Расчет защитного заземления встроенной КТП

7.6 Расчет защитного заземления встроенной КТП

Расчёт защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления - число, размеры и размещение одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжение прикосновения и шага в период замыкания фазы на заземлённый корпус не превышают допустимых значений.

Исходные данные для расчёта.

·  Подстанция понизительная, имеет два трансформатора ТМГ- 1600-10/0,4 кВ с заземлёнными нейтралями на стороне 0,4 кВ;

·  План подстанции с указанием основных размеров и размещением оборудования см. Лист 6.

·  Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных электродов- уголок стальной 50´50 мм, длиной l=5 м, соединённых между собой с помощью горизонтального электрода- стальная полоса 4´40 мм, уложенной в землю на глубине t=0,8 м;

·  Расчётные удельные сопротивления земли на участке, где предполагается сооружение заземлителя:

 - для вертикального электрода rв=100 ом´м,

 - для горизонтального электрода rг=300 ом´м;

·  В качестве естественного заземлителя используем железобетонную технологическую конструкцию, частично погружённую в землю.

·  Определяем сопротивление естественного заземлителя.

 (3-40) стр.101[18]

где а=9 м-длина, b=12 м- ширина подстанции; rгр=300 ом´м-

удельное сопротивление грунта на месте сооружения подстанции

 ом

·  Определяем расчётный ток замыкания на землю.

 (5-1) стр.204 [18]

где U=10 кВ- линейное напряжение сети; lк.л.= 37,65 км- длина

 кабельных линий; lв.л.= 0 км- длина воздушных линий.

·  Определяем требуемое сопротивление заземлителя.

Согласно п.1.7.57 [1] в электроустановках выше 1 кВ с изолированной нейтралью, и при использовании заземляющего устройства одновременно для электроустановок напряжением ниже 1 кВ, сопротивление заземляющего устройства определяется по формуле:  ом

·  Определяем требуемое сопротивление искусственного заземлителя.

 ом (5-7) стр.209 [18]

Тип заземлителя принимаем контурный, размещённый по периметру подстанции. Предварительную схему заземлителя наносим на план подстанции с её основными размерами см. лист 6. При этом вертикальные электроды располагаем на расстоянии а=7 м друг от друга.

·  Уточняем параметры заземлителя путём поверочного расчёта.

Из предварительной схемы видно, что в принятом заземлителе суммарная длина горизонтального электрода Lг=35 м , количество вертикальных электродов n=5 шт.

Определяем расчётные сопротивления растеканию электродов- вертикального Rв и горизонтального Rг, по формулам из таблицы 3-1 стр.92-93, строки 4 и 6 [18].

где b=0,05м- ширина полки уголка; t= 3,3 м- расстояние от поверхности грунта до середины вертикального электрода.

где b=0,04м- ширина полосы; t= 0,82 м- расстояние от поверхности грунта до середины горизонтального электрода.

По таблицам 3-4 и 3-5 стр. 121 [18] определяем коэффициент использования электродов заземлителя:

-   Вертикальных hв=0,69;

-   Горизонтальных hг=0,45.

Определяем сопротивление растеканию принятого группового заземлителя.

Полученное сопротивление меньше требуемого, но так как разница между ними не велика (0,04 ом) и она повышает условия безопасности, принимаем этот вариант.

·  Итак: проектируемый заземлитель контурный, состоит из 5

вертикальных электродов в виде стального уголка сечением 50´50 мм длиной 5 м и горизонтального электрода в виде стальной полосы сечением 4´40 мм длиной 35 м, заглублённых в землю на 0,8 м на расстоянии 1 м от контура здания.

7.7 Расчет защиты силового трансформатора

 Силовые трансформаторы согласно п. 3.2.51.[1] защищают от следующих видов повреждений и нарушений нормального режима работы:

·  Многофазных КЗ в обмотках и на выводах;

·  Витковых замыканий в обмотках;

·  Внешних многофазных или однофазных КЗ;

·  Перегрузки;

·  Понижения уровня масла в тр-ре;

·  Замыкания на землю в питающей сети 6 или 10 кВ, когда отключение таких замыканий необходимо по условиям техники безопасности.

 Для защиты от внутренних КЗ и витковых замыканий, а также от КЗ на выводах применяют:

·  Продольную дифференциальную защиту или дифференциальную отсечку;

·  Токовую отсечку без выдержки времени, устанавливаемую со стороны питания, когда не применяют дифференциальную защиту;

·  Быстродействующую защиту максимального тока;

·  Плавкие предохранители, когда со стороны питания не применяют выключатели.

Защиту от токов внешних КЗ на понижающих тр-рах осуществляют релейной защитой максимального тока с выдержкой времени, а также плавкими предохранителями, если они обеспечивают необходимые избирательность и чувствительность.

От понижения уровня масла в тр-рах большой мощности (³ 6,3 МВА), при отсутствии быстродействующей токовой защиты (от 1 МВА) или при внутрицеховой установке (от 630 КВА) применяют газовую защиту. Газовая защита реагирует на витковые замыкания и пробои изоляции на корпус тр-ра, но не реагирует на КЗ на выводах тр-ра. Поэтому газовую защиту рассматривают как необходимую дополнительную защиту. У герметически закрытых тр-ров вместо газового реле устанавливают реле повышения внутри трансформаторного давления, используемое для отключения тр-ра (см. лист 2).

Дифференциальная защита не предусматривается.

Рассчитываем параметры срабатывания токовой отсечки и максимальной токовой защиты от перегрузки.

Для схемы приведенной на рис.7.1. определяем ток трёхфазного КЗ и ток двухфазного КЗ в точке К-1.

QF1

W1

QF2

QF3

W2

 T1

К-1

Схема для расчетов токов КЗ Рис. 7.1.

Исходные данные:

U=10,5 кВ; Iоткл.QF1=31,5 кА; Lw1=2,2 км; Х0w1=0,075 ом/км; Lw2=0,8 км;

Х0w2=0,075 ом/км; Sт.ном =1600 кВ×А; UBH = 10 кВ;UНH = 0,4 кВ;

Рк.ном =16,5 кВт, Uк =6,0 % .

Составляем схему замещения для расчёта токов КЗ.

U/10,5

Хс/0,193

xW1/0,066

xW2/0,06

xT1/0,407

Схема замещения для расчета токов КЗ рис 7.2.

Определяем параметры схемы замещения.

 ом

ом

 ом

ом

Определяем суммарное сопротивление до точки КЗ.

 ом

Определяем начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ.

 кА

Определяем начальное действующее значение периодической составляющей двухфазного тока КЗ.

 кА

Выбираем тр-ры тока ВН- 10кВ.

 А

Принимаем к установке два ТПОЛ-10-150/5-0,5/10Р.

Проверяем выбранные тр-ры тока по допустимому току во вторичной обмотке.

 А £ 5А

где - коэффициент схемы; - коэффициент трансформации тр-ров тока.

Выбранные тр-ры тока удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям.

Определяем ток срабатывания максимальной токовой зашиты от перегрузки.

 А (6.7) стр 315 [19]

где - коэффициент отстройки, для микропроцессорных блоков защиты ; - коэффициент возврата, для микропроцессорных блоков защиты ;  А

Принимаем  А

Проверяем выбранный ток срабатывания МТЗ на требуемую чувствительность защиты.

>1,5

Выбранный ток срабатывания МТЗ силового тр-ра от перегрузки удовлетворяет требованиям чувствительности.

Время срабатывания принимаем tмтз=10 мс.

Определяем ток срабатывания токовой отсечки.

 кА (6.11) стр.317 [19]

где - коэффициент отстройки, для микропроцессорных блоков защиты .

Принимаем  кА

Проверяем выбранный ток отсечки на несрабатывание от толчков тока намагничивания, возникающих при включении трансформаторов.

 (6.12) стр.312 [19]

где - коэффициент, учитывающий бросок тока намагничивания силовых тр-ров, . Принимаем ; - сумма номинальных токов силовых тр-ров, питаемых по защищаемой цепи.

Выбранный ток срабатывания отсечки удовлетворяет предъявляемым требованиям.

·  Итак: для защиты силовых тр-ров блока УФО используем электронные

блоки защиты «Sepam»; устанавливаем по два тр-ра тока типа ТПОЛ-10-150/5-0,5/10Р;  А, tмтз=10 мс;  кА, tО=0 мс.

ЗРУ-10 кВ

МТЗ и Отсечка

QF1

ТА1 ТА2

Блок защиты

Т1

QF2

Схема защиты силового тр-ра. Рис.7.3.