Расчет токов короткого замыкания.

Курсовой проект

Тема: «Снабжение электромеханического цеха»

Код 28 22Э3 30.00.000

Выполнил                                                                                           Винник А.М.

Проверил                                                                                            Шалаева Ю.В.

Введение

Одной из важнейших задач любого государства является обеспечение дальнейшего экономического прогресса общества, глубокие качественные сдвиги в материально-технической базе на основе ускорения научно-технического про­гресса, интенсификации общественного производства, повышения его эффектив­ности.

Решение этой задачи во многом зависит от высококвалифицированных специалистов среднего звена – электриков, обучающихся по специальности «Экс­плуатация и монтаж электрооборудования», призванных обеспечить дальнейшее совершенствование способов электрификации промышленных предприятий и гражданских зданий с применением современных средств электронно-вычисли­тельной техники.

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60% всей вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение мил­лионы станков и механизмов, освещаются помещения, осуществляется автомати­ческое управление производственными процессами и др. Сейчас существуют тех­нологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

В условиях научно-технического прогресса потребление электроэнергии в промышленности является значительно увеличится благодаря созданию гибких роботизированных и автоматизированных производств, так называемых «безлюд­ных» технологий. Робототехника используется чаще всего на тех участках про­мышленного производства, которые представляют опасность для здоровья лю­дей, а также на вспомогательных и подъемно-транспортных работах.

Энергетическими программами предусмотрено создание мощных террито­риально-производственных комплексов (ТПК) в тех регионах, где сосредоточены крупные запасы топливных ресурсов.

В условиях возрастания ограниченности невозобновляемых  топливных ре­сурсов, усложнения и удорожания их добычи удовлетворение потребности в элек­троэнергии опирается во все большей мере на ускоренный рост ядерной энерге­тики и обеспечение ее высокой эксплуатационной надежности. Одновременно с атомными электростанциями строятся приливные, геотермальные, ветровые, солнечные электростанции. Также немаловажной задачей является расчет и вне­дрение наиболее рациональных режимов работы управляемых электростанций, ликвидация аварий в энергосистемах.

Передача, потребление и распределение выработанной электроэнергии на промышленных предприятиях должны производиться с высокой экономичностью и надежностью. В системе цехового распределения электроэнергии широко ис­пользуются комплектные распределительные устройства, комплектные подстан­ции и комплектные силовые и осветительные токопроводы. Это создает гибкую и надежную систему распределения, чем экономится большое количество проводов и кабелей. Упростились также схемы подстанций различных напряжений и назна­чений за счет, например, отказа от выключателей на первичном напряжении с глухим присоединением трансформаторов подстанций к питающим линиям. Ши­роко применяются совершенные системы автоматики, а также простые и надеж­ные устройства защиты отдельных элементов системы электроснабжения про­мышленных предприятий.

1. Краткая характеристика производства и потребите­лей электрической энергии ЭСН и ЭО ремонтно-ме­ханического цеха.

Ремонтно-механический       цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя.

Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет 2 участка, в которых установлено необхо­димое оборудование: строгальные, токарные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для ТП, вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и др.

РМЦ получает ЭСН от ГПП до цеховой КТП. Напряжение ГПП – 10кВ.

Количество рабочих смен – 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию на­дежности электроснабжения. Грунт в районе РМЦ – песчаный t⁰= +20 C. Каркас здания цеха собран из блоков-секций длиной 6 и 12 метров каждый.

Размеры АхВхН =

Мощность электропотребления (Р_эп) для одного электроприемника указана в таблице:

1. Выбор схемы электроснабжения

По своей структуре схемы внутрицеховых электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

В радиальных схемах от секции распределительного пункта напряжением 6-10 кВ потребители НН через трансформатор получают питание отдельными ли­ниями, отходящими от РУНН подстанции ТП. Радиальные схемы применяют при наличии групп, сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха, во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически актив­ной и аналогичной средой. Радиальные схемы нашли широкое применение в на­сосных и компрессорных станциях, на предприятиях нефтехимической промыш­ленности, в литейных и других цехах. Радиальные схемы внутрицеховых сетей выполняют кабелями или изолированными проводами. Они могут быть приме­нены для нагрузок любой категории надежности. Достоинством радиальных схем является их высокая надежность, так как авария на одной линии не влияет на ра­боту ЭП, подключенных к другой линии. Недостатками радиальных схем явля­ются: малая экономичность, связанная со значительным расходом проводнико­вого материала, труб, распределительных шкафов; большое число защитной и коммутационной аппаратуры; ограниченная гибкость сети при перемещениях ЭП, вызванных изменением технологического процесса; невысокая степень индуст­риализации монтажа.

Магистральные схемы целесообразно применять для питания силовых и осветительных нагрузок, распределенных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания группы ЭП, принадлежащих одной технологической ли­нии. При магистральных схемах одна питающая магистраль обслуживает не­сколько распределительных шкафов и крупные ЭП цеха. При магистральной схеме ЭП могут быть подключены в любой точке магистрали. Достоинством маги­стральной схемы являются: упрощение РУНН трансформаторных подстанций, высокая гибкость сети, дающая возможность перестановок технологического обо­рудования без переделки сети, использование унифицированных элементов (ши­нопроводов), позволяющих вести монтаж индустриальными метолами. Недостат­ком является их меньшая надежность по сравнению с радиальными схемами, так как при аварии на магистрали все подключенные к ней ЭП теряют питание. Од­нако введение в схему резервных перемычек между ближайшими магистралями значительно повышает надежность магистральных схем. Применение шинопро­водов постоянного сечения приводит к некоторому перерасходу проводникового материала.

Блок трансформатор – магистраль (БТМ) – разновидность магистральной схемы. В этом случае внутрицеховая сеть упрощается, так как цеховая КТП может быть выполнена без РУНН. Схемы БТМ широко применяют для питания цеховых сетей механических цехов машиностроительных предприятий с поточным произ­водством. Для обеспечения универсальности сети необходимо питающую магист­раль рассчитать на передачу всей мощности трансформатора, распределитель­ные шинопроводы – на максимальную расчетную нагрузку электроприемников, расположенных на обслуживаемых шинопроводом участках цеха. Согласно схемы БТМ следует проектировать с числом отходящих от КТП магистральных шинопро­водов, не превышающих числа установленных на подстанции трансформаторов. Магистральный шинопровод присоединяется непосредственно к выводам низкого напряжения трансформатора. Длина магистральных шинопроводов при их номи­нальной нагрузке и COSφ = 0,7 – 0,8 не должна превышать: 220м при номиналь­ном токе 1600А и 180м при номинальном токе 2500А. При питании от магистраль­ных шинопроводов одновременно силовых и осветительных нагрузок указанная предельная длина шинопроводов снижается примерно в 2 раза.

1. Расчет электрических нагрузок

Рассчитываем расчетный ток распределительного шкафа ШР1:

1) n_э = (∑P_н)²/ ∑n∙P²_нi = 220²/ 2∙110² = 2

2) К_{и гр} = ∑К_и∙Р_н/ ∑Р_н = 176/ 220 = 0,8

3) К_р = 1

4) Р_р = К_р∙∑К_и∙Р_н = 176 кВт

5) Q_P = 1,1∑К_и∙Р_н∙tgφ = 1,1∙ 176∙0,09 = 17,4 кВар

6) S_P = √Q²_p+P²_p = √176²+17,4² = 176,8 кВ∙А

7) I_p = S_p/ √3∙U_н = 176,8/ √3∙0,38 = 268,9 А

Рассчитываем расчетный ток распределительного шкафа ШР2:

1) n_э = (∑P_н)²/ ∑n∙P²_нi = (100+76)²/ (2∙50²+2∙38²) = 3,9

2) К_{и гр} = ∑К_и∙Р_н/ ∑Р_н = (0,8∙100+0,8∙76)/ 176 = 0,8

3) К_р = 1

4) Р_р = К_р∙∑К_и∙Р_н = (0,8∙100+0,8∙76) = 140,8 кВт

5) Q_P = 1,1∑К_и∙Р_н∙tgφ = 1,1∙ 176∙0,09 = 1,1∙140,8∙0,09 = 13,9 кВар

6) S_P = √Q²_p+P²_p = √140,8²+13,9² = 141,5 кВ∙А

7) I_p = S_p/ √3∙U_н = 141,5/ √3∙0,38 = 215,2 А

Рассчитываем расчетный ток для распределительного шкафа ШР3:

1) n_э = (∑P_н)²/ ∑n∙P²_нi = (51+24)²/ (3∙17²+3∙8²) = 5,3

2) К_{и гр} = ∑К_и∙Р_н/ ∑Р_н = (0,8∙51+0,8∙24)/ (51+24) = 0,8

3) К_р = 1

4) Р_р = К_р∙∑К_и∙Р_н = (0,8∙51+0,8∙24) = 60 кВт

5) Q_P = 1,1∑К_и∙Р_н∙tgφ = 1,1∙ 60∙0,75 = 49,5 кВар

6) S_P = √Q²_p+P²_p = √49,5²+60² = 77,8 кВ∙А

7) I_p = S_p/ √3∙U_н = 77,8/ √3∙0,38 = 118,3 А

1. Выбор цеховых ТП(КТП).

Для того, чтобы выбрать мощность трансформатора и КТП, необходимо найти общую нагрузку:

1) Находим общее значение потребляемой активной мощности:

Р_н = 220+100+76+51+24+138+123+172+12+101,4+168+258,5+30+20+47+3,6+10,12=

= 1554,62 Вт

2) Находим К_{и гр} :

К_{и гр} = ∑К_и∙Р_н/ ∑Р_н = =(176+80+60,8+40,8+19,2+19,32+17,22+24,08+1,68+14,196+20,16+36,19+3,6+3,4+

+6,58+1,26+2,024)/(220+100+76+51+24+138+123+172+12+101,4+168+258,5+30+20++47+3,6+10,12) = 0,33

3) Находим общее значение эффективного числа электроприемников:

n_э = (∑P_н)²/ ∑n∙P²_нi = (220+100+76+51+24+138+123+172+12+101,4+

+168+258,5+30+20+47+3,6+10,12)²/ (24200+5000+2888+867+192+3174+

+2521,5+3698+36+2570,5+3528+13364,5+450+200+2209+12,96+102,5) = 37,17

4) Находим по таблице расчетный коэффициент

К_р = 1,44

5) Находим расчетную активную мощность Р_р :

Р_р = К_р∙∑К_и∙Р_н = 1,44∙(176+80+60,8+40,8+19,2+19,32+17,22+24,08+1,68+14,196+20,16+36,19+3,6+

+3,4+6,58+1,26+2,024) = 758,17 кВт

6) Находим Расчетную реактивную мощность Q_P :

Q_P = ∑К_и∙Р_н∙tgφ = =1,76+0,8+0,608+30,6+14,4+9,66+29,3+40,93+2,8+24,1+34,2+61,5+8,3+5,44+11,2+

+2,1+4,6 = 282,29 кВар

7) Находим полную мощность S_P :

S_P = √Q²_p+P²_p = √282,29²+758,17² = 808,97 кВ∙А

Находим эффективное число трансформаторов:

N_min = P_max/ β_т∙S_т = 758,17/ 0,8∙1000 = 1,08

где β_т – коэффициент загрузки трансформатора, для ЭП второй группы надежности электроснабжения он равен 0,8.

Находим мощность трансформатора:

S_т = Р_max/ β_т∙N = 758,17/ 0,8∙1 = 947,71 кВ∙А

Рассчитываем мощность конденсаторной батареи:

Q_т = √(1,1∙β_т∙S_н∙N)² – Р²_р = √(1,1∙0,8∙1000∙1)² – 758,17² = 446,74 кВар – наибольшая реактивная мощность, которую может передать данный  трансформатор.

Находим мощность конденсаторной установки на стороне 0,4 кВ:

Q_нк = Р_р∙(tgφ₁ – tgφ₂) = 758,17∙(0,15 – 282,29/ 758,17) = -168,56 кВар

Так как найденное значение меньше 0, то потребности в конденсаторной установки нет.

Выбираем трансформатор ТМЗ-1000/ 10 со следующими техническими данными:

S_н = 1000 кВ∙А

Р_хх = 1,9 кВт

Р_кз = 10,8 кВт

U_кз = 5,5%

I_хх = 1,2%

Выбираем КТП хмельницкого завода трансформаторных подстанций марки КТП – 1000У1.

Хмельницкий завод трансформаторных подстанций (ХЗТП) выпускает унифицированную серию комплектных трансформаторных подстанций напряжением 6(10)/0,4 – 0,23 кВ, мощностью 400, 630 и 1000 кВ∙А, предназначенных как для внутренней установки КТП - 400У3; КТП - 630У3; КТП - 1000У3, так и для наружной установки КТП – 400У1; КТП – 630У1; КТП – 1000У1. КТП изготавливаются однотрансформаторные и двухтрансформаторные. КТП комплектуются силовыми трансформаторами типа ТМФ – 400/10У3 (масляные с баком повышенной прочности). КТП – 630 комплектуются трансформаторами типа ТМЗ – 630/10У3 (масляные с герметизированным баком), а также сухими трансформаторами типа ТСЗ – 630/10У3.

Для КТП – 1000 применяются трансформаторы типа ТМЗ – 1000/10У3, а также типа ТНЗ – 1000У3 (с негорючим жидким диэлектриком).

Применяемые для КТП – 630 и КТП – 1000 трансформаторы типов ТМЗ и ТНЗ аналогичны трансформаторам, применяемым для КТП – М Чиркикского трансформаторного завода.

Для ввода со стороны 6(10) кВ применяются шкафы типа ВВ – 1 и ВВ – 2. Шкаф типа ВВ – 1 предназначен для глухого кабельного ввода, он размещается непосредственно в баке силовых трансформаторов.

Вводное устройство типа ВВ-2 представляет собой металлический шкаф, в котором установлен выключатель нагрузки типа ВПН-17 с ручным приводом типа ПРА-17, а также силовые предохранители типа ПК-6(10).

Шкаф типа ВВ-2 может устанавливаться как слева, так и справа от трансформатора. Шкаф ВВ-2 присоединяется к выводам 6(10) кВ трансформатора с помощью шинного короба.

КРУ напряжением 0,4 кВ комплектуется из шкафов серии КБ, которые могут устанавливаться слева или справа от трансформатора. Шкаф ввода 0,4 кВ присоединяется к выводам 0,4 кВ трансформатора с помощью соединительного устройства (токопровода).

Автоматы серии АВМ и блоки серии БПВ имеют выдвижное исполнение. В конструкции шкафов КРУ 0,4 кВ предусмотрена механическая блокировка, не допускающая открытия двери при включенном аппарате. Автоматы, кроме того, имеют блокировку, исключающую возможность выкатывания его во включенном положении.

Включенное и отключенное положения выкатного автомата сигнализируются лампами, а положение рубильника отходящих линий определяется по положению рукоятки.

Автоматы размещены в ячейках, огражденных от других присоединений. Каждый автомат или блок предохранитель-выключатель снабжен замком. Управление автоматики производится с помощью рукояток или ключей, размещенных на дверцах шкафов.

1. Расчет сетей 0,4 кВ.

Производим расчеты I_р, S_н, I_п, I_пик, необходимые для дальнейшего выбора аппаратов защиты, токопроводов и другого электрооборудования.

Находим номинальный ток электроприемника:

I_н = P_н/ √3∙U_н∙cosφ∙η = 110/ √3∙0,38 = 167,3 А

где P_н – номинальная активная мощность, потребляемая электроприемником;

U_н – номинальное напряжение сети, к которой подключен электроприемник;

cosφ – коэффициент реактивной мощности(для термических установок равен 1)

η – коэффициент полезного действия.

Находим суммарный ток:

∑I_н = I_н1+I_н2+…+I_нn = 167,3+167,3 = 334,6 А

Пусковой ток находится по формуле:

I_пуск = I_н∙К_п = 24,4∙7 = 170,8 А

где К_п – кратность пускового тока, показывает, во сколько раз пусковой ток превышает номинальный в момент пуска электродвигателя.

Пиковый ток находится по формуле:

I_пик = I_{п max}+(∑I_н – К_и∙I_н) = 170,8+(46,8 – 0,14∙22,4) = 214,2 А

Выбор аппаратов защиты:

Для выбора предохранителя необходимо удовлетворение условий по номинальному напряжению U_н и току плавкой вставки I_{ном пл вст} - величина тока, при которой происходит разрушение плавкой вставки предохранителя.

Для термических установок номинальный ток плавкой вставки находится следующим образом:

I_{ном пл вст} ≥ I_н

Находим ток плавкой вставки для предохранителей камерных печей:

I_{ном пл вст} ≥ I_н = 167,3 А

Выбираем предохранитель типа ПН2-250 с номинальным током 250 А и номинальным током плавкой вставки 200 А.

Для электродвигателей ток плавкой вставки находится по формуле:

I_{ном пл вст} ≥I_пуск/ α = 270,75/ 2,5 = 108,3 А

где α – коэффициент, характеризующий условия пуска.

Выбираем предохранитель типа ПН2-250 с номинальным током плавкой вставки 250 А и током плавкой вставки 125 А.

Для группы электродвигателей номинальный ток плавкой вставки находится следующим образом:

I_{ном пл вст} ≥I_пик/ α = 214,2/ 2,5 = 85,68 А

где I_пик – пиковый ток.

Выбираем предохранитель типа ПН2-100 с номинальным током 100 А и номинальным током плавкой вставки 100 А.

Для защиты сварочного трансформатора ток плавкой вставки находится по следующей формуле:

I_{ном пл вст} ≥1,2∙I_н∙√ПВ = 1,2∙47,5∙√0,4 = 36,04 А

Выбираем предохранитель типа ПН2-63 с номинальным током 63 А и током плавкой вставки 40 А.

Основная характеристика плавких предохранителей – токо-временная зависимость – зависимость времени разрушения плавкой вставки от проходящего по ней тока.

Плавкие предохранители в первую очередь предназначены для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания.

Для выбора тепловых реле используем следующую формулу:

I_тр ≥ 1,15∙I_н = 1,15∙36,1 = 41,51 А

Выбираем тепловое реле типа ТРН – 60 с номинальным током реле 60 А и номинальным током теплового элемента 50 А.

Главный орган теплового реле – биметаллическая пластина, которая представляет собой 2 спаянных пластины из разных металлов с разным коэффициентом расширения при нагревании, которая при прохождении по ней тока определенной величины нагревается и изгибается в сторону пластины с меньшим коэффициентом расширения, отключая при этом силовой контакт. Тепловое реле предназначено для защиты электродвигателей от перегрузок, но не от токов короткого замыкания, т.к. оно быстрее разрушится, чем отключит защищаемую электрическую цепь.

Для выбора автоматических выключателей необходимо выполнение двух условий:

I_{ном т р}  ≥ 1,15∙I_н

I_{ном отс} ≥ 1,25∙I_пик

где I_{ном отс} – номинальный ток электромагнитного расцепителя.

I_{ном т р} ≥ 1,15∙14,7 = 16,9 А

I_{ном отс} ≥ 1,25∙79,87 = 99,83 А

Выбираем автоматический выключатель типа ВА51Г-31 с номинальным током 100 А и током расцепителя 100 А

Выбор проводников:

Для выбора сечения проводника необходимо выполнение условия

I_доп ≥ I_р/ К_п

где I_доп – длительно допустимый ток проводника, А

К_п = К₁∙К₂∙К₃

А также на соответствие с защитным аппаратом:

I_доп ≥ I_з∙К_з/ К_п

где I_з – ток защиты защитного аппарата

I_доп ≥ I_р/ К_п = 167,3/ 1,06 = 157,8 А

I_доп ≥ I_з∙К_з/ К_п = 200∙0,33/ 1,06 = 61,9 А

Выбираем провод АПВ-066 4(1х95) с I_доп = 176 А

Выбираем магистральный шинопровод:

i_рш = S_рш/ √3∙U_н∙L_ш = 808,97/ √3∙0,38∙47,3= 26,07 А – ток нагрузки на 1 м шинопровода

L_ш – длина до наиболее мощного потребителя от магистрали.

I_р = L_р∙i_рш = 47,3∙26,07 = 1233,11 А

I_н ≥ I_р = 1233,11А

Выбираем магистральный шинопровод ШМА4-1250

Выбираем распределительные шинопроводы:

Выбираем магнитные пускатели для вентиляторов. Условие выбора:

I_{ном гл кон} ≥ I_ном = 36,1

где I_{ном гл кон} – номинальный ток главных контактов.

Выбираем магнитный пускатель типа ПА-321 с номинальным током главных контактов 40 А.

Выбираем шкафы распределительные, к которым присоединены камерные печи (2 шт), сушильные камеры (2 шт), сушильные шкафы (2 шт).

Выбираем силовые шкафы

Расчет потерь напряжения:

Находим потери напряжения в трансформаторе:

Допустимые потери напряжения в нормальном режиме не должны превышать 5%, а в аварийном режиме – не более 10%:

∆U_доп % = 10 - ∆U_т

где ∆U_т – потери напряжения в трансформаторе.

∆U_т = β_т∙cosφ∙(U_a%+U_p%∙tgφ)

где U_a – активная составляющая напряжения К.З. трансформатора, находится по формуле:

U_a% = 10∙∆P_k/ S_ном = 10∙10,8/ 1000 = 0,108

где ∆P_к – потери короткого замыкания.

S_ном – номинальная мощность трансформатора.

U_p – реактивная составляющая напряжения трансформатора, находится по формуле:

U_p% = √U²_k% - U²_a% = √5,5² – 0,108² = 5,49

где U_k – потери напряжения короткого замыкания в трансформаторе.

Находим потери напряжения в данном трансформаторе:

∆U_т% = β_т∙cosφ∙(U_a%+U_p%∙tgφ) = 0,8∙0,89∙(0,108+5,49∙0,51) = 2,07

∆U_доп % = 10 - ∆U_т = 10 – 2,07 = 7,93

Находим потери напряжения в линии, питающей самый удаленный электроприемник:

∆U% = 10⁵∙P∙L∙(r₀∙cosφ+x₀∙sinφ)/ U²_н = 10⁵∙110∙0,0486∙(0,0338+0,0161∙0,1)/ 380² = 0,13

Расчет токов короткого замыкания.

Дано:

S_Г1,Г2 = 50 МВ∙А

S_Т1,Т2 = 40 МВ∙А

S_Т3,Т4 = 25 МВ∙А

X_d” = 0,2

U_k1,2 = 10,5%

U_k3,4 = 10,5%

L_вл = 24 км

L_кл = 1,9 км

I_р = 630 А

Х_р = 0,56

Решение:

Заменяем все элементы схемы индуктивным сопротивлением и составляем схему замещения:

Сопротивление генератора находится по формуле:

X*_d =  X_d”%∙S_б/ 100∙S_н

где S_б – базисная мощность (берем 100 МВ∙А)

X_d” – сверхпереходное сопротивление

Х₁ = Х₂ = X_d”%∙S_б/ 100∙S_н = 0,2∙100/ 100∙50 = 0,004

Сопротивление трансформатора находится следующим образом:

X* = U_k%∙S_б/ 100∙S_н

X₃ = X₄ = U_k%∙S_б/ 100∙S_н = 10,5∙100/ 100∙40 = 0,26

Сопротивление воздушной линии вычисляется по формуле:

X* = X₀∙L∙S_б/ U²_ср

где X₀ – сопротивление воздушной линии

Х₅ = Х₆ = X₀∙L∙S_б/ U²_ср = 0,4∙0,24∙100/ 37² = 0,7

Сопротивление токоограничивающего реактора находим по формуле:

X* = X_p∙S_б/ U²_ср

Х₇ = Х₈ = X_p∙S_б/ U²_ср = 0,56∙100/ 37² = 0,041

Х₉ = Х₁₀ = U_k%∙S_б/ 100∙S_н = 10,5∙100/ 100∙25 = 0,42

Сопротивление кабельной линии не учитываем, т.к. оно не влияет на результаты расчета тока короткого  замыкания.

Преобразуем схему замещения, упрощая ее, складывая сопротивления параллельно или последовательно. При последовательном соединении общее сопротивление будет равно сумме сопротивлений R_общ = R₁+R₂. При параллельном соединении сопротивление находится по формуле R_общ = (R₁∙R₂)/ (R₁+R₂):

Х₁₁ = (Х₁∙Х₂)/( Х₁+Х₂) = (0,004∙0,004)/ (0,004+0,004) = 0,002

Х₁₂ = (Х₃∙Х₄)/( Х₃+Х₄) = (0,26∙0,26)/ (0,26+0,26) = 0,13

Х₁₃ = (Х₅∙Х₆)/( Х₅+Х₆) = (0,7∙0,7)/ (0,7+0,7) = 0,35

Х₁₄ = (Х₇∙Х₈)/( Х₇+Х₈) = (0,041∙0,041)/ (0,041+0,041) = 0,0205

Х₁₅ = (Х₉∙Х₁₀)/( Х₉+Х₁₀) = (0,42∙0,42)/ (0,42+0,42) = 0,21

Затем полученную схему упрощаем, сложив последовательно Х₁₁ – Х₁₅, и получаем конечное сопротивление Х_экв:

Х_экв = Х₁₁+Х₁₂+Х₁₃+Х₁₄+Х₁₅ = 0,002+0,13+0,35+0,0205+0,21 = 0,71

Находим базисный ток:

I_б = S_б/ √3∙U_б = 100/ √3∙10 = 5,77 кА

где U_б – напряжение участка, на котором произошло короткое замыкание.

Находим действующее значение тока I_к:

I_к = I_п0 = I_∞ =  I_б/ Х_экв = 5,77/ 0,71 = 8,13 кА

где I_п0 – действующее значение периодической составляющей в нулевой момент времени.

I_∞ - действующее значение установившегося тока.

Находим ударный ток i_у:

i_y = √2∙K_y∙I_п0 = √2∙1,8∙8,13 = 20,69 кА

где К_у – ударный коэффициент, берем из таблицы.

Находим мощность короткого замыкания S_k:

S_k = S_б/ Х_экв = 100/ 0,71 = 140,8 кВ∙А

7.Выбор высоковольтного оборудования:

Для выбора кабеля выше 1 кВ необходимо соблюдение 3 условий:

1)по экономической плотности тока F_э ≥ I_р/ Y_э , где Y_э – экономическая плотность тока, берется из таблицы.

2)по максимальному току I_m = 1,4∙S_н/ √3∙U_н

где 1,4 – коэффициент перегрузки.

3)по термической стойкости F = √B_k/ C , где В_к – тепловой импульс

F_э ≥ I_р/ Y_э = 57,8/ 1,4 = 41,2 мм²

I_р = S_p/ √3∙U_н = 1000/ √3∙10 = 57,8 А

I_м = S_н∙1,4/ √3∙U_н = 1000∙1,4/ √3∙10 = 80,92 А

B_к = I²_∞∙(t_отк+t_a) = (10³∙8,13)²∙(0,6+0,01) = 4.03∙10⁶ А²/c

F = √B_k/ C = √40,3∙10⁶/ 100 = 63,49 мм²

Выбираем кабель ААШ_вУ 10-3х70 с I_доп = 165 А

Выбираем масляные выключатели:

Тип масляного выключателя ВПН-10-20

Выключатели нагрузки:

Тип выключателя нагрузки ВНД -10/400

Предохранители:

Тип предохранителя ПК3-10-80/50-80-20У3

Выбор разъединителей:

Тип разъединителя РВФ

Выбор изоляторов: