КРУ 10 кВ выполняем на основе комплектных блоков производства завода «Самарский Электрощит». Ошиновка выполнена из алюминиевых труб, короткие перемычки проводом АС. Параметры ошиновки приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5- Параметры ошиновки КРУ 10 кВ

7. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ПОДСТАНЦИИ

Категория надежности электроснабжения потребителей собственных нужд - первая. Обязательным условием приёмников первой группы являются независимые источники питания. В случае нарушения электропитания, автоматически идёт его восстановление от резервного электроснабжения. Электричество независимых источников ведётся с различных подстанций или с одной. При этом должны, соблюдены некоторые условия:

- шины или секции подключаются от независимых источников;

- соединения между шинами или секциями не должно быть.

Отключение происходит автоматически в аварийной ситуации. Резервным источником питания могут служить аккумуляторные батареи, приборы бесперебойного питания, местные электростанции.

Характеристики потребителей собственных нужд приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1- Характеристика потребителей

Состав потребителей собственных нужд подстанции зависит от типа подстанции, мощности и типа трансформаторов, типа оборудования.

Мощность потребителей собственных нужд невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов 10/0,4 кВ, которые называются трансформаторами собственных нужд (ТСН).

Потребителями собственных нужд являются электродвигатели обдува трансформаторов, обогрев приводов выключателей, аппаратуры шкафов КРУ, освещение подстанции и другие потребители.

Наиболее ответственными потребителями собственных нужд являются оперативные цепи, система связи и телемеханики, система охлаждения трансформаторов, аварийное освещение подстанции.

7.1 Расчетная нагрузка

Расчетная нагрузка принимается равной:

Р_р = К_О • Р_Н , кВт; (7.1)

кВт, (7.2)

где КО - коэффициент одновременности.

tg ц - соответствует cos ц данной группы электроприемников.

Полная расчетная мощность:

 кВА . (7.3)

Расчетный ток для группы электроприемников находится по формуле:

А, (7.4)

где U_ном - номинальное напряжение сети, кВ.

Определим основные нагрузки потребителей собственных нужд и сведем их в таблицу 7.2.

Таблица 7.2- Расчет нагрузок СН

На электроподстанциях различают следующие виды освещения: рабочее, ремонтное (переносное) и аварийное. Рабочее освещение является основным видом освещения и выполняется во всех помещениях подстанций, а также на их наружных территориях. Рабочее освещение должно создавать на рабочих поверхностях в помещениях и на открытых участках территории требуемую нормами освещенность (Торгово-промышленный светодиодный пылевлагозащищенный светильник айсберг 30W, 3000LM, IP 65, 220V, 1270*150*100, ЭКОНОМ; Светильник светодиодный уличный "Модуль", универсальный У-1, 64 Вт ViLED СС М1-У-Е-64-300.100.130-4-0-67). При наличии в помещении аварийного освещения требуемую освещенность создают совместно оба вида освещения (Светильник Oval 60 sim (420177) LL). Напряжение установок рабочего освещения принимают 380/220 В. Используют сети с заземленной нейтралью.

Ремонтное освещение выполняется для освещения непосредственно места работы на подстанции и осуществляется переносными светильниками (Светодиодный промышленный светильник LHB 50Вт 6500К 4000Лм ASD; Переносной аккумуляторный светильник 1х2В Сорокин 40.130). Для присоединения этих светильников к сети в производственных помещениях подстанций устанавливают розетки, питаемые от сети рабочего освещения. Подстанции относятся к помещениям с повышенной опасностью, и для питания переносных светильников применяют напряжение 12 В. При этом учитываются особо неблагоприятные условия работы: теснота, неудобное положение работающего, соприкосновение с металлическими заземленными поверхностями.

7.2 Выбор трансформаторов собственных нужд

Количество трансформаторов определяется по выражению:

где - номинальная мощность трансформатора;

Применим трансформаторы типа ТМГ - 63/10/0,4.

7.3 Выбор электрооборудования потребителей собственных нужд

Панели собственных нужд ПСН предназначены для ввода и распределения электроэнергии переменного тока от силового трансформатора собственных нужд мощностью до 1000 кВА на эл. станциях, подстанциях и энергообьектах напряжением 35-750 кВ. ПСН по виду конструкции представляют собой щиты панельного и шкафного исполнения, двухкаркасные, двухстороннего обслуживания с установкой на полу. На верхнем съемном каркасе расположены сборные шины щита ПСН и измерительные приборы устанавливаемые на дверцах.

В рабочей зоне нижнего каркаса размещены автоматические выключатели с органами управления, расположенными на дверях. Ряды зажимов, переходные шинки, элементы коммутации размещены со стороны монтажа. На дверях размещены также сигнальные лампы положений автоматических выключателей. Панели ПСН могут поставляться с автоматическими выключателями как отечественных, так и зарубежных фирм.

панели для собственных нужд ПСН с обслуживанием, так панели буду в помещении КРУ-10 кВ. В панелях будет защитная аппаратура питания потребителей нужд. Схема потребителей собственных разделена на секции с АВР - 0,4 кВ двумя секциями 0,4 кВ.

Для выбора кабелей необходимо знать номинальные токи электроприемников,

Выбранные кабели необходимо проверить:

- по нагреву расчетным током:

,А, (7.7)

где - длительно допустимый ток, А;

- поправочный коэффициент, учитывающий отличие температуры в цехе от температуры, при которой задан , ;

- расчетный ток потребителя, для одиночного электроприемника ;

- поправочный коэффициент, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки для кабелей при их многослойной прокладке в коробах, .

- на потери напряжения:

 ?, (7.8)

где , - активное и реактивное удельные сопротивления линии, мОм/м;

- длинна линии, км.

Согласно ПУЭ потеря напряжения должна удовлетворять условию:

.(7.9)

Выбор кабелей, питающих электроприемники представлен в таблице 7.3.

Таблица 7.3 - Выбор кабелей, питающих электроприемники

Кабель ввода панели собственных нужд ВВГнг (5х35) I_р, = 82,5А, I_доп,=141 А, L = 26 м, ДU = 0,51%.

7.4 Расчет токов короткого замыкания 0,4 кВ

Для подбора выбора коммутационной и предохранительной защитной аппаратуры дополнительно на на собственные надобности нужды производим учет расчет токов КЗ.

Расчетная план схема собственных нужд с токами к.з.приведенадополнительно на в приложении А рисунок А.1, схема замещения представленадополнительно нав на рисунке А.2.

сопротивление питающей комплексы системы равно:

Сопротивление трансформатора

Реактивное сопротивление

(7.12)

Сопротивление кабельных линий

R_W = 7,4 · 45= 333 бог

X_W = 0,116 · 45= 5,22 бог

Сопротивления звонков

R_К1 = 0,0036 бог мОм.

Сопротивления автоматических выключателей:

R_QF1 = 1,1 мОм;

X_QF1 =0,5 мОм.

Сопротивление трансформатора тока :

R_ТТ=0,75 мОм;

Х_ТТ=0,7мОм.

Суммарное противодействие до конца К3:

R_?K1 = R_тр+R_QF1+R_К1+R_ТТ = 41

X_УК1 =Х_С+X_тр+X_QF1+Х_ТТ =19 мОм.

Ток без точного учета сопротивления цаты

(7.13)

Удaрный oпределяется:

. (7.14)

Где k_уд - кoэффициент.

(7.15)

(7.16)

Где f - чaстoтaторговли

.

Минимальный ток КЗ определяем:

, кВ; (7.18)

Токи однофазного КЗ в сетях с напряжением до 1 кВ, кaк правилo, являются малыми минимальными. По их всего их величине обследуется проверяется чувствительность предохранительной защитной аппаратуры.

Действующее значение периодической составляющей электрического тока тока однофазного КЗ Iк(1)обусловливается определяется по составе формуле:

кА. (7.20)

(7.21)

где X_T1, R_T1, - соответственно индуктивные и активные противодействия сопротивления прямой и оборотной обратной последовательности насильственного силового трансформатора;

R_T0 - сообразно осоответственно индуктивное и функциональное активное сопротивления свежий нулевой последовательности насильственного силового трансформатора.

(7.22)

где Z _{п-ф-0 уд} - удельное сопротивление

значение тока

7.5 Выбор и проверка автоматических выключателей

1) По напряжению:

, В.(4.6)

2) По номинальному току:

, А.(4.7)

3) По отстройке от пиковых токов:

, А,(4.8)

где - ток срабатывания отсечки;

- коэффициент надежности;

- пиковый ток.

4) По условию защиты от перегрузки:

, А.(4.9)

5) По времени срабатывания:

> , А, (4.11)

где - собственное время отключения выключателя;

- ступень селективности.

6) По условию стойкости к токам КЗ:

,(4.12)

где ПКС - предельная коммутационная способность.

7) По условию чувствительности:

где - коэффициент разброса срабатывания отсечки,.

7.6 Выбор коммутационно-защитной аппаратуры

Для примера произведем расчет автоматического выключателя

QF4 .

Марка выключателя ВА53:

IР =83,44 А.

1.660 В > 380 В;

2.100 А > 83,44 А;

3. = 2•100 А > 2,1•83,44 А;

4. = 1,25•93,3=116,6 А > IР =83,34 А;

5. = 0,25 с;

6. = 75 кА > =54,4 кА;

7. = 1,55/320 = 1,98 >1,1•кр=1,43.

Защита остальных электроприёмников рассчитывается аналогично. Результаты расчётов сведены в таблицу 7.4.

Таблица 7.4.- Выбор автоматических выключателей

8. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

8.1 Расчет релейной защиты силовых трансформаторов

В соответствии с ПУЭ для силового трансформатора должны выполняться следующие виды защит: дифференциальная токовая и газовая, которые используются в качестве основных защит; МТЗ, используемая в качестве резервной и защита от перегрузки с действием на сигнал.

Для защиты силовых трансформаторов используем блок «Сириус - Т3».

Устройство микропроцессорной защиты «Сириус - Т3» предназначено для выполнения функций основной защиты трехобмоточного трансформатора с высшим напряжением 35 - 220 кВ. Содержит ступени подменных МТЗ высшей, средней и низшей сторон трансформатора, которые выполнены с внешним комбинированным пуском напряжения.

Функции защиты, выполняемые устройством:

- двухступенчатая дифференциальная токовая защита трансформатора;

- двухступенчатая МТЗ высшей стороны трансформатора с возможностью комбинированного пуска по напряжению от сторон низшего и среднего напряжения;

- двухступенчатая МТЗ средней стороны трансформатора с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны среднего напряжения;

- двухступенчатая МТЗ низшей стороны трансформатора с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны низшего напряжения;

- защита от перегрузки по каждой стороне напряжения с действием на сигнализацию.

Дифференциальная защита трансформатора:

Дифференциальная защита применяется для защиты обмоток трансформаторов от КЗ между фазами и на землю (бак трансформатора). Она защищает от междуфазных КЗ и замыканий на землю не только обмотки трансформатора, но и вводы и ошиновку в пределах между трансформаторами тока, устанавливаемых со всех сторон защищаемого трансформатора. Принцип действия дифференциальной защиты трансформаторов основан на сравнении величины и направления токов до и после защищаемого трансформатора.

Расчет токов силового трансформатора сведен в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Определение токов трансформатора

1) дифференциальная защита (ДЗТ-2) с торможением

Тормозная характеристика дифференциальной защиты

Рисунок 8.1 - Тормозная характеристика ДЗТ

Расчет дифференциальной защиты с торможением сведен в таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Расчет ДЗТ-2

2) сигнализация небаланса в плечах дифференциальной защиты (ДЗТ-3) уставка по току выбирается меньше, чем минимальная уставка чувствительной ступени ДЗТ-2 (), а уставка по времени порядка нескольких секунд, что позволяет выявлять неисправности в токовых цепях дифференциальной защиты;

рекомендуемые значения уставок:

=0,1 с; Т=10 с.

3) Максимальная токовая защита (МТЗ) трансформатора от внешних КЗ

МТЗ служит для защиты от токов внешних и внутренних КЗ и защищает первичную и вторичную обмотку. Эта защита относится к числу небыстродействующих, т.к. по условию избирательности всегда имеет выдержку времени. Для трансформаторов, снабженных специальными быстродействующими защитами от внутренних повреждений, МТЗ используют для защиты от внешних повреждений на случай отказа основной защиты или выхода ее из работы.

Выбор тока срабатывания МТЗ определяется по выражению:

I=, А, (8.1)

где К- коэффициент надежности, обеспечивающий надежное несрабатывания защиты, путем учета погрешности реле с необходимым запасом, К=1,1;

К - коэффициент возврата, равный 0,95;

1,4 - коэффициент допустимой перегрузки.

Ток срабатывания защиты СН:

I=•1,4•249=404 А..

Ток срабатывания защиты НН:

I=•1,4•880=1426 А.

Время срабатывания защиты:

t= t+t, с, (8.2)

где t - время срабатывания предыдущей ступени;

t - ступень селективности, равная 0,5с.

t в нашем случае, это время срабатывания МТЗ линий 35 кВ; 10 кВ;

t=0,5 с; t=0,7 с.

4) Защита от перегрузки

В устройстве «Сириус - Т3» контролируется нагрузка по току в трех обмотках трансформатора. Уставки задаются во вторичных значениях токов своей стороны напряжения, т.е. приведение тока не используется.

Уставка сигнала перегрузки принимается равной:

I=, А, (8.3)

где К - коэффициент надежности, равный 1,05;

К - коэффициент возврата, равный 0,95.

Номинальный ток рекомендуется определять с учетом возможности увеличения его на 5 % (1+0,05=1,05) при регулировании напряжения:

сторона СН: I==2,88 А;

сторона НН: I==5,1 А.

8.2 Расчет релейной защиты отходящих линий 10 кВ

Для защиты отходящих линий используем «Сириус - 2Л». Терминал «Сириус - 2Л» предназначен для работы в качестве защиты воздушных и кабельных линий с изолированной или компенсированной нейтралью 6 - 35 кВ, а также трансформаторов, преобразовательных агрегатов.

Устройство обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:

- выполнение функций защит, автоматики и управление;

- ввод и хранение уставок защит, автоматики и управления;

- определения места повреждения линии (только для воздушных линий);

- передачу параметров аварии, ввод и изменение уставок по линиям связи;

- самодиагностика в течение всего времени работы.

Токовая отсечка (ТО) определяется по выражению:

I=КI, А, (8.4)

где К - коэффициент надежности, равный 1,05-1,1;

I - максимальный ток трехфазного КЗ в конце защищаемой линии.

(8.5)

где

Максимальная токовая защита (МТЗ) определяется по выражению:

I=I , А, (8.6)

где К - коэффициент запаса, учитывающий погрешность реле, неточность расчета, равный 0,9;

К - коэффициент возврата реле, равный 0,95;

I - максимальный рабочий ток в линии.

Чувствительность защиты считается достаточной, если при КЗ в конце защищаемого участка К>1,5, а при КЗ в конце резервированного участка - К>1,2.

Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению:

К=, (8.7)

где - минимальный ток двухфазного КЗ в конце защищаемой линии.

Избирательность защиты обеспечивается выбором выдержки времени по условию:

t=t+t, с., (8.8)

где t -время срабатывания защиты предыдущей ступени, здесь это время срабатывания МТЗ трансформаторов предыдущих ступеней;

t - ступень избирательности, в расчетах принимается 0,6 - 1 с для защит с зависимой от тока КЗ характеристикой и 0,3 - 0,6 с для защит с независимой характеристикой времени срабатывания.

Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной нейтралью не является КЗ. Поэтому защиту выполняют действующей на сигнал и только когда это необходимо по требованиям безопасности, действующей на отключение.

Ток уставки кабельных линий 10 кВ, расчет представлен в таблице 8.3.

Таблица 8.3 - Расчет уставок релейной защиты для линий 10 кВ

8.3 Расчет устройства автоматического включения резерва 10 кВ