Технические данные трансформатора

Тип	Sн.	U1	U2	uк.з.	iх.х.	Рх.х.	Рк.з.	Габарит	Масса
кВА	кВ	кВ	%,	%	кВт	кВт	мм	т
ТМЗ			0,4	5,5	1,4	2,45	12,2	2700´1750´3000

 

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме К_з., %:

 

К_з. = ´ 100%

 

К_з. = ´ 100% = 60%

В аварийном режиме загрузка одного трансформатора К_{з. ав.}, % составит:

 

К_з.ав. = ´ 100%

 

К_з.ав. = ´ 100% = 120%

 

Согласно ПУЭ, аварийной загрузки для КТП с трансформаторами типа коэффициент ТМЗ должен составлять не более 30%, если его коэффициент загрузки в нормальном режиме не превышал 70 – 75% и, причем с этой перегрузкой он может работать не более 120 минут при полном использовании всех устройств охлаждения трансформаторов, если подобная перегрузка не запрещена инструкциями заводов изготовителей. Так как электроприемники в цехе относятся ко 2 и 3 группе по бесперебойности электроснабжения, то в аварийном режиме возможно отключение части неответственных электроприемников.

Для выбранной КТП ТМЗ 1000/10/0,4 имеется большой трансформаторный резерв, что обеспечит дальнейший рост нагрузки цеха без замены трансформатора на большую мощность, во вторую смену можно отключить один трансформатор для экономии электроэнергии.

Расчет и выбор силовой (осветительной) сети на стороне 0,4 кВ магистральных шинопроводов ШМА

Магистральный шинопровод выбирается по номинальному току трансформатора.

Номинальный ток трансформатора I_н.тр., А

 

I_н.тр. = (2.17)

 

I_н.тр. = = 1519А

 

Принимаем к установке два магистральных шинопровода типа ШМА‑4–1600–44–1У3. [2]

 

I_н.шма ³ I_н.тр.

 

1600А > 1519А.

 

Таблица 2.4

Технические данные магистрального шинопровода

Тип	Iн.шма	Uн.	xo	ro	Динамическая стойкость	Сечение шины
А	В	Ом/км	Ом/км	кА	мм
ШМА‑4–1600–44–1У3			0,17	0,031

Выбор распределительных шинопроводов ШРА

Принимаем к установке четырёхполюсные распределительные шинопроводы типа ШРА‑4. Выбираем их по максимальному расчётному току.

 

I_н.шра ³ I_м.

 

Пример выбора 1ШРА, I_м. = 157 А:

Принимаем к установке шинопровод ШРА‑4–250–32–1УЗ, I _н.шра = 250А.

 

250А ³ 157А.

 

Выбор остальных ШРА производим аналогично. Данные выбора приведены в таблице 2.5

Таблица 2.5

Данные выбора ШРА

№ШРА	Iм., А	Тип ШРА	Iн.шра., А	Сечение шин, мм
М1–1ШРА		ШРА‑4–250–32–1УЗ		А4 (5´35)
М1–2ШРА		ШРА‑4–250–32–1УЗ		А4 (5´35)
М1–3ШРА		ШРА‑4–250–32–1УЗ		А4 (5´35)
М1–4ШРА		ШРА‑4–250–32–1УЗ		А4 (5´35)
М2–5ШРА		ШРА‑4–400–32–1УЗ		А4 (5´50)
М2–6ШРА		ШРА‑4–400–32–1УЗ		А4 (5´50)
М2–7ШРА		ШРА‑4–250–32–1УЗ		А4 (5´35)
М2–8ШРА		ШРА‑4–250–32–1УЗ		А4 (5´35)

Выбор ответвлений от ШМА к ШРА

Ответвления от ШМА к ШРА выполняем поводами марки АПВ в тонкостенных трубах. Сечение поводов выбираем по номинальному току ШРА с учётом дальнейшего роста нагрузки.

 

I_доп.пр. ³ I_{доп.шра}

 

Для подключения нулевой шины ШРА предусматривается дополнительный провод, его проводимость, согласно ПУЭ, должна составлять 50% проводимости фазного.

 

Ответвление от ШМА к ШРА‑4–400–32–1УЗ выполняем проводом
АПВ 7 (1 ´ 95).

 

I_доп.пр. = 200 × 2 = 400 А = I_{доп.шра} = 400 А.

 

Ответвление от ШМА к ШРА‑4–250–32–1УЗ выполняем проводом
АПВ 7 (1 ´ 50).

 

I_доп.пр. = 130 × 2 = 260 А. > I_{доп.шра} = 250 А.

 

Выбор ответвлений от ШРА к отдельным электроприёмникам для участка цеха с подробной планировкой

Ответвления от ШРА к отдельным электроприёмникам выполняются проводами марки АПВ в тонкостенных трубах

 

I_доп.пр. ³ I_н.

 

В качестве нулевого заземляющего провода прокладываем дополнительный провод, проводимость которого равна 50% проводимости фазного.

Пример выбора ответвления к станку №1, металлорежущий станок

 

Р_н. = 22 кВт.

I_расч = Р_н / (√3хUхcos j х КПД)

 

I_расч. = 22 / (√3х0,38х0,89х0,87) = 43,2 А

 

Ответвление выполняем проводом марки АПВ4 (1х 16), I_доп.пр.= 55 А.

 

I_доп.пр.= 55 А > I_расч. = 43,2А

 

Таблица 2.6

Данные выбора ответвлений к электроприёмникам

Наименование электроприёмников	Рн., кВт	Кол-во	Iн., А	Марки и сечение провода	Iдоп.пр., А
МРС			63,1	АПВ 3 (1 ´ 25) +1х16
МРС			43,2	АПВ 4 (1 ´ 16)
МРС			27,3	АПВ 4 (1 ´ 16)
МРС			20,9	АПВ 4 (1 ´ 5)
МРС	7,5		15,7	АПВ 4 (1 ´ 5)
МРС	5,5		11,5	АПВ 4 (1 ´ 2,5)
Сварочные машины точечные			263,1	АПВ 7 (1 ´ 70)
Сварочные машины шовные			394,7	АПВ 7 (1 ´ 120)
Электропечи неавтоматизированные			40,5	АПВ 4 (1 ´ 16)
Электропечи неавтоматизированные			61,3	АПВ 3 (1 ´ 25) +1х16
Электропечи неавтоматизированные			123,7	АПВ 3 (1 ´ 95) +1х50
Вентиляторы			43,2	АПВ 4 (1 ´ 16)
Вентиляторы			20,9	АПВ 4 (1 ´ 5)
Вентиляторы			35,5	АПВ 4 (1 ´ 16)
Насосы	7,5		15,7	АПВ 4 (1 ´ 5)

Расчёт троллейных линий

Выбор троллей осуществляем по двум условиям:

1) По нагреву в длительном режиме работы:

 

I_м. £ I_доп.

2) По допустимой потере напряжения в пиковом режиме:

ΔU £ ΔU_доп.,

где ΔU _доп. – допустимая потеря напряжения, %. Δ U_доп. = 15%; [3]

ΔU – потеря напряжения, %. Определяется по формуле:

 

Δ U = m ´ ℓ, (2.18)

 

где m – удельная потеря напряжения, %/м;

ℓ – длина троллей, м.

Выбираем троллейный шинопровод для крана G = 5 т.

Р_н1 = 7 кВт I_н1 = 20 А

Р_н2 = 2,2 кВт I_н2 = 7 А = 3 ПВ = 25%

Р_н3 = 11 кВт I_н3 = 28 А

Максимальный расчётный ток в ПКР I_пкр, А:

 

(2.19)

 

I_пкр = 7 + 20 + 28 = 55 А.

При I_пкр. < 60 А пересчет к ПВ = 100% не производится и I_н.пв=100% принимается равным I_пкр..

Пиковый ток I_пик, А:

 

(2.20)

 

I_пик. =7 + 20 + 3 ´ 28 = 111 А

Выбираем ближайший по номинальному току троллейный шинопровод ШТМ‑76, I_доп. = 100 А. [4]

 

I_м. = 55 А < I_доп. = 100 А.

 

Выбранные троллеи проверяем по допустимой потере напряжения в пиковом режиме.

Определяем потери напряжения выбранного шинопровода ΔU, %. Удельная потеря напряжения m = 0,085%/м, [6] Длина троллеи ℓ = 60 м.

 

ΔU = 0,085 ´ 60 = 5,1%

ΔU = 5,1% < ΔU_доп. = 15%.

 

Выбранные троллеи удовлетворяют обоим условиям.

Выбор аппаратов защиты: ШМА, ШРА, СП и отдельных приемников на участке с подробной планировкой

 

В качестве защиты в сети 0,4 кВ принимаем автоматические воздушные выключатели серии АВМ, А3700Б и АЕ‑2443.

 

Выбор вводного автомата 0,4 кВ на КТП [7]

В качестве вводного автомата на КТП принимаем автомат серии АМ с расцепителем 3, с селективной приставкой, выкатной.

Расчётный ток трансформатора с учётом перегрузки I_м., А

 

I_м. = (2.21)

 

I_м. = = 1975А

Принимаем в качестве вводных автоматы типа АВМ‑20 СВ ,

I_н.ав. = 2000 А > I_м. = 1975А

I_н.расц. = 2000 А > I_м. = 1975А

Защита распределительных шинопроводов ШРА

На ответвления от ШМА к ШРА устанавливаем автоматические выключатели типа А3700Б с комбинированным расцепителем.

Условия выбора автоматического выключателя:

а) по напряжению

 

U_н.авт. ³ U_н.уст.

 

б) по току

 

I_н.авт. ³ I_м.шра

 

Условия выбора расцепителя:

в) тепловой расцепитель

 

I_т.расц. ³ I_м.шра

 

г) электромагнитный расцепитель

I_{эл.маг.расц.} ³ 1,25 ´ I_пик.

 

Пример выбора автоматического выключателя для 5 ШРА, I_м. = 157,9А,

 

I_пик. = 584,3 А.

 

Принимаем для защиты 1ШРА автоматический выключатель А3716Б .

а) U_н.авт. = 660 В > U_н.уст. = 380 В

б) I_н.авт. = 160А > I_м.шра = 157,9А

в) I_т.расц. = 160А > I_м.шра = 157,9А

г) I_{эл.маг.расц.} = 4000 > 1,25 ´ I_пик. = 1,25 ´ 584 = 730А.

Для остальных ШРА выбор производим аналогично.

 

Таблица 2.7

Данные выбора защиты для ШРА

№ШРА	Тип ШРА	I м, А	Тип автомата
1ШРА	ШРА – 4		А3736Б
2ШРА	ШРА – 4		А3736Б
3ШРА	ШРА – 4		А3716Б
4ШРА	ШРА – 4		А3716Б
5ШРА	ШРА – 4		А3716Б
6ШРА	ШРА – 4		А3726Б
7ШРА	ШРА – 4		А3726Б
8ШРА	ШРА – 4		А3726Б

Защита отдельных электроприемников на участке с подробной планировкой [5]

Для защиты электроприемников применяем автоматические выключатели серии А3700Б, АЕ‑2443.

Условия выбора автоматического выключателя:

а) по напряжению

 

U_н.авт. ³ U_н.

 

б) по току

 

I_н.авт. ³ I_н.

 

Условия выбора расцепителя:

в) тепловой расцепитель

 

I_т.расц. ³ I_н.

 

г) электромагнитный расцепитель

 

I_{эл.маг.расц.} ³ 1,25 ´ I_пуск.

 

Выбор автоматического выключателя для станка №9, МРС

 

Р_н. = 30 кВт, I_н. =93,9А, I_пуск. =469,5 А.

 

Для защиты станка принимаем автоматический выключатель А3716Б .

а) U_н.авт. = 660 В > U_н. = 380 В

б) I_н.авт. = 160 А > I_н. = 93,9 А

в) I_т.расц. = 100 А = I_н. = 93,9 А

г) I_{эл.маг.расц.} = 2000 > 1,25 ´ I_пуск. = 1,25 ´ 469,5 = 587 А

Выбор остальных автоматических выключателей производим аналогично.

 

Таблица 2.8

Данные выбора защиты электроприемников

Наименование электроприёмников	Рн., кВт	Кол-во	Iн., А	Тип автомата
МРС			63,1	А3716Б
МРС			43,2	А3716Б
МРС			27,3	А3716Б
МРС			20,9	А3716Б
МРС	7,5		15,7	А3716Б
МРС	5,5		11,5	А3716Б
Сварочные машины точечные			263,1	А3736Б
Сварочные машины шовные			394,7	А3736Б
Электропечи неавтоматизированные			40,5	А3716Б
Электропечи неавтоматизированные			61,3	А3716Б
Электропечи неавтоматизированные			123,7	А3716Б
Вентиляторы			43,2	А3716Б
Вентиляторы			20,9	А3716Б
Вентиляторы			35,5	А3716Б
Насосы	7,5		15,7	А3716Б

Защита троллейных линий

Защита троллейных линий кранов осуществляется предохранителями ПН‑2, установленными в силовом ящике типа ЯБПВУ.

Условия выбора плавкого предохранителя:

 

1) U_н.пр. ³ U_уст.

2) I_н.пп ³ I_пл.вст.

3) I_пл.вст. ³ ,

 

где α – коэффициент снижения пускового тока.

Выбираем защиту для крана G = 5 т.

Р_н1 = 7 кВт I_н1 = 20 А I_нS. = 55 А

Р_н2 = 2,2 кВт I_н2 = 7 А I_пик. = 111 А

Р_н3 = 11 кВт I_н3 = 28 А a = 1,6, пуск тяжёлый

Условия выбора плавкого предохранителя:

1) U_н.пр. = 380 В = U_уст. = 380 В

2) I_н.пп = 100 А > I_пл.вст. = 80 А

3) I_пл.вст. = 80 А > = = 69,38 А,

Принимаем для защиты ЯБПВУ‑1 .

Выбираем защиту для крана G = 10 т.

Р_н1 = 11 кВт I_н1 = 32 А I_нS. = 59 А

Р_н2 = 2,2 кВт I_н2 = 7 А I_пик. = 120 А

Р_н3 = 16 кВт I_н3 = 20 А a = 1,6, пуск тяжёлый

Условия выбора плавкого предохранителя:

1) U_н.пр. = 380 В = U_уст. = 380 В

2) I_н.пп = 100 А > I_пл.вст. = 80 А

3) I_пл.вст. = 80 А > = = 75 А,

Принимаем для защиты ЯБПВУ‑1 .

Расчет токов короткого замыкания на стороне 10 кВ и 0,4 кВ

Расчет токов короткого замыкания на стороне 10 кВ

ГПП завода питается от шин 110 кВ Волжской подстанции по ЛЭП‑110, длинной ℓ = 4 км. На ГПП‑1 установлены два силовых трансформатора S_н.тр.1 = 40 МВА S_н.тр.2 = 32 МВА, с расщепленными вторичными обмотками, работа шин 10 кВ раздельная. На районной подстанции установлены выключатели МКП‑110, их отключающая мощность по каталогу S_н.отк. = 4000 МВА.

 

 

Рисунок 2.2 Расчетная схема токов короткого замыкания

 

Расчет токов короткого замыкания ведем в относительных базисных единицах.

За базисную мощность принимаем мощность системы, т.е.

S_б. = S_с. = 3500 МВА.

За базисное напряжение принимаем то напряжение, где произошло короткое замыкание, т.е. U_б. = 10,5 кВ.

Тогда базисный ток на ступени 10,5 кВ составит:

 

(2.22)

 

кА

Все сопротивления отдельных элементов расчетной схемы приводим к базисным условиям:

· сопротивление системы х_*б.с1

 

, (2.23)

 

где S²_с. – мощность системы сверхпереходная, МВА. S²_с. = 4000 МВА (согласно задания).

· сопротивление линии ЛЭП‑110‑х_*бл2

 

, (2.24)

 

где х₀ – индуктивное сопротивление линии, Ом/км. х₀ = 0,4 Ом/км;

ℓ – длина линии, км. ℓ = 4 км (согласно задания).

· сопротивление трансформатора – х_*бт3

 

, (2.25)

 

где u_к% – напряжение короткого замыкания, %. u_к% = 10,5% (по паспорту трансформатора);

S_н.тр. – номинальная мощность трансформатора, МВА. S_н.тр. = 32 МВА (по паспорту трансформатора).

 

 

Сворачиваем расчетную схему относительно точки короткого замыкания и составляем схему замещения.

Результирующее базисное сопротивление х_*б.рез. составит:

 

х_*б.рез. = х_*б.с1 + х_*б.л2 + х_*б.т3 = 0,875 + 0,42 + 22,97 = 24,26

 

Находим сверхпереходный ток короткого замыкания в точке К‑1:

 

кА

 

Так как S_c. = S_б., то х_*б.рас. = х_*б.рез. = 24,26.

При х_б.рас. > 3 точка К‑1 считается электрически удаленной от источника питания, поэтому установившееся значение тока короткого замыкания I_¥ будет равно сверхпереходному току короткого замыкания I².

I_¥ = I² = 7,94 кА

Действующее значение полного тока короткого замыкания за первый период I_у.:

 

I_у. = 1,52 ´ I² = 1,52 ´ 7,94 = 12 кА

 

Максимальное значение ударного тока короткого замыкания i_у:

 

i_у. = 2,55 ´ I² = 2,55 ´ 7,94 = 20,24 кА (36)

 

Сверхпереходная мощность короткого замыкания S²:

 

S² = ´ U_б. ´ I² = ´ 10,5 ´ 7,94 = 144,4 МВА (37)

 

2.4 Расчет токов в сети НН и выбор коммутационно-защитной аппаратуры.

 

Расчет токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ

При расчете токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ, кроме индуктивного сопротивления силовых трансформаторов, шинопроводов, кабелей, проводов, учитываем также их активное сопротивление. Определяем сопротивление системы при U = 10,5 кВ:

 

(2.26)

 

Все расчеты токов коротких замыканий ведем относительно ступениU = 0,4 кВ, поэтому приводим сопротивление системы при U = 10,5 кВ к ступени U = 0,4 кВ.

 

(2.27)

 

 

Определяем сопротивление кабельной линии х_к:

 

, (2.28)

 

где х₀ – среднее значение реактивного сопротивления линии, Ом/км.

х₀ = 0,08 Ом/км. [8]

Ом

Так как активное сопротивление кабельной линии мало, то им пренебрегаем, считая, что r_к. = 0.

Для расчета токов короткого замыкания определяем сопротивление отдельных участков электрической цепи на ступени 0,4 кВ: [8]

Сопротивление трансформатора ТП‑1000–10/0,4:

 

х_тр = 8,56 мОм = 0,00856 Ом;

r_тр = 1,95 мОм = 0,00195 Ом;

Сопротивление ШМА4–1600–44–1УЗ:

х₀ = 0,17 мОм/м = 0,00017 Ом/м;

r₀ = 0,031 мОм/м = 0,000031 Ом/м.

х_шма = х₀ ´ ℓ₂ = 0,00017 ´ 5,2 = 0,000884 Ом;

r_шма = r₀ ´ ℓ₂ = 0,000031 ´ 5,2= 0,0001612 Ом.

 

Сопротивление ответвления от ШМА к ШРА проводом АПВ 7 (1 ´ 95):

 

х₀ = 0,06 мОм/м = 0,00006 Ом/м;

r₀ = 0,28 мОм/м = 0,00028 Ом/м.

х_апв1 = х₀ ´ ℓ₃ = 0,00006 ´ 18,5 = 0,00111Ом;

r_апв1 = r₀ ´ ℓ₃ = 0,00028 ´ 18,5 = 0,00518 Ом.

 

Сопротивление ШРА4–400–32–1УЗ:

х₀ = 0,1 мОм/м = 0,0001 Ом/м;

r₀ = 0,13 мОм/м = 0,00013 Ом/м.

х_шра = х₀ ´ ℓ₄ = 0,0001 ´ 22,75 = 0,002275 Ом;

r_шра = r₀ ´ ℓ₄ = 0,00013 ´ 22,75 = 0,0029575 Ом.

Сопротивление ответвления от ШРА к электроприемнику проводом АПВ‑4 (1 ´ 16 )

х₀ = 0,07 мОм/м = 0,00007 Ом/м;

r₀ = 2,08 мОм/м = 0,00208 Ом/м.

х_апв2 = х₀ ´ ℓ₅ = 0,00007 ´ 3,6 = 0,000252 Ом;

r_апв2 = r₀ ´ ℓ₅ = 0,00208 ´ 3,6 = 0,007488 Ом.

 

Составляем схему замещения, на которой показываем отдельные элементы схемы в виде активного и индуктивного сопротивлений.

Находим ток короткого замыкания в заданных точках по формуле:

 

(2.29)

 

где z_кз – полное сопротивление электрической цепи до заданной точки короткого замыкания, Ом.

 

(2.30)

 

Находим ток короткого замыкания в точке К‑5:

 

Ом

кА

 

Находим ток короткого замыкания в точке К‑4:

 

Ом

кА

 

Находим ток короткого замыкания в точке К‑3:

 

Ом

кА

 

Находим ток короткого замыкания в точке К‑2:

Для этого определяем сопротивление участка цепи на стороне 10 кВ в относительных базисных единицах:

 

х_{*б.рез.кз2} = х_{*б.расч.} + х_*б.к.

где х_{*б.расч.} = 24,26;

 

х_*б.к. – сопротивление кабельной линии, в относительных базисных единицах:

 

х_{*б.рез.кз2} = 24,26 + 0,76 = 25,02

 

Тогда ток короткого замыкания в точке К‑2 будет равен:

 

кА

 

Для того, чтобы проверить селективность действия реле РТ‑81/1 ток короткого замыкания в точке К‑2 пересчитываем на U = 0,4 кВ по формуле:

 

(2.31)

 

кА

Выбор и расчет релейной защиты. Построение карты селективности

Выбор и расчет релейной защиты

Для защиты фидера 10 кВ предусматривается максимальнотоковая защита и токовая отсечка. Защиту выполняем на реле типа РТ‑80.

Ток срабатывания определяем по формуле:

 

(2.32)

 

где I_{max нагр.} – максимальный ток нагрузки, который может проходить по защищаемому элементу в наиболее тяжелом режиме при аварийном отключении параллельно работающих трансформаторов и линии 10 кВ, А:

 

(2.33)

 

А

к_тт – коэффициент трансформации тока:

;

к_н. – коэффициент надежности. к_н. = 1,6; [8]

к_сх. – коэффициент схемы. к_сх. = 1 (трансформаторы тока включены в неполную звезду); [8]

к_р. – кратность тока нагрузки. к_р = 2,2;

к_в – коэффициент возврата реле. Для реле типа РТ‑80 к_в = 0,85, но при к_р > 1,6 к_в не учитывается. [8]

А

Принимаем ток установки реле i_уст. = 5 А. Определяем ток срабатывания защиты I_с.з., А:

 

(2.34)

 

 

Определяем коэффициент чувствительности защиты к_ч.:

 

(2.35)

 

 

Условие к_ч 1,5 выполняется.

Коэффициент чувствительности защиты, как резервной:

 

 

I_кз3(0,4) = 20,8 кА

 

кА

 

Согласование защиты трансформатора ТП на стороне 0,4 кВ и фидера 10 кВ по току:

 

Для защиты принимаем реле типа РТ‑81/1: [9]

 

i_н.уст. = (4 – 10) А, принимаем i_уст. = 5 А;

t_н.ср. = (0,5 – 4) с.

 

Время уставки срабатывания защиты t_уст. определяется:

 

t_уст. = t_ср.АВМ + t, (2.36)

 

где t_ср.АВМ – уставка времени срабатывания АВМ. t_ср.АВМ = 0,25 с;

t – ступень селективности. t = 0,75 с.

t_уст. = 0,25 + 0,75 = 1 с

Таблица 2 9

Времятоковая характеристика реле РТ‑81/1

I/Iуст.	1,5
I, кА	0,3	0,4	0,6	0,8		1,2	1,4	1,6	1,8
I0,4, кА	7,9	10,5	15,75		26,25	31,5	36,75		47,25	52,5
tср. при tуст. = 1 с	3,3	2,1	1,5	1,3	1,15	1,08	1,05	1,03	1,01

 

Ток отсечки отстраивается от тока короткого замыкания на низшей стороне трансформатора, ток короткого замыкания берется в конце защищаемого участка, т.е. на вводах 0,4 кВ трансформатора (К2).

кА

Ом

 

Ток токовой отсечки на стороне 0,4 кВ определяется по формуле:

 

I_то(0,4) = к_н. ´ I_кз2, (2.39)

 

I_то(0,4) = 1,6 ´ 23,59 = 37,75 кА

 

Ток токовой отсечки на стороне 10,5 кВ составит:

кА

 

Кратность тока токовой отсечки для выбранного реле РТ‑81/1 принимаем

 

к_то = 5. (2.38)

 

Построение карты селективности ступеней МТЗ

Селективностью, другими словами избирательность, защиты называют способность защиты при токах короткого замыкания и перегрузках отключать только поврежденный участок сети ближайшим к месту повреждения защитным аппаратом. Во всех случаях нужно стремиться к тому, чтобы токи короткого замыкания отключались аппаратом защиты без выдержки времени. Это уменьшает размеры повреждений, снижает опасность возгорания изоляции, прожога труб.

Проверку селективности действия защиты осуществляем путем сопоставления их защитных характеристик, наносимых в одном масштабе на карту селективности. Карту селективности строят в логарифмическом масштабе, по оси X откладывают ток, А, а по оси Y – время. Далее на построенную сетку карты селективности наносим защитные характеристики выбранных аппаратов защиты для рассматриваемого участка сети с указанием их типов; откладываем величины I_н.дв., I_п.дв., I_н.шра, I_{пик.шра}. Затем величины токов короткого замыкания рассчитанных для рассматриваемого участка откладываем на карту селективности по шкале токов и восстанавливаем перпендикуляры. Выбранная защита считается селективной, если отношение времени срабатывания соответствует условию:

 

t_бол./t_мен. ³ (1,7 ¸ 3).

Выбор и проверка элементов высокого напряжения: ячейки КРУ и ее оборудования, высоковольтного кабеля к цеховой ТП

Выбор ячейки КРУ на ГПП

Принимаем к установке на РП ячейки типа КРУ‑2–10Э с выключателями ВМП‑10К с электромагнитным приводом ПЭ‑11. [2] ъ

1 Выключатель ВМП‑10К с электромагнитным приводом ПЭ‑11

2 Трансформатор ТПЛ‑10

3 Трансформатор ТЗЛ – 0,5

В ячейке установлены два трансформатора тока ТПЛ‑10. Для питания земляной защиты применяется трансформатор тока ТЗЛ. [2]

Выбор и поверка оборудования ячейки

1) Выбор и проверка высоковольтного выключателя

Исходные данные:

 

I» = I_¥ = 7,94 кА; U_н.уст. = 10 кВ (по заданию) i_у. = 20,24 кА S² = 144,4 МВА

I_раб. = 39 А; t_ф. = 0,25 с

 

По исходным данным выбираем выключатель ВМП‑10К.

 

Таблица 2.10

Технические данные выключателя ВМП‑10К

Тип	Uн., кВ	Iн., А	imax, кА	It = 10 с, кАс	Iпо, кА	Sпо, МВА
ВМП‑10К

 

Проверяем выбор высоковольтного выключателя по следующим условиям:

а) по электрической прочности U_н.уст £ U_н.выкл.

 

U_н.уст. = 10 кВ = U_н.выкл. = 10 кВ

 

б) по нагреву в длительном режиме I_раб. £ I_н.выкл.

 

I_раб. = 39 А < I_н.выкл. = 600 А

 

в) поверка на динамическую устойчивость i_у. £ i_max

 

i_у. = 20,24 кА < i_max = 52 кА

г) поверка на отключающую способность S» £ S_по (I» £ I_по)

S» =144,4 МВА < S_по = 350 МВА

I» = 7,94 кА < I_по = 20 кА

 

д) проверка на термическую устойчивость I_¥² ´ t_ф £ I_t² ´ t

 

I_¥² ´ t_ф = 7,94² ´ 0,25 = 15,8 кА²с < I_t² ´ t = 14² ´ 10 = 1960 кА²с

 

Выбранный выключатель – ВМП‑10К подходит по всем условиям.

2) Выбор и проверка выключателя нагрузки

Исходные данные:

I» = I_¥ = 7,94 кА; U_н.уст. = 10 кВ (по заданию) i_у. = 20,24 кА S² = 144,4 МВА

I_раб. = 39 А; t_ф. = 0,25 с

По исходным данным выбираем выключатель ВНП₃-17.

 

Таблица 2.11

Технические данные выключателя нагрузки ВНП₃-17

Тип	Uн., кВ	Тип предохранит.	Iн.раб., А	Iпред.отключ.	iу.max, кА	Iвкл, А	Sпо, МВА
действ.	max
ВНП3-17		ПК‑100/50			8,6	24,99

 

Проверяем выбор выключателя нагрузки по следующим условиям:

а) по электрической прочности U_н.уст £ U_н.выкл.

 

U_н.уст. = 10 кВ = U_н.выкл. = 10 кВ

 

б) по нагреву в длительном режиме I_раб. £ I_н.выкл.

 

I_раб. = 39 А < I_н.выкл. = 50 А

 

в) поверка на динамическую устойчивость i_у. £ i_max

 

i_у. = 20,24 кА < i_max = 25 кА

 

г) поверка на отключающую способность S» £ S_по (I» £ I_по)

S» =144,4 МВА < S_по = 300 МВА

I» = 7,94 кА < I_по = 12 кА

 

д) проверка на термическую устойчивость I_¥² ´ t_ф £ I_t² ´ t

 

I_¥² ´ t_ф = 7,94² ´ 0,25 =15,8 кА²с < I_t² ´ t = 12² ´ 10 = 1440 кА²с

 

Выбранный выключатель нагрузки – ВНП₃-17 подходит по всем условиям.

3) Выбор и проверка трансформатора тока

Для питания релейной защиты фидера от междуфазных коротких замыканий и токовых цепей измерительных приборов устанавливаем в фазах А и С трансформаторы тока типа ТПЛ‑10 . [5]

Вторичные обмотки соединены по схеме неполной звезды К_сх. = 1.

Таблица 2.12

Технические данные трансформаторы тока ТПЛ‑10

Тип	Uн., кВ	Iн1, А	Iн2, А	кл. точн.	Кд.	Кt1	Z2н., Ом
ТПЛ‑10				0,5			0,8

 

Проверяем выбор трансформатора тока по следующим условиям:

а) по электрической прочности U_н.уст £ U_н.тт

U_н.уст. = 10 кВ = U_н.тт = 10 кВ

б) по нагреву в длительном режиме I_раб. £ I_н1

I_раб. = 39 А < I_н1 = 200 А

в) поверка на динамическую устойчивость i_у. £ К_д. ´ I_н1 ´

i_у. = 20,24 кА < К_д. ´ I_н1 ´ =250 ´ 200 ´ = 70,71 кА

г) проверка на термическую устойчивость I_¥² ´ t_ф £ (К_t1 ´ I_н1)² ´ t

I_¥² ´ t_ф = 7,94² ´ 0,25 = 15,8 кА²с < (К_t1 ´ I_н1)² ´ t = (90 ´ 0,2)² ´ 0,25 = 81 кА²с

Выбранный трансформатор тока удовлетворяет всем условиям. Окончательно принимаем трансформатор рока типа ТПЛ‑10 .

Расчёт и выбор высоковольтного кабеля U = 10 кВ к ТП

Для питания трансформаторов цеховой КТП от РП – 10 выбираем два кабеля марки ААБ, прокладываемые в траншее [2]

Выбор кабелей производим по четырём условиям:

а) по электрической прочности U_н.каб. ³ U_н.уст.

 

U_н.каб. = 10 кВ = U_н.уст. = 10 кВ

 

б) по нагреву в аварийном режиме I_доп. ³ I_ав.

Ток в аварийном