Электроснабжение производственного участка

Содержание Введение

1. Характеристика производственного участка

2. Выбор схемы электроснабжения участка

3. Светотехнический расчет

4. Расчет электрических нагрузок

5. Выбор аппаратов защиты и проводниковых материалов

6. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

7. Расчет и выбор компенсирующего устройства

8. Расчет и выбор линии ВН

9. Расчёт токов КЗ

10. Выбор высоковольтного выключателя

11. Расчёт релейной защиты трансформатора

12. Расчёт заземляющего устройства

Введение

Энергетика нашей страны обеспечивает надежное электроснабжение народного хозяйства страны, жилищно — бытовые нужды потребителей электрической и тепловой энергии.

Основными потребителями электроэнергии являются различные отрясли промышленности, коммунальное хозяйство городов и поселков. При этом более 70% потребления электроэнергии приходится на промышленные объекты.

Электроэнергия широко используется во всех отраслях народного хозяйства, особенно для электропривода отдельных механизмов, компрессоров и вентиляторов, для электротехнологических установок, а также для электролиза, электроискровой и электрозвуковой обработки металла и др.

Электроустановки потребителей электроэнергии имеют свои специфические особенности, к ним предъявляются определенные требования. При проектировании сооружений и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжений, определять электрические нагрузки, выбирать тип, число и мощность трансформаторных подстанций, виды их защиты, системы компенсации реактивной мощности и способы регулирования напряжения.

В системах цехового распределения электроэнергии широко используют комплектные распределительные устройства подстанций, а также силовые и осветительные шинопроводы (токопроводы). Это гибкие и устойчивые системы распределения электроэнергии. Их применение приводит к экономии проводов и кабелей и обеспечивает рациональное и экономное расходование во всех отраслях промышленности являющейся основным потребителем электроэнергии.

1. Характеристика производственного участка № 12

Производственный участок входит в состав цеха и является структурным подразделением машиностроительного завода. Он предназначен для выпуска различных деталей, поступающих в последствии на сборочный конвейер.

Участок предусматривает наличие производственных, вспомогательных, бытовых и служебных помещений. Размеры участка A x B x H = 55×36×8 метров.

Основное оборудование участка — металлорежущие станки (фрезерные, сверлильные…), которые используются для механической обработки деталей. Потребителями электроэнергии являются электроприводы этих станков, выполненные в основном с применением асинхронных 3-х фазных двигателей с короткозамкнутым ротором. Кроме технологического оборудование в подстанции участка получает питание рабочее и аварийное освещение. В качестве механизмов, применяемых в качестве транспортировки изделий, используется кран мостовой.

Перечень технологического оборудования участка приведен в таблице 1.1

Электроснабжение участка производится от собственной комплектной трансформаторной подстанции КТП 10/0.4 кВ., расположенной на расстоянии 3.3 км от ГПП завода. Потребители электроэнергии относятся ко 2 и 3 категории надежности электроснабжения. Номинальная освещенность 150 Лк. Грунт в районе цеха — каменистая почва. Климатическая зона 4.

1.1 Ведомость установленного оборудования

2. Выбор схемы электроснабжения участка Электрические сети участка могут быть выполнены по магистральным, радиальным или смешанным схемам.

Магистральные схемы, как правило, выполняю с использованием в качестве питающих линий шинопроводов и обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет, при необходимости, перемещать оборудование внутри цеха, без переделок электрических сетей.

Радиальные схемы питания характеризуются тем, что от ТП отходят линии, питающие непосредственно мощные электроприемники или отдельные РП, от которых самостоятельными линиями питаются более мелкие электроприемники.

Такие схемы применяют при наличии в цехе несколько мощных потребителей, не связанным единым технологическим процессом и поэтому, что магистральное питание их становится нецелесообразным.

Наибольшее распространение на практике находят смешанные схемы, сочетающие элементы радиальных и магистральных схем. Однако, применение их характерно для крупных цехов металлургических и машиностроительных заводов.

Учитывая вышесказанное и принимая во внимание характер производства, категорию надежности электроснабжения и схему расположения технологического оборудования выбираем магистральную схему питанию электроприемников ЭП от собственной трансформаторной подстанции, располагающейся внутри участка.

После выбора схемы электроснабжения наносим линии распределительной сети на план расположения технологического оборудования. При этом учитываем габаритные размеры каждого ЭП подключаемого к шинопроводу.

Определяем способы прокладки шинопроводов, проводов и кабелей. Магистральные шинопроводы прокладываем на кронштейнах, распределительные — на стоках, кабели — в лотках. Ответвление к станкам и оборудованию прокладываем проводом в трубах на уровне — 0.3 м. от поверхности пола.

3. Светотехнический расчет Задачей светотехнического расчета является выбор типа и количества светильников с последующим размещением их на плане помещения. После проведения светотехнического расчета определяется установленная мощность в электроосвещения цеха.

В соответствиями с условиями задания освещенность на рабочей поверхности должна быть 150 Лк. Поскольку работа на участке не требует различения оттенков цветовой гаммы, а также учитывая рекомендации СНиП 2−4-79, в качестве приборов освещения выбираем лампы ДРЛ в комплекте со светильниками типа РСП 07.

Определяем высоту подвеса светильников над рабочей поверхностью, принимая расстояние светильника до потолка, уровень рабочей поверхности над полом и заданную высоту цеха — 8 м.

Учитывая состояние внутренней отделки помещения принимаем коэфиценты отражения: потолка, стен рабочей поверхности .

Определяем удельную мощность освещения при нормированной освещенности 150Лк. С учетом площади помещения (S= 55 * 36 = 1980 м), типа светильников (РСП 07) и высоты их подвеса (h = 6.2 м)

W = 6.3 * 1.5 = 9.5 Вт/

Тогда, общая мощность ламп в помещении будет:

Вт Общее расчетное количество светильников РСП 07 укомплектованных лампой ДРЛ 400 мощностью 400 Вт будет

шт.

Так как светильники являются точечными источниками света, то они располагаются равномерно по всей площади участка. С учетом этого, корректируем общее количество светильников и принимаем окончательно 4 группы светильников рабочего освещения — по 8 шт. в группе (N=48 шт.).

Тогда общая мощность рабочего освещения будет:

Вт.

Определяем общий ток рабочего освещения

19 200/(1.73*380*0.8)= 36А По справочным материалам для питания общей линии сети рабочего освещения выбираем провод АРТ 4 (14)

Определяем расчетный ток в цепи ответвлений (линий), рабочего освещения.

А Для питания отдельных линий рабочего освещения принимаем провод АРТ 2 (14)

Мощность аварийного освещения

Вт Для сети аварийного освещения выбираем светильники типа НСП с лампами накаливания мощностью 150 Вт. Тогда общее количество светильников аварийного освещения будет.

шт электроснабжение трансформатор ток заземляющий

Для равномерного освещения всей площади цеха принимаем к установке 12 светильников — по 4 шт. в линии. Для питания линии сети аварийного освещения выбираем также провод АРТ 2 (12.5).

Для защиты и управления осветительными установками выбираем групповые осветительные щитки типа ОЩВ-6 с линейным автоматом А3161 и вводными А3114/7.

Аналогичным образом, по нормированной освещенности рассчитываем и выбираем тип и количество светильников для освещения вспомогательных, бытовых и служебных помещений.

Так, как для комнаты мастеров, начальника участка, где освещенность на рабочей поверхности (столе) должна быть 300 Лк. выбираем светильники типа ПВЛМ с двумя люминесцентными лампами ЛД 80. Площадь помещения:

S = 36, высота 3 м.

Светильники устанавливаем непосредственно на потолке, поэтому высота подвеса светильников на рабочей поверхностью стола будет:

Тогда, удельная мощность освещенности будет:

Вт/м Общая мощность ламп в помещении

Вт Общее расчетное количество ламп

шт Мощность освещения

Вт Определяем ток в линии освещения

А

По допустимой токовой нагрузки для питания освещения выбираем провод АППВС 2*2.5. В помещении устанавливаем выключатель и штепсельную розетку открытой установки. В качестве аппарата защиты осветительной проводки в служебных и бытовых помещениях выбираем щиток ОЩВ 6 с линейными автоматами, А 3161 номинальным током 10−16 А.

4. Расчет электрических нагрузок В соответствии с расположением технологического оборудования и местонахождением шинопроводов производим расчет и выбор двух магистральных и четырех распределительных шинопроводов.

Расчет нагрузок распределительных шинопроводов проводим методом коэффициента максимума. Предварительно, для электроприемников (ЭП), работающих в повторно-кратковременном режиме (ПКР) паспортную мощность приводим к мощности длительного режима (ДР.) по формуле:

Для ЭП ПКР

(кВт) Для трансформатора сварочного ПВ=40%

кВт Для кран-балка ПВ=40%

кВт Для определения максимальных расчетных нагрузок первого распределительного шинопровода, к которому присоединено 18 ЭП, находим средние активные и реактивные мощности за наиболее нагруженную смену.

Для этого все ЭП подключенные к шинопроводу разделяем на группы с однотипными, характерными условиями работы и находим для каждой группы показатели их нагрузок: коэффициент использования и коэффициент реактивной мощности .

Средние активные мощности за наиболее нагруженную смену Pсм. определяем по формуле

[3]

Определяем реактивную мощность

квар Определяем суммарную среднюю мощность всех токоприемников

кВт

квар Общее количество ЭП, питающихся от шинопровода n = 8, из них крупных ЭП Суммарная установленная мощность ЭП кВт.

Суммарная Установленная мощность крупных ЭП

кВт Средний коэффициент использования групп ЭП Показатель силовой сборки в группе где и — активная мощность наибольшая и наименьшая в группе ЭП.

Эффективное число ЭП подсчитывается в зависимости от относительных единиц .

Так при полученных, > 0,12 расчет не проводим

Коэффициент максимума активной нагрузки Максимальную расчетную активную нагрузку шинопровода

кВт Максимальную расчетную реактивную нагрузку шинопровода при > 10.

квар.

Полную расчетную нагрузку шинопровода ШРА1

кВ, А Расчетный ток в шино проводе

А Из справочных материалов выбираем распределительный шинопровод типа ШРА73 с номинальным током, А Аналогичным образом рассчитывается и выбирается остальные распределительные шинопроводы.

Магистральные шинопроводы выбираются исходя из суммарных максимальных расчетных нагрузок присоединенных к ним распределительных шинопроводов.

Iшма1 = Iшра1 + Iшра2 + Iшра3+ Iшра4+ Iшра5+ Iшра6 =105+100+110+117+119+97=648А Выбираем в качестве магистральных шинопроводы типа ШМА 73 с номинальным током А

5. Выбор аппаратов защиты и проводниковых материалов Выбор аппаратов защиты При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, короткие замыкания (КЗ) приводят к преждевременному износу изоляции токопроводящих жил, следствием чего может быть пожар, взрыв, поражения персонала. Для предотвращения этого линия электроснабжения имеет аппараты защиты, надежно срабатывающими при перегрузках и КЗ в линии, являются автоматические выключатели. Наиболее совершенными в настоящее время являются автоматы серии ВА. Их и принимаем для расчета. Выбираем аппарат защиты для шинопровода ШРА1 с помощью которого он подключается к ШМА1.

От ШРА1 питаются 8 ЭП в основном электроприемниками, поэтому рассчитывает ток срабатывания расцепителя автомата с учетом пускового тока электродвигателя наибольшей мощности, который установлен на токарно-револьверный станок. Его мощность Pн =22.5 кВт, номинальный ток Iн = 34.2 А Пусковой ток, А Длительный расчетный ток в линии ШРА 1 А Выбираем автомат типа ВА для групповой линии с несколькими электродвигателями из условия.

где, А выбираем автомат ВА 55−37 с, А и ступенчатой регулировкой тока срабатывания теплового расцепителя 0.63−0.8−1.0 от Iн.в.

Выбираем ступень регулировки расцепителя автомата 1,0 Iн.а., тогда Iн.а.= 250 А Проверяем ток отсечки электромагнитного расцепителя, автоматического выключателя для групповой линии с несколькими электродвигателями по пиковому току Iпик.

где — коэффициент использования для двигателя наибольшей мощности,

А А

Определяем кратность уставки тока отсечки

Принимаем Ko = 3

Далее выбираем аппарат защиты для ответвления к одиночному ЭП, подключенному к шинопроводу ШРА 1 (токарно-револьверный станок).

По соотношению, А выбираем автомат типа ВА 51Г-31 на номинальный ток и номинальным током теплового расцепителя .

А Определяем ток отсечки расцепителя для линии с одним электроприемником.

Определяем ток отсечки расцепителя А

300/40=7.5 Принимаем Ko=10

Аналогичным образом проводим расчет и выбор остальных аппаратов зашиты, входящих в схему электроснабжения оборудованного участка.

Выбор проводов и кабелей Сечение проводов для ответвления к одиночному двигателю с короткозамкнутым ротором выбирается по условию нагрева двигательным расчетным током

При этом для невзрывоопасных помещений он равен номинальному току двигателя.

Следовательно, допустимый ток кабеля или провода в номинальном режиме должен быть

Выбираем для ответвления к одиночному ЭП подключенному к ШРА 1 (токарно-револьверный станок) провод марки АПВ.

То таблице токовых нагрузок на провода проложенные в трубе, находим сечение жилы 10

Выбираем подвод питания к ЭП проводами ПРРП (4×6) в трубе на уровне -0,3 м от поверхности пола.

6. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов Правильный выбор числа и мощности силовых трансформаторов подстанции является одним из основных вопросов рационального построения системы электроснабжения любого предприятия. Силовые трансформаторы должны бесперебойно обеспечить питание все электрооборудование цеха. Как правило, число трансформаторов на подстанции должно быть не более двух. Наиболее экономичны наиболее трансформаторные подстанции, которые при наличии центрального резерва или связи по вторичному напряжению могут обеспечивать надежное питание потребителей второй и третьей категории надежности электроснабжения. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при аварийном отключении одного из них переключение на резервный источник должно осуществляться автоматически.

Учитывая вышесказанное, а также исходные данные для проектирования, принимаем для расчета комплектную однотрансформаторную подстанцию типа КТП на напряжение 10.4 кВ.

Расчетная мощность трансформатора Sт определяется по максимальной полной нагрузке Sp с учетом потерь в трансформаторе, но без компенсации реактивной мощности.

Определяем потери в трансформаторе исходя из суммы полных расчетных нагрузок шинопроводов Sш и мощности рабочего освещения (с учетом коэффициента его использования и коэффициентов мощности).

Тогда полная расчетная нагрузка участка будет

S = 68.7+65.4+72.6+77+79+64=426.7кВт Приближено потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соотношениями

кВт

квар

кВА С учетом потерь полная мощность трансформатора на стороне ВН будет:

кВА Из справочных материалов выбираем комплектную подстанцию КПТ 1600−10/0.4 с 2 трансформаторами ТМЗ 1600−10/0.4

Коэффициент загрузки трансформатора

Полученное значение Кэ удовлетворяет требованиям ПУЭ согласно которым для цеховых трансформаторов он должен быть Кэ = 0.6−0.8

7. Расчет и выбор компенсирующего устройства Величина электрической мощности в сетях зависит от коэффициента мощности .

Для его повышения естественным путем применяют следующие мероприятия:

— Правильный выбор мощности и типа электродвигателей

— ограничение работы Эл. Двигателей с завышенной мощностью

— более качественный ремонт Эл. Двигателей.

Значительное повышение коэффициента мощности естественным методом невозможно, поэтому в дополнение к естественным применяют искусственные способы компенсации реактивной мощности.

В качестве искусственных компенсирующих устройств (КУ) применяют конденсаторные установки.

Расчетную реактивную мощность КУ определяем по формуле:

где расчетная мощность КУ, квар ;

P — максимальная активная нагрузка, кВт коэффициент, учитывающий повышение естественным способом (обычно

коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

По опыту эксплуатации электрооборудования компенсацию реактивной мощности производят до получения значения Задавшись определяем, что .

Значения P = 957.7 кВт и 1.35 принимаются по результатам расчета электрических нагрузок участка. Тогда

квар По справочным материалам выбираем стандартную комплектную компенсирующую установку типа 0.38 — Uc НД 2 номинальной мощностью квар Затем определяем фактические значения и после компенсаторной активной мощности:

где — стандартное значение мощности выбранной КУ (3*280) квар.

По определяем. Полученное значение коэффициента мощности удовлетворяет требования ПУЭ.

8. Расчет и выбор линии ВН При проектировании высоковольтных кабельных линий критерием для выбора их сечения является экономическая плотность тока. В ПУЭ установлены значения экономических плотностей тока, зависящие от материала, конструкции провода, продолжительности использования максимума нагрузок… Обычно, для проводов и кабелей с алюминиевыми и медными жилами принимают

Расчетный ток в высоковольтном кабеле определяют исходя из номинальной мощности трансформатора Sт и номинального напряжения сети Uн

А

Экономически целесообразное сечение Fэк определяем предварительно по расчетному току

кв.мм Найденное расчетное сечение округляем до ближайшего стандартного 70 мм. Выбираем предварительно силовой бронированный кабель с бумажной изоляцией в свинцовой оболочке марки АСБ кв.мм. на напряжение 10 кВ с допустимой токовой нагрузкой 130 А. Кабель от ТП участка до ГПП завода прокладывается в земле.

Для обеспечения нормальных условий работы кабельной линии и правильной работы защищающих аппаратов, выбранное сечение должно быть проверено по допустимой нагрузке по нагреву в нормальном и послеаварийном режимах, а также по термической стойкости при токах КЗ по условию где — = 130 А — допустимая токовая нагрузка на кабель АСБ

т.е. условие по нагреву кабеля в нормальном режиме выполняется.

Согласно ПУЭ перегрузка для трансформаторов в аварийном режиме работы допускается до 130−140%. Поэтому для выбранного кабеля должно выполняться условия

где, А — ток в кабеле при аварийном режиме работы трансформатора.

т.е. условие по нагреву кабеля при аварийном режиме работы трансформатора выполняется.

По двум условиям выбранный кабель соответствует заданным параметрам. Проверку сечения кабеля по термической стойкости проведем после расчета токов КЗ.

9. Расчет токов КЗ По расчетной схеме ЭСН участка составляем схему замещения (Рисунок 9.1), выбираем и нумеруем точки КЗ, вычисляем сопротивления элементов и наносим их на схему замещения.

Для системы (высоковольтного кабеля АСБ (3), кабельных линий и шинопроводов.

где иудельное активное и индуктивное сопротивление, м Ом/м;

L — протяжность линии, м.

Удельное сопротивления для расчета 3-х и 2-х фазных токов КЗ определяем по таблицам 1.2.1−1.2.4

Для высоковольтного кабеля

=0.0612 мОм/м

мОм

мОм/м

мОм Сопротивление элементов на ВН приводим к НН

где и — сопротивления приведенные к НН, мОм

и — сопротивления на ВН, мОм

и — напряжение низкое и высокое кВ Тогда

мОм

мОм Для трансформатора по таблице находим

мОм мОм Для автоматов по таблице

R1SF = 0.1X1SF = 0.1Rn1SF = 0.15

Для ступеней распределения по таблице (мОм) Далее схема замещения упрощается путем суммирования найденных сопротивлений на участках между точками КЗ, т. е. вычисляются и наносятся на схему эквивалентные сопротивления (мОм) Вычисляем полные сопротивления от источника до каждой КЗ по формуле:

Для точки К1:

мОм

мОм

мОм К2:

мОм

мОм

мОм Определяем коэффициенты ударный Ky и действующего значения ударного тока q

Ky 1= 1,8 Ky2 = 1.4

q2 =1

Определяем токи КЗ для каждой расчетной точки по формулам:

а) Для 3-фазных КЗ, кА:

где — линейное напряжение в точке КЗ

— полное сопротивление в точке КЗ

б) Для 2-фазных КЗ, кА в) для ударного тока, кА где — ударный коэффициент

Тогда:

кА

кА

кА

кА

кА

кА Для 2-х фазной

кА

кА Для расчета 1-фазных токов КЗ также составляем схему замещения Рисунок 9.2 и определяем полные сопротивления от источника до точек КЗ.

мОм мОм мОм

Определяем токи однофазного КЗ для каждой расчетной точки по формуле:

кА где — фазное напряжение в точке КЗ, кВ

— полное сопротивление петли «фаза — нуль» до точки КЗ, мОм

— полное сопротивление трансформатора однофазного КЗ, мОм (Табл.)

кА После расчетов токов КЗ проводим проверку сечения жил Высоковольтного кабеля термической стойкости. Минимальное термическое сечение определяется по формуле:

где — термический коэффициент (= 11 — для алюминия)

— установившейся 3-х фазный ток КЗ, кА

— приведенное время действия тока КЗ (табл.)

Должно быть выполнено условие термической стойкости

где F — предварительно принятое сечение жил кабеля, мм кв. мм

Как видим условие термической стойкости предварительно выбирание кабеля АСБ 370 мм не выполняется, поэтому уменьшаем время действия тока КЗ (ыстродействие зищиты) до 2 секунд и вновь проверяем кабель на термическую стойкость.

63.2 кв. мм Теперь условие выполняется, поэтому окончательно принимаем в качестве питающего высоковольтного кабеля кабель АСБ 370.

10. Выбор высоковольтного выключателя Выключатели ВН выбираются по напряжению, току, категории размещения, конструктивному выполнению и коммутационной способности .

Должны быть выполнены условия где — номинальное напряжение выключателя, кВ

— номинальное напряжение установки, кВ

— номинальный ток выключателя, А

— расчетный ток продолжительного режима работы установки.

В качестве расчетного тока продолжительного режима выбирается ток послеаварийного режима работы трансформатора, который можно вычислить исходя из его номинальной мощности и первичного напряжения U1 по формуле :

А По найденному значению тока справочных материалов предварительно, выбираем выключатель ВММ — 10−400 -10 У2 со соедующими техническими данными кВ, Iн.в.= 400 А, Iн.откл. = 10кА, Iт.с. = 10 кА, icк. = 25кА, tтс = 4с, tов = 0.1 сек Проверяем выбранный выключатель:

а) на динамическую стойкость должно быть выполнено условие

где — ударный ток электроустановки, кА

— сквозной ударный ток КЗ выключателя, кА По данным расчётам токов КЗ =21.5 кА, 25кА>21.5 кА, т. е. условие выполняется б) на отключающую способность Должны быть выполнены условия Где — номинальный ток отключения выключателя, кА

— расчётный ток отключения установки, кА

— номинальная полная мощность отключения выключателя, МВ А

— расчётная полная мощность отключения установки, МВ А

==8.5 кА — по данным расчёта токов КЗ

=

=

Тогда =1.73*10*10=173 мВА

=1.73*8.5*10=147.05 мВА

173 мВА > 91.7 мВА

в) на термическую стойкость Должны быть выполнены условия

=

где , — токи термической стойкости, каталожные и расчётные, кА

— приведённое время действия тока КЗ

= кА

10кА > 6.8 кА Т. е. условие выполняется Условия предварительного выбора высоковольтного выключателя выполнены. Окончательно принимаем к установке выключатель ВММ-10−400−10-У2

11. Расчёт релейной защиты трансформатора В условиях эксплуатации возможны повреждения отдельных элементов системы электроснабжения. Для определения места повреждения и подачи сигнала на отключение соответствующих выключателей устанавливаются специальные автоматические устройства, к которым относится релейная защита.

Сеть ВН трансформатора на напряжение 6−35 кВ имеет изолированную нейтраль. На стороне НН обычно выполняется сеть с глухозаземлённой нейтралью в которой все виды защит обеспечивает автоматический выключатель. В схемах защиты с силовыми выключателями на ВН применяются следующие виды релейной защиты;

1 Токовая отсечка (ТО) на реле типа РТ-40 косвенного действия при наличии электромагнита отключения (ЭмО), типа РТМ прямого действия при наличии пружинного привода выключателя ВН.

2 Максимальная токовая защита (МТЗ) на реле типа РТ-40 в сочетании с реле времени типа ЭВ-100 или ЭВ-200 для выключателей с ЭмО типа РТВ для выключателей с пружинным приводом.

3 Сочетание ТО и МТЗ на реле типа РТМ и РТВ для выключателей с пружинным приводом.

Токовая отсечка обеспечивает защиту от токов КЗ.

Наиболее распространенны схемы, сочетающие ТО и МТЗ. Поэтому принимаем для расчёта сети ВН трансформатора релейную защиту от токов КЗ и перегрузки — токовую отсечку.(участок от выключателя Q до точки К1) и максимальную токовую защиту (далее до Т).

Так как, выбранный ранее высоковольтный выключатель ВММ—10−400−10 У2 имеет пружинный привод, то к установке принимаем реле прямого действия типа РТМ и РТВ. Для защиты от междуфазных КЗ выбираем схему соединения ТТ и вторичной нагрузки (реле) — на разность токов двух фаз.

Так как, на стороне ВН используется сеть с изолированной нейтралью, то замыкание одной фазы на землю (или повреждение изоляции) контролирует устройство контроля изоляции (УКИ), которое включает сигнализацию при подобных нарушениях. На стороне НН используется четырехпроходная сеть с глухозаземлённой нейтралью (ГЗН), поэтому все виды защит обеспечивает автоматический выключатель 1SF.

Далее выбираем токовые трансформаторы. Для этого определяем номинальный ток в линии ВН по формуле;

Где S-номинальная мощность силового трансформатора кВА

U-номинальное напряжение питания трансформатора, кВ

92,5 А Из справочных материалов по полученному значению выбираем трансформаторы тока типа ТЛ-10 с =750А, =5А для установки Р3 определяем номинальный коэффициент трансформации

=750/5=150

Выбираем реле ТО типа РТМ и определяем ток его срабатывания по формуле;

=

Где =1,8 коэффициент надёжности отстройки, учитывающий погрешности реле и ТТ.

=1,73-коэффициент схемы включения реле

— ток короткого замыкания в линии

==8,5 кА Тогда, А По полученному значению тока срабатывания из справочных материалов выбираем реле типа РТМ-4 с каталожным значением =150А Условие; выполняется.

Определяем коэффициент чувствительности защиты и надёжность срабатывания ТО при наименьшем (2-фазном) тока КЗ в начале линии по формуле;

==

Где =7.3 кАминимальный ток КЗ в начале защищаемого участка, А

— ток срабатывания защиты. А

=

=150Аток срабатывания реле, А Тогда =7300/150*150=0.32

ТО надёжно срабатывает, если 1,2

Условие надёжности выполнено, следовательно ТО срабатывает надёжно.

Аналогичным образом выбираем реле МТЗ и определяем ток его срабатывания по формуле;

=

Где =1,коэффициент запуска ЭД

=0,8-коэффициент возврата реле

=92,5 Анаибольший ток нагрузки защищаемого участка (обычно =номинальный ток нагрузки на ВН)

=1*1.25*1.73*92.5/0.8*150=1.7А По полученному значению тока срабатывания выбираем реле типа РТВ-1с каталожным значением тока =5А Условие т. е.

5А > 1.7А выполняется.

Определяем коэффициент чувствительности защиты на остальном участке при (в конце линии)

==7300/150*5=9.73

МТЗ надёжно сработает, т. к условие надёжности 1.2 выполнено.(9.73>1.2)

12. Расчет заземляющего устройства Для защиты людей от поражения электрическим током при проникновении токоведущим частям электрооборудования, случайно оказавшимся под напряжением, в установках 0.4 кВ и выше должно применяться защитное заземление. Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.

Заземляющее устройства (ЗУ) выполняются обычно в виде контура или ряда электродов, расположенных по периметру здания подстанции на расстоянии не менее 1 м от его стен. В качестве вертикальных заземлителей используют стальные уголки, трубы, прутки. В качестве горизонтальных заземлителей — стальные полосы и прутки, которые соединяются с горизонтальными в траншее на глубине 0.3 — 0.8 м с помощью электросварки.

Принимаем для проектируемого участка, находящегося в четвёртой климатической зоне, совмещенное контурное заземляющее устройство. Вертикальный электрод — круглая сталь диаметром 16 мм. Длиной — L = 5 м. Горизонтальный — полоса стальная 40*4 мм. Грунт чернозём (p = 50 Ом*м). Глубина заложения горизонтальных электродов — 0,7 м. Исходя из габаритных размеров принятой в проекте КТП — 1600 -10/0.4, выбираю размеры заземляющего контура 6м*9м. с расстоянием между вертикальными электродами — 3 м.

Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электрода где g = 50 Ом*м — удельное сопротивление грунта

= 1.3 — коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта.

Ом Определяем предельное сопротивление совмещенных ЗУ подстанции отдельно для ВН и НН где — расчетный ток замыкания на землю А.

где — номинально линейное напряжение сети кВ.

— длина кабельных и воздушных электрически связанных линии.

Тогда А

Ом При совмещении ЗУ различных напряжений (ВН и НН) принимается допустимое сопротивление ЗУ наименьшее из требуемых значений. Принимаем для расчета = 4 Ом Определяем количество вертикальных электродов:

Без учета экранирования:

принимаем 5шт.

С учетом экранирования

принимаем 7 шт.

где = 0,69 — коэффициент использования электродов.

После определения количества вертикальных электродов производим размещение ЗУ на плане и уточняем расстояние между электродами с учетом их равномерного расположения электродов и по табл. =0,62, =0,4

Далее с учетом уточнений определяем сопротивления вертикальных и горизонтальных электродов по формулам:

где — длина полосы

b — ширина полосы (для круглого горизонтального заземления b = 1.1 d)

t — глубина заложения, м.

Тогда уточненные значения сопротивлений электродов будут:

Ом

Ом В заключении определяем фактическое сопротивление ЗУ

Ом Полученное значение сравниваем с определением ранее допустимым сопротивлением

Должно выполняться условие :

Условие выполняется, следовательно, заземляющее устройство эффективно.

1. Конюхова Е. А. «Электроснабжение объектов» — М., Издательство «Мастерство», 2002;320с.

2. Шеховцов В. П. «Расчёт и проектирование схем электроснабжения» — М., Форум, Инфа-М, 2003;214с.

3. Дьяков В. И. «Типовые расчёты по электрооборудованию» — М., Высшая школа, 1985;143с.

4. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по специальности 140 613.