Электроснабжение металлургического завода

Возникают следующие виды КЗ:

-  трехфазное междуфазное;

-  трехфазное на землю;

-  однофазное на землю.

Расчет токов КЗ выполняется для проверки токоведущих частей и аппаратов на термическую и электродинамическую стойкости при сквозных КЗ и для выбора уставок РЗ и А.

В первом случае расчетные условия выбирают такие, при которых токи КЗ будут максимальны. Для выбора уставок РЗ и А рассчитывают минимальные значения токов КЗ.

Так как внутризаводские сети выполняют с изолированной нейтралью, то необходимо вести расчет 3-фазного тока КЗ, как для наиболее тяжелого режима КЗ.

Ток короткого замыкания рассчитывают для тех точек сети, при коротких замыканиях в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболее тяжелых условиях.

В каждый момент переходного процесса IКЗ равен сумме двух составляющих: периодической и апериодической (свободной).

Iк = iп + iа (5.1)

Периодическая составляющая iп протекает от действия ЭДС ИП и изменяется с той же частотой и зависит от сопротивления цепи КЗ.

Она соответствует току нового установившегося режима по окончанию переходного процесса:

Упрощенные методы расчетов IКЗ не учитывают апериодическую составляющую, если ИП удален от места КЗ и представляет собой источник «неограниченной мощности».

Например, таки источником является энергосистема для тупиковых ГПП предприятия.

Если ИП служит собственная ТЭЦ апериодическая составляющая учитывают и для определения токов КЗ используют метод расчетных кривых, так как аналитические методы расчета применять затруднительно.

Без учета апериодической составляющей действующее значение IКЗ равен действующему значению периодической составляющей, в А:

 (5.2)

По периодической составляющей трехфазного КЗ проверяются на термическую стойкость токоведущие части аппаратов. Для проверки их на электродинамическую определяют ударный ток.

Ударный ток – это наибольший из всех мгновенных значений токов короткого замыкания, в А:

 (5.3)

где Kуд - ударный коэффициент, который приводятся в таблицах литературы [5,С 127] в зависимости от места КЗ.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчетную схему, на которую наносят все данные, необходимые для расчета, и точки в которых следует определить токи КЗ.

По расчетной схеме составляют схему замещения, в которой все элементы представляют виде сопротивлений, выраженных в относительных единицах или в Омах.

При расчете токов короткого замыкания вводят ряд допущений:

· Если источником питания является энергосистема, а не собственная ТЭЦ, то напряжение энекгосистемы (Е) принимают равной единице и апериодическая составляющая тока короткого замыкания равна нулю.

· Если индуктивное сопротивление линии в 3 раза превышает активное, то активное сопротивление не учитывают.

· Подпитку места КЗ от синхронных двигателей в режиме перевозбуждения можно не учитывать, если они отделены ступенью трансформации.

Производим расчет в относительных единицах. Задаемся значением базисной мощности: Sбаз = 100 МВА , Uбаз.ВН = 36,5 кВ, Uбаз.НН =10,5 кВ.

Рассчитаем параметры схемы:

1) Индуктивное сопротивление системы в относительных единицах:

где SК – заданная мощность короткого замыкания системы, в МВА

2) Индуктивное сопротивление воздушной линии в относительных единицах:

3) Индуктивное сопротивление силового трансформатора в относительных единицах:

Рассчитываем ток КЗ в точке К1:

Определяем базисный ток, в кА:

Ток короткого замыкания в точке К1 равен, кА:

Ударный ток по (5.3) при Куд =1,8 [5,С 127] равен:

Рассчитываем ток КЗ в точке К2:

Определяем базисный ток, в кА:

Ток короткого замыкания в точке К2 равен, кА по (5.10)

Ударный ток по (5.3) при Куд =1,92 [5,С 127] равен:

6. Расчёт линий электропередачи

6.1 Расчет кабельных линий 10(6) кВ

При проектировании внутризаводских сетей расчет линий сводится к выбору марки и сечения кабеля.

Марку кабеля выбирают по рекомендациям литературы [1,С. 31, Т. 3.1]

Для прокладки кабеля в земле с средней коррозийной активностью, наличием блуждающих токов, наличием колебаний и растягивающих усилии в грунте выбираем марку кабеля: ААГЕлУ

Выбираем наибольшее сечение кабеля для цеха № 1 «Станция предварительной очистки воды» по следующим четырем условиям:

1) По длительно-допустимому нагреву максимальным расчётным током:

Рассчитываем активную максимальную расчетную нагрузку цеха, в кВт:

Р р.цеха = Р р.гр.А + Рр гр.В (6.1)

Р р.цеха = 347,98 + 51,4 = 399,38 кВт.

Рассчитываем реактивную максимальную расчетную нагрузку цеха, в кВАР:

Qр.цеха = Qр.гр.А + Qр.грВ (6.2)

Qр.цеха = 356,2 + 66,82 = 422,4 кВар

Рассчитываем полную максимальную расчетную нагрузку цеха, в кВА:

Sр.цеха =

Производим расчет тока, в А:

Sр.цеха =  =  кВА

≈60 А

По таблицам ПУЭ соответственно марки, напряжения и из условия, что Iдл.доп. Iр.max находим сечение кабеля: S = при I дл.доп .= 60 A

2) По экономической плотности тока, в мм2:

где Iр.нор – ток в линии при нормальном режиме, в А

(в нашем случае: Iр.нор = Ip.max/2 Iр.нор = 30 А)

γЭК - экономическая плотность тока, в А/мм2, определяется по справочным таблицам в зависимости от типа проводника и числа часов использования максимальной активной нагрузки в год (Тм) [2]

Тм приводится в литературе [5,C.80]

При Тм = 3000 час/год γЭК = 1,6 А/ мм2

Рассчитываем сечение:

увеличиваем сечение до 16 ммІ

3) Проверяем сечение кабельной линии по условию допустимой потери напряжения:

Допустимые потери в линии согласно ПУЭ не должны превышать (ΔUдоп ) 5% , т.е. должно выполняться условие ΔUдоп ≥ ΔUрасч.

Расчетное значение потери напряжения в линии определяем по формуле, в В:

где Р р.цеха – активная максимальная расчетная нагрузка, в кВ;

Qр.цеха - реактивная максимальная расчетная нагрузка, в кВАР;

Uср ном – среднее номинальное напряжение в линии, в кВ;

R = ro · L – активное сопротивление в линии, в Ом

X = xo · L – индуктивное сопротивление в линии, в Ом

L -длина лини (расстояние от ГПП до ЦТП), в км (определяется по генеральному плану предприятия)

r0 и х0 - - удельные активные и реактивные сопротивления кабелей из литературы [7, С. 175, Т. 2.65]

Из таблиц находим: r0 = 3,12Ом/км, х0 = 0,11 Ом/км.

По генплану измеряем в масштабе длину кабеля с учетом 10 метров для прокладки в ПС, 85 на «змейку» и 2% на линейное расширение.

В результате получили L =0,3 км.

Сопротивления линии:

R = r0 * L = 3,12 * 0,3 = 0,94

X = х0 * L = 0,11 * 0,3 = 0,033

Потеря напряжения в линии, в В:

Потеря напряжения в линии в %:

Оставляем сечение 16 ммІ

4) Проверяем сечение кабеля на термическую стойкость при коротком замыкании в мм2:

Fтерм ≥  , (6.7)

где Bк – тепловой импульс, А2·с

 (6.8)

где  - действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в начале и конце линии (точка К2), в А;

tпривед - приведенное или расчетное время КЗ складывается из времени релейной защиты и собственного времени отключения, в с:

tпривед = tРЗ + tОВ (6.9)

tРЗ - обычно берется в пределе от 1,2 до 2,5 с

tпривед = 2 + 0,05= 2,05 c

СТ – термический коэффициент, учитывающий разницы нагрева в

нормальных условиях и в условиях КЗ, с учетом допустимой температуры и материала проводника, выбираем из литературы [3, С.190], СТ = 92 Ас2/мм2

6.2 Расчёт линий питающих предприятие

Воздушные линии 35 и 110 кВ выполняются неизолированным проводом марки А, АС или самонесущими изолированными воздушными проводами (СИП).

Выбираем провод марки АС.

Производим выбор сечения провода по четырем условиям:

1) По длительно-допустимому нагреву максимальным расчётным током:

По таблицам ПУЭ из условия, что Iдл.доп.  Iр.max находим сечение провода: S = 10 мм2 при I дл.доп .= 84 A

2) По экономической плотности тока, в мм2:

где Iр.нор – ток в линии при нормальном режиме, в А

(в нашем случае: Iр.нор = Ip.max/2 Iр.нор = 37 А)

 γЭК - экономическая плотность тока, в А/мм2, определяется по справочным таблицам в зависимости от типа проводника и числа часов использования максимальной активной нагрузки в год (Тм) [2]

Тм приводится в литературе [5,C.80]

При Тм = 3000 час/год γЭК = 2,5 А/ мм2

2-х сменная работа

Рассчитываем сечение:

Увеличиваем сечение до 16 мм2

3) Проверяем сечение кабельной линии по условию допустимой потери напряжения:

Допустимые потери в линии согласно ПУЭ не должны превышать (ΔUдоп ) 5% , т.е. должно выполняться условие ΔUдоп ≥ ΔUрасч.

Расчетное значение потери напряжения в линии определяем по формуле, в В:

где Р р.цеха – активная максимальная расчетная нагрузка, в кВ;

Qр.цеха - реактивная максимальная расчетная нагрузка, в кВАР;

Uср ном – среднее номинальное напряжение в линии, в кВ;

R = ro · L – активное сопротивление в линии, в Ом

X = xo · L – индуктивное сопротивление в линии, в Ом

L -длина линии (расстояние от ГПП до районной ПС), в км (указана в задании), L = 4 км

r0 и х0 - - удельные активные и реактивные сопротивления провода марки АС из литературы [7, С. 40, Т. 2.65]

Из таблиц находим: r0 = 2,06 Ом/км, х0 = 0,43 Ом/км.

Рассчитаем активные и реактивные сопротивления лини:

R = ro · L=2,06 * 4 = 8,24

X = xo · L=0,43 * 4 = 1,72

Потеря напряжения в линии в В:

Потеря напряжения в линии в %:

Оставляем сечение 16 мм2

4) Допустимые потери на «корону», проверяются только для ВЛ 110кВ и выше, но практикой эксплуатации установлено и техническим расчетами подтверждено, что потери на корону не превышают допустимых значений, если сечение проводов не более 70 мм2.

В нашем случае напряжение воздушной линии 75 кВ и расчет потерь на «корону» не производим.

6.3 Расчет сборных шин ГПП

Сборные шины распределительных устройств, выбирают в зависимости от конструктивного исполнения, способа присоединения коммутационных аппаратов, ячеек КСО или КРУ и т.д.

В основном сборные шины выполняются из алюминиевых сплавов прямоугольного сечения, одно или многополюсными, или коробчатого сечения.

Выбираем материал шин – алюминий.

 Расчет сборных шин РУ 10 кВ производим в следующем порядке:

1) Выбираем сечение шины из условий длительно допустимого нагрева максимально расчетным током.

Рассчитываем максимальный ток, в А:

 (6.13)

Из условия: Iдл.доп ≥ Iрmax из ПУЭ выбираем шины прямоугольного сечения:

S= 40Ч4 ммІ, Iдл.доп = 480 А

2) Проверяем сечение шин на термическую стойкость при сквозных коротких замыканиях, в мм2:

 (6.14)

Рассчитываем тепловой импульс при токах КЗ, в кА2·с

Вк =·tприв , (6.15)

где - ток трехфазного КЗ в точке К1, в кА;

tприв – расчетное время термической стойкости, в с, которое больше расчетного времени кабельной линии на 0,5 с ( на ступень выше по сравнению с расчетом кабельной линии по условию селективности), т.е.

tпривед =  (6.16)

Ст – термический коэффициент, учитывающий разницу нагрева в условиях нормального режима и в условиях КЗ с учетом допустимой температуры и материала проводника, выбираем из литературы [3, С.190], СТ = 95 Ас2/мм2

Рассчитываем: tпривед =

Оставляем сечение 160 мм2

4) Для проверки электродинамической стойкости жестких шин выполним механический расчет [5].

Установлено, что механический резонанс не возникает, если частота собственных колебаний шинных конструкций меньше 30 Гц или больше 200 Гц.

Для алюминиевых шин частота собственных колебаний, в Гц

 (6.17)

где L- расстояние между изоляторами (длина пролета), м;

J - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси перпендикулярно направлению изгибающей силы, см4;

q - площадь поперечного сечения шины, см2.

Определим расчетную длину пролета L, т.е. расстояние между точками крепления вдоль шины.

Если принять fо ≥200 Гц, то

 (6.18)

Расположим шины на изоляторах на ребро.

Момент инерции [5, C], в см4

где h – ширина шины, в см;

 b – толщина шины, в см.

Площадь поперечного сечения шины, в см2:

q = h · b (6.20)

Рассчитываем момент инерции:

Проверяем шину на электродинамическую стойкость как статическую систему с нагрузкой равной наибольшей электродинамической силе.

Наибольшее удельное усилие, в Н/м

(6.21)

где Iуд – ударный ток при КЗ на шинах в точке К2, в А;

 а – расстояние между осями крепления, в м;

а = 130 + b (6.22)

130 – минимально допустимое расстояние в свету между токоведущими частями для РУ 10 кВ по ПУЭ, в мм.

а = 160 +40 = 200 мм ≈ 0.2 м

Рассчитываем наибольшее удельное усилие

Изгибающий момент, создаваемый распределенной силой в пределах одного пролета, в Н·м:

 (6.23)

где L – длина пролета, м.

Расчетное напряжение в материале шины, в МПа:

(6.24)

где W – момент сопротивления поперечного сечения оси, перпендикулярной направлению изгиба, в см3.

Момент сопротивления шины, расположенной на ребро, в см3:

 (6.24)

Рассчитываем момент сопротивления шины

и напряжение в материале шины:

Шины считаются прочными, если расчетное напряжение меньше допустимого:

σдоп ≥ σрасч (6.25)

Допустимые напряжения в литературе [5].

Выбираем марку материала шины: алюминиевый сплав АД31Т1 с допустимым напряжением 200 МПа и σдоп = 90.

7. Выбор высоковольтного оборудования

7.1 Выбор высоковольтного выключателя со стороны 6(10) кВ

Высоковольтные выключатели устанавливаются на всех присоединениях систем электроснабжения для автоматического отключения цепей в аварийном режиме и для коммутации токов нагрузки.

Выключатель - это единственный аппарат, позволяющий автоматическое управление, т.е. действие по сигналу релейной защиты или противоаварийной автоматики.

Для отключения токов короткого замыкания в выключателях устанавливают специальные дугогасительные камеры.

Типы выключателей и их конструкция определяются способом гашений дуги.

В распределительном устройстве 10(6) кВ выбираем камеры КСО с высоковольтными выключателями типа: ВВУ-СЭЩ-Э(П)3-10-20/1000

Из условия: Uном ≥ U уст , (7.1)

где Uном – номинальное напряжение высоковольтного выключателя, в кВ.

Из паспортных данных выключателя: Uном =10 кВ

U уст - номинальное напряжение распределительного устройства, в кВ

ИЗ главы 3.1 U уст = 35кВ

Условие (7.1) выполняется.

Произведём расчет и выбор выключателя для вводного фидера ПС.

1) Максимальный расчетный ток по формуле (6.13) , в А:

Номинальный ток выключателя: Iном = 1000 А,

что соответствует условию, в А:

Iном. ³ Iр.мах (7.2)

2) Проверяем по отключающей способности, в кА:

Iном.откл. ³ In,(3), (7.3)

где In,(3) – ток КЗ в точке К2, в кА

20 ≥ 8,2

Условие (7.3) выполняется.

3) Проверяем на термическую стойкость при сквозных токах КЗ, в

кА2с: Вк ≥ Вк.расч. (7.4)

.Вк = IT2 · tт , (7.5)

где Iт - предельный ток термической стойкости, в кА;

Из паспортных данных выключателя: Iт = 3 кА

tт- время протекания тока термической стойкости , в с

Из паспортных данных выключателя: tт = … c

.Вк =  

Вк.расч = In,(3)2 ∙ tрасч , (7.6)

где In,(3) – ток КЗ в точке К2, в кА

tрасч = tр.з.+ tов – расчетное время КЗ, в с

tр.з.= (от 0,12 до 2,5) – время срабатывания релейной защиты, в с

tов- собственное время отключения выключателя с приводом, в с

По условию селективности:

tрасч = 2,5+0,05 = 2,55 с

Вк.расч = (3,5)2 · 2,55 = 31,2 кА2с

Условие (7.4) выполняется.

4) Проверяем на электродинамическую стойкость, в кА.

ic ≥ Iуд (7.7)

где Iс - амплитудное значение предельного сквозного тока (ток электродинамической стойкости), в кА;

Из паспортных данных выключателя: iс = 52 кА Iуд=24,4 кА

Iуд - ударный ток в точке К2, в кА.

52 ≥ 24,4

Условие (7.7) выполняется.

Выбранный выключатель типа: ВВУ-СЭЩ-10-20/1600

7.2 Выбор разъединителя со стороны 35(110) кВ

Разъединители - это аппараты, предназначенные для создания видимых разрывов в цепях при ремонтных работах. Они не предназначены для отключения токов нагрузки и токов КЗ, т.к. не имеют дугогасительных устройств.

Из условия:

Uном ≥ U уст , (7.8)

где Uном – номинальное напряжение разъединителя, в кВ.

Из паспортных данных разъединителя: Uном = 35 кВ

U уст - номинальное напряжение распределительного устройства, в кВ

Из главы 3.2 U уст = 35 кВ

Условие (7.8) выполняется.

Выбираем разъединитель на стороне (35) 110 кВ типа:

1) Максимальный расчетный ток по формуле (6.10) , в А:

Номинальный ток разъединителя из паспортных данных: Iном =1000 А,

что соответствует условию, в

А: Iном. ³ Iр.мах (7.7)

2) Проверяем на термическую стойкость при сквозных токах КЗ, в кА2с:

.Вк ≥ Вк.расч. (7.8)

.Вк = IT2 · tт , (7.9)

где Iт - предельный ток термической стойкости, в кА;

Из паспортных данных разъединителя: Iт = 20 кА

tт- время протекания тока термической стойкости , в с

Из паспортных данных разъединителя: tт = 3 c

.Вк = 202 · 3 = 1200 кА2с

Вк.расч = In,(3)2 ∙ tрасч , (7.10)

где In,(3) – ток КЗ в точке К2, в кА

tрасч = tр.з.+ tов – расчетное время КЗ, в с

tр.з.= (от 0,12 до 2,5) – время срабатывания релейной защиты, в с

tов - собственное время отключения выключателя с приводом, в с

По условию селективности:

tрасч = 2,5+0,5 +0,05 = 3,05 с

Вк.расч =

Условие (7.8) выполняется.

4) Проверяем на электродинамическую стойкость, в кА.

ic ≥ Iуд (7.11)

где Iс - амплитудное значение предельного сквозного тока (ток электродинамической стойкости), в кА;

Из паспортных данных разъединителя: iс = 50 кА

Iуд - ударный ток в точке К1, в кА.

 50 ≥ 24,4

Условие (7.11) выполняется.

Выбранный разъединитель типа: РГП СЭЩ-35/1000-УХЛ 1 с приводом, разъединитель наружной установки.

7.3 Выбор короткозамыкателя

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного КЗ.

Из условия:

Uном ≥ U уст , (7.12)

где Uном – номинальное напряжение высоковольтного выключателя, в кВ.

Из паспортных данных выключателя: Uном = 35 кВ

U уст - номинальное напряжение распределительного устройства, в кВ

ИЗ главы 3.2 U уст = 35 кВ

Условие (7.12) выполняется.

Выбираем короткозамыкатель (устанавливают на стороне (35) 110 кВ) типа: КРН – 35У1

1) Максимальный расчетный ток по формуле (6.10) , в А:

Номинальный ток короткозамыкателя из паспортных данных: Iном = 1000 А,

что соответствует условию, в

А: Iном. ³ Iр.мах (7.13)

2) Проверяем на термическую стойкость при сквозных токах КЗ, в

кА2с: .Вк ≥ Вк.расч. (7.14)

.Вк = IT2 · tт , (7.15)

где Iт - предельный ток термической стойкости, в кА;

Из паспортных данных разъединителя: Iт = 20 кА

 tт- время протекания тока термической стойкости , в с

 Из паспортных данных короткозамыкателя: tт = 3 c

Вк.расч = In,(3)2 ∙ tрасч , (7.16)

Вк = (12,5)2 · 4 = 625 кА2с

где In,(3) – ток КЗ в точке К2, в кА

tрасч = tр.з.+ tов – расчетное время КЗ, в с

tр.з.= (от 0,12 до 2,5) – время срабатывания релейной защиты, в с

tов- собственное время отключения выключателя с приводом, в с

По условию селективности:

tрасч = (2,5+0,5 +0,05) = 3,05 с

Вк.расч = кА2с

Условие (7.16) выполняется.

4) Проверяем на электродинамическую стойкость, в кА.

ic ≥ Iуд (7.17)

где Iс - амплитудное значение предельного сквозного тока (ток электродинамической стойкости), в кА;

Из паспортных данных короткозамыкателя: iс = 42 кА

Iуд - ударный ток в точке К1, в кА.

42 ≥ 20,6 (в точке К2)

Условие (7.17) выполняется.

Выбранный короткозамыкатель типа: КРН-35 У1

7.4 Выбор отделителя

Отделители отличаются от разъединителей способом управления. Разъединители позволяют дистанционное и ручное (по месту) включение и отключение. Отделители отключаются автоматически после прекращения искусственного КЗ, созданного короткозамыкателем с помощью реле РБО, а включается дистанционно или в ручную.

По конструкции и по коммутационной способности отделители практически не отличаются от разъединителей и выбираются по тем же условиям.

Из условия:

Uном ≥ U уст , (7.18)

где Uном – номинальное напряжение, в кВ.

Из паспортных данных отделителя: Uном = 35 кВ

U уст - номинальное напряжение распределительного устройства, в кВ

Из главы 3.2 U уст = 35кВ

Условие (7.18) выполняется.

Выбираем отделитель на стороне (35) 110 кВ типа:

1) Максимальный расчетный ток по формуле (6.10) , в А:

Номинальный ток отделителя из паспортных данных: Iном = 630 А,

что соответствует условию, в

А: Iном. ³ Iр.мах (7.19)

2) Проверяем на термическую стойкость при сквозных токах КЗ, в кА2с:

Вк ≥ Вк.расч. (7.20)

Вк = IT2 · tт , (7.21)

где Iт - предельный ток термической стойкости, в кА;

Из паспортных данных отделителя: Iт = кА

tт- время протекания тока термической стойкости , в с

 Из паспортных данных отделителя: tт = … c .Вк = (12,5)2 · 4 = 625 кА2с

Вк.расч = In,(3)2 ∙ tрасч , (7.22)

где In,(3) – ток КЗ в точке К1, в кА

tрасч = tр.з.+ tов – расчетное время КЗ, в с

tр.з.= (от 0,12 до 2,5) – время срабатывания релейной защиты, в с

tов- собственное время отключения выключателя с приводом, в с

По условию селективности:

tрасч = (2,5+0,5 +0,05) = 3,05 с

Вк.расч =

Условие (7.3) выполняется.

4) Проверяем на электродинамическую стойкость, в кА.

ic ≥ Iуд (7.23)

где Iс - амплитудное значение предельного сквозного тока (ток электродинамической стойкости), в кА;

Из паспортных данных разъединителя: iс = 80 кА

Iуд - ударный ток в точке К1.

 80 ≥ 12,5

Условие (7.23) выполняется.

Выбранный отделитель типа: ОДЗ-35.630 У1

7.5 Выбор измерительных трансформаторов

Трансформаторы тока и напряжения предназначены для питания катушек измерительных приборов и реле, а так же для снижения тока и напряжения до безопасных и удобных для эксплуатации величин.

7.5.1 Выбор трансформатора тока

Трансформаторы тока на стороне 35 (110) кВ встраивают в вывода высоковольтных выключателей или силовых трансформаторов и устанавливают на отдельных фундаментах, на стороне 10 (6) кВ в ячейках КРУ или КСО.

Трансформаторы тока всегда должны работать при короткозамкнутых вторичных обмотках.

Вторичное напряжение трансформаторов тока в большинстве случаях 5 В.

Из условия:

Uном ВН ≥ U уст , (7.24)

где UномВН – номинальное напряжение на первичной обмотке трансформатора тока, в кВ.

Из паспортных данных трансформатора тока: Uном ВН = 10 кВ

U уст - номинальное напряжение распределительного устройства, в кВ

Из главы 3.1 U уст = 6 кВ

Условие (7.24) выполняется.

Выбираем трансформатор тока на стороне 6 кВ типа: ТЛК10-УЗ

Произведём расчет и выбор выключателя для вводного фидера ПС.

1) Максимальный расчетный ток по формуле (6.13), в А:

Номинальный ток трансформатора тока: Iном = 600 А,

что соответствует условию, в

А: Iном. ³ Iр.мах (7.25)

2) Проверяем на термическую стойкость при сквозных токах КЗ, в

кА2с: .Вк ≥ Вк.расч. (7.26)

Вк = IT2 · tт или Вк = (Iном ∙ Кт)2 · tт , (7.27)

где Iт - предельный ток термической стойкости, в кА

Из паспортных данных трансформатора тока: Iт = … кА или Кт = …

 tт- время протекания тока термической стойкости , в с

 Из паспортных данных трансформатора тока: tт = … c

 .Вк = (31,5)2 · 3 = 2977 кА2с

Вк.расч = In,(3)2 ∙ tрасч , (7.28)

где In,(3) – ток КЗ в точке К2, в кА

tрасч = tр.з.+ tов – расчетное время КЗ, в с

tр.з.= (от 0,12 до 2,5) – время срабатывания релейной защиты, в с

tов- собственное время отключения выключателя с приводом, в с

По условию селективности:

tрасч = (2+0,5) + 0,05 = 2,55 с

Вк.расч = кА2с

Условие (7.26) выполняется.

3) Проверяем на электродинамическую стойкость, в кА.

ic ≥ Iуд или iном ∙ Кт ≥ Iуд (7.29)

где Iс - амплитудное значение предельного сквозного тока (ток электродинамической стойкости), в кА;

Из паспортных данных выключателя: iс = 81 кА

Iуд - ударный ток в точке К2, в кА.

81 ≥ 20,6

Условие (7.29) выполняется.

4) По вторичной нагрузке трансформатора, в Ом (можно не проверять):

Z2 < Z2 ном. ,

Выбранный трансфотматор типа: ЗНОЛ

7.5.2 Выбор трансформатора напряжения

Различаются трансформаторы напряжения на однофазные и трёхфазные.

Трансформаторы напряжения всегда должны работать в режиме холостого хода, т.е. при большом сопротивлении на вторичной обмотке.

Вторичное напряжение трансформаторов напряжения, применяемых на ПС 100 В.

Из условия:

Uном ВН ≥ U уст , (7.30)

где Uном ВН – номинальное напряжение на первичной обмотке трансформатора напряжения, в кВ.

Из паспортных данных трансформатора напряжения: Uном ВН = 6 кВ

U уст - номинальное напряжение распределительного устройства, в кВ

Из главы 3.1 U уст = 6 кВ

Условие (7.30) выполняется.

Выбираем трансформатор напряжения на стороне 6 кВ типа: 3*3НОЛП.06-6

Выбор ограничителей перенапряжения

Изоляция электрооборудования и сетей в процессе эксплуатации для защиты вакуумного выключателя от перенапряжений подвергается воздействию перенапряжения.

Перенапряжения бывают внешними и внутренними.

Внешние связаны с действием атмосферного электричества, т.е. появляются при прямых ударах молнии на территории подстанции или вносятся на территорию подстанции по воздушным линиям и возникают при вторичных проявлениях молнии. Защита от прямых ударов молний осуществляется с помощью стержневых молниеотводов.

Защита от вторичных проявлений молний осуществляется путем заземления металлических конструкций с использованием выравнивающей сетки и присоединение к сетям заземления подземных металлических инженерных коммуникаций.

Защиту изоляции трансформатора от перенапряжений выполняют с помощью вентильных разрядников и ОПН, устанавливаемых со стороны ВЛ. Их выбирают по напряжению установки.

Выбираем ограничитель перенапряжения на 35 (110) кВ типа:

ОПН – Т / TEL 10/10,5

Выбираем ограничитель перенапряжения на 10 (6)кВ типа:

ОПН – Т / TEL 35/38,5

8. Расчёт стоимости электроэнергии

Промышленные предприятия составляют с энергоснабжающей компанией договор потреблению электроэнергии. В нем указывается допустимая присоединенная мощность, с которой предприятие участвует в потреблении электроэнергии в часы максимума энергосистемы - это активная мощность в кВт.

Под тарифом понимается система отпускных цен на электроэнергию деференцированных для различных групп потребителей.

В настоящее время тарифы, предусмотренные прейскурантом цен на электроэнергию N09-01, и корректируется с учетом инфляционных коэффициентов.

Согласно этому прейскуранту применяется 2 системы тарифов: одноставочный и двухставочный.

Предприятие с установленной мощностью до 750 кВА рассчитываются за электроэнергию по одноставочному тарифу.

Произведем расчет электроэнергии по двухставочному тарифу:

Стоимость электроэнергии, в рублях рассчитывается:

Сэ = А*Рр + В*Wа (8.1)

А∙Рр – основная ставка тарифа,

где А – стоимость электроэнергии в руб. за 1 кВт присоединенной договорной максимальной тридцатиминутной мощности предприятия, участвующей в максимуме нагрузки.

Рр – договорная мощность, в кВт (в КП Рр = Рр.НН.ЭП + Рр.ВВ.ЭП)

В∙Wа - дополнительная ставка тарифа,

где В – стоимость за 1 кВт∙час израсходованной электроэнергии учтенную счетчиками

Wа – годовой расход электроэнергии (в КП Wа=Рр∙Тм), в кВт∙час

Wа = Pр.пред.* Тм = 4013 * 3000 = 12039000 кВт∙час

Сэ = 40 * Рр.пред + 2 * Wа = 40 * 4013 + 2 * 12039000 = 24238520 руб.год

Заключение

В данном курсовом проекте было спроектировано электроснабжение ремонтно–механического завода спроектированы и выбраны сети внешнего, внутризаводского и внутрицехового электроснабжении.

Рассчитаны нагрузки и выбраны трансформаторы и т. Д.

Все рассчитанные параметры системы электроснабжения удовлетворяют всем требованиям, поэтому система может считаться пригодной для практического применения на производстве с высокой гибкостью, экономичностью и надежностью работы.

Список используемых источников

1.   Коновалова Л. Л., Рожкова Л. Д. “Электроснабжение промышленных предприятий и установок”, Москва: Энергоатомиздат 1989 г

2.  Правила устройства электроустановок (ПУЭ 6-7 издание)

3.  Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий. – М. – АСАДЕМА, 2006 электрооборудования” (под редакцией Барыбина Ю.Г. и других). М.: Энергоатомиздат, 1991.

4.  “Справочник по проектированию электроснабжения” (под редакцией Барыбина Ю.Г.). М.: Энергоатомиздат, 1990.

5.  Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова. “Электрооборудование электрических станций и подстанций”. М.: ACADEMIA, 2004.

6.  «Справочник по проектированию электросетей и электрооборудования». Под редакцией Ю.Г. Барыбина. М: Энергоатомиздат 1991г.

Страницы: 1, 2, 3, 4