Вибір і перевірка на дію струмів к.з. електрообладнання низької напруги

7.2. Вибір і перевірка на дію струмів к.з. електрообладнання низької напруги

Напруга мережі 10 кВ.

Визначаю розрахунковий номінальний струм:

Вибираю високовольтний вимикач типу ВМГП-10-630-20У3 з приводом ППВ-10У3 [5] с.170 т.2-65:

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору
Up=10 кВ	Uн=10 кВ	Up≤Uн
Ip=578 А	Ін=630 А	Ір≤Ін
ίу=13,2 А	ίmax=52 кА	ίу≤Іmax
Ік.з=5,2 кА	Іот=20 кА	Ік.з≤Іот
		Sк.з≤ Sот

Вибираю роз’єднувач типу РВ-10/630 з приводом ПР-10 [21] с.223 т.2-61:

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору
Up=10 кВ	Uн=10 кВ	Up≤Uн
Ip=578 А	Ін=630 А	Ір≤Ін
ίу=13,2 кА	ίmax.=60 кА	ίу≤Іmax

Вибираю трансформатори струму типу ТЛМ-10 з числом вторинних обмоток-2 [5] с.182 т.2-79:

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору
Up=10 кВ	Uн=10 кВ	Up≤Uн
Ip=578 А	Ін=800 А	Ір≤Ін
ίу=13,2 А		ίу≤Іmax

Вибираю трансформатори напруги типу НОМ-10У4 [5] с.190 т.2-85:

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору
Up=10 кВ	Uн=10 кВ	Up≤Uн

Вибираю і перевіряю шини на електродинамічну стійкість до струмів к.з..

При розрахунковому струмі навантаження I_роз=578 А, та при ударному струмі 13,2 кА вибираю алюмінієві шини розміром 50×5 мм з допустимим струмовим навантаженням 665 А. Шини встановлюють на ізолятори плашмя, відстань між ізоляторами в прольоті l=1300 мм, відстань між фазами а=450 мм з перерізом однієї полоси 250 мм². [2] с.360.Визначаємо момент опору поперечного перерізу шин, при розташуванні шин плашмя:

Визначаємо розрахункову напругу в металі шин і перевіряємо шини на електродинамічну стійкість:

Оскільки для алюмінієвих шин σ_доп=80 мПа, то шини з σ_роз=55,4 мПа динамічно стійкі.

Перевіримо шини на термічну стійкість для чого визначимо S_min, користуючись формулою:

[2] с.245;

t_пр - час вимикання вимикача, що був вибраний;

С = 88 для алюмінієвих шин.

Вибрані шини з поперечним перерізом 240 мм² задовільняють умову термічної стійкості, оскільки:

Виходячи з U_ном=10кВ та І_ном=665 А вибираю опорні ізолятори типу ИОР-10-375 У, ХЛ-2 на U_ном=10кВ та І_ном=1000 А з F_руй=3750 Н.

Розрахункове навантаження на опорні ізолятори :

Вибрані ізолятори перевіряємо на 60% механічне навантаження дії струму к.з.

Оскільки F_розр =885,9 Н < 60% F_руй=2250 Н, то вибраний тип ізолятора витримує механічне навантаження дії струму к.з.

Перевіряю вибраний кабель марки АСБ-10×3×25 на термічну стійкість до струмів к.з. по розрахунковому струму І_р = 12,6 А.

Визначаю мінімальний переріз кабеля :

Де С=85 для алюмінієвих жил

Кабель марки АСБ-10×3×25 з перерізом 25 мм² задовольняє умову термічної стійкості, оскільки:

S_mіn< S_роз

Кабель термічно стійкий.

Розділ 8. Розрахунок заземлюючого пристрою підстанції

Всі металічні частини електроустановок, що нормально не знаходяться під напругою, а можуть попасти під напругу через пошкодження ізоляції, повинні надійно заземлюватись. Заземляють корпуси електричних машин, трансформаторів, апаратів, світильників; каркаси щитів, щитків, шаф, пультів управління; металеві конструкції ліній електропередач, підстанцій і розподільчих пристроїв; броню і металеві оболонки кабелів; сталеві труби електропроводок і т.п. а також вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів

Таке заземлення називається захисним і його метою є захист обслуговуючого персоналу від небезпечних напруг дотику.

Заземлення призначене для утворення нормальних умов роботи електроустановки, називається робочим.

Для захисту обладнання від пошкоджень ударами блискавки застосовується блискавкозахисне заземлення. Для виконання всіх трьох типів заземлення використовують один заземлюючий пристрій.

Для виконання заземлення використовують природні і штучні заземлювачі.

В якості природніх заземлювачів використовують водопровідні труби, оболонки кабелів, фундаменти і металеві частини будівель, фундаменти опор, які надійно з’єднані з землею, а також системи трос-опора. В якості штучних заземлювачів використовують стержні діаметром не менше 12 мм, кутики, полоси занурені в ґрунт для надійного контакту з землею. Їх довжина повинна бути від 2,5 до 3 м. Для захисту території електростанцій і підстанцій від крокової напруги, разом з глибинними вертикальними електродами біля поверхні землі ні глибині 0,5-0,7 м, прокладають горизонтальні стальні полоси, які під’єднують до вертикальних електродів. На ці полоси відбувається стікання електричного струму.

Розраховую заземлюючий пристрій для ГПП-110-2×10000А2

площею 1490 м² , яке знаходиться в м.Полтава

t_в.в=0,05 с, t_р.з=0 с, l_в=5 м, а=5 м. Природні заземлювачі відсутні.

Для τ=0,05 с, знаходжу U_пр.доп = 500 В, [9] с.573.

При r₁/r₂ =20/40=0,5, [9] с.572, знаходжу М = 0,36.

Визначаю коефіцієнт напруги дотику, [9] с.575:

R_с =1,5∙ρ_в.ш=1,5·20=30 Ом - опір розтікання струму від ступнів; R_л=1000 Ом - опір тіла людини; Визначаю довжину горизонтальних заземлювачів:

Визначаю напругу на заземлювачі, користуючись [9] с.575:

 

Що є в межах норми (<10 кВ).

Знаходжу струм на заземлювачі для вищої напруги :

 

Визначаю допустимий опір заземлюючого пристрою, [9] с.575:

Визначаю число ячейок на стороні квадрата розрахункової моделі заземлюючого пристрою:

 [9] с.577;

Приймаю m =1;

Визначаю довжину полос в розрахунковій моделі:

Визначаю довжину сторін ячейок:

Визначаю число вертикальних заземлювачів по периметру контура за умови: а/l_в = 1;

Приймаємо n=31;

Визначаю загальну довжину вертикальних заземлювачів:

Визначаю відносну глибину:

t =0,5 м – глибина закладання;

Оскільки 0,1££0,5, то

Визначаю відносну товщину шару:

Визначаю р_е/р₂=0,92,тоді відносний еквівалентний питомий опір ρ_е = 0,92·r₂ = 0,92∙40=36,8 Ом·м;

Визначаю загальний опір заземлювача [9] с.576:

що менше R_з.доп =0,9 Ом.

Знаходжу напругу дотику:

що менше допустимого значення 500 В, а отже захисне заземлення стійке.

Розділ 9. Вибір і розрахунок релейного захисту силових трансформаторів підстанції

Захист, який встановлюється на силовому трансформаторі повинен або забезпечувати його відключення при міжфазних і виткових к.з. та при замиканнях на землю, або подавати сигнал про ненормальний режим роботи трансформатора(перевантаження трансформатора, підвищення температури масла і т.д.).

Види захисту, що встановлюються на трансформаторі, визначаються потужністю трансформатора, його призначенням, місцем установки та іншими вимогами, які пред’являються до режиму його експлуатації.

Для захисту силових трансформаторів застосовують такі види захисту:

·  газовий захист;

·  максимально-струмовий (звичайний і струмова відсічка, диференційно-поперечний максимально-струмовий захист, продольно- диференційний максимально-струмовий захист, направлений максимально-струмовий захист).

Вибираємо захист силового трансформатора ТДН потужністю10000 кВ·А і напругою 110/10 кВ. Струми к.з. І_к.з.1 = 5,6 кА на стороні високої напруги трансформатора і І_к.з.2 =5,2 кА на стороні низької напруги трансформатора.

Номінальні струми трансформатора на стороні високої напруги:

На стороні низької напруги:

Приймаємо для захисту трансформатора від струмів короткого замикання максимально-струмовий захист на стороні низької напруги і струмове відсічення на стороні високої напруги трансформатора, а також захист від перевантаження і газовий захист від внутрішніх пошкоджень. Додатковим захистом є диференціальний захист.

Намічаємо установку трансформаторів ТФНД-110 М на стороні високої напруги (k_тт=20) та ТЛМ-10 на стороні низької напруги (k_тт=160). Приймаємо реле типу РТМ на стороні високої напруги з дією на привод короткозамикача типу КЗ 110-У1 і реле РТВ на стороні низької напруги з дією на привод вимикача типу ВЭМ-10Э-1000/12,5-У3 [5] с.170 т.2-65.

Струм спрацювання реле РТВ на стороні напругою 10кВ

де к_над.- коефіцієнт надійності (1,2÷2);

к_в- коефіцієнт повернення (10,8÷0,85);

Коефіцієнт чутливості захисту з реле РТВ:

Струм спрацювання реле РТМ, діючий на стороні напругою 110 кВ:

Коефіцієнт чутливості захисту з реле РТМ з відсічкою:

що не відповідає нормі.

Згідно розрахункових даних струму спрацювання і чутливості струмової відсічки при к.з. буде відключений трансформатор на стороні низької напруги. Захист від перевантажень виконуємо реле типу РТ-80 з дією на відключення і сигнал при І_сп=8,16 А.

Захист від внутрішніх пошкоджень трансформатора виконує реле ПГ – 22 з дією на відключення або сигнал.

Розділ 10. Захист підстанцій від перенапруг і грозових розрядів

Перенапруга – це підвищення напруги в лініях і ЕУ до величин небезпечних для них. Розрізняють внутрішні і зовнішні перенапруги. Внутрішні поділяються на режимні, комутаційні, дугові.

Режимні перенапруження виникають в електроустановках при змінах їх режиму роботи, наприклад при відключенні короткого замикання, різких змінах навантаження і ін., що супроводжується виділенням запасеної в установці енергії. Комутаційні перенапруження викликаються розривом ланцюга змінного струму, індуктивності і ємкості, наприклад при відключенні струмів холостого ходу трансформаторів, асинхронних двигунів, ліній електропередачі і ін..

Дугові перенапруження можуть виникнути в установках вище 1000 В, при однофазних замиканнях на землю; їх величина перевищує в 4—4,5 рази номінальну напругу.

Атмосферні перенапруження. Вони виникають унаслідок дії на електроустановки грозових розрядів. На відміну від комутаційних вони не залежать від величини робочої напруги електроустановки. Атмосферні перенапруження підрозділяють на індуковані перенапруження і перенапруження від прямого удару блискавки.

Індуковані перенапруження виникають при грозовому розряді, поблизу електроустановки і лінії електропередачі за рахунок індуктивних впливів.

Для захисту ліній і обладнання від перенапруг застосовують трубчаті і вентильні розрядники.

Трубчасті розрядники застосовують на лініях передачі для захисту лінійної ізоляції від атмосферних перенапружень. Трубчасті розрядники застосовують двох типів РТВ і РТФ. Вони встановлюються на кінцевих опорах ЛЕП через деякі проміжки вздовж ЛЕП, при переході ЛЕП в КЛ.

Вентильні розрядники застосовуються типів РВС, РВП, РВМ і встановлюються зі сторони високої напруги та низької напруги на вводах РУ, на збірних шинах або поряд з окремими потужними ЕУ.

Для захисту від зовнішніх перенапруг і грозових розрядів застосовуються штирьові і тросові блискавковідводи. Штирьові – це стальні штирі. Тросові підвішуються в вигляді троса, які з’єднується з землею над ЛЕП або над певною територією.

Вибираємо тип розрядника на стороні високої напруги РВС-110.

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору

Вибираємо тип розрядника на стороні низької напруги РВО-10У1.

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору

Література

1. Постников Н.П. и др. «Электроснабжение промышленных предприятий», Ленинград, «Стройиздат», 1989г.

2. Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок», М., «ВШ», 1990г.

3. Федоров А.А. «Основы электроснабжения промышленных предприятий», М., «ВШ», 1990г.

4. Федоров А. А. «Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети», М., «Энергия», 1980г.

5. Крупович В.И. «Справочник по проектированию электроснабжения», М., «Энергия», 1980г.

6. Федоров А.А. и др. «Справочник по электроснабжению промышленных предприятий», том 1, том 2, М., «Энергия», 1973г.

7. Крючков И.П. и др. «Электрическая часть электростанций и подстанций», М., «Энергия», 1978г.

8. Шаповалов И.Ф. «Справочник по расчету электрических сетей», Киев, «Будівельник», 1974 г.

9. Рожкова А.Д. и др. «Электрооборудование станций и подстанций», М., «Энергия», 1980г.

10. Гессен В.Ю. и др. «Электрические станции и подстанции», М., «Колос», 1978г.

11. Козьма А.А. «Электрические станции и системы», «Харьковский университет», 1963 г.

12. Коганов И.Л. «Курсовое и дипломное проектирование», М., «Колос», 1980г.

13. Будзько И.А. и др. «Электроснабжение сельского хозяйства», М., «Колос», 1979г.

14. Голованов А.Т. «Электротехнический справочник», ГОС «Энергоиздат», 1962 г.

15. Степанов М.И. «Курсовое проектирование по предмету ЭСППУ», М., 1986 г.

16. Федоров А.А. «Справочник по электроснабжению и электрооборудованию», том1, том 2, М., «Энергоиздат», 1986 г.

17. Коновалова Л.И. И др. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок», М., «Энергоиздат», 1989 г.

18. Ермилов А.А. «Основы электроснабжения промышленных предприятий», М., «Энергия», 1976 г.

19. Барыбин Ю.Г. и др. «Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудованию», М., «Энергоиздат », 1991 г.

20. Матвеев А.А. «Черчение», М., «ВШ», 1980 г.

21. Большам Л.М. «Справочник по проектированию электроснабжения ЛЭП и сетей», М., «Энергия», 1974 г.