Разработка системы электроснабжения турбокомпрессорного цеха рудника

В местах, в которых стационарные заземляющие ножи не могут быть применены, на токоведущих и заземляющих шинах должны быть подготовлены контактные поверхности для присоединения переносных заземляющих проводников.

При наличии трансформаторов напряжения заземление сборных шин должно осуществляться, как правило, заземляющими ножами разъединителей трансформаторов напряжения.

Сетчатые и смешанные ограждения токоведущих частей и электрооборудования должны иметь высоту над уровнем пола для ЗРУ и трансформаторов, установленных внутри здания - 1,9 м; сетки должны иметь отверстия размером не менее 10х10 мм и не более 25 х 25 мм, а также приспособления для запирания их на замок. Нижняя кромка этих ограждений в ЗРУ должна располагаться на уровне пола.

Внешние ограждения должны выполняться в соответствии с требованиями, приведенными ПУЭ.

Электропроводка цепей защиты, измерения, сигнализации и освещения, проложенная по электротехническим устройствам с масляным наполнением, должна быть выполнена проводами с маслостойкой изоляцией.

ЗРУ должны быть оборудованы электрическим освещением. Осветительная арматура должна быть установлена таким образом, чтобы было обеспечено ее безопасное обслуживание.

ЗРУ должны быть обеспечены телефонной связью в соответствии с принятой системой обслуживания.

Компоновка и конструктивное выполнение ЗРУ должны предусматривать возможность применения механизмов, в том числе специальных, для производства монтажных и ремонтных работ.

Металлические конструкции ЗРУ, а также подземные части металлических и железобетонных конструкций должны быть защищены от коррозии.

6.3 КОМПАНОВКА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 110 кВ

Закрытые распределительные устройства имеют ряд преимуществ перед открытыми РУ 110 кВ:

-повышается надежность электроснабжения промышленных предприятий;

-сокращается занимаемая внутризаводская территория;

-уменьшается протяженность внешних кабельных сетей при максимальном приближении ГПП к центру нагрузок;

-сокращается количество силовых и контрольных кабелей внутри под станционной разводки в результате компактного расположения оборудования и уменьшения площади;

-улучшаются условия эксплуатации и ремонта.

Здания и помещения закрытого распределительного должны выполняться I или II степени огнестойкости по противопожарным требованиям согласно СНиП. Все ЗРУ при наличии загрязненной наружной атмосферы оборудуются системами вентиляции.

Протяженные коридоры управления делятся несгораемыми перегородками на отсеки длиной не более 60 м.

Аппараты, у которых нижняя кромка фарфора изоляторов расположена над уровнем пола на высоте 2200 мм и более, разрешается не ограждать.

Расстояния в свету между голыми токоведущими частями разных фаз, заземленных конструкций и ограждений, а также между неогражденными токоведущими частями разных цепей должны быть не менее значений, приведенных в таблице 6.1

На трубах и шинах необходимо устанавливать компенсаторы, а также принимать меры против их вибрации.

Ширина коридора обслуживания должна обеспечивать безопасное, удобное обслуживание установки и перемещение оборудования, расстояние в свету между ограждениями должно составлять не менее 1 м при одностороннем и 1,2 м при двустороннем расположении оборудования. В коридоре управления, где находятся приводы выключателей или разъединителей, указанные размеры должны быть увеличены соответственно до 1,5 и 2 м. При длине коридора до 7 м допускается уменьшение ширины коридора при двустороннем обслуживании до 1,8 м. Местное сужение коридора обслуживания конструкциями не более чем на 0,2 м.

Таблица 6.1 Наименьшее расстояние в свету от токоведущих частей до различных элементов ЗРУ 110 кВ

Наименование расстояния	Обозначение	Изоляционное расстояние, мм
От токоведущих частей до заземленных конструкций и частей зданий	АФ-З	700
Между проводниками разных, фаз	АФ-Ф	800
От токоведущих частей до сплошных ограждений	Б	730
От токоведущих частей до сетчатых ограждений	В	800
Между неогражденными токоведущими частями разных цепей	Г	2900
От неогражденных токоведущих частей до пола	Д	3400
От неогражденных выводов из ЗРУ до земли при выходе их не на территорию ОРУ и при отсутствии проезда под выводами	Е	5500
От контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту	Ж	900

Число выходов из помещения РУ должно выполняться в соответствии со следующим:

При длине ГПП 7-60 м - два выхода по его концам; допускается располагать выходы из помещения ГПП на расстоянии до 7 м от его торцов; при длине более 60 м кроме выходов по концам его должны быть предусмотрены дополнительные выходы с таким расчетом, чтобы расстояние от любой точки коридора обслуживания или управления до выхода из помещения было не более 30 м.

Кабельные помещения и каждый их отсек должны, как правило, иметь не менее двух выходов. Один выход допускается устраивать в кабельных этажах, полуэтажах, в том числе подвальных площадью до 300 м2 при условии, что расстояние (длина пути) до выхода на лестничную клетку или до лестницы к люку не превысит 25 м. Выходы из кабельных этажей должны размещаться таким образом, чтобы не было тупиков длиной более 25 м и длина пути от любого наиболее удаленного возможного места нахождения обслуживающего персонала до ближайшего выхода не превышала 75 м.

Высоту подвала (до низа ребер плит перекрытия) следует принимать кратной 0,6 м. Кабельные подвалы следует принимать высотой не менее 3 м.

Высота (в свету) проходов подвала в местах прохода обслуживающего персонала должна быть не менее 1,8 м. Двери из РУ должны открываться в направлении других помещений или наружу и иметь самозапирающиеся замки, открываемые без ключа с внутренней стороны помещения РУ. Полы помещений подстанций по всей площади каждого этажа выполняются на одной отметке. Конструкция полов должна исключать возможность образования цементной пыли. Уровень пола в помещениях первого этажа должен быть выше нулевой отметки не менее чем на 0,2 м. Устройство порогов в дверях между отдельными помещениями и в коридорах не допускается.

Окна в ЗРУ должны быть неоткрывающимися. Окно первого этажа защищают сетками с размером ячеек 25 х 25 мм. Помещения РУ подстанций могут быть без окон. Устройство световых фонарей не допускается.

Проемы в междуэтажных перекрытиях, стенах, перегородках и т. п. должны быть заделаны несгораемыми перегородками с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч. Прочие отверстия и проемы в наружных стенах должны быть защищены сетками или решетками с ячейками размером 15х15 мм, при этом сетки должны находиться на высоте не менее 0,5 м от земли. Отверстия в местах прохождения кабелей должны иметь уплотнения с пределом огнестойкости 0,75 ч. Перекрытия кабельных каналов должны быть выполнены из железобетона или других материалов соответствующей огнестойкости и прочности в уровень с чистым полом помещения. Масса отдельной плиты перекрытия должна быть не более 50 кг.

6.4 ТРЕБОВАНИЯ К РАЗМЕРАМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 10 кВ

При установке КРУ в отдельных помещениях ширина прохода по фасаду должна определяться, исходя из следующих условий: для двухрядного исполнения - длина тележки КРУ плюс не менее 0,8 м.

Сужение прохода напротив выкатываемых тележек не допускается. При наличии прохода с задней стороны КРУ (двустороннее обслуживание для их осмотра) ширина его должна быть не менее 0,8 м; допускаются отдельные местные сужения не более чем на 0,2 м.

Высота помещения должна быть не менее высоты КРУ, считая от выступающих частей шкафов, плюс 0,8 м до потолка и 0,3 м до балок. Это требование не распространяется на короба шинных перемычек, связывающих шкафы КРУ, и на вводные питающие закрытые токопроводы.

Расстояния в свету между голыми токоведущими частями разных фаз, заземленных конструкций и ограждений, а также между неогражденными токоведущими частями разных цепей должны быть не менее значений, приведенных в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Наименьшее расстояние в свету от токоведущих частей до различных элементов ЗРУ 10 кВ

Наименование расстояния	Обозначение	Изоляционное расстояние, мм
От токоведущих частей до заземленных конструкций и частей зданий	АФ-З	120
Между проводниками разных, фаз	АФ-Ф	130
От токоведущих частей до сплошных ограждений	Б	150
От токоведущих частей до сетчатых ограждений	В	220
Между неогражденными токоведущими частями разных цепей	Г	2000
От неогражденных токоведущих частей до пола	Д	2500
От неогражденных выводов из ЗРУ до земли при выходе их не на территорию ОРУ и при отсутствии проезда под выводами	Е	4500
От контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту	Ж	150

6.5 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО КРУ СЕРИИ К-63

Комплектные распределительные устройства (КРУ) предназначены для приема и распределения электроэнергии трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10 кВ. КРУ состоят из набора типовых шкафов в металлической оболочке и поставляемых блоками в полностью смонтированном виде со всей аппаратурой и всеми соединениями главных и вспомогательных цепей.

Унифицированность и взаимозаменяемость блоков КРУзначительно уменьшает сроки и стоимость монтажных и пусконаладочных работ. В КРУ выключатели, измерительные трансформаторы напряжения и разрядники устанавливаются на выкатных тележках шкафов.В общем случае КРУ поставляются отдельными ячейками с элементами стыковки ячеек в распредустройство. По требованию заказчика КРУ поставляются транспортными блоками, каждый из которых состоит из трех ячеек со смонтированными соединениями главных и вспомогательных цепей.

В качестве релейной защиты и автоматики могут использоваться как электромеханические реле, так и микропроцессорные устройства российских и зарубежных производителей.

Общая характеристика КРУ серии К-63:

* надежность в течение всего срока службы;

* простота монтажа, эксплуатации и технического обслуживания;

* безопасность персонала;

* превосходство норм ГОСТ и МЭК по ряду параметров;

* высокая технологичность;

* высокочувствительная дуговая защита двойного действия;

* широкий диапазон параметров;

* большой выбор коммутационных аппаратов;

* высококачественное антикоррозионное покрытие с применением горячего цинкования и электрофорезной грунтовки;

* высокие эксплуатационные качества;

* усилия при ручном оперировании уменьшены в 1,5 -- 2 раза по сравнению с отечественными аналогами;

* удобные блокировки, предотвращающие ошибочные операции;

* минимальные затраты на текущее обслуживание;

* возможность стыковки с любым типом КРУ;

* полный контроль работоспособности;

* росоустойчивая изоляция.

В дипломном проекте будем применять КРУ серии К-63 производства Самарского завода “Электрощит-ТМ”.

Основные параметры КРУ серии К-63 приводим в табл.6.3.



Таблица 6.3 Технические параметры КРУ серии К-63

Наименование параметра	Ед. измерения	Значение параметра
Uном (номинальное напряжение (линейное))	кВ	10
Umax (наибольшее раб. Напряжение (линейное))	кВ	12
Iном (номинальный ток главных цепей)	А	630;1000;1600
Iном (номинальный ток сборных шин)	А	1000;1600;2000;3150
Iном.откл (номинальный ток отключения выключателя)	кА	12,5;16;20;25;31,5
Iтер (ток термической стойкости (кратковременный ток))	кА	31,5
Время протекания Iтер	с	3
Iдин (номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей шкафов)	кА	51;81
Уровень изоляции	ГОСТ 1516.1-76, уровень «6»	Нормальная изоляция
Вид изоляции	-	Воздушная, твердая комбинированная

В КРУ серии К-63 применяются:

· Выключатели вакуумные:ВВЭ-10, ВВП-10, ВБЭК-10, ВБЭК-10;

· ВВ/ТЕL- c электромагнитным приводом ( Таврида Электрик)

· ВБЧЭ, ВБЭ, ВБСК (Минусинск), ВБП (Саратов) - с пружинно -магнитным приводом

· элегазовые выключатели типов LF-1, LF-2 (Франция);

· Разъединители: РВЗ, РВФЗ.

· Заземлители ЗР

· Трансформаторы тока (ТОЛ-10) и напряжения (НТМИ, НАМИ, НАМИТ, НОМ, З*ЗНОЛ) производства Свердловского завода трансформаторного тока, Самарского трансформаторного завода и других производителей.

· Релейная защита выполняется на электромеханических реле или микропроцессорная - SEPAM, Сириус, Темп, SPAK, IPR, SMPR, УЗА, МТЗ-610 и другая.



6.6 МОЛНИЕЗАЩИТА И ЗАЗЕМЛЕНИЕ ГПП

Здания ЗРУ следует защищать от прямых ударов молнии в районах с числом грозовых часов в году более 20.

Защиту зданий ЗРУ, имеющих металлические покрытия кровли или железобетонные несущие конструкции кровли, следует выполнять заземлением этих покрытий (конструкции). Для защиты зданий ЗРУ, крыша которых не имеет металлических или железобетонных покрытий либо несущих конструкций или не может быть заземлена, следует устанавливать стержневые молниеотводы или молниеприемные сетки непосредственно на крыше зданий.

Для защиты объекта от вторичных проявлений молнии, электромагнитной и электростатической индукции и заноса высоких потенциалов в здание предусматриваем следующие мероприятия:

для защиты от потенциалов, возникающих в результате электростатической индукции, надежно заземляем все проводящие элементы объекта, а также оборудование и коммуникации внутри объекта;

для защиты от искрения, вызываемого электромагнитной индукцией, все параллельно расположенные металлические коммуникации соединяем металлическими перемычками;

для защиты объекта от заноса высоких потенциалов присоединяем все металлические коммуникации и оболочки кабелей (в месте ввода их в объект) к заземлителю защиты от вторичных воздействий молнии. Заземляющие устройства молниеотводов должны быть удалены на нормируемое расстояние от заземляющего контура, защиты от вторичных воздействий и подземных коммуникаций объекта.

6.7 ВЫБОР ТИПА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП

Выбор мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки в нормальном режиме работы. При расчете учитываем возможность допустимой перегрузки в послеаварийном режиме до 40% общей продолжительностью не более 6 часов в течение 5 суток подряд.

Номинальная мощность трансформаторов определяется по условию:

(6.1)

где - расчетная мощность трансформатора, ;

- максимальная потребляемая мощность нагрузки, .

По каталожным данным выбираем два трансформатора типа ТРДН-40000/110 с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) в нейтрале высокого напряжения.

Технические данные трансформатора представлены в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Тип	Sном,	Пределы регулирования	Uном,	, %		,	, %
			ВН	НН
ТРДН-40000/110	40	± 9x 1,78%	115	10,5	10,5	170	34	0,55

Коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах работы:

;



что является длительно допустимым в аварийном режиме [4]

6.8 РАСЧЕТ И ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Передачу электроэнергии от источника питания до приемного пункта промышленного предприятия осуществляют воздушными и кабельными линиями. Сечение проводов ВЛ и жил кабелей КЛ выбирают по номинальным параметрам в зависимости от ряда технико-экономических факторов. Проверка осуществляется для условий аварийных и послеаварийных режимов.

К техническим факторам, влияющим на выбор сечения, относят:

- нагрев длительным расчётным или рабочим током;

- нагрев кратковременным током КЗ - термическую стойкость;

- механическую прочность;

- коронирование;

- потери напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Экономическим фактором, влияющим на выбор сечений является экономическая плотность тока в функции конструкции ВЛ и числа часов использования максимума нагрузки ().

Произведем выбор сечения проводов высоковольтной линии (ВЛ), питающей трансформаторы ГПП, по номинальному току трансформаторов с учетом экономической плотности тока. Выбор сечения по нагреву осуществляем по расчетному току и экономической плотности тока:

, (6.2)

где IР - расчетный ток, А.



, (6.3)

.

jЭК = 1 А/мм2, - экономическая плотность тока, при числе использования максимум нагрузки ТMAX = 7500 часов. [1]

.

По справочным данным [1] принимаем провод типа АС-185/29. Технические данные провода сведем в табл.6.5.

Таблица 6.5. Технические данные провода АС - 185

r0, Ом/км (при 20ОС)	х0, Ом/км	IДОП, А (вне помещения)
0,163	0,413	510

Проверим данное сечение по нагреву в аварийном режиме:

IАВАР<IДОП, (6.4)

где IАВАР - аварийный ток в линии, А.

, (6.5)

где SНОМ - номинальная мощность трансформатора ГПП, кВА;

KЗ - коэффициент загрузки;

UНОМ - номинальное напряжение линии, кВ.

.

Так как 208,85 А< 510 А, то условие выполняется, провод АС-185/29 удовлетворяет проверке по допустимому длительному току.

По условиям “короны” согласно [1] для напряжения 110 кВ минимальное сечение составляет 70 мм2, поэтому данное сечение по условиям короны не проверяется.

По условиям механической прочности на ВЛ как правило применяются многопроволочные провода. Минимально допустимое сечение согласно [1] для ВЛ с толщиной стенки гололеда более 15 мм с пересечением линий связи наземных трубопроводов составляет 70 мм2. Выбранное сечение составляет 185 мм2.

Проверка по потерям напряжения. Согласно ГОСТ 13109-98 потери напряжения не должны превышать 10% от номинального напряжения. Проверку по потере напряжения осуществляем по формуле:

, (6.6)

где S = 80 МВ·А - максимальная мощность потребляемая ГПП (2·40 МВ·А);

l = 1 км - длина ВЛ;

UНОМ = 115 кВ - номинальное напряжение по высокой стороне;

r0 = 0,163 Ом/км - удельное активное сопротивление ВЛ (АС - 185);

х0 = 0,413 Ом/км - удельное индуктивное сопротивление ВЛ (АС - 185);

cos = 0,92 - средневзвешенный коэффициент мощности для ГПП.

.

Данное сечение проходит по данным условиям.

6.9 РАСЧЕТ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Передачу электроэнергии от приемного пункта (ГПП) до потребителя осуществляют кабельными линиями. Сечения проводов выбирают по следующим техническим условиям:

· выбор сечений по нагреву расчетным током;

· выбор сечения по нагреву от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания;

· проверка кабелей по потерям напряжения.

Определим сечение кабельных линий питающих синхронные двигатели. Выбор сечения по нагреву осуществляем по расчетному току и экономической плотности тока согласно формуле (6.7):

, (6.7)

где PНОМ - номинальная мощность синхронного двигателя, кВт.

.

jЭК = 1,6 А/мм2, - экономическая плотность тока, при числе использования максимум нагрузки ТMAX = 7500 часов. [1]

.

Для подключения оборудования напряжением 10 кВ выбираю трёхжильный кабель на номинальное напряжение 10 кВ марки АПвВнг (с алюминиевой жилой с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из поливинилхлоридного пластиката, не распространяющие горение) фирмы «АВВ Москабель». Кабели предназначеныдля прокладки в земле (в траншеях). Для прокладки одиночных кабельных линий в кабельных сооружениях и производственных помещениях. Для групповой прокладки в кабельных сооружениях при условии отсутствия опасности механических повреждений.

По данным каталога кабельной продукции фирмы ABB принимаем кабель типа АПвВнг - 3150/25 - 10. Технические данные кабеля сведем в табл.6.6.

Таблица 6.6

r0, Ом/км (при 20ОС)	х0, Ом/км	IДОП, А (вне помещения)
0,206	0,092	318

Проверим данное сечение по длительно допустимому току: IР<IДОП,

208 А < 318 А - условие выполняется.

Проверка по потере напряжения производим по формуле:

, (6.10)

где IР = 0,208 кА - расчетный ток;

l = 2,2 км - длина КЛ;

UНОМ = 10 кВ - номинальное напряжение по высокой стороне;

r0 = 0,206 Ом/км - удельное активное сопротивление;

х0 = 0,092 Ом/км - удельное индуктивное сопротивление;

cos = 0,9 - коэффициент мощности для СД.8.1377

.

Результаты расчетов сечения кабелей остальных электроприемников сведем в табл.6.7.

Таблица 6.7

Наименование электроприемника	L, км	IMAX, А	IР, А	FЭК, мм2	F, мм2	IДОП, А	r0, Ом/км	x0, Ом/км	U%
ТК №1	0,12	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,098
ТК №2	0,11	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,09
ТК №3	0,1	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,081
ТК №4	0,09	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,073
ТК №5	0,08	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,065
ТК №6	0,07	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,057
ТК №7	0,07	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,057
ТК №8	0,07	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,057
ТК №9	0,07	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,057
ТК №10	0,08	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,065
ТК №11	0,09	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,073
ТК №12	0,1	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,081
ТК №13	0,11	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,09
ТК №14	0,12	208	208	130	3150	318	0,206	0,092	0,098
Насос №1	0,14	62	62	39	370	210	0,868	0,116	0,062
Насос №2	0,14	62	62	39	370	210	0,868	0,116	0,062
Насос №3	0,15	62	62	39	370	210	0,868	0,116	0,065
Насос №4	0,15	62	62	39	370	210	0,868	0,116	0,065
ТП - 1	0,12	81	39	51	2(370)	210	0,868	0,116	0,025
ТП - 2	0,12	81	39	51	2(370)	210	0,868	0,116	0,025
ТП - 3	0,08	81	46	51	2(370)	210	0,868	0,116	0,018
ТСН	0,02	20	10	13	2(370)	210	0,868	0,116	0,006

6.10 ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИ

Непрерывный процесс интенсификации производства на основе внедрения энергоемких, нелинейных и несимметричных приемников электроэнергии приводит к неблагоприятному влиянию работы таких потребителей на качество электрической энергии.

Под качеством электроэнергии понимают совокупность её свойств, обуславливающих пригодность электроэнергии для нормальной работы приемников электроэнергии в соответствии с их назначением при расчетной работоспособности. Показатели качества электрической энергии подразделяются на основные и дополнительные. Основные показатели качества электроэнергии дают качественную характеристику свойств электрической энергии, дополнительные - выражают формы записи основных показатели качества электроэнергии, используемых в различных нормативно-технических документах.

К основным показателям качества электроэнергии относят: отклонение напряжения, размах изменения напряжения, дозу колебаний напряжения (является интегральной характеристикой колебаний напряжения, вызывающей у человека накапливающееся за установленный период времени раздражающее мигание света; в действующих электрических сетях этот показатель вводится по мере их оснащения соответствующими измерительными приборами), коэффициент несинусоидальности кривой напряжения, коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения, коэффициент обратной последовательности напряжения, коэффициент нулевой последовательности напряжения, отклонение частоты, длительность провала напряжения, импульсное напряжение. К дополнительным показателям качества электроэнергии относят: коэффициент амплитудной модуляции, коэффициент небаланса междуфазных напряжений, коэффициент небаланса фазных напряжений.

Для количественной характеристики свойств электроэнергии применительно к определенным условиям ее производства, передачи и потребления установлены следующие показатели:

при питании от электрических сетей однофазного тока: отклонение частоты, отклонение напряжения, размах колебаний напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;

при питании от электрических сетей трехфазного тока: отклонение частоты, отклонение напряжения, размах колебаний частоты, размах колебаний напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент обратной последовательности напряжения;

при питании от электрических сетей постоянного тока: отклонение напряжения, размах колебаний напряжения, коэффициент пульсации напряжения.

Для определения допустимых значений некоторых из основных показателей качества электроэнергии используют вспомогательные параметры: частоту изменения напряжения, интервал между изменениями напряжения, глубину провала напряжения, интенсивность провала напряжения, длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды. В послеаварийных режимах работы электрической сети допускается отклонение частоты от 0,5 Гц до 1 Гц общей продолжительностью за год не более 90 часов. В аварийных режимах допускается кратковременный выход показателей качества электроэнергии за допустимые пределы: снижение напряжения до нулевого уровня и отклонение частоты от 5 Гц с последующим их восстановлением до значений в послеаварийных режимах.

Контроль качества электрической энергии осуществляется в точках электрических сетей и на входе приемников электрической энергии. В настоящее время промышленностью выпускаются специальные средства для измерения показателей качества электроэнергии: приборы типа ППКЭ-3-50, Ресурс-ПКЭ-1.5, Эрис-КЭ.02. Соответствие показателей качества электроэнергии допустимым значениям сравнивают по результатам измерений за каждые сутки отдельно. При выходе показателей качества за установленные пределы увеличивается расход и потери электроэнергии в системах электроснабжения, снижается уровень надежности работы электрооборудования, возникают нарушения технологических процессов и снижается выпуск продукции.

Для асинхронных двигателей отклонение напряжения питания от номинального значения вызывает появление дополнительных потерь активной мощности, изменяются пусковой и максимальный вращающий моменты, скольжение и частота вращения, коэффициент мощности. Несинусоидальность питающего напряжения приводит к появлению дополнительных потерь активной мощности, перегреву обмоток и интенсивному старению изоляции.

Для синхронных двигателей несимметрия напряжений вызывает дополнительные потери. Возникающие вихревые токи приводят к повышенному нагреву статора и в особенности ротора, а образующийся пульсирующий момент создает вибрацию вращающихся частей. Высшие гармоники в кривых напряжения за счет перегрева обмоток ускоряют процесс старения изоляции.

Батареи конденсаторов обладают одинаковым сопротивлением токам прямой и обратной последовательности, однако для высших гармонических составляющих их сопротивление падает пропорционально частоте, что приводит к перегрузке по току. Ухудшение показателей качества электроэнергии, как правило, обусловлено взаимным влиянием рабочих режимов отдельных видов электрооборудования друг на друга. Если приемники электроэнергии не оказывают влияния друг на друга, то в таких случаях говорят об их электромагнитной совместимости под которой понимают свойство приемников не ухудшать своих качественных показателей и не снижать эффективности работы при совместном питании от общей сети.



7. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

7.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ

Коротким замыканием называется замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Замыканием называется всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землей.

Электрическое соединение фаз на землю в глухозаземленных сетях напряжением 0,4 кВ, а также 110 кВ и выше обычно называется коротким замыканием на землю.

Электрическое соединение одной фазы с землей в сетях с изолированной нейтралью напряжением 10 кВ называется замыканием с землей.

В месте короткого замыкания обычно возникает электрическая дуга. В ряде случаев переходным сопротивлением дуги можно пренебречь, тогда короткое замыкание называется металлическим или глухим.

При коротком замыкании в СЭС сопротивление электрической цепи уменьшается, что приводит к увеличению токов по сравнению с токами нормального режима. В случае трехфазного короткого замыкания напряжение в точке повреждения равно нулю. Ток короткого замыкания (ТКЗ), отключаемый устройствами релейной защиты, существует в СЭС в течение 0,5 - 5 с.

Чаще всего короткие замыкания (КЗ) возникают при:

· нарушении изоляции токоведущих частей, происходящем в результате старения или износа изоляции, перенапряжений, плохого ухода за оборудованием, механических повреждений;

· создании преднамеренных КЗ на подстанциях с упрощенными схемами при помощи короткозамыкателей;

· неправильных действий обслуживающего персонала. Как правило, до 50 - 70 % всех КЗ возникает по вине обслуживающего персонала.

Наибольшая частота возникновения КЗ приходится на ЛЭП - 47 %, на электрическую часть электростанций - 19 %, цепи собственных нужд электростанций - 26 %, другие элементы системы - около 8 %.

В зависимости от режима нейтрали сетей СЭС могут возникать различные виды КЗ. Рассмотрим определения основных видов КЗ.

КЗ на землю в электроустановке - короткое замыкание, обусловленное соединением с землей какого-либо ее элемента.

КЗ с землей - короткое замыкание в электроустановке, сопровождающееся контактированием точки КЗ с землей.

Трехфазное КЗ - короткое замыкание между тремя фазами в трехфазной СЭС.

Трехфазное КЗ на землю - короткое замыкание на землю в трехфазной СЭС с глухо или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются три фазы.

Трехфазное КЗ с землей - трехфазное короткое замыкание в трехфазной СЭС с незаземленной или резонансно-заземленными нейтралями силовых элементов, сопровождающееся контактированием точки КЗ с землей.

Двухфазное КЗ - короткое замыкание между двумя фазами в трехфазной СЭС.

Двухфазное КЗ на землю - короткое замыкание в трехфазной СЭС с глухо или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются две фазы.

Двухфазное КЗ с землей - двухфазное короткое замыкание в трехфазной СЭС с незаземленными или резонансно-заземленными нейтралями силовых элементов, сопровождающееся контактированием точки КЗ с землей.

Двойное КЗ на землю - совокупность двух однофазных коротких замыканий на землю в различных, но электрически связанных частях электроустановки. Однофазное КЗ - короткое замыкание на землю в трехфазной СЭС с глухо или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяется только одна фаза.

КЗ сопровождаются увеличением тока в поврежденных фазах, что вызывает различные последствия:

· ухудшение показателей качества электроэнергии - снижение напряжения на зажимах электроприемников, уменьшение частоты, несимметрия фазных напряжений сети, изменение синусоидальности формы кривой напряжения и тока, провалы питающего напряжения;

· термическое действие - недопустимый нагрев проводников и электрооборудования током, превышающим номинальное значение в 10 - 15 раз, ускоряет их старение, разрушает изоляцию, вызывает сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности;

· электродинамическое воздействие - сила, действующая на токоведущие части F = i2, приводит к разрушению изоляции, механическим повреждениям и деформациям;

· влияние на линии связи, устройства релейной защиты, автоматики и телемеханики - наведение ЭДС в соседних линиях вызывает ложные срабатывания аппаратуры и приводит к отключению нормально работающих электроустановок;

· ухудшение электробезопасности - появление опасного потенциала на электропроводящих частях электроустановок;

· появление возможности пожароопасности и взрывоопасности - перегрев токоведущих частей и электрическая дуга могут привести к воспламенению горючих изоляционных материалов и взрывоопасных смесей;

· нарушение устойчивости работы элементов СЭС в результате резкого снижения напряжения - опрокидывание двигателей, механический момент на валах которых зависит от квадрата величины напряжения.

Наиболее опасные последствия проявляются обычно в элементах СЭС, прилегающих к месту КЗ. КЗ на удаленных участках СЭС или за силовыми трансформаторами воспринимается генераторами как некоторое повышение нагрузки, а сильное снижение напряжения происходит только вблизи места КЗ. В точке трехфазного КЗ напряжение равно нулю.

7.2 ПОРЯДОК РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчет ТКЗ при трехфазном КЗ выполняется в следующем порядке:

1. для рассматриваемой СЭС составить расчетную схему;

2. по расчетной схеме составить схему замещения;

3. путем последовательного преобразования упростить схему замещения;

4. по закону Ома определить начальное (сверхпереходное) значение периодической составляющей ТКЗ;

5. определить апериодические составляющие ТКЗ для каждой ветви схемы или найти эквивалентное значение;

6. рассчитать ударный ТКЗ и его действующее значение.

7.3 ДОПУЩЕНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

При решении большинства практических задач, связанных с расчетами токов КЗ, принимают ряд допущений, не вносящих существенных погрешностей в точность расчетов, а именно:

- пренебрегают насыщением магнитных систем всех элементов цепи КЗ (при насыщении магнитных систем генераторов, трансформаторов и электродвигателей изменяются их многие расчетные параметры, например, сопротивления);

- все нагрузки представляют постоянными индуктивными сопротивлениями;

- пренебрегают активными сопротивлениями элементов схемы, если отношение результирующих сопротивлений от источника до точки КЗ (активные сопротивления учитывают только при определении степени затухания апериодических составляющих токов КЗ);

- пренебрегают емкостными проводимостями на землю ВЛ напряжением до 220 кВ (для КЛ напряжением 110 кВ и выше емкостные проводимости необходимо учитывать);

- не учитывают сдвиг по фазе э.д.с. источников энергии, входящих в расчетную схему;

- считают, что все элементы СЭС симметричны, а нарушение симметрии происходит только в месте КЗ (при несимметричных КЗ);

- пренебрегают различием значений сверхпереходных индуктивных сопротивлений по продольной и поперечной осям синхронных машин;

- пренебрегают токами намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов и т.д.

7.4 ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТОКА КЗ В ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦАХ

При расчете в относительных единицах все величины сравнивают с базисными, в качестве которых принимают базисную мощность и базисное напряжение . За базисную мощность принимают мощность одного трансформатора ГПП или условную единицу мощности, например, 100 или 1000 МВ·А.В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени, на которой имеет место КЗ. В случае данной системы электроснабжения это: 10,5; 115 кВ.Сопротивления элементов системы электроснабжения приводят к базисным условиям.При расчете КЗ предполагают, что предприятие получает питание от системы неограниченной мощности.

Источник бесконечной мощностихарактеризуется тем, что его собственное сопротивление равно нулю и его напряжение при коротком замыкании изменяется с постоянными частотой и амплитудой (другими словами: изменение внешних условий не влияет на работу самого источника). Практически это имеет место, например, при коротких замыканиях в маломощных и удаленных электроустановках, или при использовании чувствительного и быстродействующего автоматического регулирования возбуждения генераторов.

Сопротивление системы в относительных единицах, если задана мощность короткого замыкания на шинах источника питания, определяют по формуле:

(7.1)

Относительное сопротивление двухобмоточных трансформаторов, если задано напряжение короткого замыкания, , %

(7.2)

Относительное сопротивление линии электропередачи, если задано удельное сопротивление, , и длина линии, , :

(7.3)



Сопротивление синхронных и асинхронных электродвигателей, если заданы сверхпереходное сопротивление двигателей и номинальная полная мощность , :

(7.4)

7.5 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчет токов КЗ используется для выбора и проверки электрооборудования по условиям КЗ, выбора уставок и возможного действия релейной защиты и автоматики, определения влияния токов нулевой последовательности воздушных линий (ВЛ) на линии связи, для выбора заземляющих устройств.

Расчет периодической составляющей тока КЗ проводится без учета активного сопротивления элементов схемы, если активное сопротивление не превышает 30% индуктивного сопротивления до точки КЗ.

При расчетах токов КЗ допускается не учитывать:

1. сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов синхронных генераторов в системе;

2. ток намагничивания трансформаторов;

3. насыщение магнитных систем электрических машин;

4. поперечную емкость ВЛ-110 кВ;

5. подпитку двигателей, если они находятся за ступенью трансформации.

Расчет тока КЗ производится в условиях аварийного режима на подстанции (один трансформатор отключен), в этом случае секционный выключатель включен.

Расчет токов короткого замыкания в относительных единицах производим в трёх точках: на стороне ВН трансформатора ГПП (К1) - для выбора и проверки коммутационного оборудования на стороне 110 кВ, на сборных шинах 10 кВ ГПП (К2), (К3) - для выбора защиты трансформатора на ТП.

Расчёт ТКЗ производится в максимальном и минимальном режимах работы системы. По максимальным значениям ТКЗ ведётся выбор оборудования, а по минимальным - выбор и отстройка элементов релейной защиты и автоматики.

Составим расчетную схему замещения электрической сети (рис.7.1).

Рис.7.1 Схема замещения электроснабжения

Для расчета ТКЗ зададимся следующими базисными величинами:

Базисная мощность: принимаем SБ=1000 МВА,

Мощность короткого замыкания системы:

SКЗmax= 3800 МВА;

SКЗmin= 1140 МВА.

Базисное напряжение:

первой ступени (Uном=110 кВ):

;

второй ступени (Uном=10 кВ):

.

Базисный ток:

на стороне ВН:

; (7.5)

на стороне НН

.

Определим величины сопротивлений схемы замещения.

Для системы:

; (7.6)

.

Для трансформатора с расщепленной обмоткой:



; (7.7)

. (7.8)

где КР = 3,5 - нормальный коэффициент связи трансформатора с несоединенными между собой расщепленными обмотками.

Для ВЛ:

, (7.9)

где Х0 = 0,4 Ом/км - удельное индуктивное сопротивление ВЛ;

l = 1 км - длина ВЛ.

7.6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ТОЧКЕ К1

Согласно методам преобразования схему замещения приводим (рис.7.2.) к более простому виду, когда ЭДС источника питания отделяется от места КЗ одним эквивалентным сопротивлением.

Рис.7.2 Преобразование схемы замещения для расчета ТКЗ в точке К1.

Определим общее сопротивление до точки КЗ:



;

.

Начальное значение периодической составляющей ТКЗ определим по формуле:

; (7.10)

;

.

Ударный ток КЗ в точке К1 найдем, исходя из условия, что наибольшее значение тока наступает через полпериода (0,01 с) с момента возникновения КЗ, а постоянная времени Та=0,2 с. При этом:

(7.11)

Вычислим ударный ток по формуле (вп):

, (7.12)

;

.

Действующее значение ТКЗ:

; (7.13)



;

.

Определим двухфазный ток КЗ:

; (7.14)

;

.

Определим однофазный ток КЗ.

Ток однофазного КЗ определяется в сетях с глухо-заземленной нейтралью, т.е. в сетях напряжением 0,38 - 0,66 кВ, 110 кВ и выше. Значит однофазный ТКЗ в данной расчетной работе определяется для точки К1,а для точки К2, К3, однофазный ТКЗ определятся не будет т.к. эти точки находятся в сети с изолированной нейтралью.

Составим схему замещения и определим путь циркуляции токов нулевой последовательности (рис.7.3). Т.к. обмотка ВН трансформатора 110/10 кВ соединена в звезду с заземленной нейтралью, то образуется два контура подпитки точки КЗ токами нулевой последовательности: от системы и от обмотки ВН трансформатора.



Рис.7.3 Преобразование схемы замещения для расчета тока нулевой последовательности для точки К1

Сопротивление нулевой последовательности определяем [3] как:

Для ВЛ (двух цепные линии со стальными тросами):

. (7.15)

Для трансформатора:

.

Для системы:

;

.

Тогда:

;



.

Для нулевой последовательности:

; (7.16)

.

Сопротивления обратной последовательности для элементов СЭС (системы, ВЛ, трансформаторов) принимают равными сопротивлениям прямой последовательности, тогда:

Для прямой и обратной последовательности:

; (7.17)

.

Окончательно:

; (7.18)

,

где - коэффициент вида несимметричного КЗ, так как рассчитываем однофазный

КЗ, то n = 1, следовательно, , т.к. при однофазном КЗ величина ЭДС не увеличивается, но через сопротивления всей цепи протекает утроенный ток нулевой последовательности, который создает утроенное падение напряжения.

Мощность КЗ:

; (7.19)

;

.

Определим ток КЗ в произвольный момент времени.

Т.к. мощность короткого замыкания системы превышает 500 МВА, то принимаем установившийся ток КЗ равным трехфазному ТКЗ, т.е.

Менее мощные источники энергии будут шунтироваться практически нулевым сопротивлением системы. При t = 0,2 с и t = (при t> 0,5 с).

;

.

7.7 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ТОЧКЕ К2

При расчете токов КЗ в точке необходимо учитывать подпитку от высоковольтных электродвигателей, металлически связанных с местом КЗ, так как после момента возникновения КЗ роторы двигателей не затормаживаются мгновенно, а продолжают по инерции вращаться и подпитывают место КЗ благодаря запасенному магнитному полю машины. Подпитку ударных токов КЗ принято учитывать от синхронных и асинхронных электродвигателей, а подпитку токов КЗ через время t = 0,2 с - только от синхронных. Схема замещения представлена на рис.7.4.



Рис.7.4 Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К2.

Ток короткого замыкания в точке K2 в общем случае:

, (7.20)

где - ток подпитки от всех двигателей;

- ток от системы:

, (7.21)

где XC - расчетное сопротивление системы (согласно рис.7.4.):

; (7.22)

;

.

Ток короткого замыкания от системы:

;

.

Ток подпитки от двигателей:

, (7.23)

где EСД = 1,1 - ЭДС отдельной генерирующей ветви (для синхронного двигателя) [7];

EАД = 0,9 - ЭДС отдельной генерирующей ветви (для асинхронного двигателя) [7].

, (7.24)

где X//d = 20% - продольное сопротивление двигателя [7];

SНОМ - номинальная мощность синхронного двигателя, МВт.

Сопротивление кабельной линии, питающей двигатели:

, (7.25)

где Х0 - удельное сопротивление линии;

l - длина кабельных линии, км.

Расчетные данные сводим в табл.7.1.



Таблица 7.1. Расчет токов подпитки от двигателей ГПП

Наименование	SНОМ, кВА	L, км	X0	XКЛ	X//d, %	XДВ	, кА
СД - 1	3680	0,12	0,092	0,1	20	54,4	1,11
СД - 3	3680	0,1	0,092	0,083	20	54,4	1,11
СД - 5	3680	0,08	0,092	0,067	20	54,4	1,11
СД - 7	3680	0,07	0,092	0,058	20	54,4	1,11
СД - 9	3680	0,07	0,092	0,058	20	54,4	1,11
СД - 11	3680	0,09	0,092	0,075	20	54,4	1,11
СД - 13	3680	0,11	0,092	0,092	20	54,4	1,11
АД - 1	850	0,14	0,116	0,147	20	235	0,21
АД - 3	850	0,15	0,116	0,158	20	235	0,21

Ток подпитки от всех двигателей составит:

.

Таким образом, начальная периодическая составляющая тока КЗ в точке К2 с учетом токов подпитки места КЗ от системы и двигателей составит:

;

;

Величина ударного тока:

;

.

- ударные коэффициенты из таблицы 3.2 [7];

Действующее значение ТКЗ:

;

.

Определим двухфазный ток КЗ:

;

.

Мощность КЗ:

;

.

При выборе коммутационной аппаратуры необходимо знать токи трехфазного КЗ для моментов времени . В практических расчетах рекомендуется определять периодическую составляющую тока по расчетным кривым.

Рассмотрим моменты времени (расчетное время от начала КЗ до гашения дуги при прохождении контактов выключателя после срабатывания релейной защиты), (установившийся режим после переходного процесса без отключения КЗ) [11].

Допускаем, что питание нагрузки предприятия осуществляется от источника неограниченной мощности, следовательно, периодическая составляющая тока КЗ от системы остается неизменной в течение всего процесса КЗ, т.е. .

При наличии синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ, создающих подпитку точки КЗ, ток подпитки для момента времени определяют по кривым.

Ток подпитки синхронного двигателя в момент времени 0,2 с определяем по формуле:

(7.26)

где - коэффициент снижения тока подпитки, определяемый по кривым рис.6 [11]

Пример расчета для турбокомпрессора №1:

Рассчитаем номинальный ток синхронной машины по формуле:

(7.27)

где - номинальная мощность синхронного двигателя, ;

- среднее номинальное напряжение той ступени напряжения, где находится точка короткого замыкания, ;

- коэффициент полезного действия;

- номинальный коэффициент мощности.

По формуле:

(7.28)

Где сверхпереходное значение тока турбокомпрессора №1 в относительных единицах.

найдем удаленность места КЗ -

Так как значит точка короткого замыкания находится на небольшом расстоянии и по кривым рис.6. [8] определяем коэффициенты для времени :

Определяем действующее значение периодической составляющей ТКЗ от турбокомпрессора №1 по формуле (7.25):

Аналогично произведем расчет для остальных электроприемников, результаты расчета сведем в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Шифр Приемника	,			,
	3,15	97,2	0,9	0,198	1,11	5,6	0,63	0,55	0,7	0,61
	3,15	97,2	0,9	0,198	1,11	5,6	0,63	0,55	0,7	0,61
	3,15	97,2	0,9	0,198	1,11	5,6	0,63	0,55	0,7	0,61
	3,15	97,2	0,9	0,198	1,11	5,6	0,63	0,55	0,7	0,61
	3,15	97,2	0,9	0,198	1,11	5,6	0,63	0,55	0,7	0,61
	3,15	97,2	0,9	0,198	1,11	5,6	0,63	0,55	0,7	0,61
	3,15	97,2	0,9	0,198	1,11	5,6	0,63	0,55	0,7	0,61
Итого	4,9	4,27

И так для времени ТКЗ :

Для времени ТКЗ :

7.8 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ТОЧКЕ К3

Произведем расчет токов короткого замыкания в точке К3, используя метод коэффициентов токораспределения. На рис. 7.5 приведена последовательность преобразования связанных генерирующих ветвей.

(7.29)

Сопротивление системы из формулы (7.22):

;

.

Подпитка точки КЗ будет осуществляться от всех двигателей, результирующее сопротивление с учетом сопротивления двигателей и кабельных линий находим, используя таблицу 7.1:

(7.30)

Найдем эквивалентные сопротивления :

Найдем коэффициент токораспределения и их результирующие сопротивления до места КЗ:

(7.31)

(7.32)

Результирующие сопротивления для каждой цепи с учетом коэффициентов токораспределения:

(7.33)

(7.34)

Таким образом, ток короткого замыкания от системы в точке К3равен:

Суммарный ток подпитки равен:



Где =1,05

Следует заметить, что синхронный двигатель становится источником подпитки места КЗ только при трехфазном КЗ на его шинах, когда . Подпитка места КЗ возникает в результате перехода СД из режима «двигатель» в режим «генератор» под действием инерции вращающихся масс ротора и привода [7]. Ток подпитки непосредственно турбокомпрессора №1 равен:

Тогда начальная периодическая составляющая тока КЗ в точке К3 с учетом токов подпитки места КЗ от системы и двигателей составит:

Определим ударный ток:

где

- ударные коэффициенты из таблицы 3.2 [7]

Действующие значение ударного тока



Величина тока двухфазного КЗ в точке :

Мощность короткого замыкания для данной ступени трансформации

Используя табл. 7.2. получим:

Для времени ТКЗ :

Для времени ТКЗ :

7.9 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ТОЧКЕ К4

Расчет токов КЗ на шинах НН цеховой трансформаторной подстанции производим для определения уставок срабатывания средств релейной защиты, устанавливаемых на стороне ВН трансформаторов. Поэтому ток КЗ в этой точке рассчитываем приведенным к ступени высшего напряжения.

В табл. 7.3 Представлена характеристика ЦТП ТCЗ-1000/10/0,4

Таблица 7.3

Тип	,	,	Потери,	,%	,%
		ВН	НН
ТСЗ-1000/10	1000	10	0,4	3	11,2	5,5	1,5

Сопротивление цехового трансформатора определяется по формуле (7.2)

Сопротивление кабельной линии, питающей цеховой трансформатор:

Тогда результирующее сопротивление до точки К4 будет равно:

.

Периодическая составляющая трехфазного тока КЗ в максимальном и минимальном режимах работы системы в точке К4:



Ударный ток в точке найдем, исходя из условия, что по таблице 8 [11]

Действующее значение ударного тока в точке :

Величина двухфазного тока КЗ в точке :

Величина тока КЗ в момент времени остается равной току периодической составляющей в соответствующих режимах системы, с учетом того, что от системы ток остается неизменным, а от синхронных двигателей подпитка не учитывается.

Мощность короткого замыкания в точке :

Результаты расчетов токов КЗ и мощностей КЗ в различных точках схемы замещения представлены в табл. 7.4.

Таблица 7.4

Режим	Точка КЗ	,	,	,			,	,	,
		17,13	9,35	30,67	17,13	17,13	47,24	28,69	3412
		5,54	4,15	20,7	5,54	5,54	15,28	9,28	1104
		18,73	9,13	-	15,44	14,81	49	29,29	340,63
		17,62	8,17	-	14,33	13,57	46	27,55	320,45
		17,95	8,87	-	15,14	14,47	47,4	28,45	326,45
		16,89	7,9	-	14,02	13,39	44,5	26,65	307,17
		0,91	0,79	-	0,91	0,91	1,8	1,05	16,37
		0,9	0,78	-	0,9	0,9	1,78	1,03	16,36



8. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ НА НАПРЯЖЕНИЕ 110 кВ

8.1 ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

В качестве основных коммутационных аппаратов на подстанции используются разъединители и высоковольтные выключатели.

Разъединители выбирают по номинальному напряжению и номинальному длительному току, а проверяют по электродинамической и термической стойкости.

Выключатели выбирают по номинальному напряжению и номинальному длительному току, а проверяют по электродинамической стойкости, отключающей способности в режиме КЗ, термической стойкости.

Рабочий ток на стороне 110 кВ выбирают из наиболее неблагоприятного эксплуатационного режима. При наличии двух параллельных линий он определяется при отключении одной из них, исходя из полной расчётной мощности предприятия.

(8.1)

где - номинальная мощность одного силового трансформатора ГПП, ;

- коэффициент загрузки в аварийном режиме;

- номинальное напряжение обмотки ВН, ;

Проверку аппаратов на термическую стойкость производим по представленным ниже расчётным выражениям.

Приведенное время действия тока КЗ определяют суммированием апериодической и периодической составляющих времени тока КЗ [12]:

(8.2)

Фактическое время короткого замыкания (складывается из времени отключения и времени срабатывания РЗА):

(8.3)

где - время действия основной релейной защиты,

- ступень селективности принимаем равной 0,5с.

Значение определяется по кривым в зависимости от фактического времени КЗ и отношения по:

(8.4)

Время апериодической составляющей тока определим по выражению:

(8.5)

Расчетный ток термической стойкости рассчитывается по формуле:

(8.6)

где - расчетный установившийся ток КЗ, ;

- приведенное время, соответствующее полному току КЗ, ;

- время, к которому отнесен номинальный ток термической стойкости (по справочным данным), ;

Для аппаратов должно быть выполнено условие:

(8.7)

где - номинальный ток термической стойкости (по справочным данным).

В соответствии с вышесказанным выбираем разъединитель горизонтально-поворотного типа с двумя заземляющими ножами фирмы «Siemens» типа: DBF4-126-110/1000 с номинальными данными указанными в табл.8.1

Таблица 8.1. Номинальные данные разъединителяDBF4-126-110/1000

Номинальное напряжение Uном, кВ	110
Номинальное рабочее напряжение, UMAX, кВ	126
Номинальный рабочий токIном, А	1000
Ток термической стойкости (3сек), Iтер/t, кА/с	40
Ток динамической стойкости, ,	102
Номинальный ток включения при КЗ, Iном вкл , кА	108
Частота, Гц	50
Тип привода	электродвигательный

Произведем проверку разъеденителя на термическую стойкость.

По формуле (8,5) определим время апериодической составляющей тока, подставив в нее (8,4):

- для разъединителя по графику в зависимости от рис.3.5;

Приведенное время действия тока КЗ по формуле (8.2):

Следовательно, для разъединителя расчетный ток термической стойкости по формуле (8,6):

Условие проверки по (8,7):

Данные проверки разъединителя заносим в табл. 8.2.

Таблица 8.2

№ п/п	Параметр	Критерий выбора	Параметры
			по справочнику	расчетные
1	,		110	110
2	,		1	0,28
3	,		102	47,24
4	,		40	8,57

8.2 ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

К установке на стороне ВН трансформаторов принимаем элегазовые выключатели фирмы «Siemens»бакового типаЗАР1FG-145-110-40/1600 со встроенными трансформаторами тока. Номинальные данные указаны в табл.8.3:

Таблица 8.3.Номинальные данные выключателяЗАР1FG-145-110-40/1600

Номинальное напряжение Uном, кВ	110
Номинальный рабочий ток,Iном, А	1600
Ток термической устойчивости (3сек), Iтер/t, кА/с	40
Ток динамической устойчивости,,	108
Номинальный ток отключения, Iном откл , кА	40
Номинальный ток включения при КЗ, Iном вкл , кА	108
Частота, Гц	50/60
Тип привода	пружинный
Нормированное содержание апериодической составляющей,

Подобные документы

• Проектирование систем электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта

  Расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Разработка системы внутризаводского электроснабжения. Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей. Выбор измерительных трансформаторов.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.09.2009
  

• Разработка системы электроснабжения термического цеха

  Характеристика потребителей (термический цех) системы электроснабжения. Расчет электрических и осветительных нагрузок. Выбор мощности, числа и типа цеховых трансформаторов. Проверка коммутационной и защитной аппаратуры. Токи короткого замыкания.
  
  курсовая работа [812,5 K], добавлен 19.01.2015
  

• Проектирование электроснабжения механического цеха

  Схема электроснабжения. Расчет электрических нагрузок по методу коэффициента максимума, потерь мощности в трансформаторе. Выбор компенсирующей установки, числа и мощности питающих трансформаторов, линий электроснабжения для модернизируемого оборудования.
  
  курсовая работа [391,7 K], добавлен 21.05.2013
  

• Проектирование системы электроснабжения цеха промышленного предприятия

  Общие требования к электроснабжению объекта. Составление схемы электроснабжения цеха, расчет нагрузок. Определение количества, мощности и типа силовых трансформаторов, распределительных линий. Выбор аппаратов защиты, расчет токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [343,3 K], добавлен 01.02.2014
  

• Реконструкция системы электроснабжения поселка Могот Тындинского района Амурской области

  Расчет нагрузок потребителей системы электроснабжения. Выбор количества и типов трансформаторов на комплектных трансформаторных подстанциях, кабельных линий, определение надежности подстанции. Расчет релейной защиты трансформаторов и отходящих линий.
  
  дипломная работа [1,4 M], добавлен 14.11.2017
  

• Расчет электроснабжения ООО "Шахта Коксовая"

  Выбор схемы внешнего электроснабжения, величины напряжения, силовых трансформаторов. Расчет электрических нагрузок, воздушных и кабельных линий, токов короткого замыкания. Проверка кабельных линий по потерям напряжения. Компенсация реактивной мощности.
  
  дипломная работа [387,4 K], добавлен 28.09.2009
  

• Проектирование схемы электроснабжения и плана силовой сети цеха

  Проектирование электроснабжения сборочного цеха. Схема цеховой сети и расчет электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности и выбор мощности цеховых трансформаторов. Установка силовых распределительных пунктов. Подбор сечения проводов и кабелей.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 05.09.2010
  

• Проектирование системы электроснабжения завода станкостроения. Электроснабжение цеха обработки корпусных деталей

  Определение электрических нагрузок от силовых электроприёмников. Выбор количества и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Выбор напряжения и схемы электроснабжения. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор и проверка оборудования и кабелей.
  
  курсовая работа [817,1 K], добавлен 18.06.2009
  

• Проектирование электроснабжения химического завода

  Характеристика предприятия и источников электроснабжения. Определение расчетных электрических нагрузок цеха; числа и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях. Компенсация реактивной мощности. Выбор схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
  
  дипломная работа [1,5 M], добавлен 25.06.2012
  

• Система электроснабжения вагоностроительного завода

  Краткая характеристика металлопрокатного цеха, расчет электрических и осветительных нагрузок. Выбор схемы цеховой сети, числа и мощности цеховых трансформаторов. Определение напряжения внутризаводского электроснабжения. Расчет картограммы нагрузок.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.04.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам