Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Визначення розрахункових навантажень

1.1 Теоретичні відомості та рекомендації

Розрахункові навантаження гірничих підприємств визначають методом коефіцієнту попиту (К_П). Метод базується на вихідних даних параметрів ЕП та номінальних потужностей груп електроприймачів з кількістю ЕП в групі n>3, а також номінальних потужностей поодиноких ЕП.

Визначення електричних навантажень виконують в напрямку від нижчих до вищих ступенів схеми електропостачання.

Електроприймачі напругою до 1 кВ цехової трансформаторної підстанції (ТП) пропонується об'єднувати в групу ЕП низької напруги (НН), а ТП на наступному рівні напруги 6-10 кВ враховується вже як звичайний споживач високої напруги (ВН). Вузлами схеми електропостачання є шини розподільчих установок ВН РП-1 та РП-2. За розрахунковим навантаженням групи приймачів НН вибирають трансформатор ТП. За розрахунковим навантаженням і-х груп ЕП, що сходяться в j-му вузлі, розраховують струми в лініях, що живлять згадані групи ЕП та вибирають переріз провідників ліній. Сумарна величина розрахункових навантажень вузла та відповідний йому коефіцієнт одночасності максимумів (К_ОДН) навантаження груп ЕП, що до нього входять, дозволяють визначити розрахункове навантаження j-го вузла. За розрахунковими навантаженнями вузлів розраховують лінії розподільчої мережі, що живлять вузли, та вибирають трансформатори.

З метою скорочення обсягу РГР пропонується прийняти для РП-2 величину розрахункового навантаження визначеного для РП-1 за заданими вихідними даними. За розрахунковим навантаженням на шинах РП-2 вибирається трансформатор Т5 (Т6). Враховуючи, що у варіанті схеми “а” Т5 (Т6) приєднані до шин РП-1, навантаження РП-1 подвоюється. За сумарним навантаженням РП-1 та РП-2 вибираються трансформатори ГПП, а також розраховуються лінії зовнішньої системи електропостачання 35-220 кВ від енергосистеми до ГПП підприємства. Значення коефіцієнта одночасності максимумів К_ОДН.J по мірі наближення до ГПП збільшується від 0,85 до 0,95.

За розрахунковою величиною навантаження ГПП, з урахуванням втрат активної і реактивної потужності в лініях і трансформаторах, визначається рівень очікуваного максимуму та величини електроенергії, що буде спожита підприємством та попередньо оцінюється баланс спожитої потужності і генераторної, яку повинна забезпечити енергосистема.

Розрахункові струми навантаження системи електропостачання використовують в якості вихідних даних для вибору електричних апаратів, вимірювальних трансформаторів струму та засобів релейного захисту.

Слід зауважити, що всі ЕП розрахункової схеми електропостачання пропонується віднести до першої категорії, а це означає що кожен з двох трансформаторів будь-якої підстанції в аварійному режимі повинен забезпечити 100% живлення ЕП обох секцій даної підстанції.

1.2 Розрахунок електричних навантажень

1.2.1 Визначення розрахункового навантаження групи електроприймачів

Розрахункове навантаження і-ї групи однорідних за режимами роботи ЕП, що об'єднані єдиним технологічним процесом і територією розташування визначається за співвідношеннями :

- Активна потужність

, кВт;

>1кВ

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

, кВт;

<1кВ

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

- Реактивна потужність

, квар;

<1кВ

квар;

квар;

квар;

квар;

квар;

квар;

квар;

квар;

>1кВ

квар;

квар;

квар;

квар;

квар;

квар;

- Повна потужність

, кВА;

<1кВ

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

>1кВ

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

- Розрахунковий струм лінії, що живить і-ту групу ЕП

А,

>1кВ

=10кВ

А,

А,

А,

А,

А,

А.

<1кВ

=0,66кВ

А,

А,

А,

А,

А,

А,

А,

А,

1.2.2 Розрахункове навантаження вузла системи електропостачання

Вузловими точками заданої системи електропостачання є шини секцій 6-10 кВ розподільчих установок РП-1 та РП-2. Розрахункове навантаження j-го вузла визначається сумою розрахункових навантажень і-х груп ЕП, що входять в даний вузол і окремих ЕП, коефіцієнт попиту яких K_П=1. Це означає що їх потрібно умовно вважати за групу для якої Рр_і=Рном_і конкретного електроприймача, отже

, кВА,

де К_ОДН=0,9-0,95 - коефіцієнт одночасності.

Для трансформатора Т3,Т4

Для трансформатора Т5,Т6

Для трансформатора Т1,Т2

Розрахункове навантаження групи ЕП

	Група	Ргрі, кВт	Кп	Ррі, кВт	cosцсзв	tg цсзв	Qрі, квар	Sр, кВА	Ір, А
1	Ргр1	2300	0,73	1679	0,74	0,91	1527,89	2270,13	131,07
2	Ргр2	1000	0,73	730	0,75	0,8	584	934,86	53,97
3	Ргр3	1500	0,73	1095	0,71	0,99	1084	1540,81	88,96
4	Ргр4	1600	0,73	1168	0,72	0,96	1121,28	1619,1	93,48
5	М1	1000	0,73	730	0,89	0,51	372,4	819,5	47,31
6	М2	950	0,73	693,5	0,9	0,48	332,88	769,25	44,41
7	Рр1	160	0,65	104	0,93	0,41	41,1	111,83	97,82
8	Рр2	190	0,65	123,5	0,92	0,43	53,1	133,97	117,19
9	Рр3	80	0,65	52	0,91	0,46	23,92	57,24	50,1
10	Рр4	75	0,65	48,75	0,88	0,54	26,33	55,41	48,47
11	Рр5	170	0,65	110,5	0,88	0,54	59,67	125,58	112,47
12	Рр6	70	0,65	45,5	0,89	0,51	23,2	51,07	44,67
13	Рр7	90	0,65	58,5	0,9	0,48	28,08	64,89	56,76
14	Рр8	150	0,65	97,5	0,88	0,54	52,65	110,81	96,93

2. Вибір трансформаторів підстанцій

Вихідними даними для вибору трансформатора будь-якої підстанції є розрахункова повна потужність вузла схеми що живить даний трансформатор. Номінальна потужність трансформатора, що вибирається, повинна дорівнювати або бути більшою за розрахункову величину даного вузла

Слід зауважити, що паспортна номінальна потужність S_НОМ.Т звичайного двохобмоткового трансформатора співпадає з номінальною вторинної його обмотки, до якої приєднується навантаження. Для триобмоткових трансформаторів кожна з вторинних обмоток (СН , НН) розрахована на паспортну номінальну потужність Sном.т.. Двохобмоткові трансформатори з розщепленою вторинною обмоткою розраховані на приєднання на кожну з вторинних (НН1 та НН2) не більше як 50% від загальної за паспортом, тобто Sном.т/2. Крім того, потрібно врахувати, що трансформатори можливо перевантажувати на 30%.

Вибраний трансформатор з урахуванням компенсації реактивної потужності (п.4.3) приведено в таблиці.

Трансформатор Т3,Т4

Тип	Номінальна потужність, S, кВА	Номінальні напруги, кВ	Втрати по-тужності КЗ, Рк.кВт	Напруга КЗ, Uк%
		ВН	НН
ТМ-630/6-10	630	6;10	0,4;0,69	8,5	5,5

Трансформатор Т5,Т6

Тип	Sном , кВА	Номінальні напруги, кВ	Рк ,кВт	Напруга КЗ, Uк%
		ВН	НН	65	7,5
ТМШ-10000/35	10000	35	6,3; 10,5

Трансформатор Т1,Т2

Тип	Sном , кВА	Номінальні напруги, кВ	Рк ,кВт	Напруга КЗ, Uк%
		ВН	НН	90	8
ТДН-16000/35	16000	35	6,3; 10,5

3. Розрахунок електричної мережі напругою 6-10 кВ

Розрахунок електричної мережі підприємства полягає в аналітичному визначенні та виборі такого перерізу провідників повітряних ліній (ПЛ) і жил кабельних ліній (КЛ), що задовольняли б критеріям:

- за допустимим нагрівом розрахунковим (робочим) струмом в тривалому режимі роботи;

- за економічною густиною струму;

- за допустимими втратами напруги;

- за термічною стійкістю струму КЗ (тільки для КЛ);

- за механічною міцністю.

За результатами розрахунків приймається найбільше значення стандартного перерізу, як таке, що задовольняє вище означеним критеріям.

3.1 Розрахунок електричної мережі за нагрівом розрахунковим струмом в тривалому режимі

Вибір перерізу проводів повітряних ліній та жил кабелів за нагрівом розрахунковим (робочим) струмом в нормальному тривалому режимі роботи полягає в порівнянні розрахункового струму і-ї лінії з допустимим струмом, для якого ПВЕ рекомендує стандартні значення перерізів проводів ПЛ та жил кабелів, за умови

,

де І_р - розрахунковий (або робочий) струм і-ї лінії, А;

І_доп -тривало-допустимі струми для стандартного ряду перерізів провідника ліній.

Допустимі значення струмів визначені для розрахункової (початкової) температури навколишнього середовища в повітрі и_Н.С.СТ.=25^ОС,а для кабелів в землі або воді и_Н.С.СТ.=15^ОС. У разі відхилення фактичної температури и_Ф від стандартної має бути введений коефіцієнт поправки k_Т . Зменшення допустимої

температури перегріву за рахунок зниження тепловіддачі паралельно прокладених кабелів коригується коефіцієнтом поправки k_П. Значення коефіцієнтів наведені в ПВЕ. Отже, допустимий струм з урахуванням поправок може стати як більшим, так і меншим за І_доп

, А.

В розрахунках провідників за нагрівом приймають найближче більше значення перерізу. Якщо очікувані температурні умови експлуатації ліній не означені, приймаються нормальні стандартні умови. Результати розрахунків зведено до таблиці.

3.2 Розрахунок електричної мережі за економічною густиною струму

Вибір економічно доцільного перерізу провідників КЛ і ПЛ, що рекомендують ПВЕ, виконують за економічною густиною струму в залежності від матеріалу провідника та кількості годин використання максимуму навантаження, а для кабелів, крім того, і від матеріалу ізоляції.

Величина економічного перерізу визначається розрахунковим струмом і-ї лінії та економічною густиною струму і приймається з таблиць за умови

, мм²,

де І_Р - розрахунковий струм, А ;

j_ЕК - економічна густина струму , А/ мм²

j_{ЕК=1,9(алюміній)}

j_{ЕК=3,5(мідь)}

мм²,

мм²,

мм²,

мм²,

Метод поширений завдяки своїй простоті і дозволяє приблизно оцінити економічну доцільність, оскільки не враховує ціну електроенергії. У випадку пошуку економічних резервів мережі застосовуються більш точні розрахунки. Оскільки розрахункові величини перерізу S_ЕК дещо завищені, то рекомендується приймати найближчий менший стандартний переріз. Для ізольованих проводів з перерізом жил до 16 мм² , рекомендується збільшувати економічну густину струму на 40%. Кількість годин використання максимуму прийнято Тм=2500,годин для однозмінних підприємств.

3.3 Вибір перерізу проводів ПЛ та жил КЛ за умови механічної міцності

В практиці проектування електропостачання промислових підприємств переріз проводів ПЛ та КЛ вибирають за даними мінімально допустимих перерізів за механічною міцністю згідно ПУЕ в залежності від типу ліній та напруги. На даному етапі розрахунку електричної мережі перерізи провідників ліній, що отримані за нагрівом, економічною густиною струму та за механічною міцністю, зведено в порівняльну таблицю. Для найбільшого стандартного значення перерізу виконано перевірку за допустимою втратою напруги в кожній лінії. Результати розрахунків зведено до таблиці.

3.4 Розрахунок електричної мережі за допустимими втратами напруги

Розрахунок електричної мережі за допустимим втратами напруги полягає в перевірці найбільшого перерізу отриманого в результаті розрахунків за означеними вище умовами.

В загальному випадку допустима втрата напруги продиктована допустимими відхиленнями напруги (+5%) і по абсолютній величині дорівнює 10%.

В конкретному випадку лінії живляться від РП ГПП, що обладнана трансформаторами з РПН. Похибку автоматичного регулювання напруги приймаємо +1.25%, що за абсолютною величиною складає 2.5%. Таким чином, при автоматичному регулюванні напруги на ГПП, втрати напруги в трансформаторі будуть компенсуватися регулятором, а втрати напруги в будь-якій лінії не повинні перевищувати

Розрахункова втрата напруги в і-тій лінії:

де Р_Рі та Q_Рі - розрахункові значення активної та реактивної потужності і-тої лінії, кВт;

R_Рі=r₀L_i, X_Рі=x₀L_i - активний та реактивний опори ліній, Ом; L_і - довжина лінії, м;

x₀=0,4 Ом/км - реактивний опір ПЛ, U>1 кВ довжиною 1 км;

x₀=0,08 Ом/км - реактивний опір КЛ, U>1 кВ довжиною 1 км;

r₀- активний опір лінії довжиною 100 Ом, r₀=1000/(гS);

S - переріз проводу ПЛ або жили КЛ, мм²;

г - питомий опір матеріалу провідника : для алюмінію г=32 м/(Ом*м²), для міді г=55 м/(Ом*м²).

Якщо розрахункові втрати напруги у будь-якій лінії перевищують допустиму, то потрібно збільшити переріз провідників лінії, або передбачити прокладку двох паралельних ліній.

Розрахунок електричної мережі підприємства.

Вихідні дані і розрахункові параметри лінії	Розрахунок за нагрівом	Розрахунок за економічною густиною	Мех	Розрахунок за допустимими втратами напруги	Марка
Позначення	Довжина,км	Тип	Матеріал	Uном, кВ	Iрi А	Iдоп, А	Sнач, мм2	Jек, А/ мм2	Sек, мм2	Sст мм2	Sмех, мм2	Sрмаx, мм2	XLi Ом	RLi Ом	ДUдоп%	P	Q
L1	2,6	ПЛ	А	10	131,07	136	25	1,9	68,98	70	35	70	1,04	1,16	4,52	2300	1527	А-70
L2	1,8	ПЛ	А	10	53,97	105	16	1,9	28,41	35	35	35	0,72	1,61	2,03	1000	584	А-35
L3	5,5	ПЛ	А	10	88,96	105	16	1,9	46,82	50	35	50	2,2	13,44	6,54	1500	1084	А-50
L4	4,5	КЛ	М	10	93,48	95	25	3,5	26,71	35	10	35	0,36	2,34	4,15	1600	1121	А-35

4. Техніко-економічні розрахунки

В розрахунковій роботі пропонується виконати лише невелику частину ТЕР, а саме: оцінити абсолютну величину втрат потужності в трансформаторах і лініях системи електропостачання. За результатами компенсації реактивної потужності розрахувати величину потужності на яку розвантажуються елементи СЕП та енергосистема в цілому.

4.1 Розрахунок втрат потужностей в трансформаторах

Втрати активної потужності в трансформаторах (див. пункт

Розрахункове навантаження вузла системи електропостачання)

Втрати реактивної потужності в трансформаторах

Результати розрахунків зведено до таблиці.

Розрахунки втрат потужності в трансформаторах.

Трансформатор
Т1(Т2)	320	1600
Т3(Т4)	12,6	63
Т5(Т6)	126	630

4.2 Розрахунок втрат потужності в лініях електричної мережі

Звичайно втрати потужності визначають за середньоквадратичним значенням струму в лінії ( І_СК ). В даній роботі пропонується розрахунки виконати за розрахунковим максимумом навантаження (Р_рі , Q_pi) і-ї лінії.

Втрати активної потужності в лінії довжиною L_і

,к Вт

, кВт

, кВт

, кВт

Втрати реактивної потужності лінії L_і

, квар

, квар

, квар

, квар

Втрати потужності.

Позначення
L1	59784	53600
L2	14069	6292
L3	81671	52232
L4	61344	9437

4.3 Компенсація реактивної потужності

В розрахунковій роботі виконується централізована компенсація реактивної потужності на шинах секцій РП-1 та РП-2 головної понижуючої підстанції підприємства. Така схема компенсації дозволяє розвантажити від реактивної потужності трансформатори ГПП, лінії їх живлення та енергосистему. Потужність компенсаційної установки визначається різницею між розрахунковою Q_Р та величиною реактивної потужності Q_ЕС, що задає енергосистема , квар

В роботі пропонується потужність Q_ЕС визначити самостійно для очікуваного коефіцієнта потужності cosц=0.91-0.93 після компенсації. Тоді реактивна потужність компенсаційної установки

, квар

де Р_Р.ВУЗ, сosц_СЗВ - активна розрахункова потужність вузла (РП) та середньозважений коефіцієнт потужності цього вузла (сosц_СЗВ?0.7-0.73).

Величина реактивної потужності КУ:

.

Вибираємо конденсаторні батареї з метою компенсації реактивної потужності:

4 конденсаторних батареї ємністю по 1125 кВАР (УК-10,5-1125 ЛУЗ) і 2 ємністю 1000 кВАР (УК-10,5-1000 ЛУЗ). Тоді загальна компенсована реактивна потужність складає:4*1125+2*1000=6500 кВАР.

5. Розрахунок струмів короткого замикання

5.1 Методичні вказівки до розрахунку

Коротке замикання (КЗ) - це ненавмисне електричне зєднання струмоведучих частин 2^х 3^х фаз або однієї фази з землею у разі заземленої нейтралі, внаслідок аварійної ситуації в системі електропостачання (механічне ушкодження, електричний пробій ізоляції і таке ін.)

При КЗ опір ланцюга від джерела живлення до точки зєднання струмоведучих частин різко падає, струми в електричних апаратах та лініях даного ланцюга зростають до небезпечних величин, оскільки перевищують струми нормального режиму навантаження в десятки разів. Для того, щоб уникнути пошкодження елементів ланцюга схеми за час його вимкнення вимикачем під дією релейного захисту (долі секунди), потрібно розрахувати очікувані параметри КЗ (струми, потужності), щоб правильно вибрати апарати за термічною і електродинамічною стійкістю до струмів КЗ.

Струми КЗ залежать не тільки від потужності енергосистеми (джерела живлення),а й від еквівалентного внутрішнього опору джерела та опору ланцюга до точки КЗ, величини яких більшістю представлені у відносних одиницях. З цієї причини розрахунок струмів КЗ виконують у відносних базисних одиницях (z_б*), тобто в одиницях, приведених до довільно прийнятої базисної потужності S_Б , кратної десяти (10;100;1000мВА). За базисні напруги U_Бі, приймаємо Uб₁ =115,5 кВ, Uб₂ =10,5 кВ, Uб₃=6,3 кВ, Uб₄ =0,69 кВ . За базисну потужність приймаємо Sб=100 МВА. Базисні (умовні) струми на і-му ступені напруги визначаємо за співвідношенням

, кА

, кА

, кА

, кА

, кА

За базисними величинами струму КЗ і-го ступеню напруги та сумарним опором у відносних базисних одиницях (в б. о.) до точки КЗ визначають параметри короткого замикання:

а) діюче значення струму трифазного КЗ для і-ої точки ланцюга

, кА;

б) потужність трифазного короткого замикання в Я-ій точці

, МВА;

в) струм двофазного короткого замикання

, кА;

г) миттєве значення ударного струму КЗ через півперіоду (0.01с) після виникнення КЗ

, кА,

де k_У - ударний коефіцієнт, що вибирається за кривою залежності k_у=ѓ(х/r).

Згідно з [1,2] для мереж високої напруги приймають k_у=1.8;

д) діюче значення повного струму КЗ

, кА,

де .

Значення k_У та q наведені в [1] згідно якої можливо прийняти: k_у=1,8; q=1,52 для мережі 610 кВ.

Слід зауважити, що звичайно розрахунки КЗ виконують для найнесприятливіших очікуваних умов. Отже, допускаючи, що потужність енергосистеми необмежена, а напруга в мережі при КЗ залишається незмінною, то діючі значення надперехідного струму КЗ (І'), усталеного (І_?) та струму трифазного КЗ І_К⁽³⁾ можна вважати рівними між собою: .

Для того, щоб остаточно закінчити розрахунки параметрів КЗ потрібно

скласти схему заміщення розрахункової однолінійної схеми електропостачання та визначити опір елементів схеми у відносних базових одиницях. Дані розрахунку наведені в таблиці.

5.2 Розрахункова схема та схема заміщення

Розрахункову схему складають в однолінійному зображенні на базі вихідної. До її складу входять джерела живлення, трансформатори, лінії реактори та електродвигуни, як такі, що додатково можуть підживлювати точку КЗ. На розрахунковій схемі показують основні параметри елементів схеми: потужність S та напругу КЗ U_к% трансформаторів; довжини та перерізи ліній; параметр завдання системи (S_НОМ.С; х_С*; S_К; І_ВИМ або І_К⁽³⁾); характерні точки схеми, для яких потрібно виконати розрахунки параметрів КЗ.

За розрахунковою схемою складено схему заміщення, де всі її елементи замінені опорами у в.б.о. Еквівалентний опір послідовно з'єднаних елементів у в.б.о. виконуються таким же чином, як і з опорами в абсолютних величинах:

, Ом,

де z_Б*? - еквівалентний повний опір;

х_Б*? - індуктивний опір від джерела до точки КЗ;

r_Б*? - активний опір від джерела до точки КЗ.

Звичайно, якщо r_Б*і ?(х_б*і /3), то активним опором такого елемента можна знехтувати. В мережах 610кВ дана нерівність практично завжди виконується і активний опір можна не враховувати.

Схема заміщення двохобмоткового з розщепленою вторинною обмоткою відрізняється від триобмоткового лише умовним зображенням в схемі та параметрами.

Розрахунок опорів у базисних одиницях:

а ) точка -затискачі генератора

;

в.б.о.

б ) точка :

в.б.о.

в.б.о.

в) для точок :

Розрахунок опори лінії L_і:

в.б.о.;

в.б.о.;

в.б.о.;

в.б.о.;

в.б.о.;

в.б.о.;

в.б.о.;

в.б.о.;

Рахуємо опори у в.б.о. :

Т.3: в.б.о.

Т.4: в.б.о.

Т.5: в.б.о.

Т.6: в.б.о.

Рахуємо опір у в.б.о.:

в.б.о.

в.б.о.

в.б.о.

в.б.о.

г) точка -замикання:

в.б.о.;

в.б.о.;

д ) точка :

в.б.о.

в.б.о.

в.б.о.

Діюче значення струму трифазного К.З. і-тої точки ланцюга:

Струм двофазного К.З.:

;

; ;

; ;

Ударний струм К.З. (миттєве значення):

Ударний струм (діюче значення) К.З.:

Потужність К.З.:

Результати розрахунків зводимо в таблицю.

Розрахунок струмів КЗ

Точка КЗ Кі	Sб, МВА	Z*і до т. Кі	x*і до т. Кі	r*і до т. Кі	UБі,кВ	ІБі, кА	ІК(3), кА	SК(3), МВА	ІК(2), кА	іук, кА	ІУ, кА
К1	100	0,2	0,2	-	36,75	0,5	7,85	500	6,8	19,98	11,9
К2	100	0,7	0,5	-	10,5	5,5	7,86	142,9	6,8	20	11,9
К3	100	1,95	1,64	1,06	10,5	5,5	2,82	51,28	2,44	7,18	4,27
К4	100	1,98	1,35	1,45	10,5	5,5	2,78	50,5	2,41	7,08	4,23
К5	100	4,13	2,7	3,12	10,5	5,5	1,33	24,21	1,15	3,39	2,02
К6	100	2,36	1,03	2,12	10,5	5,5	2,33	42,37	2,02	5,93	3,54
К7	100	1,45	0,75	-	6,3	9,16	7,71	10,78	6,68	19,6	11,7
К8	100	9,28	8,48	1,39	0,69	84	9,9	68,97	8,57	25,2	15,1

Рисунок 1- Розрахункова схема постачання

Рисунок 2- Точки К.З.

6. Вибір електричних апаратів

В даному розділі пропонується вибрати електричні апарати типової схеми ГПП без збірних шин на стороні 35-220 кВ з секційним вимикачем розподільчого пристрою 6-10 кВ (РП-1; РП-2).

6.1 Електричні апарати розподільчого пристрою (35-220 кВ)

Вибір електричних апаратів виконують згідно з повною принциповою схемою ГПП та схемою розподілу електричної енергії напругою 6(10) кВ на території підприємства.

Ввід на ГПП являє собою типовий відкритий розподільчий пристрій 35-220 кВ без збірних шин. Напруга від джерела живлення ДЖ-1 (ДЖ-2) поступає через роз'єднувачі QS1 (QS2) та масляні вимикачі Q1 (Q2) безпосередньо на ввід трансформатора Т1 (Т2), де встановлюються :

вимірювальні трансформатори струму для живлення вимірювальних приладів та лічильників (1ТА) та для диференційного захисту (2ТА) трансформаторів ГПП; вимірювальні трансформатори напруги (TV) для живлення лічильників обліку електричної енергії, засобів релейного захисту та контролю напруги. В розрахунковій роботі потрібно вибрати : роз'єднувачі з двома заземлюючими ножами QS1 (QS2); вимикачі Q1 (Q2); трансформатори струму 1ТА (2ТА), та вимірювальний трансформатор напруги TV1.

6.2 Електричні апарати розподільчого пристрою РП-6(10) кВ ГПП

Розподільчий пристрій (установка) РП-6(10) кВ ГПП, закритого типу, влаштовується в приміщенні і обладнується апаратами для внутрішньої установки. Секції РП комплектуються багатофункціональними комплектними розподільчими пристроями (КРП) викотного типу (КРП,КВ та ін.), або стаціонарного (КСО), що з'єднуються між собою збірними шинами.

Конструктивно КРП являє собою металеву шафу в якій в залежності від її функціонального призначення встановлюють на замовлення необхідні основні апарати (високовольтні вимикачі з електроприводами) і допоміжні апарати: вимірювальні трансформатори струму або напруги, комплекти релейного захисту та автоматики і т.ін.

Основні КРП обладнуються вимикачем Q (масляним, вакуумним), вимірювальними трансформаторами струму ТА, комплектом РЗ і автоматики.

До складу основних шаф секції відносяться:

а) шафи КРП вводу напруги 6(10) кВ від трансформатора ГПП на систему збірних шин відповідної секції. Шафи обладнуються вимикачем ВН;

б) шафа КРП секційного вимикача (СВ), за допомогою якого в аварійному режимі (зникнення напруги живлення ) здійснюється з'єднання з іншою секцією на якій є напруга. Звичайно це виконується засобами автоматичного вмикання резерву АВР;

в) шафи КРП приєднань електроприймачів, тобто шафи через які приєднуються до шин секції 6-10 кВ лінії розподільчої мережі та окремі електроприймачі.

До допоміжних шаф КРП кожної секції відносяться:

а) шафа КРП трансформатора власних потреб ТВП 6-10/0.23-0.4 кВ для живлення електроприводів високовольтних вимикачів, засобів живлення вторинних кіл релейного захисту, освітлювальних приладів і т.ін.;

б) шафа КРП вимірювальних трансформаторів напруги TV (типу НТМИ 10 ) та розрядника FU для захисту від перенапруги.

Секції РП з'єднуються між собою шляхом установки на одну із секцій шафи з вимикачем (СВ) , а на іншу - шафу секційного роз'єднувача (СР).

Шафи КРП обладнуються вимикачами масляними (типу ВМП), вакуумними (ВВ) та електромагнітними (ВЭМ) на номінальні струми від 400 А до 3200 А. Схема комутації розподільчого пристрою РП -6(10) кВ, укомплектованого шафами КРП викотного типу.

6.3 Загальні умови вибору електричних апаратів

1 Номінальна напруга апарата (U_ном.ап.) має бути рівною, або більшою за напругу мережі (U_M)

2 Номінальний струм апарата (І_ном.ап), має бути рівним, або більшим за робочий чи розрахунковий струм (І_р)

3 Миттєве значення струму динамічної стійкості апарата (і_Д.С.АП.), має бути рівним, або більшим за миттєве значення ударного струму КЗ (і_У) для точки схеми, де апарат встановлюється

4 Добуток квадрата струму термічної стійкості (І_Т.С.АП, кА) апарата та його часу дії (t_Т.С), має бути рівним, або більшим за добуток квадрата діючого значення усталеного струму КЗ (І_?²) на приведений час дії КЗ (t_ПР)

,

де, за І_? (кА) приймається І_К⁽³⁾ (див п.5.2), а за величину t_ПР прийняти

граничний фактичний час вимикання пошкодження t_ПР ~t_Ф=0,25 с.

5 Вимикачі високої напруги, що призначені для комутації не тільки струмів навантаження, а й вимикання струмів КЗ, вибираються додатково за здатністю вимикання струмів або потужності КЗ за умови

;,

де І_ВИМ - струм вимикання (кА), S_ВИМ - потужність трифазного КЗ (МВА), яку вимикач здатний вимкнути без пошкодження.

7. Релейний захист

В даній роботі, за угодою з викладачем, розраховано релейний захист однієї з ліній, електродвигуна та трансформатора цехової підстанції..

Вихідні дані:

- розрахункова схема електропостачання з елементами РЗ;

- загальні вихідні дані схеми електропостачання;

- розрахункові дані струмів в і-х елементах: Ірі (А);

- розрахункові дані струмів КЗ в Кі точках схеми: ІКі⁽³⁾ (А); ІКі⁽²⁾ (А);

- коефіцієнт трансформації (kТА) трансформаторів струму ТА, що прийняті для встановлення в шафи КРП.

Технічні умови:

- максимально-струмовий захист (МСЗ) та струмову відсічку (СВ) захистів об'єктів від багатофазних КЗ виконати за двофазною дворелейною схемою на електромагнітних реле струму типу РТ-40 (коефіцієнт повернення kПОВ= 0.8; коефіцієнт схеми kСХ=1).Технічні дані реле РТ-40 наведені в табл. Д 15.1.

- захист асинхронного двигуна виконати на індукційному реле РТ-80 (kПОВ= 0.8) по однофазній одно релейній схемі. Технічні дані індукційних реле типу РТ-80 наведені в табл. Д 15.2.

Завдання:

1 Визначити розрахункові параметри захисту.

2 За розрахунковими параметрами вибрати уставки струмів спрацювання реле захистів, що прийняті в роботі.

3 Скласти спрощені схеми живлення об'єкта та його РЗ.

7.1 Релейний захист ліній розподільчої мережі 6 (10) кВ

Приймаємо двофазну дворелейну схему МСЗ ліній на вимірювальних реле РТ/40, для яких к пов=0.8, к сх.=1.

Рис. 3

Обсяг захисту:

1 Максимальний струмовий захист (МСЗ) від багатофазних КЗ. МСЗ відстроюється від розрахункового (робочого) максимального струму ІРМ. Селективність дії МСЗ досягається за рахунок затримки часу спрацювання на величину селективності (ДtC).

2 Максимальний струмовий нульової послідовності МСНП від однофазних замикань на землю.

7.1.1 Визначення розрахункових параметрів МСЗ лінії

Нам необхідно визначити струм спрацювання реле, струм спрацювання МСЗ лінії, а також коефіцієнт чутливості для чотирьох високовольтних ліній L1,L2,L3,L4.

Розрахуємо струм спрацювання реле:

Для лінії 1:

Струм спрацьовування МСЗ при виникненні КЗ в лінії визначається за формулою:

де - розрахунковий струм лінії L1, яка захищається;

- коефіцієнт надійності;

- коефіцієнт самозапуску - коефіцієнт, який враховує збільшення пускових струмів при автоматичному запуску АД після відключення їх захистом;

- коефіцієнт повернення для вимірювальних струмових реле РТ-40(РТ-80). трансформатор електричний струм

- коефіцієнт трансформації трансформатора струму, який знаходиться на лінії L1

Коефіцієнт чутливості МСЗ перевіряється за умовою:

;

де в кінці захищаємої лінії;

- коефіцієнт чутливості приймається .

Приймаємо МСЗ двохфазну двох релейну на реле РТ-40 по схемі зєднання неповної зірки, для якої коефіцієнт схеми дорівнює .

Для лінії 2:

Струм спрацювання реле:

Струм спрацьовування МСЗ:

Коефіцієнт чутливості МСЗ:

Для лінії 3:

Струм спрацювання реле:

Струм спрацьовування МСЗ:

Коефіцієнт чутливості МСЗ:

Для лінії 4:

Струм спрацювання реле:

Струм спрацьовування МСЗ:

Коефіцієнт чутливості МСЗ:

Лінія
L1	131,07	16,96	508,72	5,54
L2	53,97	10,47	209,5	15,27
L3	88,96	17,26	354,28	3,73
L4	93,48	18,48	362,82	6,42

7.1.2 Визначення розрахункових параметрів та захисту ліній від однофазних замикань на землю

Для захисту лінії від однофазних замикань застосовується максимальний захист струмами нульової послідовності (МСНП). Вимірювальним трансформатором (ТАZ) захисту є трансформатор струму нульової послідовності(ТСНП), що вбудовано в шафу КРП. Таким трансформатором є серійний трансформатор струму ТЗЛМ-1У(Т)3 на U_ном = 10кВ та одно секундний струм термічної стійкості І_т.с.=140А.Кабель, що відходить від КРП до електроприймача в нижній частині шафи, пропускається через вікно ТЗЛМ, осердя якого тороїдальної форми діаметром 70 мм. Вторинна обмотка намотана на осердя трансформатора і залита епоксидною смолою. Вона з'єднується з чутливим вимірювальним елементом земляного захисту.

Знаходимо струм захисту для 4-х ліній: для 3-х ПЛ і 1 КЛ

Для лінії 1:

Струм спрацювання захисту:

Коефіцієнт чутливості:

- коефіцієнт запасу(беремо = 4,5), що враховує кидки ємнісного струму в момент замикання фази на землю.

-ємнісний струм однофазного замикання на землю:

а) для ПЛ

б) для КЛ

де -напруга,кВ;-довжина ліній,які мають електричні з'єднання між собою,км.

Для лінії 2:

Струм спрацювання захисту:

Коефіцієнт чутливості:

Для лінії 3:

Струм спрацювання захисту:

Коефіцієнт чутливості:

Для лінії 4-КЛ:

Струм спрацювання захисту:

Коефіцієнт чутливості:

7.2 Релейний захист електродвигунів напругою 6 (10) кВ

Обсяг захисту:

1)Струмова відсічка (СВ) для захисту електродвигуна та кабелю, що його живить від багато фазних К.З. Взагалі СВ виконується без затримки часу (миттєвої дії),або з невеликою затримкою часу спрацювання при побудові багатоступінчастого захисту ліній в поєднанні з МСЗ з відносно великою затримкою часу в якості третьої ступені.

Відстроюється СВ від зовнішнього максимального струму КЗ (І_{к.зовн.м}) в кінці основної зони дії. Звичайно таким струмом вважається струм трифазного КЗ-І_к ⁽³⁾ ,а при захисті електродвигуна- це його номінальний пусковий струм І_н.пуск.=(4-5)^.І_н.д

2) Захист двигуна від перенавантаження застосовується у разі можливих технологічних перенавантажень.

3) Захист від однофазних замикань на землю в електродвигуні і в лінії, що живить. Виконується за допомогою максимального струмового захисту лінії.

4) Захист мінімальної напруги у разі зниження напруги при КЗ. Застосовується для усіх двигунів, що не працюють в режимі само запуску. Відстроюється від само запуску відповідних двигунів. Напруга спрацювання реле приймається U_с.р.=(0,6-0,7) U_ном ,В.

Виконується захист на трьох реле напруги типу РН-50, що отримують живлення від вимірювального трансформатора напруги НТМИ -10.

7.2.1 Визначення розрахункових параметрів СВ електродвигуна (АД)

Струм спрацювання реле:

- номінальний струм АД

Струм спрацювання захисту (СВ):

Коефіцієнт чутливості:

7.2.2 Визначення розрахункових параметрів захисту електродвигуна від пренавантаження

Захист виконується в однофазному одно релейному варіанті на індуктивному реле типу РТ-80 з використанням його залежної частини характеристики затримки часу спрацювання від величини струму.

Струм спрацювання реле захисту від перенавантаження:

7.3 Релейний захист трансформаторів цехової підстанції

Обсяг захисту:

1) Струмова відсічка (СВ) для захисту трансформатора від багатофазних К.З.

Cтрумова відсічка відстроюється від зовнішнього максимального струму К.З. І_{к.зовн.макс} за трансформатором. Таким струмом вважається струм трифазного К.З. І_кі⁽³⁾ з боку низької напруги трансформатора. Враховуючи, що СВ встановлюється з боку високої напруги струм І_кі⁽³⁾ ,необхідно привести до сторони ВН через коефіцієнт трансформації з напругою к_тv.

Тоді будемо мати :

2) Максимальний струмовий захист (МСЗ) від зовнішніх багато фазних К.З. за трансформатором на стороні НН. Цей захист здійснюється автоматичним вимикачем SF з максимальним розчіплювачем . Автомат SF встановлюється перед шинами розподільчого пристрою низької напруги (НН) і у разі К.З. знеструмлює шини НН та одночасно подає команду на електромагніт вимикання вимикача Q з боку ВН.

3) Газовий захист масляних трансформаторів від міжвиткових замикань та від замикання між пластинами осердя трансформатора («пожару сталі»), що пов'язані з виділенням газу , або пониженням рівня масла.

Газовий захист застосовується при потужності трансформатора S_ном.т.>1000кВА. Цей захист може мати дві черги:

черга: з дією на сигнал;

черга: з дією на вимикання трансформатора.

7.3.1 Визначення розрахункових параметрів СВ трансформатора

Струм спрацювання реле:

Струм спрацювання захисту:

Коефіцієнт чутливості:

Література

1. Князевский Б.М., Липкин Б.Н. Электроснабжение промышленных предприятий. -М.: Высшая школа, 1986, 400 с.

2. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию /Под общей редакцией А.А. Федорова/.Т.1. Электроснабжение. -М.: Энергоатомиздат,

1986, 568 с.

3. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / Под общей редакцией А.А Федорова/.Т.2. Электрооборудование. -М.: Энергоатомиздат, 1987, 591 с.

4. Справочник по проектированию электроснабжения /Под редакцией В.И. Круповича, Ю.Р. Базыгина, М.П. Самовера/ -М.: Энергия, 1980, 436 с.

5. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах електроснабжения. -М.: Высшая школа, 1985, 391 с.

6. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий /под редакцией А.С. Овчаренко, М.П. Рабиновича, В.И. Мизерного и др./ -Киев:

Техника, 1985, 279 с.

7. Электроснабжение угольных шахт. Волотковский С.А., Разумный Ю.Т., Пивняк Г.Г. и др. -М.: Недра, 1984, 376 с.

8. Конспект лекцій з дисципліни “Електропостачання промислових підприємств” НТУУ “КПІ” 2000 (електронна версія).

Размещено на Allbest.ru