Комплектная трансформаторная подстанция

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки республики Татарстан

Альметьевский государственный нефтяной институт

Кафедра электроэнергетики

Курсовая работа

по дисциплине «Электрические и электронные аппараты»

на тему: «Комплектная трансформаторная подстанция»

Вариант 15

Содержание

Введение

Исходные данные

1.Описание полной электрической схемы КТП, его устройство

2.Определение номинальных токов двигательной нагрузки и нагрузки уличного освещения

3. Определение суммарной мощности КТП

4. Выбор КТП по мощности, номинальному току и напряжению

5. Выбор кабеля для отходящих линий КТП (кабель низкого напряжения)

6. Определение сопротивлений трансформатора и кабелей

7. Определение токов короткого замыкания (КЗ)

8. Определение ударного тока КЗ

9. Проверка условия нормального пуска двигателя

10. Выбор автоматических выключателей

11.Провека селективности работы выбранных автоматов

12.Проверка термической стойкости выбранных кабелей

13.Выбор измерительных трансформаторов тока (ТТ)…

14. Выбор предохранителя высокого напряжения и низкого напряжения для линии уличного освещения

15.Выбор разрядников высокого напряжения

16.Выбор высоковольтного выключателя нагрузки

17. Выбор разъединителей для включения и отключения обесточенных цепей высокого напряжения

Выводы

Список использованной литературы

Введение

Одним из самых распространенных комплектных электротехнических устройств высокого напряжения считаются комплектные трансформаторные подстанции.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) представляет собой комплект оборудования, который позволяет снизить рабочее напряжение с 6-10 кВ до относительно низкого напряжения 220-660 В. КТП имеет все элементы, которые позволяют снизить рабочее напряжение, обеспечить защиту оборудования от коротких замыканий (КЗ), коммутировать токи нагрузки и позволяет производить учет электроэнергии. Весь комплекс элементов КТП изготовляется на заводе, собирается в единую установку, и проводятся испытания, которые свидетельствуют о полной готовности КТП к работе.

В настоящее время в КТП для повышения надежности применяются современные коммутационные и защитные аппараты от перенапряжений и от КЗ. Современные КТП используются в металлических кожухах и заполнены элегазом. Это даст возможность продлить срок службы оборудования до 25 лет практически без ухода и обслуживания.

Исходные данные

Параметры	Значения
Соотношение сопротивлений питающей системы и силового трансформатора, XC/XT	0,2
Длина кабеля - l0, м,	50
Длина кабеля - l1, м,	100
Длина кабеля - l2 , м,	50
Материал кабеля	Al
Осветительная нагрузка, кВт	17
Номинальное линейное напряжение - Uном.л ,В	380
Номер схемы для первой линии	1
Номера двигателей для схемы первой линии	М1-№6
Кратность пускового тока двигателя - Ki	7
Время пуска двигателя - tп, с	6
Номер схемы для второй линии	3
Номера двигателей для схемы второй линии	М1 - № 2 М2 - № 2 М3 - № 2
Кратность пускового тока двигателя - Кi	7,5
Время пуска двигателя - tп, с	4

Параметры двигателей

№ п/п	Номер двигателя	6	2
1.	Тип электродвигателя	4А112М4У333	4А132М4У3
2.	Номинальная мощность Рном, кВт	5,5	11
3.	Номинальная частота вращения nном, об/мин nном	1445	1460
3.	КПД, %	85,5	87,5
4.	Коэффициент мощности	0,85	0,87

1. Определение и назначение Комплектной трансформаторной подстанции (КТП)

Подстанцией называют электроустановку, служащую для преобразования и распределения электроэнергии и состоящую из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительного устройства, устройства управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобразования той или иной функции они называются трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП).

Трансформаторную подстанцию называют комплектной - КТП (КПП) - при поставке трансформаторов (преобразователей), щита низкого напряжения и других элементов в собранном виде или в виде полностью подготовленном для сборки. Подстанции могут быть комплектными или сборными.

Получили широкое распространение различные комплектные устройства:

1. Комплектное распределительное устройство (КРУ) в сетях 10/6 кВ со шкафами на номинальные токи 6300 - 3200 А и номинальные токи 20 кА (КРУ 2 - 10, КХП), 31,5 кА (КР 10/500) и в отдельных случаях КРУ со шкафами на номинальные токи до 5000 А и токи отключения 58 кА (КР - Д9). В КРУ устанавливают маломасляные выключатели (в основном типов ВМП и ВМГ с отключаемой мощностью 850 МВА при 10 кВ), а при необходимости частых коммутаций - выключатели с электромагнитным гашением дуги.

2. Комплектные трансформаторные подстанции 10(6)70,4 кВ с трансформаторами мощностью 250-2500 кВА. Исполнение трансформаторов в КТП: сухие, масляные, заполненные негорючей жидкостью.

3. Комплектные полупроводниковые выпрямительные подстанции и установки (КПП, КПВП, КПУ) для питания сетевых нагрузок на напряжение 230 и 460 В и питания специальных электроприемников.

Комплектные подстанции изготовляются на заводах и транспортируются к месту установки узлами и блоками без демонтажа оборудования. На месте монтажа производят установку узлов и блоков и присоединения между ними и к сетям электроснабжения.

Комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН) - это КРУ, предназначенное для наружной (открытой) установки.

Комплектное распределительное устройство - распределительное устройство, состоящее из шкафов, закрытых полностью или частично, или блоков с встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде и предназначенное для внутренней установки.

Камера (ячейка) - помещение, предназначенное для установки аппаратов и шин. Закрытая камера закрыта со всех сторон и имеет сплошные (несетчатые) двери. Огражденная камера имеет проемы, защищенные полностью или частично несплошными (сетчатыми или смешанными) ограждениями.

Комплектные трансформаторные подстанции назначение и классификация

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) применяют для приема, распределения и преобразования электрической энергии трехфазного тока частотой 50 Гц. По числу трансформаторов КТП могут быть однотрансформаторными, двухтрансформаторными и трехтрансформатор-ными.

По роду установки КТП могут быть:

ь внутренней установки с масляными, сухими или заполненными негорючей жидкостью трансформаторами;

ь наружной установки (только с масляными трансформаторами);

ь смешанной установки с расположением РУ высшего напряжения и трансформатора снаружи, а РУ низшего напряжения внутри помещения.

КТП можно разделить на четыре основные группы.

1. КТП наружной установки мощностью 25…400 кВА, напряжением 6…35/0,4 кВ, применяемые для электроснабжения объектов сельскохозяйственного назначения. Это в основном мачтовые подстанции. КТП данной группы состоят из шкафа ввода ВН, трансформатора и шкафа НН, укомплектованного на отходящих линия автоматическими выключателями.

2. КТП внутренней и наружной установки напряжением до 10 кВ включительно мощностью 160...2500 кВА, которые в основном используются для электроснабжения промышленных предприятий. КТП этой группы состоят из шкафов ввода на напряжение 10 кВ и РУ напряжением до 1 кВ. Для КТП применяют как масляные, так и заполненные негорючей жидкостью или сухие трансформаторы специального исполнения с боковыми выводами, для КТП наружной установки - только масляные.

3. Сборные и комплектные трансформаторные подстанции напряжением 35... 110/6... 10 кВ. Со стороны высокого напряжения подстанции комплектуются открытыми распределительными устройствами напряжением 35...110 кВ, со стороны 6...10 кВ - шкафами КРУП наружной установки.

4. КТП специального назначения, перевозимые на салазках, напряжением 6... 10 кВ, мощностью 160... 630 кВА, которые выпускаются для электроснабжения стройплощадок, рудников, шахт, карьеров.

Описание электрических аппаратов, входящих в состав КТП, на основании представленной электрической схемы.

QS1 - высоковольтный выключатель нагрузки

Коммутационные аппараты (выключатели) предназначены для осуществления оперативной и аварийной коммутации в энергосистемах, для выполнения операций включения и отключения отдельных цепей при ручном или автоматическом управлении. Во включенном состоянии выключатели должны беспрепятственно пропускать токи нагрузки. Характер режима работы этих аппаратов несколько необычен: нормальным для них считается как включенное состояние, когда они обтекаются током нагрузки, так и отключенное, при котором они обеспечивают необходимую электрическую изоляцию между разомкнутыми участками цепи. Коммутация цепи, осуществляемая при переключении выключателя из одного положения в другое, производится нерегулярно, время от времени, а выполнение им специфических требований по отключению возникающего в цепи короткого замыкания чрезвычайно редко.

Выключатели должны надежно выполнять свои функции в течение срока службы (25 лет), находясь в любом из указанных состояний, и одновременно быть всегда готовыми к мгновенному эффективному выполнению любых коммутационных операций, часто после длительного пребывания в неподвижном состоянии. Отсюда следует, что они должны иметь очень высокий коэффициент готовности: при малой продолжительности процессов коммутации (несколько минут в год) должна быть обеспечена постоянная готовность к осуществлению коммутаций.

Среди основных параметров выключателей высокого напряжения следует выделить группу номинальных параметров, присущих всем типам выключателей и определяющих условия их работы.

К основным номинальным параметрам выключателей в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК) относятся:

- номинальное напряжение U_ном;

- наибольшее рабочее напряжение U_н.р;

- номинальный уровень изоляции;

- номинальная частота f_ном;

- номинальный ток I_ном;

- номинальный ток отключения I_о.ном;

- номинальный ток включения I_в.ном;

- номинальное переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН) при КЗ на выводах выключателя;

- номинальные характеристики при неудаленных КЗ; номинальная длительность КЗ;

- номинальная последовательность операций (номинальные циклы);

- нормированные показатели надежности и др

К параметрам, характерным для воздушных выключателей, следует отнести номинальное давление и расход воздуха, необходимые для проведения операций включения и отключения, нижний предел давления для производства отдельных операций.

FU1...FU3 - высоковольтные разрядники

Основными элементами вентильных разрядников являются искровые промежутки, последовательно соединенные с резистором, имеющим нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ).

Рис. 1

На рис. 1, представлен элемент магнитно-вентильного разрядника РВМГ на 33 кВ, состоящий из фарфоровой покрышки 1, колонки нелинейных резисторов из вилита 2 и блока последовательно соединенных искровых промежутков 3. Разрядники этой серии выпускаются на напряжение 110-500 кВ, что достигается последовательным включением исходных элементов.

Одним из основных недостатков вентильных разрядников является высокое значение коэффициента нелинейности материалов (тервита и вилита) а=(0,2-0,4), используемых при этом, а также нестабильность напряжений пробоя. Поэтому значительный прогресс был достигнут после разработки новых материалов оксидно-цинковых варисторов с коэффициентом нелинейности а = 0,02. Это позволило разработать аппараты защиты без искровых промежутков. При рабочем напряжении токи через варисторы достигают миллиампер, а при перенапряжениях соответственно сотни и тысячи ампер. нагрузка ток трансформатор кабель

FU4.. .FU6 - предохранители

Предохранители - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Преимущественно предохранители используются для защиты от токов короткого замыкания.

Основной элемент предохранителя -- плавкая вставка постоянного или переменного сечения, которая при токах срабатывания сгорает (плавится с последующим возникновением и гашением электрической дуги), отключая электрическую цепь.

По конструктивному исполнению предохранители условно можно разделить на открытые (вставка не защищена патроном или размещена в трубке, открытой с торцов), закрытые (вставка расположена в закрытом патроне) и засыпные (вставка находится в патроне, полностью заполненном мелкозернистым наполнителем, например, кварцевым песком).

Наиболее распространенные материалы плавких вставок -- медь, цинк, алюминий, свинец и серебро. Медь подвержена сравнительно интенсивному окислению, что может привести к увеличению сопротивления медной вставки и, следовательно, к изменению защитной характеристики предохранителя. Поэтому медные вставки подвергаются лужению (покрываются слоем олова).

В засыпных предохранителях наиболее распространенным наполнителем является кварцевый песок с содержанием оксида кремния SiO₂ не менее 99%. Наилучшим наполнителем по своим дугогасящим свойствам является мел (СаСОз), который после перегорания вставки в отличие от песка не образует остаточных токопроводящих путей и пригоден для многократного использования. Но мел значительно дороже песка и это ограничивает его широкое применение. Для лучшего использования наполнителя как теплоотводящей и дугогасящей среды в засыпном предохранителе обычно размещены несколько параллельно соединенных вставок, суммарное сечение которых эквивалентно сечению одной вставки предохранителя на тот же рабочий ток.

TV1 - силовой трансформатор

Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трехфазном токе от электрических станций к потребителям.

В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжение короткого замыкания, ток холостого хода.

На повысительных и понизительных подстанциях применяют трехфазные или группы однофазных трансформаторов с двумя или тремя раздельными обмотками. В зависимости от числа обмоток трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные. Двухобмоточные трансформаторы номинальной мощностью больше 25 МВ-А выполняются с расщепленной обмоткой вторичного напряжения 6...10 кВ. Обмотки высшего, среднего и низшего напряжений принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

В настоящее время применяются трансформаторы следующих стандартных номинальных мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300, 10 000, 16000, 25000, 32000, 40000, 63000 ,80000, 160000 кВ-А.

Условные обозначения типов трансформаторов состоят из букв, которые обозначают:

первые буквы: О - однофазный;

Т - трехфазный.

последняя буква:

Н - выполнение одной обмотки с устройством;

регулирования напряжения под нагрузкой (РПН);

Р - трансформатор с расщепленной обмоткой низшего

напряжения;

Т - трехобмоточный трансформатор;

М, Д, ДЦ, С, 3 -система охлаждения трансформаторов.

В настоящее время трансформаторы выполняются с переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) и с переключением ответвлений обмотки под нагрузкой - РПН.

QF1, QF2, QF3 - автоматические выключатели

Автоматические выключатели (автоматы) низкого напряжения (до 1000 В) предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов (коротких замыканий, перегрузок, снижения и исчезновения напряжения, изменения направления тока, гашения магнитного поля мощных генераторов в аварийных условиях и др.), а также для оперативной коммутации номинальных токов. Для обеспечения селективной (избирательной) защиты в автоматах предусматривается возможность регулирования уставок по току и по времени. Быстродействующие автоматы снижают время срабатывания и ограничивают отключаемый ток сопротивлением возникающей электрической дуги в автомате. Нередко эти факторы определяют принцип устройства и особенности конструкции автоматов.

Автоматические выключатели подразделяются на: установочные и универсальные. Установочные автоматические выключатели имеют защитный изоляционный (пластмассовый) корпус и могут устанавливаться в общедоступных местах, универсальные -- не имеют такого корпуса и предназначены для установки в распределительных устройствах; быстродействующие и небыстродействующие. Быстродействие обеспечивается самим принципом действия (поляризованный электромагнитный или индукционно-динамический принцип и др.), а также условиями для быстрого гашения электрической дуги, подобно процессам в токоограничивающих автоматах; автоматы обратного тока, срабатывающие только при изменении направления тока в защищаемой цепи (поляризованные автоматы отключают цепь только при нарастании тока в прямом направлении, неполяризованные - при любом направлении тока).

ТА1, ТА2, ТАЗ - измерительные трансформаторы тока

Трансформатор тока (ТА) служит для измерения, преобразования и передачи информации о режиме работы сильноточной цепи высокого напряжения в цепь низкого напряжения с целью ее последующей обработки. При этом одновременно ТА служит для изоляции первичной цепи высокого напряжения от вторичной цепи низкого напряжения, имеющей потенциал земли. Информация на вторичной стороне используется как для целей измерения мощности при помощи амперметра, ваттметра, качества энергии, так и для системы релейной защиты. Поэтому ТА, как правило, имеют две вторичные обмотки: одну для измерения, другую для защиты. Вторичный ток ТА имеет нормированные значения: 5 или 1 А. Первичная цепь трансформатора тока постоянно включена в цепь высокого напряжения и является первым элементом (датчиком контроля тока) системы релейной защиты. От точности передачи информации зависит четкость и быстрота ликвидации аварии.

Одной из важнейших характеристик ТА является его точность, определяемая погрешностями измерения вторичного тока, соответствующая информации о первичном токе. Класс точности определяется по наибольшей допустимой погрешности ТА при номинальном первичном токе, выраженном в процентах. Установлено 6 классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10% соответствующих 100--120% номинального тока и в режиме КЗ.

Трансформаторы тока отличаются от силовых трансформаторов следующими особенностями: работают в условиях близких к короткому замыканию (амперметр является нагрузкой измерительной обмотки ТА); ток во вторичной цепи не зависит от значения и характера нагрузки (источник тока), а определяется значением и характером изменения первичного тока. В противоположность этому в силовых трансформаторах первичный ток определяется мощностью, потребляемой во вторичной цепи.

Рис.2

В общем случае ТА можно представить в виде двух обмоток первичной N₁ и вторичной N₂, размещенных на одном магнитопроводе из трансформаторной стали (рис. 2). Принцип действия ТА основан на явлении электромагнитной индукции (закон Ленца).

РА1...РАЗ амперметры

Амперметры для измерения электрического тока устанавливают на всех трансформаторах и линиях, питающих приемники электроэнергии или их группы. Амперметры устанавливают в одной фазе. Три амперметра предусматривают только в тех цепях, где возможна несимметрия нагрузки фаз приемников (освещение, сварочные посты, конденсаторные батареи). Амперметры включают непосредственно в сеть или через трансформаторы тока.

SA1 переключатель (рубильник)

Переключатель (рубильник) - предназначен для ручного включения и отключения цепей с постоянным или переменным напряжением. В данном случае применяется трехполюсный переключатель с центральным рычажным приводом и дугогасительной камерой. Включение и отключение линии уличного освещения осуществляется вручную выключателем SA1.

2. Определение номинальных токов двигательной нагрузки и нагрузки уличного освещения

а) Номинальные токи двигателей:

где Рном - номинальная мощность двигателя, Вт; Uном.л - номинальное линейное напряжение, В; - коэффициент полезного действия при номинальном моменте на валу двигателя; cos - коэффициент мощности.

б) Ток в линии освещения:

где Рном.осв - номинальная мощность осветительной нагрузки, Вт; для осветительной нагрузки cos =1.

3. Определение суммарной мощности комплектной трансформаторной подстанции (КТП)

Суммарная нагрузка трансформатора:

Где S₁ - световая нагрузка:

S₂ - суммарная нагрузка от двигателей:

4. Выбор КТП по мощности, номинальному току и напряжению

Номинальное вторичное напряжение силового трансформатора должно соответствовать номинальному напряжению нагрузки U_ном.л. Мощность силового трансформатора Sт должна быть не менее суммарной мощности нагрузки S. Поскольку имеется световая нагрузка, то используется трехфазная система с глухозаземленной нейтралью.

Тип	S, кB*A	Uк, %	Потери, кВт
			Px	Pк
ТМ-100/10	100	4,5	0,365	1,970

Выбираем КТП-100-10/0,4

10 кВ- входное напряжение;

0,4 кВ- выходное напряжение.

5. Выбор кабеля для отходящих линий КТП (кабель низкого напряжения)

По номинальному напряжению и току нагрузки, учитывая, что длительно допустимый ток кабеля должен быть на 20 % больше номинального тока линии.

I_{номдопосв}= I_номосв*1,2=44,737*1,2=53,684 A

I_{номдопдв1=} I_номдв1*1,2=11,498*1,2=13,798 A

I_{номдопдв2=} I_номдв2*1,2=21,954*1,2=26,345 A

Из таблицы 3 выбираем сечение токопроводящей жилы, выполненной из Al: для линии освещения выбираем марку кабеля АВРГ фазное сечение - 16 мм², нулевое сечение -- 10 мм²; для двигательной нагрузки 1 марку кабеля АВРГ: фазное сечение - 6 мм²,нулевое сечение -- 4 мм²;для двигательной нагрузки 2 марку кабеля АВРГ: фазное сечение - 6 мм² , нулевое -- 4 мм².

Из таблицы 4 выбираем удельные сопротивления для осветительной и двигательной нагрузки.

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Токовая нагрузка, А Cu/A1
1,5	19/-
2,5	25/19
4	35/27
6	42/32
10	55/42
16	75/60
25	95/75
35	120/90
50	145/110
70	180/140
95	220/170
120	260/200

Удельное сопротивление прямой последовательности кабелей с алюминиевыми и медными жилами при t=65°C

Сечение, мм2	rуд, мОм/м	ХУД; мОм/м
фазное	нулевое	Cu	А1	Трехжильный кабель	Четырехжильный кабель
3x4	2,5	5,65	9,610	0,092	0,098
3x6	4	3,77	6,410	0,087	0,094
3x10	6	2,26	3,840	0,082	0,088
3x16	10	1,41	2,400	0,078	0,084
3x25	16	0,91	1,540	0,062	0,072
3x35	16	0,65	1,100	0,061	0,068
3x50	25	0,45	0,769	0,060	0,066
3x70	35	0,32	0,549	0,059	0,065

6. Определение сопротивлений трансформатора и кабелей

Полное сопротивление трансформатора:

где U_к - напряжения короткого замыкания трансформатора, % (находит по мощности силового трансформатора см. приложение 2); I_ном.т - номинальный ток трансформатора, А

Активное сопротивление обмоток трансформатора:

где Pк - активные потери в обмотках трансформатора, Вт на 3 фазы .

Реактивное сопротивление обмоток:

Для расчета сопротивлений кабелей по таблице для выбранного сечения кабеля находят удельное активное сопротивление r_уд (мОм/м) и удельное реактивное сопротивление х_уд (мОм/м).

Сопротивление кабеля:

Линия освещения:

Первая линия:

Вторая линия:

;

где Xc - приведенное индуктивное сопротивление энергосистемы (находим из заданного соотношения Хс/Хт), Ом, Rпк - переходное сопротивление контактов в местах соединения (принимаем равным 15мОм). Активным сопротивлением системы пренебрегаем.

7. Определение токов короткого замыкания (КЗ)

В месте установки двигателя ток трехфазного КЗ:

Линия освещения:

Первая линия:

Вторая линия:

Ток однофазного КЗ в том же месте:

Линия освещения:

;

;

Первая линия:

;

;

Вторая линия:

;

;,

где r₁ и x₁ - соответственно активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности трансформатора, Ом, (r₁ = r_1Т и x₁= x_1Т );

где r_0Т и x_0Т - соответственно активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности трансформатора, Ом; r_0к и x_0к - активное и индуктивное сопротивления кабелей, Ом (r_0к = r_к и x_0к = x_к); r_н.п и x_н.п. - активное и индуктивное сопротивления нулевого проводника, Ом (находится также как и сопротивление кабеля);q_ф, q_н.п -сечение кабелей соответственно фазного и нулевого, мм².

Активные и индуктивные сопротивления трансформаторов 6(10)/0,4 кВ

Мощность трансформатора , кВА	UK ,%	X1Т =X2Т мОм	X0Т мОм	R1Т = R2Т мОм	R0Т мОм
25	4,5	108	925	60	430
40	4,5	96	845	48	400
63	4,5	82,8	730	40	338
100	4,5	64,7	581,8	31,5	253,9
160	4,5	41,7	367	16,6	150,8

8. Определение ударного тока КЗ

Ударный коэффициент K_уд. зависит от отношения (Хт + Xk)/(Rt + Rk) и определяется кривым изменения ударного коэффициента.

Линия освещения: k_уд =1

Первая линия: k_уд =1

Вторая линия: k_уд =1

9. Проверка условия нормального пуска двигателя

- в условия тяжелого пуска двигателя (длительность пуска свыше 5с)

Первая линия:

где I_п.дв - пусковой ток двигателя, рассчитываемый как:

Вторая линия:

10. Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей проводится согласно условиям:

а) величина номинального напряжения должна соответствовать величине номинальному напряжения нагрузки;

б) номинальный ток расцепителя выбирается по номинальному току нагрузки. Выбранный автомат должен быть проверен по ПКС (предельной коммутационной способности).

Основные характеристики автоматов серии АЕ

Тип	Номинальный ток, А	Номи-нальное напряжение	Число полюсов	Ток уставки, А	Предельный ток отключения,	Габариты
АЕ-1000	25	240	1	6...25	-	1,5	90x21x77
АЕ-2000	25; 63;	220...	1,2,3	-	10	16	220x112x115
	100	500
АЕ-2040	16; 20;	660	3	16; 20;	-	12 Iн	207x75x120
	25; 31,5;			25; 31,5;
	40; 50;			40; 50;
	63; 80;			63; 80;
	100			100
АЕ-2443	16; 20;	380	3	-	-	-	-
	25,5; 31;
	40; 50; 63
АЕ-2050М	16; 20;	380	5	16; 20;	-	12 Iн	207x75x120
	25; 31,5;			25; 31,5;
	40; 50;			40; 50;
	63; 80;			63; 80;
	100			100

Автоматические воздушные выключатели серии А3000

Тип	Номиналь-ный ток, А	Напряжение, В	Число полюсов	Ток уставки, А	Предельный ток отключения, кА	Время отключения, с
					Постоянный	Переменный
А3110	100	220	1,2,3	15-100	5	2,5-10	0,015
А3120	200	220	2,3	15- 100	5	2,5-10	0,015
А3130	200	220	2,3	100-200	20	18	0,015
А3140	600	220	2,3	100-200	17-28	14-25	0,015
А3710- А3740Б	160 -630	380	2,3	250- 600 -	25-50 110	32-40 40-60	0,03

Автоматический выключатель QF1 - для защиты трансформатора

Автоматический выключатель расположен на КТП и защищает силовой трансформатор и энергосистему, поэтому должен отличаться высокой надёжностью работы. Как правило, это селективные выключатели, которые выбираются по номинальному току расцепителя:

I_{?номпотр}=I_номосв+I_номдв1+I_номдв2= 44.737+11.498+21.954=78.19 А

Выбираем автоматический выключатель А3710:

Проверим выбранный выключатель по условию:

I_н=160 А ;U=380 В;

I_{пред.откл.}=32-40 кА; t_откл. =0,03 с

630А >78,19 А ; условие выполняется.

Выключатель QF1 выбран правильно.

Автоматический выключатель QF2 - линия нагрузки 1 двигателя

Выбор автоматического выключателя по номинальному току расцепителя:

I_ном.о>I₀>1.1 I_удп

Из условия несрабатывания отсечки при пуске двигателя, номинальная отсечка расцепителя выключателя:

I_уд.п=1,3•• I_пдв1=1,3••80,488= 147,975 A

Ток отсечки I_о найдём из условия:

I₀=(1,1-1,2)• I_уд.п; I₀ I_удп

I₀=1,1•147,975= 162,773 А

162,773 А > 147,975 А

Так как I_ном.дв1 = 11,498 А, выбираем выключатель АЕ-2050М.

I_{уставки}=I_ном.р=16 A>I_ном.дв1 , условия выполняются.

Выбранный выключатель имеет тепловой расцепитель, пятиполюсное исполнение.

Автоматический выключатель QF3 - линия нагрузки 2 двигателя

1) Выбор автоматического выключателя по номинальному току расцепителя:

I_ном.о>I₀>1.1 I_удп ; I_номрI_номдв1

Из условия несрабатывания отсечки при пуске двигателя, номинальная отсечка расцепителя выключателя:

I_уд.п=1,3•• I_пдв1=1,3•• 153,681= 282,539 A

Ток отсечки I_о:

I₀=(1,1-1,2)• I_уд.п

I₀=1,1• 282,539= 310,793 A

I₀ I_удп; 310,793А>282,539А

I_номдв2 = 21,954 А.

Выбираем выключатель АЕ-2050М.

I_{уставки}=I_ном.р=25,5A>I_ном.дв2, условия выполняются. Выключатель выбран правильно.

11. Проверка селективности работы выбранных автоматов

Графически подтвердить соблюдение условий селективной работы. Для этого привести на одном графике времятоковые характеристики автоматов и пусковую характеристику двигателя.

12. Проверка термической стойкости выбранных кабелей

Проверка производится с помощью уравнения:



С помощью кривых адиабатического нагрева находим значение интегралов А?_к и А?_н по рисунку:

A_н=0,5·10⁴ , A_к=1·10⁴

Линия освещения:

Первая линия:

Вторая линия:

где q - сечение кабеля, мм , I_кз - ток КЗ, А; t_к - время КЗ, с; A_к - значение интеграла, определяющего нагрев проводника при КЗ, А с/мм ; т A_н - значение интеграла при протекании номинального (длительного) тока.

Температура нагрева для номинального режима принимается равной +65 °С. При КЗ допустимая температура принимается равной +150°С для алюминиевого кабеля и +200 °С для медного.

13. Выбор измерительных трансформаторов тока (ТТ)

Выбор ТТ проводится согласно условиям:

а) номинальное напряжение ТТ должно соответствовать номинальному напряжению установки;

б) вторичный ток ТТ соответствует номинальному току измерительных приборов (первичный ток ТТ должен быть больше тока линии);

в) класс точности: для щитовых приборов класс точности 3, для измерительных приборов и счетчиков энергии - 0,5 или 1;

г) термическая и динамическая стойкость ТТ должна соответствовать току КЗ, протекающему по первичной обмотке.

Трансформаторы тока (ТТ) предназначены для измерения тока в установках высокого напряжения и изоляции измерительных приборов и устройств релейной защиты от высокого напряжения.

Первичный ток проходит через первичную обмотку, вторичная обмотка подключается к измерительным приборам и реле либо замыкается накоротко. Первичная обмотка изолирована от вторичной в соответствии с классом изоляции аппарата (на полное напряжение).

Трансформаторы тока внутренней установки на напряжение сети 0,66…35 кВ

Тип трансформатора	Варианты исполнения	Номинальный первичный ток, А	Трехсекундная термическая стойкость или кратность	Электродинамическая стойкость или кратность
ТЛМ-6	1/10Р 0,5/10Р	300; 400; 600; 800; 1000; 1500	33*	125*
ТОЛК-6	1; 10Р	50	40	340
		80	40	340
		100; 150;	4,6*	26*
		200
		300; 400; 600	11*	--
ТВЛМ-6	1; 10Р	10; 20; 30; 50; 75; 100	20	350
		150; 200; 300; 400	20	52*
ТПЛ-10	10Р	30; 50; 75; 100; 150	45	250
	0,5/10Р	200		250
	10/01Р	300	45	175
	10/10Р	400	35	165
ТПЛУ-10	10Р; 0,5/10Р; 10Р/10Р	30; 50; 75; 100	60	250

Термическая и электродинамическая стойкость приведены в килоамперах.

I_ном.т = 151,934 А.

По таблице выбираем токовый трансформатор ТПЛ -10:

I_ном.т.т = 200 А;

класс точности -- 0,5;

электродинамическая стойкость или кратность -- 250 кА;

трехсекундная термическая стойкость или кратность -- 45.

Класс точности выбирается в соответствии с его назначением, более точные трансформаторы (класс 0,5 и 1) используется для измерений, более грубые для релейной защиты.

Проведем проверку электродинамической и термической стойкости:

Ток термической защиты стойкости должен быть больше действующего значения тока к.з.:

Ток КЗ силового трансформатора рассчитан ранее:

Ударный ток:

Электродинамическая стойкость может быть задана отношением амплитуды ударного тока к амплитуде номинального тока.

кратность.

т.е. 250 кА > 4,775 кА. Условие выполняется.

Трансформатор тока на малые номинальные токи хотя и имеют достаточную кратность по динамической и термической устойчивости, но абсолютная величина устойчивости может быть недостаточна. Поэтому часто приходится брать ТТ на номинальный ток больше чем ток уставки, чтобы получить необходимую устойчивость, при этом, как правило, ТТ работает с большей погрешностью. По условиям механической прочности сечение алюминиевых проводов должно быть не менее 2,5 мм.

По условию термической прочности:

т.е. 9000 А > 3376,311 А.

Условие термической стойкости выполняется, следовательно ТТ выбран правильно.

14. Выбор предохранителя высокого напряжения и низкого напряжения для линии уличного освещения

Выбор предохранителя высокого напряжения для защиты цепей от больших токов перегрузки и токов КЗ производится согласно следующим условиям:

а) номинальное напряжение предохранителя должно быть равно номинальному напряжению установки U_{ном. пр} = U_{ном. установки};

б) номинальный ток предохранителя должен быть равен или больше номинального тока установки I_{ном. пр} I_{ном. установки};

в) номинальный ток отключения должен быть равен или больше наибольшего тока КЗ в цепи I_о.ном.I_{к.з. наиб}.;

г) предохранитель не должен отключаться от пусковых токов двигателей и силовых трансформаторов. Ток отключения предохранителя при времени воздействия 1 с должен быть в два раза больше пускового тока двигателя. Предохранитель не должен отключаться пусковыми токами силовых трансформаторов. Для выбора предохранителей в цепях силовых трансформаторов согласно рекомендациям по эксплуатации пользуются следующей таблицей, а номинальный ток отключения выбирается по наибольшему из расчетных токов КЗ I_кз1 и I_кз2 соответственно до и после силового трансформатора, определяемых как:

где k_т=U_ном1/U_ном2 - коэффициент трансформации силового трансформатора, U_ном1 и U_ном2. - соответственно первичное и вторичное напряжения силового трансформатора.

Предохранители с кварцевым наполнителем

Тип исполнения	Uн, кВ	Пределы изменения Iн ,А	Iоткл, кА	Размеры, мм	Масса, кг
				А	Н	В
ПКТ101-6-2-20-40 УЗ	6	2...20	40	285	100	77	3,9
ПКТ101-10-2-20-31,5 УЗ	10	2...20	31,5	385	120	82	4,9
ПКТ102-6-31,5-50-31,5УЗ	6	31,5...50	31,5	330	-	-	-
ПКТ102-10-50-12,5 УЗ	10	50	12,5	430	120	84	6,3
ПКТ 103-10-80-20 УЗ	10	80	20	430	120	84	9,2
ПКЭ106-10-5-20-12,5 УЗ	10	5...20	12,5	402	120	96	5,8

Выбираем предохранитель ПКТ-120-10-50-12,5У3

I_откл=12,5кА>I_кз2=3,376кА

Предохранитель низкого напряжения для линии освещения

Выбор проводится аналогично выбору высоковольтных предохранителей. Номинальное напряжение предохранителя равно 380 В. Номинальный ток предохранителя должен быть не меньше номинального тока осветительных сетей.

Для сетей защищаемых от перегрузки следует выбирать плавкие вставки предохранителя с учётом пусковых токов:

I_{ном.осв} =44,737 А; I_к.з.осв⁽³⁾=1222 A

Широко применяются плавкие предохранители ПР - 2 - 60. При защите сетей предохранителями, они устанавливаются во всех не заземлённых полюсах или фазах. Категорически запрещается устанавливать предохранители в нулевых и нейтральных проводниках.

Выбираем предохранитель по условию 4500 А >1222 А Предохранитель ПР-2-60, I_ном. =60 А, I_{пред.откл} =4500 А, габариты 173x50,5x43.

15. Выбор разрядников высокого напряжения

Разрядники служат для защиты КТП от перенапряжений, возникающих в процессе коммутации воздействий атмосферных явлений. При повышении напряжения сверхноминального значения, разрядник срабатывает и ограничивает напряжение на фазе уставки.

Выбор разрядника происходит по номинальному значению напряжения, которое должно быть равно номинальному напряжению уставки, т. е. первичному напряжению силового трансформатора:

.

Номинальное напряжение разрядника входит в его обозначение.

Разрядник серии РТВ

Тип исполнения	Наибольшее дополнительное напряжение, кВ (действующее)	Ном. напряжение, В	Ток отключения, кА	Размеры искровых промежутков, мм	Масса, кг
			Нижний предел	Верх-ний предел	Внеш-него S1	Внутрен-него, S2
РТ-10-2/10У1	12	10000	2	10	15	60	2,32

16. Выбор высоковольтного выключателя нагрузки

Первичная обмотка силового трансформатора подключается к сети высокого напряжения через выключатель нагрузки, предназначенный для включения-отключения номинального тока нагрузки.

Номинальные параметры выключателя :

- номинальное напряжение, U_ном, кВ;

- номинальный длительный ток, I_ном, А, при cos = 0,8;

- ток термической стойкости, I_Т, кА, при времени термической стойкости t_к;

- ток динамической стойкости, i_дин, кА.

Условия выбора выключателя:

U_ном = U_{ном установки}; 10 кВ=10 кВ;

I_ном I_{ном установки}; 630 А 151,934 А;

I_Т I_кз; 10 кА 3376,311 А;

I_дин I_{уд в месте установки} ; 10 кА 4,775 кА.

Выключатель (маломасляный)

Тип	Пред. сквозной ток, кА	Ток термической стойкости, кА, для времени, с	Собств. время вкл. с приводом, с	Время вкл., с	Собств. время откл. с приводом, с	Макс. бестоковая пауза при АВП, с	Масса, кг
	Действ	Амплитуд						Выл-ля с маслом	Масла
ВМ-10-630/10	10	25	10(3)	0,2	0,105	0,085	0,5	103	3,5

17. Выбор разъединителей для включения и отключения обесточенных цепей высокого напряжения

В виде исключения разрешается коммутировать разъединителем небольшие токи нагрузки и емкостные токи линий небольшой длины.

а) номинальное напряжение разъединителя должно быть равно номинальному напряжению установки U_{ном раз} = U_{ном установки}; 10 кВ = 10 кВ.

б) номинальный ток разъединителя должен быть не менее номинального тока установки I_{ном раз} = I_{ном установки};

в) токи термической и динамической стойкости разъединителя должны соответствовать наибольшим токам КЗ цепи i_{дин раз} i_{уд кз}, I_{Т раз} I_кз при времени протекания тока КЗ t_к.

Разъединитель внутренней установки

Тип	Ном. напряже-ние, кВ	Наибольшее рабочее напряжение, кВ	Ном. ток, А	Амплитуда предельного сквозного тока КЗ, кА	Ток термическ-ой стойкости, кА/ доп. Время протекания, с	Масса, кг	Тип приво-да
РЛВОМ-10/1000	10	12	1000	81	31,5/3	12,7	ПР-10

I_{ном раз} ?I_{ном установки}; 1 кА ? 44,737А

U_{ном раз} = U_{ном установки}; 10кВ=10кВ

Все условия выполняются. Разъединитель выбран правильно.

Выводы

В результате проделанных расчетов выбраны следующие аппараты и соединительные кабели:

· силовой трансформатор ТМ-100/10;

· автоматический выключатель серии АЕ-2050М для защиты двигателя 1;

· автоматический выключатель серии АЕ-2050М для защиты двигателя 2;

· автоматический выключатель серии А-3710 для защиты силового трансформатора;

· трансформатор тока типа ТПЛ-10;

· предохранитель высокого напряжения типа ПКТ 120-10-50-12,5 УЗ;

· предохранителей для защиты осветительных сетей типа ПР-2-60;

· трубчатый разрядник высокого напряжения типа РТ-10-2/10У1;

· масляный выключатель нагрузки ВМ-10-630/10;

· разъединитель внутренней установки РЛВОМ-10/1000/УХЛ2;

· кабель марки АВРГ на разные сечения:

- для двигательной нагрузки 1 - 3*6+1*4 мм²;

- для двигательной нагрузки 2 - 3*6+1*4 мм²;

- для линии освещения - 3*16+1*10 мм².

Список использованной литературы

1. Нестерин В.А., Артыкаева Э.М., «Электрические и электронные аппараты» Методические указания и задания по выполнению курсовой работы, А.2008г.

2. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. Ростов н/Д, 2004.

3. Электротехнический справочник. МЭИ, том 2 Энергоатомиздат,1986.

4. Чухинин А.А. Электрические аппараты. М. Энергоатомиздат,1988.

Размещено на Allbest.ru