Характеристика городских сетей

· I - действующее значение установившегося тока КЗ (для проверки аппаратуры на термическую стойкость).

Принимаем базовые напряжения:

U_Б1=U_ср1=115, кВ;

U_Б2=U_ср2=10,5, кВ;

U_Б3=U_ср3=0,4, кВ.

Определим базовые токи энергосистемы по формуле:

=5.02, кА;

=55, кА;

=1445, кА.

Получаем следующие данные для расчётов токов КЗ для точек К1, К2, К3 (в именованных единицах приведённых к базовому напряжению U_Б3=0.4 кВ):

х_с=0,000036, Ом;

х_тр1=0,000677, Ом; r_тр1=0,000031, Ом;

х_л2=0,000165984, Ом; r_л2=0,000693728, Ом;

х_л4=0,00003584, Ом; r_л4=0,000198464, Ом;

х_л6=0,00003072, Ом; r_л6=0,000170112, Ом;

х_л8=0,00004736, Ом; r_л8=0,000262272, Ом;

х_л10=0,00002432, Ом; r_л10=0,000134688, Ом;

х_тр2=0,0136, Ом; r_тр2=0,003392, Ом;

х₁₂=0,00014, Ом; r₁₂=0,000010192, Ом;

r_конт=0,024, Ом.

Получаем значение тока КЗ в точках К1:

_К1 =7,118, кА.

Получаем значение тока КЗ в точке К2, К3:

_{К2, К3}=7,134, кА.

При расчёте токов КЗ в остальных точках переходим к относительным единицам.

Получаем следующие данные для расчётов токов КЗ для остальных точек (в относительных единицах):

х_с=0,22, Ом;

х_тр1=4,2, Ом;

х_л2=3,93270067, Ом; r_л2=0,94095292, Ом;

х_л4=1,12508001, Ом; r_л4=0,20317472, Ом;

х_л6=0,9643543, Ом; r_л6=0,17414976, Ом;

х_л8=1,48680358, Ом; r_л8=0,26848088, Ом;

Выбранные типы предохранителей проверяются по условиям селективности при КЗ.

К_отс - коэффициент отстройки равен 1.1 - 1.25, учитывающий разброс величины срабатывания и возможную погрешность в расчете токов КЗ.

Ток плавкой вставки предохранителей F1 и F2 на ТП №29 определяется по формуле:

,(А)

Получаем:

, А.

Принимаем ток плавкой вставки предохранителей, =80 А и =80 А.

Номинальный ток отключения предохранителя ПКТ103-10-80-20 I_откл =20 кА, что больше I_КЗ=4,29 кА [5].

Время отключения тока короткого замыкания равного I_КЗ =4.29 кА составляет при кратности:

=53,6;

=0.01с [5].

При КЗ в точке К3 (=7,134 кА) ток через предохранители F1 и F2 составит [5]:

,(А)

Получаем:

=285, А.

При такой величине тока КЗ предохранитель ПКТ103-10-80-20 с плавкой вставкой на 80 А сработает через t_откл =7 с [5].

На стороне 0.4 кВ ТП за трансформатором устанавливаются автоматические выключатели QF1 и QF2 типа «Электрон» (ЭО16В). Выбор уставок тока срабатывания автоматических выключателей описан в главе №2 параграфе 2.8.1.

Ток уставки электромагнитного расцепителя (без выдержки времени - отсечка) принимаем по формуле [5]:

,(А). (3.3)

Получаем:

, А.

Для автоматических выключателей ЭО16В I_{макс откл}=45 кА, что > =7,134 кА.

Принимаем ближайшую большую величину уставки равную 1600 А, кратность /I_р составляет:

.

Время отключения автоматического выключателя при кратности тока 4 составляет: 0.06-0.09 с (отсечка); 0.25 - с выдержкой времени электромагнитного расцепителя [5].

Таким образом, условия трехкратного запаса по времени для обеспечения селективности двух защит (F1, F2 и QF1, QF2) выполняются: 7 с у F1 и F2 и 0.25 с для QF1 и QF2.

На отходящих линиях 0.4 кВ ТП и для защиты питающих сетей жилых зданий используются предохранители типа ПН-2.

Для предохранителей F3 и F4 возможный минимальный ток - это ток в точке К1 =7,118 кА.

Произведём проверку по надёжности срабатывания:

.

Номинальный ток плавких вставок F5, F6 определяется как:

,(А)

, А.

Принимаем: I_{вст.ном}=150, А.

Надежность срабатывания защиты в соответствии с [5] обеспечивается, если минимальный ток КЗ (ток в конце защищаемого участка сети) не менее чем в 3 раза превосходит номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Ток плавкой вставки предохранителей F3 и F4:

, А.

Для сохранения селективности ринимаем: =400, А.

При возникновении КЗ на выводах предохранителей F3 и F4 кратность составляет:

.

При этом время отключения предохранителей F3 и F4 t_откл =0.01 секунды. Селективность работы F3, F4 и QF1, QF2 обеспечена, так как 0,25/0,06=4,1.

Время отключения предохранителей F5 и F6 t_откл =0.01 секунды при КЗ в точке К1.

Время отключения предохранителей F3 и F4 t_откл =0.08 секунды при КЗ в точке К1.

Таким образом при КЗ в точке К1 через время t_откл=0.01 секунды произойдет расплавление плавкой вставки предохранителя F6. Если КЗ по каким-либо причинам не было отключено (попадание посторонних предметов или неквалифицированные действия обслуживающего персонала) предохранителем F6, то через время t_откл =0.08 секунды после начала КЗ произойдёт расплавление плавкой вставки предохранителя F4 и так далее до выключателя Q2 на ПС 110/10 кВ.

На ГПП защита трансформатора, шин 10кВ и отходящих линий, а также схема АВР выполнена на базе цифровой интегрированной защиты НТЦ «Механотроника» действующая в случае повреждения на шинах 10 кВ на отключение вводного масляного выключателя, в случае повреждения фидерной линии 10кВ на отключение фидерного масляного выключателя, в случае пропадания напряжения на одном из вводов на переключение, а также в случае повреждения в трансформаторе передает телеотключающий импульс на районную подстанцию и в бестоковую паузу производит отключение отделителя.

3.2 Цифровая интегрированная защита и автоматика распределительных сетей

В последнее время происходит интенсивное развитие микропроцессорной техники, которая всё более широко внедряется в энергетике. Рассмотрим цифровую интегрированную защиту и автоматику в распределительных сетях города.

Комплексные цифровые автоматические устройства на микропроцессорной элементной базе интегрированной защиты и противоаварийной автоматики, предназначенные для распределительных сетей напряжением 6-35 кВ, разрабатываются научно-производственной фирмой (НПФ) «Радиус» НИИ «Зенит» (г. Зеленоград) и научно-техническим центром (НТЦ) «Механотроника» (г. Санкт-Петербург). Они характеризуются высокими показателями технического совершенства и обладают широкими информационными и сервисными функциями, свойственными техническим средствам обработки информации цифровой вычислительной техникой.

НТЦ «Механотроника» - первое российское предприятие по разработке и производству микропроцессорных устройств релейной защиты, управления и противоаварийной автоматики для электрических сетей от 0,4 до 35 кВ.

Высококвалифицированные специалисты НТЦ «Механотроника» имеют многолетний опыт разработки и выпуска цифровых устройств управления и автоматики для промышленности. Разрабатываемая продукция выпускается заводами «ЛЭМЗ» и «Электронмаш», которые имеют современное европейское технологическое оборудование по производству цифровой техники для промышленности и энергетики.

Разработки цифровых устройств РЗА проводятся НТЦ «Механотроника» по заданиям РАО «ЕЭС России», РАО «Газпром», предприятий МинАтома, железных дорог, в них принимают участие специалисты ведущих российских предприятий и энергосистем.

В разработках реализуются как традиционные решения, принятые в отечественной электроэнергетике, так и новые требования, не имеющие мировых аналогов.

Проектными организациям проводятся работы по привязке цифровых РЗА НТЦ «Механотроника» к ячейкам КРУ и КТП московского и самарского заводов «Электрощит», минского электротехнического завода и других предприятий, выпускающих распределительные устройства.

Цифровые РЗА НТЦ «Механотроника» не уступают многим зарубежным аналогам по техническим и эксплуатационным характеристикам, при этом их стоимость существенно ниже.

Серийный выпуск и промышленная эксплуатация изделий начаты в 1996 году. Первыми потребителями цифровых РЗА НТЦ «Механотроника» являются: «Ленэнерго», «Колэнерго», «Камчатэнерго», «Лентрансгаз», ЛАЭС, «Воронежэнергоавтоматика», «Комиэнерго», Октябрьская Ж.Д., ЛенМетрополитен.

В микропроцессорный блок релейной защиты заложены следующие функции:

направленной трехступенчатой максимальной токовой защиты

защиты с комбинированным пуском по напряжению

направленной защиты от однофазных замыканий на землю

защиты от несимметрии и от обрыва фазы питающего фидера

индивидуальной защиты минимального напряжения

логической защиты шин

определение направления мощности

определение места повреждения

резервирование отказов выключателя

двукратное автоматическое повторное включение

автоматическое включение резерва с восстановлением

схемы нормального режима

выполнение команд от внешних защит

автоматическое осциллографирование аварий

самодиагностика

БМРЗ предназначен для защиты и управления вводных и секционных выключателей, воздушных и кабельных линий электропередачи, трансформаторов до 6,3 МВА, электродвигателей 6-10 кВ, мощностью до 4 МВт, пунктов секционирования и сетевого автоматического включения резерва.

БМРЗ - цифровое устройство, не уступающее мировым стандартам, построено на самой современной элементной базе, осуществляет весь комплекс защит присоединения и, обеспечивая простоту и надежность в эксплуатации, не требует специального технического обслуживания.

Гибкая аппаратно-программная архитектура БМРЗ позволяет адаптировать устройство к индивидуальным требованиям каждого заказчика.

На базе БМРЗ легко создаются любые сетки вторичных схем. БМРЗ может управлять одним или несколькими коммутационными аппаратами (выключателями) со стандартными схемами управления, а также выключателями типа ВВ-ТЭЛ. Обеспечивается контроль положения, исправности и ресурса выключателя.

Связь БМРЗ c АСУ позволяет дистанционно вести настройку БМРЗ, измерения, управление и контроль присоединения.

Во время работы блок осуществляет автоматическую самодиагностику и выдает сигнал при обнаружении неисправности. Расширенная проверка работоспособности блока может быть произведена оператором в режиме “Тест”.

Память блока, после снятия питающего напряжения, обеспечивает хранение уставок и конфигурации защит в течение всего срока службы. Хранение параметров девяти последних аварийных событий, информации об общем количестве, а также о времени пусков и срабатываний защит, количестве отключений выключателя и циклов АПВ обеспечивается, без питания, в течение 200 часов.

Смена конфигурации защит, блокировок и уставок осуществляется с санкционированным доступом с пульта блока или дистанционно.

При срабатывании защиты автоматически фиксируется осциллограмма действующих значений 5 аналоговых сигналов и временная диаграмма 8 дискретных сигналов. Длина осциллограммы 9 с, предыстория - 1 с, дискретность - 10 мс.

Имеется возможность организации технического учета электроэнергии в комплекте со счетчиком с телеметрическим выходом.

Автоматика

Местное и дистанционное управление выключателем

Блокировка многократных включений

Логическая защита шин

УРОВ

Выполнение команд от внешних защит: АЧР/ЧАПВ, дифференциальных защит трансформатора и шин, дуговой защиты

Автоматическое и дистанционное переключение двух программ уставок.

Измерения и контроль

Фазные токи

Максиметр фазного тока

Активная и реактивная составляющие тока прямой последовательности

Линейные или фазные напряжения

Активная и реактивная мощность

Частота

Ток и напряжение нулевой последовательности

Ток и напряжение обратной последовательности

Счетчик аварийных отключений

Суммарный ток отключений по фазам

Счетчик пусков и срабатываний каждой защиты

Счетчик успешных и неуспешных циклов АПВ

Преобразователи выполняют функции гальванической развязки и масштабирующего преобразования переменного тока в переменное напряжение. Основное назначение - работа в точной измерительной аппаратуре вместо измерительных трансформаторов тока.

Схема преобразователя содержит трансформатор тока и активный преобразователь ток-напряжение, а также схему тестирования. Конструктивно преобразователи выполнены в виде печатной платы с элементами, помещенной в пластиковый корпус. Подключение преобразователей осуществляется пайкой к контактным площадкам печатной платы. Входы сильноточных модификаций преобразователей выполнены изолированным проводом сечением 2,5 мм².

Преобразователи выполняют функции гальванической развязки и масштабирующего преобразования переменного напряжения в переменное напряжение. Основное назначение - работа в точной измерительной аппаратуре вместо измерительных трансформаторов напряжения.

Схема преобразователя содержит трансформатор тока и активный преобразователь ток-напряжение, а также схему тестирования (опционно). Конструктивно преобразователи выполнены в виде печатной платы с элементами, помещенной в пластиковый корпус. Подключение преобразователей осуществляется пайкой к контактным площадкам печатной платы.

Блок питания комбинированный БПК-2

Назначение

Блок питания комбинированный БПК-2 предназначен для питания аппаратуры релейной защиты и автоматики выпрямленным оперативным током на подстанциях без аккумуляторных батарей.

БПК-2 обеспечивает заряд блока конденсаторов для управления катушкой отключения выключателя.

БПК-2 получает питание от одного или двух трансформаторов напряжения (или трансформаторов собственных нужд), а также от трансформаторов тока защищаемого присоединения.

Возможности

Питание оперативным выпрямленным током устройств релейной защиты линий (6-10)кВ, в том числе микропроцессорных.

Заряд накопительной электрической емкости выпрямленным током ограниченной величины до номинального значения напряжения =400 В. Сигнализация снижения напряжения заряда замыканием контактов сигнального реле.

Обеспечение надежной работы при изменении входного напряжения от 50% до 120% от его номинального значения без использования питания от трансформаторов тока. При снижении входного напряжения ниже 50% от его номинального значения - обеспечение надежной работы с использованием питания от трансформаторов тока в диапазоне входного тока от 7А до 150А.

Блок микропроцессорный центральной сигнализации БМЦС

Назначение и область применения

БМЦС предназначен для применения в системах центральной сигнализации электрических подстанций, оборудованных цифровыми или электромеханическими устройствами РЗА, в различных отраслях ТЭК и промышленности.

БМЦС позволяет собрать, обработать, наглядно отобразить и оперативно передать информацию о состоянии объекта, а также быстро и удобно изменить конфигурацию системы сигнализации.

Функции

Прием и отображение аварийной сигнализации с обеспечением повторности действия;

Прием и отображение предупредительной сигнализации, в том числе с центральной выдержкой времени, с обеспечением повторности действия;

Прием и отображение сигналов от отдельных датчиков;

Передача информации об изменении состояния сигнальных контактов;

Выдача сигналов обобщенной сигнализации: “Авария”,“Предупредительный”,“Звонок”,“Сирена”,“Отказ БМЦС”;

Непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностика) в течение всего времени работы;

Технические возможности

Прием и индикация 32 входных сигналов, в том числе прием групповых сигналов от шинок ШЗА, ШЗП1, ШЗП2, ВШ (аналог реле импульсной сигнализации).

Прием как импульсных, так и длительных сигналов.

Регистрация событий.

Встроенное звуковое сигнальное устройство.

Местное и дистанционное квитирование сигналов.

Программная регулировка выдержки времени на пуск каждого входа.

Местный и дистанционный ввод уставок и конфигурации.

Санкционированный доступ к изменению уставок и конфигурации.

Режим ручного тестирования.

Связь по двум стандартным последовательным каналам связи RS 232 и RS 485.

Включение в АСУ в качестве подсистемы нижнего уровня.

БМЦС запоминает не менее 100 событий. В регистре фиксируются тип событий и астрономическое время их наступления. Разрешающая способность по времени не более 10 мс. В каждом канале предусмотрен счетчик событий, увеличивающийся на единицу при каждом событии.

При отсутствии оперативного тока длительность хранения набора уставок, а также программируемой конфигурации в памяти блока - неограничена, аварийной информации - не менее 200 часов. При наличии оперативного тока длительность хранения информации не ограничена.

Блок может размещаться на дверце релейного шкафа или панели и удобен при установке и монтаже. Габаритные размеры, не более: 230*205*250 мм. Вес блока не более 5 кг.

Разработка выполнена по техническому заданию и при участии ЦСРЗА “Ленэнерго” и СУ “ЛенОЭГ” согласованному РАО “ЕЭС России” и РАО “Газпром”.

Блоками БМРЗ оснащаются ячейки КРУ Московского и Самарского заводов «Электрощит». БМРЗ используются на распределительных подстанциях, тяговых подстанциях железных дорог, компрессорных станциях РАО «Газпром», тепловых и атомных электростанциях, на промышленных предприятиях, метрополитене и других объектах.

Производственные мощности НТЦ “Механотроника” совместно с заводами “ЛЭМЗ” и “Электронмаш” позволяют выпускать до 5 тысяч устройств в год.

Использование цифровой интегрированной защиты и автоматики распределительных сетей позволяет увеличить качество контроля процессов, протекающих в системах электроснабжения, повысить уровень надёжности электроснабжения всех потребителей электроэнергии особенно наиболее ответственных потребителей, вести контроль и своевременно реагировать на изменение параметров качества электроэнергии, поддерживая эти показатели в рамках ГОСТ 13109-97, уменьшить время ликвидации повреждений, за счёт более быстрого обнаружения места повреждения и т.д.

электрический трансформаторный город напряжение

Список использованной литературы

1. Козлов В.А. Городские распределительные электрические сети. - Л.: «Энергоиздат», 1982.

2. Козлов В.А. Электроснабжение городов. Л.: «Энергоатомиздат», Ленинградское отделение, 1988. - с изменениями и дополнениями.

3. ПУЭ. 6 издание. Дополненное с исправлениями. - М.: ЗАО «Энергосервис», 2000. Козлов В.А., Библик Н.И. Справочник по проектированию электроснабжения городов. - Л.: «Энергоатомиздат», 1986.

4. Тулчин И.К., Нудлер Г.И. Электрические сети и электроснабжение жилых и общественных зданий. - М.: «Энергоатомиздат», 1990.

5. Акимкин А.Ф., Антипов К.М. Инструкция по проектированию городских электрических сетей.

6. Фёдоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. - М.: «Энергоатомиздат», 1986.

7. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: «Энергия», 1979.

8. Электротехнический справочник: в 3 томах. Раздел 46 Электроснабжение городов и населённых пунктов, раздел 56 Электрическое освещение (под общей редакцией профессоров МЭИ: И. Н. Орлова (главный редактор) и другие) 7-е изд., испр. и доп. - М.: «Энергоатомиздат», 1988.

9. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: «Энергоатомиздат», 1989.

10. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: «Энергоатомиздат», 1989.

11. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. - М.: «Энергия», 1987.

12. .Базуткин В.В. и др. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах. - М.: «Энергоатомиздат», 1996.

13. РД 34.20.185-94 «Инструкция по проектированию городских электрических сетей» с изменениями и дополнениями, утвержденные Приказом Минтопэнерго РФ от 29.06.99 № 213

14. СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение»

15. Стольников В.Н. Методические указания по организационно-экономической части дипломного проекта. - М.: Изд. «МГОУ», 1988.

16. Павлов С.П., Наумов В.В., Качалов А. Г. Безопасность и экологичность проектных решений. Методические указания по дипломному проектированию. - М.: Изд. «МГОУ», 1997.

17. Правила эксплуатации электроустановок потребителей (5-е издание, с дополнениями и изменениями) - М.: «Энергосервис», 2000.

18. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения. - М.: «Высшая школа», 1985.

19. Дарьялов А.Ф., Овчаренко Н.И. Микропроцессорная релейная защита и автоматика электрических систем. - М.: Изд. «МЭИ», 2000.

20. Овчаренко Н.И. Релейная защита и автоматика комплектных распределительных устройств. В книге Комплектные электротехнические устройства. Справочник в трех томах. Том 1 - КРУ. Часть 2. - М.: «Информэлектро», 1999.

21. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - Л.: «Энергоатомиздат», 1985.

22. Электронная библиотека нормативных документов по строительству. Декабрь 2002г.

Размещено на Allbest.ru

...