 ст, 52]

Хт =10*4,5*0,16/400=0,018 - индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора,

-напряжение К.З. трансформатора, %,

∆Pк.з., Uк.з.% принимаются из технической характеристики трансформатора по справочнику или из приложения Г

5.1.2 Определяем потери напряжения в воздушной ЛЭП:

∆Uв.л.= * Iрас* Lв.л.*( Rо* cosφ + Xо * sin φ ) , В, [4 ст, 60]

∆Uв.л.=1,73*82,55*0,4*(0,13*0,7+0,08*0,71)=8В

∆Uв.л.=1,73*173,56*0,4*(0,13*0,7+0,08*0,71)=16,8В

где Iрас – расчетный ток, проходящий по данному участку линии, А,

Lв.л.- длина воздушной линии или отдельного её участка, км,

Rо – удельное активное сопротивление воздушной ЛЭП, Ом/км,

Xо - удельное индуктивное сопротивление воздушной ЛЭП, Ом/км,

Rо и Xо принимаются согласно выбранного провода из приложения Н

сosφ –средневзвешенный коэффициент мощности на участке (принимаем cosφ = 0.7),

sin φ = 0,71 соответствует cosφ = 0,7

5.1.3 Определяем потери напряжения в кабельной ЛЭП:

∆Uк.л.= * Iрас* Lк.л.*( Rо* cosφ + Xо * sin φ ) , В, [5 ст, 2]

∆Uк.л.=1,73*82,55*0,4*(0,13*0,7+0,08*0,71)=8В

∆Uк.л.=1,73*173,56*0,4*(0,13*0,7+0,08*0,71)=16,8В

где Iрас – расчетный ток, проходящий по данному участку линии, А,

Lк.л.- длина кабельной линии, км,

Rо – удельное активное сопротивление кабельной ЛЭП, Ом/км,

Xо - удельное индуктивное сопротивление кабельной ЛЭП, Ом/км,

Rо и Xо принимаются согласно выбранного провода из приложения Н

сosφ –средневзвешенный коэффициент мощности на участке (принимаем cosφ = 0.7),

sin φ = 0,71 соответствует cosφ = 0,7

5.1.4 Определяем суммарные расчётные потери напряжения

∆Uрас. = ∆Uт + ∆Uв.л. + ∆Uк.л., В, [ 5 ст, 8]

∆Uрас. =551,2+8+8=567,2В

∆Uрас. =1159+16,8+16,8=1192,6В

∆Uдоп. ≥ ∆Uрас.; ∆Uдоп.=300 В при Uн.= 6000 В

5.2 Потери напряжения в пусковом режиме

Для проверки параметров сети в пусковом режиме принимаем условно такое состояние, когда наиболее мощный электродвигатель на участке линии запускается, а остальные уже работают в нормальном режиме. В этом случае напряжение на зажимах запускаемого электродвигателя должно быть не менее минимально допустимого. Если учитывать кратковременность пускового режима, то остаточное напряжение на зажимах источника питания должно быть не менее следующих значений:

а) при совместном питании силовых и осветительных сетей:

- от общих трансформаторов при частых или затяжных пусках не ниже

0,9 Uн (0,1 Uн ≥ ∆Uдоп. И при Uн = 6000 В ∆Uдоп. = 600 В)

- при редких и незатяжных пусках не ниже 0,85 Uн

(0,15 Uн ≥ ∆Uдоп. И при Uн = 6000 В ∆Uдоп. = 900 В)

б) при раздельном питании силовых и осветительных сетей:

- не ниже 0,8 Uн (0,2 Uн ≥ ∆Uдоп. И при Uн = 6000 В ∆Uдоп. = 1200 В)

Фактическое напряжение на зажимах асинхронных и синхронных двигателей в момент пуска определяется по формуле:

Uп = Uн- (∆Uп + ∑∆Uост ), В, [ 5 ст, 12]

Uп =6,3-(119,8+1002,8)=-1116,3 В

Uп =6,3-(239,7+1002,8)=-1236,3 В

где Uп- напряжение на зажимах двигателя в момент пуска,В,

Uн- напряжение на шинах ГПП , к которым подключен двигатель ,В,

∆Uп- потери напряжения от источника питания до зажимов двигателя от пускового тока, В,

∑∆Uост – потери напряжения при нормальной работе оставшихся потребителей, В

5.2.1 Определяем потерю напряжения от пускового тока

∆Uп = * Iп* ( ∑Rп* cosφп + ∑Xп * sinφп ) , В, [5 ст, 15]

ЭКГ-12 ∆Uп =1,73*692,5*(0,14*0,35+0,07*0,94)=119,8 В

ЭШ20/90 ∆Uп =1,73*1385,5*(0,14*0,35+0,07*0,94)=239,7 В

где Iп = ( 5-7 )* Iн, А [5 ст, 18]

ЭКГ-12 Iп =5*138,5=692,5А

ЭШ20/90 Iп =5*277,1=1385,5А

– пусковой ток сетевого двигателя с асинхронным запуском,

Iн = , А [5 ст, 20]

ЭКГ-12 Iн =1250/1,73*6,3*0,92*0,9=138,5А

ЭШ20/90 Iн =2500/1,73*6,3*0,92*0,9=277,1А

– номинальный ток сетевого двигателя и асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

- мощность двигателя, кВт,

- номинальное напряжение двигателя, кВ,

-коэффициент мощности двигателя,

КПД двигателя,

∑Rп = Rт + Rв.л. + Rк.л., Ом [5 ст, 22]

∑Rп = 0,047+0,05+0,05=0,14 Ом – сумма активных сопротивлений цепи при запуске двигателя,

Rт = , Ом [5 ст, 26]

Rт =1000*46,5*6,3²/6300²=0,047 Ом– активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора (его значение принимаем из подпункта 5.1.1),

Rв.л.= Rо* Lв.л., Ом [5 ст, 29]

Rв.л.= 0,13*0,4=0,05 Ом – активное сопротивление воздушной линии,

Rо – удельное активное сопротивление воздушной ЛЭП, Ом/км,

Lв.л.- длина воздушной линии или отдельного её участка, км,

Rк.л.= Rо* Lк.л., Ом[5 ст, 33]

Rк.л.= 0,13*0,4=0,05 Ом – активное сопротивление кабельной линии,

Rо – удельное активное сопротивление кабельной ЛЭП, Ом/км,

Lв.л.- длина кабельн ой линии, км,

∑Хп = X_т +X_в.л. +Xк.л.,Ом [5 ст,37]

∑Хп = 0,018+0,03+0,03=0,07 Ом- сумма индуктивных сопротивлений цепи при запуске двигателя,

Хт = , Ом [5 ст, 40]

Хт=10*4,5*0,16/400=0,018 Ом- индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора (его значение принимаем из подпункта 5.1.1),

X_в.л=X_о*Lв.л., Ом [5 ст, 44]

X_в.л=0,08*0,4=0,03 Ом–индуктивное сопротивление воздушной линии,

X_к.л=X_о*Lк.л., Ом [5 ст,48]

X_к.л=0,08*0,4=0,03 Ом–индуктивное сопротивление кабельной линии,

cosφп= 0,35 и sinφп= 0,94 –соответствуют пусковому режиму

5.2.2 Определяем потерю напряжения оставшихся электроприемников, которые имеются на данном фидере

При наличии только одного бурового станка потерю напряжения определяем по выражению

∆Uост = * I Б.с./в.в.* ( ∑Rост* cos φ + ∑Xост * sin φ ) , В, [5 ст, 52]

∆Uост =1,73*57,85*(11,1*0,9+0,09*0,435)=1002,8 В

где I Б.с./в.в. – ток бурового станка с высокой стороны, А (его значение принимаем из пункта 4.4),

∑Rост=Rт1+Rв.л.+Rв.л./б.с.+Rт2,Ом [5 ст,56]

∑Rост=5,5+0,05+0,05+5,5=11,1Ом

–сумма активных сопротивлений цепи до бурового станка,

∑Хост=X_т1+X_в.л.+Xв.л./б.с.+X_т2,Ом [5 ст, 59]

∑Хост=0,018+0,03+0,03+0,018=0,09Ом

-сумма индуктивных сопротивлений цепи до бурового станка,

cosφ = 0,9 и sin φ = 0,435 –значения соответствующие нормальному режиму

5.2.3 Определяем суммарную величину потери напряжения при запуске двигателя

∑∆U = ∆Uп +∆Uост , В [5 ст, 63]

∑∆U = 119,8+1002,8=1122,6 В

∑∆U =239,7 +1002,8=1242,5 В

Если суммарная величина потерь напряжения получится меньше допустимого значения, то к установке принимают сечение проводов и кабелей, выбранные по токовой нагрузке. В противном случае увеличивают сечение проводов и кабелей, исходя из допустимой потери напряжения в сети

5.2.4 Определяем величину минимального допустимого напряжения на зажимах двигателя

Umin , В [5 ст, 66]

Umin 6000/ =3468,2 В

где = λ- перегрузочная способность по моменту (λ=3)

5.2.5 Определяем фактическое напряжение на зажимах сетевого двигателя

Uф = Uн – (∆Uп + ∆Uост ), В [5 ст, 69]

ЭКГ-12 Uф =6000-1122,6=4877,4 В

ЭШ20/90 Uф =6000-1242,5=4757,5 В

Условием надежной работы электродвигателя является выражение

Uф ≥ Umin [5 ст, 73]

ЭКГ-12 4811,4≥3468,2

ЭШ20/90 4757,5≥3468,2

Расчеты обычно ведутся по самому длинному и нагруженному фидеру. Если электроснабжение по этому фидеру рассчитано под существующие нормы , то другие короткие фидеры также должны отвечать нормам потерь напряжения. Расчеты можно сократить , рассчитывая электроснабжение до самого мощного и удаленного электроприемника