Электроснабжение цеха обработки цветных металлов

3. Газовая защита

Газовая защита является чувствительной, реагирующей на повреждение внутри трансформатора, особенно при витковых замыканиях в обмотках, на которые газовая защита реагирует при замыкании большого числа витков.

Газовая защита также реагирует на повреждения изоляции стянутых болтов и возникновение местных очагов нагрева стали сердечника. Газовая защита срабатывает при достижении скорости движения масла от бака к расширителю от 0,6-0,8 л/с. Она реагирует на появление газа в кожухе трансформатора и снижение уровня масла, защита выполняется на базе реле РТЗ-261, которое поставляется с трансформатором. При всех видах повреждений газы, образовавшиеся в результате разложения масла и изоляции проводов, направляются через реле, установленное на трубопроводе, соединяющем бак трансформатора с расширителем, и вытесняют масло из камеры реле в расширитель. В результате этого уровень масла в газовом реле понижается, установленные в реле поплавки опускаются, а прикрепленные к ним колбочки с ртутными контактами поворачиваются. При этом действует предупреждающий сигнал.

При бурном газообразовании, сопровождающемся течением струи масла под давлением, поворачиваются поплавок и колбочка с контактами. Последние, замыкаясь, действуют через указательное и промежуточное реле на отключение. Защита действует на отключение выключателя 10 кВ трансформатора, а также на включение короткозамыкателя.

4. Защита от перегрузок

На трансформаторах номинальной мощностью 400 кВА и более, подверженных перегрузкам, предусматривается максимальная токовая защита от токов перегрузки с действием на сигнал с выдержкой времени.

Защита выполняется на базе реле РТ-40 (КА5,КА6) с действием на сигнал, реле включается в цепь трансформатора тока со стороны низшего напряжения.

Расчет дифференциальной токовой защиты

Исходные данные.

Трансформатор ТДН-16МВА; 11516%/10,5кВ; группа соединения обмоток ?₀/?-11; Ток трехфазного короткого замыкания на стороне 10,5 кВ I_кз=3,44 кА.

Расчет дифференциальной токовой защиты для трансформаторов ГПП.

а) Определение первичных номинальных токов на сторонах силового трансформатора (I_ном1 и I_ном2):

и коэффициенты трансформации трансформаторов тока.

Принимаем стандартные коэффициенты трансформации:

К_т1 = 200/5 = 40, ТФНД-110 (опорные в фарфоровой покрышке);

К_т2 = 1000/5 = 200, ТЛМ-10 (с литой изоляцией).

б) Определяются вторичные номинальные токи в плечах дифференциальной защиты.

,

.

Так как основная сторона дифференциальной защиты принимается по большему значению (i_н1 и i_н2), то в данном случае i_н2 > i_н1 и сторону напряжением 10 кВ принимаем за основную и все расчеты приводим к основной стороне.

в) Выбирается ток срабатывания защиты из условия отстройки:

от броска тока намагничивания

где К_отс=1,3-1,4 - коэффициент отсечки для РНТ-565.

от максимального тока небаланса

,

где К_отс=1,3-коэффициент отсечки для РНТ-565.

Составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью (ток намагничивания) трансформаторов тока, питающих дифференциальную защиту, определяется по формуле:

I^/_нб=К_а К_одн I_кмакс=110,13,44=344 А.

где К_одн - коэффициент, учитывающий однотипность трансформаторов тока (К_одн=1);

- коэффициент, учитывающий 10% -ю погрешность трансформаторов тока (=0,1);

К_а - коэффициент, учитывающий переходный режим (апериодическая составляющая), К_а=1,0 для реле с БНТ;

I_кмакс - максимальное значение тока КЗ за трансформатором, приведенная а основной стороне трансформатора.

Составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора:

,

где = - полный диапазон регулирования напряжения.

Составляющая тока небаланса, обусловленная неточностью установки на коммутаторе реле РНТ расчетного целого числа витков обмоток:

где W_1расч. , W₁ - соответственно расчетное и установленное число витков обмоток реле РНТ для неосновной стороны.

На первом этапе установки дифференциальной защиты не учитывается, т.е.

За расчетную величину тока срабатывания защиты принимаем большее значение между:

Iсз ( от намагничивания) = 1145,04 А

I_сз ( от небаланса) = 1162,7 А.

г) Производится предварительная проверка чувствительности защиты при повреждениях в зоне ее действия.

К_ч=

где I_к.мин. - минимальное значение тока КЗ (обычно двухвфазное в зоне защиты)

А.

Так как коэффициент чувствительности больше двух, то расчет можно продолжать.

д) Определяется ток срабатывания реле, отнесенный к стороне с большим током в плече (основной стороне).

где К_т, К_сх - берется для основной стороны.

е) Определяется расчетное число витков обмотки реле основной стороны.

W_{осн расч.}=

Полученное число витков обмотки округляем до ближайщего меньшего числа витков, которое можно установить на реле РНТ-565, т.е. W_{осн.расч.} = 17 витков.

ж) Определяется число витков обмотки неосновной стороны.

W _{неосн рас}=,

где i_н1 - вторичный номинальный ток основной стороны;

i_н2 - вторичный номинальный ток другого плеча защиты.

з) Определяется ток небаланса с учетом I^/// _нб.

А.

е) Повторно определяется первичных ток срабатывания защиты и вторичный ток срабатывания реле.

Полученное значение удовлетворяет требованиям, предъявляемым к дифференциальной защите.

Дифференциальная защита трансформаторов выполняется на реле РНТ-565, имеющий быстронасыщающийся трансформатор и уравнительные обмотки с реагирующими резисторами, с помощью которых можно отстраивать действия защиты. Таким образом, обеспечивается повышенная чувствительность защиты. Схема защиты представлена на листе 4 графической части дипломного проекта. При срабатывании защиты поврежденного трансформатора подается импульс на включение короткозамыкателя с помощью специального привода типа ШПИ. Короткозамыкатель включается и создает на выводах высшего напряжения трансформатора искусственное КЗ, под действием которого защиты, установленные на питающей подстанции, срабатывают и отключают линию. После отключения линии отделитель поврежденного трансформатора отключается, отсоединяя трансформатор от линии. Вслед за этим линия может быть включена вновь устройством АПВ.

Расчет максимальной токовой защиты для трансформаторов ГПП.

МТЗ устанавливается с высшей стороны трансформатора и действует с выдержкой времени при КЗ.

Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из условия отстройки (несрабатывания) от перегрузки. Ток перегрузки обычно определяется из рассмотрения 2-х режимов:

отключение параллельно работающего трансформатора:

I_{нагрмакс}=0,8I_{ном тр}=0,880,3 = 64,2 А;

автоматическое подключение нагрузки при действии АВР

I_{нагрмакс}= I₁ +I₂=0,8 (I_{ном тр1} +I_{ном тр2})=0,8(160,6+160,6)=256,9 А.

Ток срабатывания защиты выбирается по формуле:

I_сз=,

где К_отс=1,1-1,2 для реле РТ-40;

К_воз=0,85 - коэффициент возврата реле;

К_зап=2,5 - коэффициент самозапуска обобщенной нагрузки;

Коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ:

К⁽²⁾ _ч=

где I_к.мин.=2992,8 А - минимальный ток двухфазного КЗ.

Выдержка времени выбирается из условия селективности на ступень выше наибольшей выдержки времени t_п защит присоединений, питающихся от трансформатора

t_т = t_п + t = 0,8+0,5 = 1,3c,

где t_п=0,8с- выдержка времени защиты, установленной на присоединениях питающихся от данного трансформатора,

t=0,5с-ступень выдержки времени.

Расчет защиты от перегрузки.

Защиту от перегрузки осуществляют одним реле РТ-80 с ограниченно зависимой характеристикой. Защита действует на сигнал с выдержкой времени. Ток срабатывания выбирают из условия возврата реле при номинальном токе трансформатора: I_СЗ=.

Время действия защиты от перегрузки выбирается на ступень больше МТЗ:

t_пер = t_мтз + t = 1,3+0,5=1,8c.

4.2 Автоматика и сигнализация

На подстанциях предусматривается следующая автоматика:

Автоматическое включение резерва (АВР). АВР питания или оборудования предусматривают во всех случаях, когда электроснабжение вызывает убытки, значительно превышающие стоимость установки устройства АВР. В случае повреждения одного из трансформаторов, происходит его отключение и автоматическое включение секционного выключателя, чем обеспечивается бесперебойное электроснабжение потребителей.

Автоматическое повторное включение (АПВ) трансформаторов предусматривается для автоматического восстановления их нормальной работы после аварийных отключений, не связанных с внутренними повреждениями трансформатора. АПВ трансформаторов является обязательным на однотрансформаторных подстанциях с односторонним питанием. На двухтрансфоматорных подстанциях с односторонним питанием АПВ целесообразно устанавливать в том случае, если отключение одного трансформатора вызывает перегрузку другого и в связи с этим часть потребителей должна отключиться. АПВ позволяет без вмешательства обслуживающего персонала восстановить питание линии после кратковременных КЗ.

5. Выбор оборудования и расчет токов короткого замыкания U<1кВ для ТП 1 и отделения цеха обработки цветных металлов

Необходимо выбрать:

вводные выключатели А_1,2;

секционный выключатель А₃;

автоматы отходящих линий А₄-А₁₂;

4) кабели 0,4 кВ ко всем узлам питания: ШРА-1; ШРА-2; ШР-1; ЩО;

ко всем узлам нагрузок составить расчетно-монтажные таблицы и выбрать для отдельных ЭП аппараты защиты (предохранители или автоматы) и провода;

проверить отключающую способность аппарата защиты наиболее удаленного электроприемника.

5.1 Выбор оборудования

Технические данные электроприемников распределенных по узлам нагрузок.

Технические данные электроприемников (ЭП) ШРА-1.

№ ЭП	Наименование	Рн,кВт	Iн,А	Кпуск	cos	Iпуск, А	Режим работы
2,7	Кран мостовой	6,9+4,7+1,4	39,5	4,5	0,5	177,9	тяжелый
3	Ножницы - тяпки	5,5	12,8	3,5	0,65	45	тяжелый
4	Ножницы дисковые	10	23,4	3,5	0,65	81,9	тяжелый
5	Ножницы дисковые	4	9,3	3,5	0,65	32,7	тяжелый
6	Прокладочный станок	2,2	6,6	6	0,5	39,6	легкий
8	Сушильная печь	30	48	1	0,95	48	тяжелый
9	Листоправочная машина	1,5	4,6	6	0,5	27,6	легкий
12	Гидравлический пресс	10	23,4	3,5	0,65	81,9	тяжелый
14	Ножницы гильотинные	17	39,7	3,5	0,65	139,2	тяжелый
16	Пресс	22	41,8	3,5	0,8	146,4	тяжелый
22	Токарный полуавтомат	33,3	77,9	5	0,65	389,6	тяжелый

ЭП 3:

;

I_пуск = K_пусI_ном = 3,5 12,8 = 45 А.

Аналогично рассчитываются номинальные и пусковые токи остальных электроприемников установленных в цехе.

Технические данные ЭП ШРА-1.

№ ЭП	Наименование	Рн,кВт	Iн,А	Кпуск	cos	Iпуск, А	Режим работы
11	Кран мостовой	16+11+2,2	88,8	4,5	0,5	399,6	тяжелый
15,19	Вальцешлифовальный станок	13	39,5	6	0,5	237	легкий
17,18	Брикетировочный пресс	30	57	3,5	0,8	199,6	тяжелый
20	Ножницы дисковые	10	23,4	3,5	0,65	81,9	тяжелый
21	Прокладочный станок	2,2	6,6	6	0,5	39,6	легкий
23,24	Токарный полуавтомат	33,3	77,9	5	0,65	389,6	тяжелый
25,26	Вертикально - сверлильный станок	4,15	12,2	6	0,5	73,2	легкий

Технические данные ЭП ШР-1.

№ ЭП	Наименование	Рн,кВт	Iн,А	Кпуск	cos	Iпуск, А	Режим работы
27-30	Токарно-винторезный станок	11,25	43,4	6	0,5	240,9	средний

Исходные данные для выбора оборудования:

Р_{р ТП1}=2028 кВт; Q_{р ТП1}= 2012,5 квар; Q_{нбк ТП1}= 2400 = 800 квар;

I_{р ТП1} = I_{ав ТП1}/2 =3592/2=1796А.

Вводные автоматы А₁ (ТП1):

ВА 55-43: I_{н А} =2500 А ?I_раб=1796 А;

I_{н макс расц} =0,8?I_{н А} =0,8?2500=2000А >?I_раб=1796 А;

I_{сраб эм расц} >1,25?I_ав =?1,25?3592??4490?А.

(6000 А >4490 А) условие выполняется.

Секционный автомат А₃ ??ТП1?? принимаем ВА 55-43:

I_{н А} =2500 А ?I_р=1796 А; I_{ном расц} =0,8?I_{н А} =0,8?2500=2000?А I_р=1796 А;

I_отс =2? I_{ном расц} =2?2000=4000А;

I_{сраб эм расц} >1,25?I_р=1,25?I_р=1,25?1796??2245?А,

(4000 А > 2245 А)

условие выполняется.

Выбор автоматов отходящих линий и силовых кабелей к узлам питания.

Выбираем автомат А₄, кабельную линию и тип шинопровода ШРА-1.

S_{р ШРА-1}=94,8 кВА; I_{р ШРА-1}=144,2 А;

I_крат =I_пуск=I_{пускнаиб} +I_ном= 389,6 + (144,2-77,9)=455,9 А,

где ЭП № 22 (токарный полуавтомат) имеет наибольший пусковой ток из подключенных к ШРА-1 ЭП.

Распределительные шинопроводы типа ШРА выбирают по расчетному току I_р из условия : I_рI_ном, где I_ном -номинальный ток шинопровода.

Выбираем шинопровод распределительный типа ШРА-73

с I_н =160 А > 144,2 А; I_{эл дин ст}^?=10 кА?

Выбираем автомат марки ВА51-33

а) I_{ном ав}=160А (144,2А);

б) I_{ном расц}=160А (144,2А);

в) I_отс=10 I_{ном расц} =10160 = 1600А;

г) I_{пред ком} = 10кА;

д) I_{сраб эл расц} >1,25 I_крат= 1,25455,9 = 569,8 А; 1600А > 569,8А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШРА-1: ААШв-1-(3?95)+(1?70); I_доп=255А.

Проверяем по следующим условиям:

1. По условию нагрева длительным расчетным током:

 К_п=0,8

для 4 кабелей проложенных в одной траншее.

1. По условию соответствия проводника выбранному аппарату максимальной токовой защиты:

к_з=1-коэффициент защиты для автомата с нерегулируемой характеристикой, I_з=I_нрасч.

Условия выполняются.

Выбираем автомат А₅, кабельную линию и тип шкафа ШР-1.

S_{р ШР-1}= 21,7 кВА; I_{р ШР-1}=33 А;

I_крат =I_пуск=240,9 А.

Выбираем шкаф распределительный типа ШР-11

с ?I_н =100А 33 А; I_{эл дин ст}^?=10кА

Выбираем автомат марки ВА51-31-1:

а) I_{ном ав}=100А ( 33А);

б) I_{ном расц}=40А ( 33А);

в) I_отс=10 I_{ном расц} =1040 = 400А;

г) I_{пред ком} = 12,5кА;

д) I_{сраб эл расц} >1,25 I_крат=1,25 240,9 = 301,1А, 400А > 301,1А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШР-1: ААШв-1-(3?16)+(1?10); I_доп=60А.

Проверяем по следующим условиям:

1. К_п=0,8

для 4 кабелей проложенных в одной траншее.

2.

условия выполняются.

Выбираем автомат А₆, кабельную линию к ЭП №1.

Р_н= 100 кВт; ;

I_пуск = K_пусI_ном = 6 234 = 1404 А.

Выбираем автомат марки ВА51-33:

а) I_{ном ав}= 250 А (> 234 А);

б) I_{ном расц}= 250 А (> 234 А);

в) I_отс=12 I_{ном расц} =12 250 = 3000 А;

г) I_{пред ком} = 12,5 кА;

д) I_{сраб эл расц} >1,25 I_крат=1,25 1404 = 1755 А, 3000 А >1755 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ЭП№1: ААШв-1-(3?120)+(1?70); I_доп= 295 А.

Проверяем по следующим условиям:

1. К_п=0,8

для 4 кабелей проложенных в одной траншее.

2.

условие не выполняется, то тогда принимаем кабель большим сечением ААШВ-1-(3?150+1?70); I_доп= 340А.

Выбираем автоматы А₇, кабельную линию к ЩО.

Выбор А₅ к ЩО:

ВА51-31-1: I_{н А}=100А ?34,1А; I_{у расц}=40А ?34,1А;

Примем ОП6УХЛ4 - на шесть отходящих линий, I_н.расц. = 40 А.

Выбираем кабель к ЩО: ААШв-1-(3?16)+(1?10); I_доп=60А.

Проверяем по следующим условиям:

1. К_п=0,8

для 4 кабелей проложенных в одной траншее.

2.

условия выполняются.

Выбираем автомат А₈, А₉,, и кабельные линии к ЭП №10,13.

Р_н= 175 кВт;

I_пуск = K_пусI_ном = 6 409,5 = 2457 А.

Выбираем автомат марки ВА52-39:

а) I_{ном ав}= 630 А ( 409,5 А);

б) I_{ном расц}= 500 А (> 409,5 А);

в) I_отс=10 I_{ном расц} =10 500 = 5000 А;

г) I_{пред ком} = 5 кА;

д) I_{сраб эл расц} >1,25 I_крат=1,25 2457 = 3071,2 А, (5000 А > 3071,2 А)

условия выполняются.

Выбираем кабель к ЭП№ 10, 13: 2 ААШв-1-(3?95)+(1?70); I_доп= 510 А

(> 409,5А);

Проверяем по следующим условиям:

1. К_п=0,8

для 4 кабелей проложенных в одной траншее.

2.

условие не выполняется, то тогда принимаем кабель большим сечением 2 ААШВ-1-(3?150)+(1?70); I_доп=680 А.

Выбираем автомат А₁₀, кабельную линию и тип шинопровода ШРА-1.

S_{р ШРА-2}=100,9кВА; I_{р ШРА-2}=153,5А;

I_крат =I_пуск=I_{пускнаиб} +I_ном=399,6+(153,5-88,8)=464,3А,

где ЭП №11 (кран мостовой) имеет наибольший пусковой ток.

Выбираем шинопровод распределительный типа ШРА-73

с ?I_н =160А 153,5А; I_{эл дин ст}^?=15кА?

Выбираем автомат марки ВА51-33

а) I_{ном ав}=160А ( 153,5А);

б) I_{ном расц}=160А ( 153,5А);

в) I_отс=10I_{ном расц} =10160 = 1600А;

г) I_{пред ком} = 20кА;

д) I_{сраб эл расц} >1,25 I_крат=1,25464,3 = 580,3А, 1600А > 580,3А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШРА-2: ААШв-1-(3?70)+(1?50); I_доп=210А

Проверяем по следующим условиям:

1. К_п=0,8

для 4 кабелей проложенных в одной траншее.

2.

условия выполняются.

Выбор А₁₁ и А₁₂ , кабельных линий к НБК.

Так как у БК не имеется пусковых токов, выбор производим по току КЗ.

ВА 51-37:

1)I_{н А}=630 А ? 465,3 А;

2)I_{н расц}=630 А >? 465,3 А.

БК допускает перегрузку на 30 % , к_п =1,3 - ?коэффициент перегрузки;

3) I_{перегр-ки}^?=к_п ґ--I_р--нбк--=1,3ґ--465,3=593,2А--<--I_н--расц=63_А;

4)--I_{сраб--макс--расц--}=63_----1,25ґI_кр=741,5А, где I_кр=I_{перегр.}=593,2А

Расчетно-монтажная таблица для ЭП.

Выбор проводников и аппаратов защиты, к отдельным ЭП.

Для ЭП питаемых от ШРА-1, ШРА-2, ШР-1 необходимо выбрать аппараты защиты и сечение проводников. Линии защищаем от токов перегрузки и КЗ. Защита от токов КЗ осуществляется предохранителями или автоматами, а от перегрузки только комбинированными автоматами. Выбор рассмотрим для одного электроприемника, питающегося от ШРА-1, для остальных ЭП выбор проводится аналогично и результаты сведены в таблицу 5.1 "Расчет аппаратов защиты ЭП".

Расчет ШРА-1.

Линия к ЭП 3:

,

где - ??коэффициент пуска и равен 1,6-?тяжелый пуск, 2-средний, 2,5-легкий.

а) Выбираем предохранитель типа ПН2-100/30:

I_{ном пред.} =100 А;

I_{ном пл.вст.} I _{пл.вст расч.} (30 А > 28 А).

б) Выбираем провод одножильный с алюминиевыми жилами марки АПВ и делаем проверку:

1) по условию нагрева длительным рабочим током:

I_доп

2) по условию соответствия выбранному аппарату защиты:

I_доп.

Принимаем провод одножильный с алюминиевыми жилами марки АПВ; прокладка в пластмассовых трубах: АПВ-4(1?4):

I_доп= 23 А >?I_{н дв}= 12,8 А; I_доп= 23 А >?

условие выполняется.

Таблица 5.1. Расчет защитных аппаратов к ЭП
№№ ЭП	Расчетный ток, А	Автоматический выключатель	Предохранитель	Тип аппарата защиты	Кз	Токовая нагру-зка провода	Марка и сечение провода
	Iдлит (Iном)	Iкр (Iпуск)	Iном. ав., А	Ток расц-ля, А	Уставка мгновенного срабатывания, А	ток плавкой вставки, А	Iном. пред. , А			Кз*Iз	Iдоп пров, А
				Iрасцрасч	Iрасц ном	Iср расч	Iном ср	I расч пл вст	I ном пл вст
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
ШРА-1
6	6,6	39,6	-	-	-	-	-	15,8	20	100	ПН2 100/20	0,33	6,6	23	АПВ-4(14)
2,7	39,5	177,9	100	39,5	40	222,3	280	-	-	-	ВА51-31-1	1	40	60	АПВ-4(116)
3	12,8	45	-	-	-	-	-	28	30	100	ПН2 100/30	0,33	9,9	23	АПВ-4(14)
4	23,4	81,9	-	-	-	-	-	51,1	60	100	ПН2 100/60	0,33	19,8	39	АПВ-4(16)
5	9,3	32,7	-	-	-	-	-	20,4	30	100	ПН2 100/30	0,33	9,9	23	АПВ-4(14)
9	4,6	27,6	-	-	-	-	-	11,04	30	100	ПН2 100/30	0,33	9,9	23	АПВ-4(14)
12	23,4	81,9	-	-	-	-	-	51,1	60	100	ПН2 100/60	0,33	19,8	39	АПВ-4(16)
14	39,7	139,2	-	-	-	-	-	87	100	100	ПН2 100/100	0,33	33	42	АПВ-4(110)
16	41,8	146,4						91,5	100	100	ПН2 100/100	0,33	33	42	АПВ-4(110)
22	77,9	389,6	100	77,9	80	487	560	-	-	-	ВА 51-31-1	1	80	80	АПВ-4(125)
8	48	48	-	-	-	-	-	30	40	100	ПН2 100/40	0,33	13,2	4	АПВ-4(14)
ШРА-2
11	88,8	399,6	100	88,8	100	499,5	700	-	-	-	ВА 51-31-1	1	100	130	АПВ-4(150)
15,19	39,5	237	-	-	-	-	-	94,8	100	100	ПН2 100/60	0,33	33	42	АПВ-4(110)
17,18	57	199,6	100	57	63	249,5	300	-	-	-	ВА 51-31-1	1		95	АПВ-4(135)
20	23,4	81,9	-	-	-	-	-	51,1	60	100	ПН2 100/60	0,33	19,8	39	АПВ-4(16)
21	6,6	39,6	-	-	-	-	-	15,8	20	100	ПН2 100/20	0,33	6,6	23	АПВ-4(14)
23,24	77,9	389,6	100	77,9	80	487	560	-	-	-	ВА 51-31-1	1	80	80	АПВ-4(125)
25,26	12,2	73,2	-	-	-	-	-	29,2	30	100	ПН2 100/30	0,33	9,9	23	АПВ-4(14)
ШР-1
27-30	43,4	240,9	100	43,4	50	301,1	350	-	-	-	ВА 51-31-1	1	50	60	АПВ-4(125)

5.2 Расчет ТКЗ на шинах 0,4 кВ ТП и на ШРА-1

Для расчета токов короткого замыкания составим схему питания наиболее удаленного электроприемника цеха цветных металлов (рис.6.1.а) для проверки его аппарата защиты на отключающую способность и схему замещения (рис.6.1.б)

а) б)

Рисунок 5.1.

Расчет токов КЗ в точке К3.

Найдем сопротивление всех элементов схемы замещения:

Сопротивление питающей системы.

r_с = 0.

Полное сопротивление трансформатора.

Активное сопротивление трансформатора.

Индуктивное сопротивление трансформатора.

Сопротивление катушек (расцепителей) максимального тока Х_КВ и переходных сопротивлений контакторов r_конт автоматического выключателя А1.

Х_КВ = Х₃ = 0,094 мОм; r_КВ = r₃ = 0,12 мОм; r_конт = r_к = 0,25 мОм.

Сопротивление шины от выводов трансформатора до сборных шин 0,4 кВ ГПП.

Х _ш = Х₄ = 0,06 мОм; r_ш = r₄ = 0,1 мОм.

Сопротивление первичных обмоток трансформатора тока не учитывается, так как они одновитковые.

Суммарное переходное сопротивления контактов на шинах, вводах и выводов аппаратов и контакта в месте КЗ. r_перех =15 мОм.

Суммарное индуктивное сопротивление цепи КЗ.

Х₁ = Х₁ + Х₂ + Х₃ + Х₄ = 2,56 + 5,4 + 0,094 + 0,06 = 8,114 мОм.

Суммарное активное сопротивление цепи КЗ.

а) при r_перех на шинах и в месте КЗ равным 0:

r₁ = r₂ + r₃ + r_к + r₄ = 1,03 + 0,12 + 0,25 + 0,1 = 1,5 мОм.

б) при r_перех = 15 мОм:

r₂ = r₂ + r₃ + r₄ + r_перех = 1,03 + 0,12 + 0,1 + 15 = 16,25 мОм.

Полное сопротивление цепи КЗ.

а) при r_перех на шинах и в месте КЗ равным 0:

Z₁ = мОм.

б) при r_перех = 15 мОм:

Z₂ = мОм.

Токи трехфазного КЗ в точке К3.

а) ток трехфазного металлического КЗ, т. е. r_перех = 0:

б) минимальный ток трехфазного КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения обычно не зависит от режима работы, т. е. r_перех = 15 мОм:

Ударный ток в точке К3.

а) i_уд1 = к_уд ???I_к-1= 1,3 ????28?= 51,3 кА;

б) i_уд2 = к_уд ????I_к-2,R = 1,3 ????12,7?= 23,21 кА.

Расчет токов КЗ в точке К2 без учета ШАР11.

Сопротивление катушек (расцепителей) максимального тока Х_КВ и переходных сопротивлений контакторов r_конт автоматического выключателя А4.

Х_КВ = Х₅ = 0,55 мОм; r_КВ = r₅ = 0,74 мОм; r_конт = r_к = 0,65 мОм.

Сопротивления кабеля длиной L = 60 м от шины до ШРА-1

Х_каб = Х₆ = х₀ L = 0,06 60 =3,6 мОм,

r_каб = r₀ L = 0,35 60 = 21 мОм.

Где х₀ = 0,06 мОм/м, r₀ = 0,35 мОм/м - удельные сопротивления для кабеля маркой ААШв-1кВ-(395)+(170).

Суммарное переходное сопротивления контактов на шинах, вводах и выводов аппаратов и контакта в месте КЗ. r_перех =15 мОм.

Суммарное индуктивное сопротивление цепи КЗ.

Х₂ = Х₁ + Х₅ + Х₆ = 8,114 + 0,55 + 3,6 = 12,264 мОм.

Суммарное активное сопротивление цепи КЗ.

а) при r_перех на шинах и в месте КЗ равным 0:

r₃ = r₁ + r₅ + r_к5 + r₆ = 1,5 + 0,74 + 0,65 + 21 = 23,89 мОм.

б) при r_перех = 15 мОм:

r₄ = r₂ + r₅ + r₄ = 16,25 + 0,74 + 21 = 37,99 мОм.

Полное сопротивление цепи КЗ.

а) при r_перех на шинах и в месте КЗ равным 0:

Z₁ = мОм.

б) при r_перех = 15 мОм:

Z₂ = мОм.

Токи трехфазного КЗ в точке К1.

а) ток трехфазного металлического КЗ, т. е. r_перех = 0:

б) минимальный ток трехфазного КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения обычно не зависит от режима работы, т. е. r_перех = 15 мОм:

Ударный ток в точке К3.

а) i_уд3 = к_уд ??I_к-2 = 1,3 ??8,6?= 15,7 кА;

б) i_уд4 = к_уд ??I_к-2,R = 1,3 ??5,7?= 10,4 кА.

Расчет токов КЗ в точке К1 с учетом шкафа ШРА-1.

1. Сопротивления шинопровода длиной L = 30 м типа ШРА-73 с I_ном=160А.

Х_шп = Х₇ = х_ф L = 0,130 = 3 мОм,

r_шп = r₇ = r_ф L = 0,230 = 6 мОм.

где х_ф = 0,1 мОм/м, r_ф = 0,2 мОм/м - удельные сопротивления шинопровода типа ШРА-73 с I_ном=160А.

Сопротивление предохранителя ПН2 100/40.

r_пред = r_к8 = 0,5 мОм.

3. Сопротивления провода длиной L = 6 м от ШРА-1 до ЭП № 8.

Х_пров = Х₉ = х₀ L = 0,1 6 = 0,6 мОм,

r_пров = r₉ = r₀ L = 8,35 6 = 50,1 мОм.

Где х₀ = 0, 1 мОм/м, r₀ = 8,35 мОм/м - удельные сопротивления для провода марки АПВ-(44).

3. Суммарное индуктивное сопротивление цепи КЗ.

Х₃ = Х₂ + Х₇ + Х₉ = 12,264 + 3 + 0,6 = 15,864 мОм.

4. Суммарное активное сопротивление цепи КЗ.

а) при r_перех на шинах и в месте КЗ равным нулю:

r₅ = r₃ + r₇ + r_к8 + r₉ = 23,89 + 6 + 0,5 +50,1 =80,49 мОм.

б) при r_перех = 15 мОм:

r₆ = r₄ + r₇ + r₉ = 37,99 + 6 + 50,1 = 94,09 мОм.

3. Полное сопротивление цепи КЗ.

а) при r_перех на шинах и в месте КЗ равным нулю:

Z₁ = мОм.

б) при r_перех = 15 мОм:

Z₂ = мОм.

Токи трехфазного КЗ в точке К1.

а) ток трехфазного металлического КЗ, т. е. r_перех = 0:

б) минимальный ток трехфазного КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения обычно не зависит от режима работы, т. е. r_перех = 15 мОм:

Ударный ток в точке К3.

а) i_уд3 = к_уд ??I_к-1 = 1,3 ??2,8= 5,1 кА;

б) i_уд4 = к_уд ??I_к-1,R = 1,3 ??2,4= 4,3 кА.

Расчет двухфазного КЗ в точках К1, К2, К3.

В точке К3.

а) Минимальный ток металлического двухфазного КЗ:

б) Ток двухфазного КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения:

В точке К1.

а) Минимальный ток металлического двухфазного КЗ:

б) Ток двухфазного КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения:

В точке К1.

а) Минимальный ток металлического двухфазного КЗ:

б) Ток двухфазного КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения:

Расчет однофазного КЗ для схем трансформатора Д/У₀ -11 и У/У₀ -11.

Ток однофазного КЗ определяется из выражения:

В точке К3.

а) для схемы соединения трансформатора Д/У₀ -11:

Где Z_т=0,0165 Ом - сопротивление трансформатора для группы соединения Д/У₀ - 11 .

б) для схемы соединения трансформатора У/У₀ -12:

Где Z_т=0,054 Ом - сопротивление трансформатора для группы соединения У/У₀ - 11.

В точке К1.

Сопротивление петли фаза-ноль кабеля ААШв-1-(395)+(170) будет равно:

Z_п= Z_пфо L₁=0,920,06 = 0,055 Ом,

где Z_пфо=0,92 Ом/км - удельное сопротивление петли фаза-ноль при сечении фазной жилы 95 мм² и нулевой - 70 мм^1.

а) для схемы соединения трансформатора Д/У₀ -11:

б) для схемы соединения трансформатора У/У₀ -11:

В точке К1.

Сопротивление петли фаза-ноль провода маркой АПВ-4(14) будет равно:

Z_п= Z_пфо L₂= 18,52 0,006 = 0,11 Ом

где Z_пфо=18,52 Ом/км - удельное сопротивление петли фаза-ноль при сечении фазной жилы 4 мм² и нулевой - 45 мм^1.

а) для схемы соединения трансформатора Д/У₀ -11:

б) для схемы соединения трансформатора У/У₀ -11:

Проверим на отключающую способность аппарата защиты наиболее удаленного электроприемника.

Для данного цеха наиболее удаленным электроприемником является ЭП № 8.I_пред = 100 А; I_пл.вст. = 40 А.

Проверим по условию:

2,3 кА 0,3 кА.

Если предохранитель защищает сеть только от КЗ, то номинальный ток расцепителя:

100 А 3 28 = 84 А.

Условия выполняются.