Расчет и выбор защиты распределительных линий

5.2 Расчет и выбор защиты распределительных линий

Защита распределительных линий предусматривается с помощью плавких предохранителей. Расчет и выбор предохранителей отходящих линий выполняется в следующей последовательности;

Определяется пусковой ток электроприёмников распределительного пункта СП-1:

Для ЭП _6…8 :

= 199,2 А.

Для ЭП _9…11:

= 250,2 А.

Для ЭП _12…14 :

= 87 А.

Определяется номинальный ток плавкой вставки электроприемников СП-1 по формуле [1] главы 3 стр. 160. табл. 3.9.

Для ЭП _6…8 :

Для ЭП _9…11 :

Для ЭП _12…14 :

По таблице 3.5 [1] стр. 139 принимаются нормированные значения токов установок.

Для ЭП_6…8 ;

Для ЭП_9…11 ;

Для ЭП_12…14 .

Расчеты по СП2 — СП7 проводится аналогично. Результаты расчетов сводим в таблицу 6.

Таблица 6 Защита распределительных линий

Электроприемники по плану	IНОМ	IПУСК		IПЛ.ВС.	Тип защиты аппарата
СП1 ЭП 6 …8 ЭП 9…11 ЭП12…14	33,3 41,7 14,5	199,2 250,2 87	79,68 100 34,8	80 100 40	ПН2-250-80 ПН2-250-100 ПН2-250-40
СП2 ЭП3…5	30,2		36,24	40	ПН2-100-40
СП3 ЭП1,2 ЭП38	108,6 90,6	651,6 543,6	260,6 217,4	250	ПН2-400-300 ПН2-250-250
СП4 ЭП15…17 ЭП20,21,23,24	13,6 40,7	81,6 244,2	34,8 97,7	40 100	ПН2-100-40 ПН2-100-100
СП5 ЭП 18,19 ЭП 22,25 ЭП26,27	14,5 40,7 23,7	87 244,2 142,2	34,8 97,7 56,9	40 100 60	ПН2-100-40 ПН2-100-100 ПН2-100-60
СП6 ЭП28…30 ЭП31,32	34,8 34,4	208,8 206,4	83,5 82,6	80 80	ПН2-250-80 ПН2-250-80
СП7 ЭП 33,34 ЭП 35…37 ЭП39	34,4 41,7 90,6	206,4 250,2 543,6	82,6 100 217,4	80 100 250	ПН2-250-80 ПН2-250-100 ПН2-250-250

Раздел 6

Выбор места и типа силовых распределительных пунктов СП

Распределительные сети электроснабжения цеха силовые пункты строятся с использованием силовых распределительных устройств — это силовых распределительных пунктов СП и распределительных шинопроводов. СП применяются при расположении ЭП компактными группами на плане цеха, а также в цехах с пыльной или агрессивной средой. ШР применяются при расположении ЭП вряд.

СП - это законченное комплектное устройство заводского изготовления для приёма и распределения электроэнергии, управления и защиты ЭП от перегрузок и короткого замыкания содержащими рубильники, предохранители, выключатели, счётчики.

ШР — это комплектный шинопровод заводского изготовления собираемый из отдельных секций и могущих принимать любую конфигурацию.

СП следует размещать нагрузок для экономии проводникового материала.

В разрабатываемой схеме электроснабжения применены четыре силовых распределительных пункта. Электроприёмники большой мощности необходимо подключать непосредственно к шинам низкого напряжения цеховой подстанции.

Для проектирования цеха приняты силовые распределительные шкафы с рубильником на вводе и с предохранителями на отходящих линиях. В качестве СП используем распределительный трехфазный шкаф серии ШР 11. см. [1] стр. 137. таблица 3.3.

Технические данные СП представлены в таблице 7

Таблица 7 Технические данные СП

Наименование СП	Тип шкафа	Аппарат на вводе	Аппарат защиты	Число предохранительных групп
СП1 ЭП 6 … 8 ЭП 9…11	ШР 11 - 73505	Р 16-373	ПН 2-250-80  ПН 2-250-100
СП2 ЭП3…5 ЭП12…14	ШР 11 - 73509	Р 16-373	ПН 2-100-40  ПН 2-100-40
СП3 ЭП1,2 ЭП38	ШР 11 - 73708	Р 16-373	ПН 2-250-250  ПН 2-400-300
СП4 ЭП15…17 ЭП20,21,23,24	ШР 11 - 73509	Р 16-373	ПН 2-100-40
СП5 ЭП 18,19 ЭП 22,25 ЭП26,27	ШР 11 - 73509	Р 16-373	ПН 2-100-40  ПН 2-100-100 ПН 2-100-60
СП6 ЭП28…30 ЭП31,32	ШР 11 - 73505	Р 16-373	ПН 2-250-80 ПН 2-250-80
СП7 ЭП 33,34 ЭП 35…37 ЭП39	ШР 11 - 73506	Р 16-373	ПН 2-250-80 ПН 2-250-100 ПН 2-250-250

Раздел 7

Выбор компенсирующих устройств

Большинство ЭП помимо активной мощности потребляют и реактивную. Основными потребителями реактивной мощности являются АД, сварочные трансформаторы, газоразрядные лампы. Между значениями реактивной мощности вырабатываемой генераторами электростанций и значениями реактивной мощности потребляемой ЭП должен существовать баланс. Нарушение этого баланса за счет высокого потребления реактивной мощности приводит к отрицательным последствиям (перегрузка по току генераторов, увеличение токовой нагрузки в линиях, увеличение капитальных затрат и потеря напряжения в линии), поэтому важной задачей является снижение потребления реактивной мощности от системы (через трансформаторы подстанций предприятий и цехов). Реактивную мощность могут генерировать не только генераторы электростанций, но и другие источники: воздушные и кабельные ЛЭП, а также специальные устройства, которые называются компенсирующими (КУ). В качестве КУ используют синхронные компенсаторы и статические конденсаторы. В качестве КУ на коммунальных и промышленных предприятиях обычно применят батареи статических конденсаторов.

Мощность КУ определяется выражением

, где

 фактический расчетный коэффициент реактивной мощности.

 ─ наиболее активная расчетная мощность подстанций.

─ оптимальный коэффициент реактивной мощности задаваемой электросистемой, обычно составляет ;

 кВар.

─ реактивная мощность, которая может быть передана потребителю энергосистемой в режиме максимума активных нагрузок.

Значение  зависит от ; = 0,03 – 0,98;

В качестве КУ применяем комплектную конденсаторную установку типа УК [3] с.90, таблица.8.1. с мощностью 75 кВар

Таблица 8.1

Тип установки	Мощность, кВар	Количество ступеней	Габариты (длина × ширина× высота), мм
УК2-0,38-75УЗ	75	2	375×430×650

Раздел 8

Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП

Количество трансформаторов на цеховой подстанции определяется категорией потребителей. Для электроснабжения ЭП 1 и 2 категории сооружают двух трансформаторные подстанции. Для питания потребителей 2 категории допускают сооружение однотрансформаторной подстанции при наличии низковольтных перемычек включаемых вручную или автоматически.

Однотрансформаторные подстанции используются для питания неот­ветственных потребителей 3 категории, если замена трансформатора или его ремонт производится в течение не более 1 суток.

Сооружение однотрансформаторной подстанции обеспечивает значи­тельную экономию капитальных затрат.

Мощность трансформаторов выбираются по условию:

при установке одного трансформатора: ;

при установке двух трансформаторов:  ;

где ─ максимальная расчетная мощность на шинах низкого напря­жения подстанции:

.

Трансформаторы, выбранные по последнему условию, обеспечивают питание всех потребителей в нормальном режиме при оптимальной загрузке трансформаторов 0,6-0,7 загрузки, а в послеаварийном режиме оставшийся в работе один трансформатор обеспечивает питание потребителей с учетом допустимой аварийной перегрузки трансформатора на 40% от S_H0M.

=235 кВа.

В качестве цеховой подстанции выбираем комплектную ТП заводского изготовления серии КТП, технические данные КТП приведены в таблице [6] таблица 9.11.

Выбираем трансформатор:

Таблица 9.11

Параметры	КТП-250
Номинальная мощность трансформатора, кВ×А	250
Тип силового трансформатора	ТМФ
Тип шкафа на стороне 6 (10) кВ	ШВВ (1,2 ,3)
Тип шкафа на стороне 0,4 кВ: Вводной: Линейный: Секционный:	ШВН (1,2,3) ШЛН (1,2) ШСН (1,2,3)
Габариты шкафов 6 (10) кВ, мм: Ширина Глубина Высота	1120 1020 2075
Габариты шкафов 0,4 кВ, мм: Ширина Глубина Высота	375 624 2075
Масса шкафов, кг: На стороне 6 (10)кВ На стороне 0,4 кВ	125 160

Раздел 9

Расчёт токов короткого замыкания

По электрической сети и электрооборудованию в нормальном режиме протекают токи, допустимые для данной установки.

При нарушении электрической прочности изоляции проводов или короткого замыкания оборудования возникает аварийный режим короткого замыкания, вызывающий резкое повышение токов во много раз превышающий допустимые токи.

Значительные по величине токи к.з. представляют большую опасность для элементов электрической сети и оборудования, т. к. чрезмерный нагрев токоведущих частей и создают большие механические усилия, которые могут привести к разрушению электрического оборудования.

Поэтому для правильной эксплуатации электросетей и оборудования их выбирают не только по условиям нормального режима работы, но и аварийного режима, чтобы они выдерживали без повреждений действия наибольших возможных токов к.з. Определение токов к.з. необходимо для выбора выключателей на коммутационную способность и электродинамическую и термическую устойчивость.

Кроме того, в 4-х проводных сетях напряжением 380/220 В работающих на глухо заземленных нейтралах, при замыкании на нулевой провод или металлический корпус оборудования, защитный аппарат должен автоматически отключить аварийный участок сети. Для проверки надежности срабатывания защитного аппарата при к.з., между фазным и нулевым проводами необходимо определить расчётный ток однофазного короткого замыкания на землю.

9.1 Расчёт токов трёхфазного короткого замыкания

В процессе расчёта 3-х фазного к.з. определяются:

1  . - начальное действующее значение периодически составляющей точки по ней определяют термическую стойкость и коммутационную способность аппарата.

2  Ударное значение тока к.з. - по нему проверяют аппараты, шины, изоляторы на электродинамическую устойчивость.

Считаем, что мощность системы во много раз превышает мощность трансформатора, то напряжение на шинах НН подстанций считается неизменным. То есть, считаем, что к.з. питается от источника с неограниченной мощностью.

Тогда периодическая составляющая тока к.з. остаётся неизменной в те­чении всего времени действия к.з.,тогда считаем, что I_П0⁼I_КЗ. На расчётной схеме отмечаем расчётные точки к.з. и для каждой точки составляем схему замещения, на которой указываем активные и индуктивные составляющие, сопротивления всех элементов схемы от точки питания до точки к.з.

Принципиальная схема для расчёта токов коротких замыканий:

Расчёт трёхфазного короткого замыкания в точке К-1.

Схема замещения:

Активное и индуктивное сопротивление трансформатора выбираем по [8],таблица 1.9.3. стр. 61: мОм;  мОм.

Сопротивление обмотки расцепителя и контактов автомата выбираем по [8], таблица 1.9.3. стр. 61:  мОм;  мОм;  мОм;А.

Сопротивление трансформатора тока выбираем по [8], таблица 1.9.2. стр. 61:

мОм;  мОм;;  

где , а .

Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления в короткозамкнутой цепи:

 мОм;

 мОм;

Определяем полное сопротивление в короткозамкнутой цепи:

=30 мОм.

Ток трёхфазного короткого замыкания в точке К-1 определяем по формуле:

;

Определяем ударное значение тока короткого замыкания:

; а ;

Расчёт трёхфазного короткого замыкания в точке К-2.

Схема замещения:

Сопротивление обмотки расцепителя и контактов автомата выбираем по [8], таблица 1.9.3. стр. 61:

   .

Определяем активное и индуктивное сопротивление распределительных линий питающих ЭП:

X₀ и r₀ определяем по [8], таблица 1.9.5. стр. 62

Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления в короткозамкнутой цепи:

 мОм;

 мОм;

Определяем полное сопротивление в короткозамкнутой цепи:

=158,4 мОм.

Ток трёхфазного короткого замыкания в точке К-2 определяем по формуле:

Определяем ударное значение тока короткого замыкания:

; а ;

 

9.2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания

Ток однофазного к.з. определяется для проверки надежности срабатывания защитного аппарата самого удаленного от шин КТП и ЭП. Расчёт однофазного тока короткого замыкания в точке К-3:

Схема замещения:

Определяем сопротивления в короткозамкнутой петле линии фаза-нуль. Сопротивления: одной жилы кабеля

 

нулевой жилы кабеля

 

одной жилы провода

 

индуктивное сопротивление петли кабеля

индуктивное сопротивление петли провода

Суммарное сопротивление петли фаза-нуль определяем по формуле:

Ток однофазного к. з. находим по формуле:

.

Раздел 10

Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания

В сетях до 1000 В производится следующие проверки токов к.з.:

1.  На электродинамическую устойчивость проверяются автоматы, шинопроводы  если ≥ то условие соблюдается;

2.  На коммутационную способность, т.е. на предельно отключающий ток, проверяют автоматы, предохранители: , если ≥ то условие соблюдается;

3.  На надежность срабатывания защитного аппарата при однофазном коротком замыкании на землю:

 а 750 ≤ 1300,

условие соблюдается.

Список литературы:

1.  Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д., «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» − М: Энергоатомиздат, 1999 г.

2.  Липкин Б.Ю. «Электроснабжение предприятий и установок» − М: Высшая школа, 1990 г.

3.  Цигельман И.Е. «Электроснабжение городских зданий и коммунальных предприятий» − М: Высшая школа, 1982 г.

4.  Рожкова Л.Д., Козулин В.С. «Электрооборудование станций и подстанций» − М: Энергоатомиздат, 1987 г.

5.  Конюхова Е.А. «Электроснабжение объектов» − М: Энергоатомиздат, 1988 г.

6.  Неклипаев Б.Н., Крючков И.П. «Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования». − М: Энергоатомиздат, 1989 г.

7.  «Электрический справочник» под редакцией Орлова И.Н. − М: Энергоатомиздат, 1989 г.

8.  «Правила устройств электроустановок (ПУЭ)» −М:Кнорус, 2007 г.

9.  Шеховцов В.П. «Расчет и проектирование схем электроснабжения». М: Форум-инфа-М, 2004.