Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Электрическая энергия - основной вид энергии, применяемой на горных предприятиях, а поэтому предмет «Электроснабжение» является одним из главных при подготовке будущих специалистов электромеханического профиля.

В данном предмете изучают особенности эксплуатации и конструктивного исполнения пускозащитной аппаратуры на напряжение до 1 кВ и выше 1кВ. Современные предприятия оснащены высокоэффективными механизированными комплексами.

Основным направлением развития системы электроснабжения является совершенствование способов получения, преобразования, передачи распределения и использования энергоресурсов или энергии различных видов. Повышение КПД всех энергоустановок и уменьшение их экологического влияния.

1. Характеристики потребителей электроэнергии и определение категории надёжности электроснабжения

Электроприёмники в РММ цеха №1 такие как станы, насосы, вентиляторы, краны, прессы можно охарактеризовать по роду тока, частоте, напряжению, мощности, коэффициенту мощности, степени симметрии, линейности, требованиям к качеству электроэнергии, режимам работы.

По роду тока электроприёмники участка работают на трёхфазном-(двигатели), двухфазном-(сварочный трансформатор), однофазном-(освещение) переменном токе.

По напряжению. Электроприёмники участка эксплуатируются в сети низкого напряжения с линейным напряжением 0.38 кВ.

По частоте. Промышленная частота 50 Гц.

По установленной мощности. Установленная мощность - это сумма номинальных мощностей группы электроприёмников.

По коэффициенту мощности. Коэффициент мощности делят на высокий, средний и низкий. Электроприёмники данного участка работают с высоким и средним и низким коэффициентами мощности.

По степени симметрии и линейности. Все электроприемники симметричны в цепи сохраняется синусоидальность

По режиму работы.

Продолжительный режим работы характеризуется работой оборудования продолжительное время. Температура рабочих частей достигает установившегося значения не превышающего допустимого. На данном участке в этом режиме работают: вентиляторы, насосы.

Кратковременный режим работы характеризуется небольшим по времени работы периодом и длительности паузы с включением от сети. Температура не успевает достигнуть установившегося значения за время включения, а за время отключения снижается до температуры окружающей среды. На данном участке в этом режиме работает сварочный пост.

Повторно-кратковременный режим работы характеризуется кратковременным режимом работы, чередующимся с паузами. Температура рабочих частей не успевает достигнуть установившейся температуры, а за время паузы не успевает снизиться до температуры окружающей среды. На данном участке в этом режиме работает кран-балка

Данный участок относится ко второй категории электроснабжения, так как содержит приёмники, перерыв в работе которых приведёт к массовому недовыпуску продукции, простою рабочих мест, механизмов и транспорта.

Требования, предъявляемые к данной категории: рекомендуется два источника питания, перерыва в электроснабжении допускается на время, необходимое для переключения на резервный источник питания действиями дежурного персонала или выездной бригады. Возможно питание от одного трансформатора, так как на предприятии имеется централизованный резерв трансформаторов. Перерыв в электроснабжении допускается не более одних суток.

1.1 Анализ электрических нагрузок

Для правильного анализа работы потребителей используют графики электрических нагрузок, показывающие изменение мощности от времени, каждая отрасль предприятия имеет свой собственный график в зависимости от технических процессов производства.

Выравнивание графика целесообразно для предприятия, так как при этом уменьшается плата за установленную мощность, сети разгружаются от пиковых нагрузок, то есть, уменьшаются потери мощности. Пик нагрузки участка приходится на утро с 6 до 11 часов, продолжительность которого составляет 5 часов. Минимум потребляемой мощности приходится на ночь с 20 до 6 часов утра.

Основные мероприятия по регулированию графика нагрузок:

широкое использование запасенных материалов, запасенной энергии (водонапорной башни, газовые турбины, маховые колеса);

смещение времени работы оборудования, часов максимума нагрузки на другие часы суток, если оборудование имеет краткосрочную суточную нагрузку;

применение различных аккумулирующих устройств;

отключение в часы максимума нагрузки оборудования работать по непрерывному графику в течении суток;

временное отключение вспомогательного оборудования;

рассредоточение во времени пусков крупных приемников электроэнергии;

смешение перерывов в работе.

Определяется число часов использования максимума нагрузки.

, (1) 1

где W- годовой расход активной электроэнергии, %•ч;

P_max - максимальная нагрузка, кВт

По годовому графику определяется количество потребляемой электроэнергии

W_A=P₁·t₁+ P₂·t₂+…+ P₅·t₅ (2) 1

W_A=100•2000+98•1000+96•930+90•1100+82•3660=768400%

Характер графика зависит от режима работы оборудования и технологического процесса. График определяется соотношением между мощностями отдельных электроприемников, временем начала и окончания смен, а так же перерывов в работе.

2. Выбор рода тока и напряжения

На основании характеристик приемников электроэнергии, выбирается цеховая сеть напряжением 380В, переменного тока промышленной частоты. Распределительная сеть предприятия выполнена на напряжение 6кВ.

3. Расчет электрических нагрузок

Расчёт электрических нагрузок выполняется для выбора элементов электроснабжения (трансформаторов, автоматических выключателей, предохранителей, проводов, кабелей и др.). Расчёт проводится методом упорядоченных диаграмм, который позволяет вычислить расчётный максимум нагрузки оборудования, работающего в различных режимах с разными коэффициентами использования.

Рассмотрим расчет группы электроприемников на примере узла ШРА-2.

Записывается группа электроприемников.

Определяем число электроприемников в группе

Станок фрезерный n1 = 1

Станок сварочный n2 = 6

Станок заточный n3 = 8

Станок фрезерный n4 = 7

Прессы n5 = 3

Станок шлифовальный n6 = 1

Определяем приемники с наибольшей и наименьшей мощностью

Pmin1 = 20 кВТ, Pmax1 = 20кВТ

Pmin2 = 10 кВТ, Pmax2 = 20 кВТ

Pmin3 = 15 кВТ, Pmax3 = 26 кВТ

Pmin4 = 3 кВТ, Pmax4 = 10 кВТ

Pmin5 = 0.6 кВТ, Pmax5 = 2.8 кВТ

Pmin6 = 3.2 кВТ Pmax6 = 3.2 кВТ

Коэффициент использования Ки и коэффициент мощности cos берется из справочной таблицы для данной группы электроприемников. Через cos определяется tg 1

Станок фрезерный Ки = 0,1 cos = 0,5 tg = 1,7

Станок сварочный Ки = 0,1 cos = 0,5 tg = 1,7

Станок заточный Ки = 0,1 cos = 0,5 tg = 1,7

Станок фрезерный Ки = 0.1 cos = 0,5 tg = 1,7

Прессы Ки = 0,25 cos = 0,65 tg = 1,16

Станок шлифовальный Ки = 0,1 cos = 0,5 tg = 1,7

Рассчитывается среднесменная мощность

Pсм = РнКи (3) 1

Pсм1 = 20·0,1 = 2 кВТ,

Pсм2 = 80·0,1 = 8 кВТ

Pсм3 = 181·0,1 = 18.1 кВТ,

Pсм4 = 50·0,1 = 5 кВТ,

Pсм5 = 5·0,25 = 1.25 кВТ

Pсм6 = 3.2·0,1 = 0.32 кВТ

Рассчитываем среднесменную реактивную мощность

Qсм = Pсм·tg (4) 1

Qсм1 = 2·1,7 = 3.4 квар,

Qсм2 = 8·1,7 = 13.2 квар,

Qсм3 = 18.1·1,7 = 30.8 квар,

Qсм4 = 5·1,7 = 8.5 квар,

Qсм5 = 1,25·1,16 = 1.5 квар,

Qсм6 = 0.32·1,7 = 0.6 квар,

Рассчитываем нагрузку узла ШРА-2.

Количество приемников в узле n = 26.

Рассчитываем общую суммарную мощность всех приемников в узле

Pном.общ.=Pном (5) 1

Pном.общ= 20+80+181+50+5+4 = 340 кВТ

Рассчитываем модуль силовой сборки

(6) 1

Рассчитываем сумму всех активных мощностей

Pсм = Pсм1+Pсм2+Pсм3+Pсм4+Pсм5+Pсм6 (7) 1

Pсм = 2+8+18.1+5+1.25+0.33 = 34.7 кВТ

Рассчитываем сумму всех реактивных сменных мощностей

Qсм = Qсм1+Qсм2+Qсм3+Qсм4+Qсм5+Qсм6 (8) 1

Qсм = 3.4+13.2+30.8+8.5+1.5+0.6 = 58 квар

Рассчитываем коэффициент использования для узла

(9) 1

Рассчитываем tg, а через него найдем коэффициент мощности cos

(10) 1

cos = 0,5

Находим эффективное число электроприемников в узле

Если n?5, а m?3, то nэ рассчитывается по формуле

nэ = n (11) 1

Если m>3, а Ки ? 0,2, то nэ рассчитывается по формуле

(12) 1

Т.к. m>3, а Ки ? 0,2,

Находим коэффициент максимума

Т.к. n=4, а Ки=0.1 то Км=3 1

Определим расчетную мощность узла

Pр=KмPсм (13) 1

Pp=4*340=1360 кВТ

Определим реактивную расчетную мощность узла

Если n?10 то реактивную мощность определяем по формуле

Qp = Qсм (14) 1

Если n<10 то реактивную мощность определяем по формуле

Qp=1.1·Qсм (15) 1

Qp=100 квар

Определим полную расчетную мощность узла

(16) 1

Определяем расчетный ток узла

(17) 1

4. Расчет и выбор цеховой сети

4.1 Выбор цеховой сети

Электроснабжение проектируемого участка осуществляется по радиальной схеме, которая выполнена с использованием распределительных устройств высокого напряжения. Применяется когда нагрузки рассредоточены от источника питания. Достоинства схемы выражаются в высокой надежности (любое повреждение отключается своим защитным аппаратом, резервирование выполняется применением трансформаторных КПТ с установкой АВР на секционном выключателе. Недостатки малая гибкость и высокая стоимость (большое количество проводниковых материалов и аппаратов). Схема применяется для любой категории электроприемников. электроснабжение ток реактивный

4.2 Выбор предохранителей

Предохранитель - аппарат для защиты электрических установок от токов короткого замыкания.

Рассчитаем номинальный ток станка заточного

[1]

Где Pн-номинальная мощность приемника ,кВт;

Uн-номинальное напряжение,кВт;

з- кпд для двигательной нагрузки

Рассчитаем пусковой ток крана ввода1

Где л-кратность пускового тока:

л= 5-двигательная нагрузка;

л= 3-печи,трансформаторы,выпрямители;

л= 1-освещение.

Рассчитаем ток плавкой вставки предохранителя

[3]

Где а-коэффициент снижение пускового тока:

а= 2,5-обычный пуск приемников;

а= 1,6-тяжелый пуск приемников

[2]

Выберем предохранитель НПН2 с соответствующим током плавкой вставки и номинальным током

,

Аналогично рассчитываются предохранитель для остальных приемников, а расчетные данные сводятся в таблицу1.

Таблица 1 - Выбор предохранителей

Кран	70	236	1180	472	ПН2	630	400
Вентилятор	1,5	3	15	6	НПН2	63	6
Агрегат отоп.	1	1,77	9	2,5	НПН2	63	6
	2,8	5	25	10	НПН2	63	6
Станок зат.	20	68	340	136	ПН2	250	80
Станок ток.	20	68	340	136	ПН2	250	80
	25	85	425	170	ПН2	250	100
Станок	25	85	425	170	ПН2	250	100
Вентилятор	1,5	3	15	6	НПН2	63	6
Станок шлиф.	10	34	170	68	ПН2	100	40
Вентилятор	1,5	3	15	6	НПН2	63	6
	7	14	70	28	НПН2	63	16
Агрегат	1	1,77	9	3	НПН2	63	6
	1,5	2,66	13	5	НПН2	63	6

4.3 Выбор автоматических выключателей

Автоматический выключатель предназначен для автоматического размыкания электрической цепи при перегрузках, коротких замыканиях, и понижениях напряжения, а так же для редких включений и отключений. Уставка тока мгновенного срабатывания теплового расцепителя принимается по току расчетному

Установка тока мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя в

Рассчитаем пиковый ток Итого ШРА 2

[5]

Где I'пуск-наибольший пусковой ток двигателя, входящего в группу, А;

Ip- ток расчетного узла, А;

I'nom-номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током, А;

Ku-коэффициент использования механизма с наибольшим пусковым током

Выберем выключатель ВА53-37 с номинальным током

, ,

В-выключатель

А-автоматический

56-серия комбинированного расцепителя

37-конструктивное число исполнения

Аналогично рассчитываются автоматические выключатели для других вводов, расчетные данные записываются в таблице 2.

Таблица 2- Выбор автоматических выключателей

Узлы нагрузки	Рр	Ip	Iпик	1,1 Ip	1,25 Iпик	Тип А.B.	Iн	Iн.т.р.	Iэ.м.р.
	кВт	А	А	А	А		А	А	А
Итого ЩАО 6	504	969,8	2970	1115	3500	ВА53-39	4000	1000	5000
Итого ШРА2	340	554	1620	615	1950	ВА53-37	2580	630	5000
Итого ШРА 9	376	634	1902	729	2300	ВА53-39	4000	1000	5000
Итого ШРА	318	536	1608	616	1900	ВА53-37	2580	630	5000
Итого КТПЗ	1508	2864	8600	3300	10320	ВА75-47	8000	4000	10000

4.4 Выбор проводов и кабелей

Выберем допустимый ток в зависимости от величины номинального тока электроприемника или тока расчетного группы электроприемников

Произведем выбор дополнительного тока для насоса

[5]

Выберем кабель, проложенный в трубах

Сечение выбранного кабеля

Проверим выбранный кабель на потерю напряжения

[3]

Где -удаленное активное сопротивление кабеля, задается в справочных таблицах в зависимости от сечения, Ом/км;

- удельное индуктивное сопротивление кабеля, задается в справочных таблицах в зависимости от сечения, Ом/км;

l-длина кабеля, км;

- коэффициент мощности, берется из таблицы нагрузок

-соответствующий

Отношение ДU к U не должно превышать 5%

[1]

Где Uн- номинальное напряжение сети, В

Выбранное сечение удовлетворяет падению напряжения

Проверим кабель на соответствие выбранному аппарату защиты

Где К3 -коэффициент защиты в справочной таблице;

L3- ток защитного аппарата, А

Аналогично выбираются кабеля для других приемников, а расчетные данные заносятся в таблицу 3.

Расшифровка провода АПВ: алюминиевая жила, полиэтиленовая изоляция, поливинилхлоридная оболочка.

Таблица 3 - Выбор кабелей к приемникам

Электро-приемники	Ip,A	l,км	cosц	Tgц	марка	Iдоп	S
						А		Ом/ Км	Ом/ км	В	%	А
Кран	236	0.008	0,5	1,7	АПВ	255	95	0.12	0.05	7	1.4	255
ЩО1	106	0.009	1	0	АПВ	125	35	0.4	0.06	7	1.4	125
Станок раз.	68	0.010	0,5	1,7	АПВ	80	16	2	0.06	9	2,2	80
Станок свер.	34	0.011	0,5	1,7	АПВ	35	4	7.8	0.09	12	3	35
	68				АПВ	80	16	2	0.06	6	1.5	80
Станок зат.	50	0.012	0,5	1,7	АПВ	60	10	3.1	0.07	12	3	60
	88				АПВ	100	25	1.2	0.6	17	4.8	100
Станок фрез.	8	0.013	0,5	1,7	АПВ	22	2	12.5	0.1	12	3	22
	34				АПВ	35	4	7.8	0.09	8	2	35
Прессы	1,55	0.014	0,65	1,2	АПВ	22	2	12.5	0.1	18	4.9	22
	7				АПВ	22	2	12.5	0.1	2	0.5	22
Станок шл.	11	0.015	0,5	1,7	АПВ	22	2	12.5	0.1	2.5	0.6	22
Вентилятор	3	0.016	0.85	0.6	АПВ	22	2	12.5	0.1	3	0,8	22
Агрегат	1,77	0.017	0.95	0.3	АПВ	22	2	12.5	0.1	2	0,5	22
	5				АПВ	22	2	12.5	0.1	9	2,3	22

5. Компенсация реактивной мощности

Одним из важнейших этапов работы системы электроснабжения промышленных предприятий, а также при проектировании является компенсация реактивной мощности, передача которой по сети не целесообразна. Основная нагрузка промышленных предприятий двигательная, т.е. носит индуктивный характер. Источники реактивной мощности могут быть конденсаторные батареи и синхронные двигатели.

Разфузка сетей от реактивной мощности ведет к снижению тока и снижению потерь активной и реактивной мощности. Будет увеличена пропускная способность сети, а вновь проектируемые сети с учетом компенсации выбираются с меньшим сечением.

Изобразим диаграмму работы компенсирующего устройства

Рисунок 1- Диаграмма работы компенсирующего устройства: U- напряжение питающей сети, В; Р- активная мощность в сети, кВт; S- полная мощность в сети до компенсации, кВА; S'- полная мощность в сети после компенсации, кВт; Qc- мощность компенсирующего устройства, квар; Ql- реактивная мощность в сети до компенсации, квар; (Ql- Qс)-реактивная мощность в сети после компенсации, квар; cosц и сosц'-коэффициенты мощности до и после компенсации соответственно, cosц < cosц'

Рассчитаем мощность, которую целесообразно передавать через трансфоматор

[1]

Где п-число трансформаторов;

Snt-предлагаемая стандартная мощность трансформатора, кВт;

- коэффициент загрузки трансформатора

[2]

Где Pp- активная мощность ввода, кВт;

Sp- полная мощность ввода, кВт

квар

Найдем мощность компенсирующей установки для покрытия реактивной нагрузки

(18) [5]

Где Qp- расчетная реактивная мощность, квар;

Qк1 - реактивная мощность, необходимая для покрытия основной реактивной нагрузки, квар

Найдем реактивную мощность для покрытия реактивных дополнительных потерь в трансформаторе

(19) [3]

Поскольку

,

Выберем компенсирующую установку УКЛ (П) Н-0,38-216-108 УЗ- установка конденсаторная , левое и правое расположение ввода, регулируемый параметр напряжение, рабочее напряжение 0,38кВ, мощность 216 квар, 108-мощность ступеней регулирования, умеренный климат

(20) [4]

Рассчитаем коэффициент мощности после компенсации

(21) [1]

cosц' до компенсации 0,79 ниже, чем после компенсации 0,99, компенсирующее устройство выбрано правильно.

6. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Определяем полную сменную мощность с учетом компенсации

(22) [1]

Где Qnk- номинальная мощность компенсационной установки, квар

По типовому суточному графику нагрузки для данной промышленности определяем число часов использования максимума нагрузки за смену|

Рассчитываем коэффициент заполнения графика

(23) [2]

Определяем коэффициент кратности допустимой нагрузки трансформатора

Рассчитываем мощность трансформатора

(24) [2]

Выбирается ближайшая стандартная мощность трансформатора.

В таблице 4 записываются его технические характеристики

Таблица 4 - Технические данные выбранных трансформаторов

Тип трансформатора	Sном	U1н	U2н	i	Uk	Pk	P0
	кВА	кВ	кВ	%	%	кВт	кВт
ТМ 400/10	400	10	0,4	1,5	5,5	5,4	2.1

Обозначение ТМ 400/10 говорит о следующем: трансформатор трехфазный с сухим охлаждением, мощностью 400кВА, напряжением высокой стороны 10кВ Выбранный трансформатор проверяется на перегрузочную способность в послеаварийном режиме:

(25) [5]

Так как Кзг трансформатора ТМ 400/10не более 0,75; то трансформатор можно использовать в перегрузочном послеаварийном режиме с перегрузкой на 140%, в течении 6 суток, но не более 7 часов в сутки

7. Расчет и выбор питающей линии

Выбор питающей линии 6 кВ производится их технико-экономических показателей: надежности, стоимости, потерь мощности и напряжения, удобства монтажа и эксплуатации.

Выбор сечений проводов и жил кабелей производится с соблюдением следующих условий:

по нагреву расчетным током;

по нагреву током к.з.

по потерям напряжения;

по экономической целесообразности.

Рассчитаем и выберем питающую линию к подстанции цеха. Исходя из того, что кабель будет проложен в траншее, выбираем кабель ААГ Сравним напряжение сети с напряжением кабеля

Выберем сечение кабеля по условиям нагрева

Определим ток расчетный и сравним с допустимым

(26) [2]

Где Snt- номинальная мощность тренсформатора, кВА

Сечение кабельной жилы

Проверим выбранное сечение на экономическую плотность тока

(27) [1]

Где j3k-экономическая плотность тока, А/

jэк=1,2 А/

Выбираем новое сечение кабеля

S=70мм2

Проверим выбранное сечение на допустимое падение напряжение

(28) [4]

Где rО- удельное активное сопротивление кабеля, задается в справочных таблицах в зависимости от сечения, Ом/км;

хО-удельное индуктивное сопротивление кабеля, задается в справочных таблицах в зависимости от сечения, Ом/км

l-длинна кабеля, км;

cosц- коэффициент мощности, берется из таблицы нагрузок;

sinц- соответствующий cosц

Отношение ДU к U не должно превышать 5%

Выбранное сечение проходит проверку на допустимое падение напряжения

Выбираем кабель питающей линии 6 кВ ААГ-(Зх70)-кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, алюминиевой оболочкой; голый без наружного покрова брони. Кабель трехжильный сечением 70 мм2, для прокладки в траншее

8. Расчет токов короткого замыкания

На практике расчет токов короткого замыкания в сетях высокого напряжения наиболее часто ведут в относительных единицах. При этом все расчетные данные приводят к базисному напряжению и базисной мощности. За базисное напряжение принимают средненормированное значение напряжения ступеней трансформации.

(29) [2]

Где Unc- номинальное напряжение сети В

При номинальном напряжении сети 6кВ

При номинальном напряжение сети 0,38кВ

За базисную мощность для удобства принимают условную единицу

При расчетах учитывают, что Зфазная система является симметричной, не учитывают насыщение магнитных систем, т.е. считают, что индуктивное сопротивление в процессе короткого замыкания не изменяется, принимают, что фазы всех ЭДС источников не изменяются в процессе короткого замыкания напряжение на шинах источника принимают неизменным, т.к. точки короткого замыкания обычно удалены от источника, апериодическая составляющая тока короткого замыкания не подсчитываются.

Для расчета составляется расчетная схема- упрощенная 1 линейная схема электроустановки, в которой учитывают все источники питания, трансформаторы, кабельные линии.

Ток короткого замыкания для выбора токоведущих частей и аппаратов рассчитываются при номинальном режиме работы электроустановки: параллельное включение всех источников, параллельная и раздельная работа трансформаторов и линий.

По расчетной схеме составляются схема замещения (рисунок 5),в которой указывается сопротивление все элементов, и намечаются точки для расчетов токов короткого замыкания.

Трансформаторы, питающие линии представляются в схеме их индуктивными и активными сопротивлениями.

Определим сопротивление обмоток трансформатора ТРДН-40000/110 высокой и низкой сторон.

(30) [2]

Где Uk- напряжение короткого замыкания от номинального,%;

S6- базисная мощность трансформатора, MBA;

Snt- номинальная мощность трансформатора, МВАс

Определим сопротивление обмоток низкой стороны. Так как обе обмотки одинаковы, то сопротивления у них будут равны друг другу

(31) [3]

Определяем реактивное сопротивление реактора

(32) [3]

Определяем активное сопротивление каждого кабеля линии

(33) [3]

где Uб- базисное напряжение, кВ;

r0- удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км ;

l0-длина кабеля, км

Найдем реактивное сопротивление кабеля линии

(34) [3]

Где x0- удельное реактивное сопротивление кабеля, Ом/км

Так как кабели одинаковые, получаем

Определяем активное сопротивление высоковольтного кабеля

Определяем реактивное сопротивление высоковольтного кабеля

Найдем сопротивления трансформатора ТМ 400/10. У трансформаторов мощностью выше 6ЗОкВА активное сопротивление не учитывается.

Определяем полное сопротивление трансформатора

(35) [2]

Рассчитаем сопротивление цехового трансформатора

(36) 1

(37) [2]

(38) 1

Рассчитываем токи короткого замыкания до точки K1

Определяем базисный ток

(39) [5]

Рассчитываем реактивное суммарное сопротивление

(40) [5]

Где п-количество параллельных кабельных

Рассчитываем активное суммарное сопротивление

(41) [5]

Рассчитываем соотношение реактивного и активного сопротивления

Если , то активное сопротивление не учитывается

Т.к. , то полное суммарное сопротивление равно

(42) [5]

Находится установившийся ток короткого замыкания

(43) [2]

Определяется ударный ток короткого замыкания

(44) [3]

Где Ky- ударный коэффициент

Рассчитывается мощность короткого замыкания

(45) [1]

Рассчитываются токи короткого замыкания до точки К2

Определим суммарное сопротивление до 2 точки короткого замыкания

(46) [4]

Определим полное сопротивление до 2 точки коротокого замыкания

Если , то

Если , то

В нашем случае

Следовательно

Рассчитаем ток базисный до 2 точки короткого замыкания

(47) [5]

Определяем периодическую составляющую установившегося тока короткого замыкания

(48) [1]

Определяем ударный ток в точке короткого замыкания

(49) [4]

Где Ky =1,33

Определим мощность короткого замыкания

(50) [1]

Рассчитаем токи короткого замыкания до 3 точки короткого замыкания. Для этого необходимо рассчитать сопротивление трансформатора TC3-630/10, а также определить суммированное сопротивление до 3 точки короткого замыкания. Вычислим Суммарное сопротивление до 3 точки короткого замыкания

(51) [4]

Определим полное сопротивление до 3 точки короткого замыкания

Если , то

Если , то

Т.к. , то полное суммарное сопротивление равно

Рассчитаем ток базисный до 3 точки короткого замыкания

(52) [3]

Определяем периодическую составляющую установившегося тока короткого замыкания

(53) [2]

Определяем ударный ток в точке короткого замыкания

(54) [2]

Где Ky=1,66

Определим мощность короткого замыкания

(55) [2]

Все итоговые данные сведены в таблицу 5.

Таблица - 5 Расчет короткого замыкания

точка	Z?*	Ik,kA	Iy,kA	Sk,MBA
K1	0,78	11,7	27,8	128,2
K2	1,1	10,6	21,5	90,9
K3	15.1	9.57	22.3	6.6

Рисунок 2 - Схема замещения

В итоге из расчетов видно, что значения ударного тока и периодической составляющей ударного тока максимальны в 3 точке короткого замыкания ,а значение мощности короткого замыкания достигает максимальной величины в 1 точке короткого замыкания

9. Выбор и проверка электрооборудования подстанции

Проверим кабель на термическую стойкость. Определим время отключения короткого замыкания

(56) [3]

Где tв-собственное время отключения выключателя, с, t3-время действия основной защиты, с

Определим тепловой импульс короткого замыкания

(57) [4]

Где 1к- установившийся ток короткого замыкания в 1 точке, кА;

Та- постоянная времени затухания апериодической составляющей, с

Определим минимальное допустимое сечение

(58) [2]

Где Gt- коэффициент, зависящий от допустимой температуры и материала проводников,

Следовательно выбираем ближайшее большее сечение 95мм , т.к. кабель ААГ-(3x95) термический стоек

9.1 Выбор высоковольтного выключателя

Высоковольтный выключатель - коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения цепи с током и автоматического отключения токов короткого замыкания.

Для установки выбирается выключатель BB-TEL-10

BB-TEL-10 :вакуумный выключатель, номинальное напряжение 10 кВ, модификации TEL

Паспортные данные выключателя:

Преимущество вакуумных выключателей: малые габариты, экологическая безопасность, бесшумность, быстродействие. Недостаток вакуумных выключателей: возможен пробой изоляции из-за перенапряжений при быстром отключении тока.

Произведем выбор по номинальному напряжению сети

Где Unc - номинальное напряжение сети, кВ

Unв -номинальное напряжение выключателя

Найдем ток расчетный

(59) [3]

Где Snt- номинальная мощность трансформатора, кВА

Произведем выбор по расчетному току

Где Inв- номинальный ток выключателя, А

Произведем проверку выключателя на отключающую способность

Где Iк- установившийся ток короткого замыкания в 1 точке, кА

In.omкл- номинальный ток отключения выключателя, кА

Произведем проверку выключателя на электродинамическую стойкость

Где Iy- ударный ток короткого замыкания в 1 точке, кА

Iдинам- ток электродинамической стойкости выключателя, кА;

Определим тепловой импульс тока короткого замыкания, на который рассчитан выключатель

(60) [4]

Где I тер-ток термической стойкости выключателя, кА;

t тер- время термической стойкости

Произведем проверку выключателя на термическую стойкость

Так как паспортные данные выключателя больше расчетных данных, то выключатель прошел проверку на термическую и электродинамическую стойкости.

9.2. Выбор разъединителя

Разъединитель - коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения электрической цепи без тока или с незначительным током. Основное назначение разъединителя- создание видимого разрыва между частями, оставшимися под напряжением и аппаратами, выведенными в ремонт. Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как их контактная система не имеет дугогасительных устройств.

Для установки выбираем разъединитель РВ-6/400УЗ

РВ-6/400УЗ- разъединитель для внутренней установки, номинальное напряжение 6кВ.

Паспортные данные разъединителя

Произведем выбор по номинальному напряжению сети

Где Unp- номинальное напряжение разьединителя, кВ

Произведем выбор по расчету тока

Где Inp- номинальный ток разьединителя, А

Произведем проверку на электродинамическую стойкость

Где Iдunam.p- ток электродинамической стойкости разьединителя, кА

Рассчитаем тепловой импульс тока короткого замыкания, на который рассчитан

Где Imer- ток термической стойкости выключателя, кА

Tmer- время термической стойкости, с

Произведем проверку разьединителя на термическую стойкость

Так как паспортные данные разъединителя больше расчетных данных, то разъединитель прошел проверку на термическую и электродинамическую стойкости.

9.3 Выбор трансформатора тока

Трансформатор тока предназначен для снижения первичного тока до значений, применяемых в измерительных приборах и реле, для гальванической развязки силовых цепей и цепей управления и измерения.

Для установки выбираем трансформатор тока ТПЛ-10

ТПЛ-10 - трансформатор тока проходной литой, номинальное напряжениеЮкВ

Паспортные данные разъединителя

Произведем выбор па номинальному напряжению сети

Где Unt- номинальное напряжение трансформатора тока, кВ

Произведем выбор по расчетному току, А

Где Int- номинальный ток трансформатора тока, А

Определим ток электродинамической стойкости трансформатора тока

(61) [5]

Где Kдunam- кратность электродинамической стойкости трансформатора тока

Рассчитаем тепловой импульс тока короткого замыкания, на который рассчитан трансформатор тока

(62) [4]

Где Kmer- кратность термической стойкости;

tmer- время термической стойкости, с

Проведем проверку на термическую стойкость

Так как паспортные данные трансформатора тока больше расчетных данных, то трансформатор тока прошел проверку на термическую и электрическую стойкость

Таблица 6 - Выбор высоковольтного оборудования

Расчетные данные	Паспортные данные
оборудование	Выключатель ВВ/ТЕЛ-10	Разьединитель РВ-6/400Уз	Трансформатор тока ТПЛ-10
Unc=6кВ	Unв=10кВ	Unp=6кВ	Unt=10кВ
Ip=61A	In=630А	In=400А	In=100А
Ik=11,7кА	In.omкл=20кА	-	-
Iy=27,8кА	Iпр.скв=32кА	Iпр.скв=41кА	Iпр.скв=21кА
Bк=70Чс	Bкр=3072кАЧс	Bкр=1024кАЧс	Bкр=90кАЧс

10. Защита релейная силового трансформатора

Релейная защита - система специальных автоматических устройств, обеспечивающих автоматическое отключение поврежденной части электроустановки или сети, дополнительное назначение - сигнал на ненормальный режим.

Требования к релейной защите : простота исполнения, надежность,быстродействие, селективность, чувствительность.

Действия релейной защиты направлены на отключение выключателя Q. В схеме есть несколько реле: КА- токовое реле реагирует на изменение тока в цепи, КТ- реле времени, КН -указательное реле сигнализирует о срабатывании защиты, KL- промежуточное реле служит для размножения контактов или усиления мощности сигналов YAT- электромагнита включения.

Максимальная токовая защита предназначена для защиты от перегрузок, резервирует токовую отсечку с выдержкой времени. Выдержка времени не зависит от величины тока. Токовая отсечка срабатывает при помощи токовых реле КА1-КА2 мгновенно без выдержки времени. Защита от однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью- неаварийный режим. В неповрежденных фазах повышается напряжение и защита подает сигнал (звонок), выполняется на трансформаторе тока нулевой последовательности, который одевается на кабель (первичную обмотку трансформатора

Рассчитаем максимальную токовую защиту (МТЗ). Определим ток срабатывания защиты.

[9]

Где Kn- коэффициент надежности,

Kн=1,1

Kc3-коэффициент самозапуска при наличии высоковольтных двигателей

Kc3=1

Kв=0,85;

Ip- расчетный ток питающей линии, А,

Ip=61A

Найдем коэффициент трансформации трансформатора тока

[10]

Где Intt- первичный номинальный ток трансформатора тока, А

Intt2- вторичный номинальный ток трансформатора тока, А

Рассчитаем ток срабатывания, т.е. установку пусковых токов реле

[9]

Где Kcx- коэффициент схемы для неполной звезды,

Чувствительность защиты проверяется по минимальному току однофазного короткого замыкания в сети напряжением 0,4кА

[9]

Где Iк3- ток короткого замыкания в точке K3, кА

Uср1- среднее напряжение ступени на стороне высокого напряжения

трансформатора, кВ

Ucp2- среднее напряжение ступени на стороне низкого напряжения трансформатора, кВ

Определим коэффициент чувствительности

[9]

Коэффициент чувствительности должен соответствовать

МТЗ имеет высокую чувствительность.

Литература

1. Коновалова Л.Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

2. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Высшая школа, 1990.

3. Постникова Н.П. Электроснабжение промышленных предприятий. - Ленинград: Стройиздат, 1989.

4. Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 2004.

5. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования под редакцией Барыбина Ю.Г. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

6. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования под редакцией Барыбина Ю.Г. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

7. Учебное пособие для курсового и дипломного проекта под редакцией Федорова А.А. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

8. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 2004.

Размещено на Allbest.ru

...