4.4 Выбор коммутирующей аппаратуры и сечения кабелей

4.4.1 Распределительный шкаф 6 кВ подключается к цеховым шинам алюминиевым кабелем, проложенным в земле

4.4.1.1 Расчётный ток в линии от шин 6 кВ до РШ определяется по величине полной мощности на шинах 6 кВ Iр1

4.4.1.2 По таблице 5-16 [10] выбираем для алюминиевого кабеля в бумажной пропитанной изоляции экономическую плотность тока jэк=1,2 А/мм2

4.4.1.3                    Тогда экономическое сечение жилы кабеля sэк

sэк=Iр1/jэк=200/1,2=167 мм2.

4.4.1.4 Выбираем по таблице 2-22 [26] кабель с алюминиевыми жилами марки ААШВ-6 с сечением жилы s=185 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.1=340 А.

4.4.2 Трансформатор мощности подключён к распределительному щиту 6 кВ кабелем с алюминиевыми жилами, проложенным по воздуху

4.4.2.1 Расчётный ток в линии от РШ 6 кВ до трансформатора определяется по величине мощности на шинах высшего напряжения трансформатора Iр2

4.4.2.2 По таблице 5-9 [10] выбираем для алюминиевого кабеля с бумажной изоляцией экономическую плотность тока jэк=1,2 А/мм2

4.4.2.3                    Тогда экономическое сечение жилы кабеля sэк

sэк=Iр2/jэк=11/1,2=9,1 мм2.

4.4.2.4 Выбираем по таблице 2-22 [26] кабель с алюминиевыми жилами марки ААШВ-6 с сечением жилы s=10 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.2=60 А.

4.4.3 Распределительный шит 0,4 кВ подсоединён к трансформатору алюминиевыми проводами с резиновой изоляцией, проложенными в трубе

4.4.3.1 Расчётный ток в проводах Iр3 находим по величине полной мощности на стороне низшего напряжения трансформатора

4.4.3.2 Для алюминиевых проводов с резиновой изоляцией экономическая плотность тока составляет по таблице 5-16 [10] jэк=1,2 А/мм2.

4.4.3.3 Экономическое сечение провода составляет sэк

sэк=Iр3/jэк=157/1,2=131 мм2

4.4.3.4 Выбираем по таблице 2-17 [26] алюминиевый провод марки АПР с сечением жилы s=120 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.2=220 А.

4.4.4 Принимая, что двигатели подключены к РШ 0,4 кВ алюминиевыми проводами в резиновой изоляции проложенными в одной трубе, выберем сечение проводов для двигателя Рном=45 кВт

4.4.4.1 Расчётный ток в проводах Iр.д. найдём по номинальным характеристикам двигателя

4.4.4.2 Экономическая плотность тока по таблице 5-16 [10] jэк=1,2А/мм2.

4.4.4.3 Экономическое сечение провода sэк

sэк=Iр.д./jэк=82,6/1,2=68,8 мм2.

4.4.4.4 По таблице 2-17 [26] выбираем алюминиевый провод с резиновой изоляцией марки АПР сечением жилы s=70 мм2 и длительно допустимым током Iд.д.=165 А.

4.4.5 По расчётному току в проводниках выбираем отключающую аппаратуру

4.4.5.1 По расчётному току в кабельной линии 6 кВ, соединяющей внутрицеховые шины с РШ проектируемой установки, Iр1=200 А выбираем высоковольтный выключатель марки ВМП 10 (таблица на стр. 222 [25]) номинальным током Iном=1000 А.

4.4.5.2 Двигатели 6 кВ подключаются непосредственно к РШ марки К-2-АЭ, в котором устанавливаются вакуумные выключатели типа BB/TEL со следующими характеристиками:

номинальный ток – 630 А;

номинальный ток отключения выключателя – 12,5 кА;

номинальный ток термической стойкости (0,3 с.) - 12,5 кА.

В дальнейших расчётах оборудование и токопроводы высоковольтного оборудования не рассматриваются.

4.4.5.3 Трансформатор подключён к РШ 6 кВ через выключатель нагрузки типа ВНП-17 с предохранителями, которые выбираются номинальному току Iр2=11 А. Выбираем предохранители типа ПК-6 номинальным током 80 А.

4.4.5.4 По расчётному току на стороне низшего напряжения трансформатора Iр3=157 А подбираем автоматический выключатель типа АВМ-4С номинальным током Iном=400 А.

4.4.5.5 По длительному току в линии электродвигателя Iр.д.=82,6 А, выбираем автоматический выключатель типа А-3710Б на 160 А, ток мгновенного срабатывания 400 А, ток расцепителя 100 А.

4.4.5.6 Выбор аппаратуры для остального оборудования в работе не рассматривается.

4.5 Расчёт токов короткого замыкания

4.5.1 Принимаем сопротивление системы хс=0,173 Ом.

4.5.2 Найдём сопротивление кабельной линии, соединяющей внутрицеховые шины 6 кВ с РШ проектируемой установки, предполагая её длину l1=50 м

4.5.2.1 Активное сопротивление линии составляет r1

r1=ro´l1=0,169´0,05=0,0085 Ом,

где rо=0,169 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 185 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.2.2 Реактивное сопротивление линии х1

х1=хо´l1=0,08´0,05=0,004 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.3 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS1 находится с учётом сопротивления системы

хS1=х1+хс=0,004+0,173=0,177 Ом.

4.5.4 Результирующее сопротивление линии z1

4.5.5 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.1

4.5.6 По отношению хS1/r1=0,177/0,0085=20 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,9.

4.5.7 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.1 по формуле (3.8) [10]

Iуд.1=Ö2´kу´Iк.з.1=Ö2´1,9´19550=52530 А.

4.5.8 Сопротивление кабельной линии, соединяющей РШ и трансформатор находим аналогично, принимая длину линии l2=30 м

4.5.8.1 Активное сопротивление линии составляет r2

r2=ro´l2=3,12´0,03=0,0936 Ом,

где rо=3,12 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 10 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.8.2 Реактивное сопротивление линии х2

х2=хо´l2=0,08´0,03=0,0024 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.9 Суммарное активное сопротивление rS2

rS2=r1+r2=0,0085+0,0936=0,1021 Ом.

4.5.10 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS2

хS2=хS1+х2=0,177+0,0024=0,1794 Ом.

4.5.11 Результирующее сопротивление линии z2

4.5.12 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.2

4.5.14 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.2 по формуле (3.8) [10]

Iуд.2=Ö2´kу´Iк.з.2=Ö2´1,16´16780=27527 А.

4.5.15 Найдём сопротивление трансформатора по его номинальным характеристикам

4.5.15.1 Активное сопротивление трансформатора в относительных единицах r*т по формуле (3.20) [10]

r*т=DРк.з./Sном=3,1/160=0,0194,

где DРк.з.=3,1 кВт – номинальные потери трансформатора при коротком замыкании по паспорту;

Sном=160 кВА – номинальная мощность трансформатора.

4.5.15.2 Реактивное сопротивление трансформатора в относительных единицах х*т

где uк=6,5% - характеристика трансформатора.

4.5.15.3 Активное сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению 0,4 кВ rт

4.5.15.4 Реактивное сопротивление трансформатора, приведённое к напряжению 0,4 кВ хт

4.5.16 Приведём активное сопротивление линии 6 кВ к напряжению 0,4 кВ

4.5.16.1 Коэффициент трансформации трансформатора n

n=UВН/UНН=6000/400=15.

4.5.16.2 Активное приведённое сопротивлении линии rS2*

rS2*=rS2/n2=0,1021/152=0,00045 Ом.

4.5.17 Приведённое реактивное сопротивление составляет хS2*

хS2*=хS2/n2=0,1794/152=0,0008 Ом.

4.5.18 Найдём сопротивление проводов, соединяющих трансформатор и РШ 0,4, принимая длину проводов l3=20 м

4.5.18.1 Активное сопротивление проводов составляет r3

r3=ro´l3=0,261´0,02=0,00522 Ом,

где rо=0,261 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 120 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.18.2 Реактивное сопротивление линии х3

х3=хо´l3=0,08´0,02=0,0016 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.19 Суммарное активное сопротивление с учетом сопротивления трансформатора rS3

rS3=rS2*+rт+r3=0,00045+0,0194+0,00522=0,02507 Ом.

4.5.20 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS3

хS3=хS2*+хт+х3 =0,0008+0,062+0,0016=0,0644 Ом.

4.5.21 Результирующее сопротивление в конце линии z3

4.5.22 Ток короткого замыкания в конце участка составляет Iк.з.3

4.5.23 По отношению хS3/rS3 =0,0644/0,2507=2,6 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,3.

4.5.24 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.3 по формуле (3.8) [10]

Iуд.3=Ö2´kу´Iк.з.3=Ö2´1,3´3342=6144 А.

4.5.25 Найдём сопротивление линии электродвигателя Рном=45 кВт, принимая длину проводов l4=15 м

4.5.25.1 Активное сопротивление проводов составляет r4

r4=ro´l4=0,447´0,015=0,0067 Ом,

где rо=0,447 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля сечением жилы 70 мм2 по таблице 2-65 [26].

4.5.25.2 Реактивное сопротивление линии х4

х4=хо´l4=0,08´0,015=0,0012 Ом,

где хо=0,08 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами согласно [10] на стр. 70.

4.5.26 Суммарное активное сопротивление на конце линии у двигателя rS4

rS4=rS3+r4=0,02507+0,0067=0,03177 Ом.

4.5.27 Суммарное реактивное сопротивление в конце линии хS4

хS4=хS3+х4 =0,0644+0,0012=0,0656 Ом.

4.5.28 Результирующее сопротивление в конце линии z4

4.5.29 Ток короткого замыкания в конце участка перед двигателем составляет Iк.з.4

4.5.30 По отношению хS4/rS4 =0,0656/0,03177=2,06 находим по номограмме на рис. 3.2 [10] ударный коэффициент kу=1,25.

4.5.31 Ударный ток в конце линии составляет Iуд.4 по формуле (3.8) [10]

Iуд.4=Ö2´kу´Iк.з.4=Ö2´1,25´3168=5600 А.

4.6 Проверка выбранного оборудования на действие токов короткого замыкания

4.6.1 Сечения кабелей и проводов проверяются на термическую устойчивость к токам короткого замыкания по формуле (3.83) [10]

4.6.1.1 Минимальное сечение жилы кабеля, соединяющего проектируемую установку с РШ 6 кВ согласно (3.83)

sмин=Iк.з.1´Ötпр/с=19550´Ö0,7/85=192,4 мм2,

где tпр=0,7 с – время действия защиты на рассматриваемом участке;

с=85 – коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами согласно стр. 87 [10];

отсюда видно, что выбранное сечение кабеля s=185 мм2 не удовлетворяет условиям термической устойчивости, поэтому принимаем кабель с сечением жилы s=240 мм2.

4.6.1.2 Проверка на термическую устойчивость сечения жилы кабеля, соединяющего РШ 6 кВ с силовым трансформатором, не производится, так как установленный на стороне высшего напряжения предохранитель предполагает мгновенное отключение в случае короткого замыкания.

4.6.1.3 Минимальное сечение жилы провода подключения трансформатора к РШ 0,4 кВ согласно (3.83)

sмин=Iк.з.3´Ötпр/с=3342´Ö0,4/85=25 мм2,

где tпр=0,4 с – время действия защиты на рассматриваемом участке с учетом ступени селективности;

с=85 – коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами согласно стр. 87 [10];

отсюда следует, что выбранные провода сечением s=120 мм2 являются термически стойкими.

4.6.1.4 Минимальное сечение жилы провода подключения электродвигателя согласно (3.83)

sмин=Iк.з.4´Ötпр/с=3168´Ö0,1/85=12 мм2,

где tпр=0,1 с – собственное время действия выключателя;

с=85 – коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами согласно стр. 87 [10];

отсюда следует, что выбранные провода сечением s=70 мм2 являются термически стойкими.

4.6.2 Высоковольтный выключатель ВМП10 проверяется на термическую устойчивость и динамическую стойкость

4.6.2.1 Проверка на динамическую устойчивость

Iуд.н.=64 кА > Iу1=52,53 А,

где Iуд.н.=64 кА – номинальный ударный ток выключателя.

4.6.2.2 Проверка на термическую устойчивость

I102´t10=202´10=4000 кА > Iк.з.2´tпр=19,550´0,7=13,7 кА,

где I10=20 кА – ток термической устойчивости в течение 10 секунд.

4.6.2.3 Таким образом, выбранный выключатель удовлетворяет условиям динамической устойчивости и является термически стойким.

4.6.3 Выключатель напряжения проверяем по номинальному току отключения Iн=400 А > Iр2=11 А.

4.6.4 Предохранители выключателя напряжения проверяем по наибольшему току, отключаемому предохранителем ПК-6 Iпред.=30 кА > Iу=27,530 А.

4.6.5 Автоматический выключатель АВМ-4С проверяем по току короткого замыкания таким образом, чтобы обеспечить отключение автомата в случае действия токов короткого замыкания

Iном.р.´1,4=400´1,4=560 А < Iк.з.3=3342 А,

где Iном.р.=400 А – каталожный ток расцепителя автомата;

таким образом, в случае короткого замыкания автомат сработает.

4.6.6 Аналогично проверяем автоматический выключатель А-3710Б с номинальным током расцепителя Iном.р=160 А

Iном.р.´1,4=160´1,4=224 А < Iк.з.=3170 А.

4.7 Окончательный выбор коммутирующей аппаратуры, кабелей и проводов

4.7.1 На кабельной линии, соединяющей проектируемую установку с шинами 6 кВ, устанавливается высоковольтный выключатель типа ВМП 10

4.7.2 Выключатель мощности ВНП-17 с предохранителями ПК-6 устанавливается на стороне высшего напряжения трансформатора.

4.7.3 Автоматический выключатель на стороне низшего напряжения трансформатора АВМ-4С.

4.7.4 Автоматический выключатель электродвигателя Р=45 кВт типа А-3710Б.

4.7.5 Окончательно принимаем, что проектируемая установка питается от шин 6 кВ силовым кабелем марки ААШВ-6 сечением жилы s=240 мм2 проложенным в земле. Кабельная линия трансформатора выполняется кабелем марки ААШВ-6 сечением жилы s=10 мм2. Со стороны низшего напряжения трансформатора РШ 0,4 кВ подсоединяется проводами марки АПР сечением жилы s=120 мм2, проложенными в трубе. Подсоединение двигателя осуществляется проводами марки АПР сечением жилы s=70 мм2, проложенными в одной трубе.

5 Экономическая часть

5.1 Адиабатная выпарная установка предназначена для получения деминерализованной воды с использованием в качестве греющего теплоносителя вторичных энергоресурсов производства “Аммиак-2”. Такой подход должен обеспечить снижение текущих расходов, и тем самым дать положительный экономический эффект.

Предполагается, что проектируемая установка включается в производственный цикл вместо существующего цеха ХВП, закрытие которого и должно обеспечить экономию денежных средств.

Чтобы определить срок окупаемости проекта необходимо установить стоимость всех затрат на сооружение установки, эксплуатационные расходы, которые будут иметь место, и найти экономию, которую обеспечит внедрение проекта.

5.2 Капитальные затраты на сооружение установки Скап складываются из стоимости материалов и оборудования и стоимости монтажных работ

5.2.1 Стоимость монтажа определяется по ценникам СНиП с учётом необходимых коэффициентов перевода в действительные цены:

1.      Накладные – К1 =1,21;

2.      Перевод в цены 1991 года – К2 =1,63;

3.      Перевод в цены на май 2002 года – К3 =16,45;

4.      Налог на добавленную стоимость – К4 =1,2.

5.2.2 Отсюда стоимость монтажа оборудования определяется как стоимость в ценах 1984 года умноженная на коэффициенты перевода

См=С1984´К1 ´К2 ´К3 ´К4=С1984´1,21´1,63´16,45´1,2=С1984´38,93.

5.2.3 Полный перечень оборудования, материалов и затрат на монтажные работы представлен в таблице 8.

Таблица 8 – Стоимость материалов и монтажных работ

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12