элснабинструментального цеха. Электроснабжение инструментального цеха

• Название: Электроснабжение инструментального цеха
• Дата: 01.04.2023
• Размер: 2.94 Mb.
• Имя файла: элснабинструментального цеха.docx
• Тип: Пояснительная записка; #1030577
• страница: 9 из 13

7 Выбор высоковольтного питающего кабеля и ячейки РП ГПП

Кабели на напряжение выше 1 кВ выбираются по экономической плотности тока, нагреву токами рабочего и аварийных режимов и проверяются по термической стойкости токам короткого замыкания.

Экономически целесообразное сечение определяется по формуле

(30)

где I_р – максимальный расчетный ток нормального режима, А; j_эк – значение экономической плотности тока, А/мм², определяемое по таблице [9, 1.3.36] или табл. П8.7 [4].

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного сечения. Если экономически выгодное сечение для ЛЭП 6 – 10 кВ приводит к сверхдопустимым отклонениям напряжения у электроприемников, то значениями экономической плотности тока пренебрегают.

Термически стойкое сечение определяется по формуле

(31)

где I_∞ – ток короткого замыкания в установившемся режиме (для источника безграничной мощность – начальное действующее значение тока короткого замыкания), кА;

t_пр – приведенное время короткого замыкания;

С – тепловая функция, зависящая от типа кабеля и напряжения питания, 2.72 [2].

Согласно [11] в качестве питающего кабеля выбирается кабель ААБл (алюминиевые жилы в бумажной изоляции, алюминиевая оболочка, бронированный стальными лентами, в составе подушки лавсановая лента) с однопроволочными жилами, проложенный в земле в траншее (рис. 9).

Экономическая плотность тока для кабелей с бумажной изоляцией при Т_м=4000 часов по табл. П8.7 [4]– 1,4 А/мм².


Рис. 9- Конструкция кабеля ААБл 10

(1. Токоведущая жила (мягкий алюминий) с отличительной окраской. 2.Изоляционная бумага с пропиткой (фазная изоляция). 3.Бумажный жгутовой заполнитель 4. Поясная изоляция (бумажная пропитанная). 5.Лента – экран (токопроводящая бумага). 6.Оболочка – алюминий. 7.Подушка: битум + крепированная бумага. 8.Броня: стальные ленты. 9.ПВХ шланг – внешняя оболочка и волокнистый наружный покров.)

Расчетный ток, протекающий по проводнику в нормальном режиме

(32)

где Р_р, Q_р – расчетные активная и реактивная мощность цеха;

Q_нкб – реактивная мощность выбранной низковольтной стандартной батареи;

U_н – номинальное напряжение высоковольтной питающей сети.

Экономическое сечение



Полученное сечение, согласно стандартной шкале, округляем до ближайшего 25 мм², длительно допустимый ток по табл. П8.5 [4]– 90 А.

По нагреву током рабочего режима проходит. Ток послеаварийного режима соответствует току трансформатора с учетом допустимой перегрузки.

(33)

Кабель по нагреву послеаварийным током проходит.

Для определения термически стойкого сечения рассчитывается ток короткого замыкания в начале кабельной линии (т. К1 рис. 13).

(34)

гдеU_ср – среднее напряжение ступени КЗ, по ПУЭ принимается на 5 % больше номинального напряжения сети.



Рис.10- Расчёт токов короткого замыкания

Точка короткого замыкания питается от источника безграничной мощности, периодическая слагающая тока короткого замыкания незатухающая , следовательно, приведенное время равно действительному времени действия КЗ (t_пр=t_д ).

t_д=t_з+t_св+τ_а, (35)

где t_з – время действия защиты (выдержка);

t_св – собственное время действия выключателя (примерно 0,1 с);

τ_а – время апериодической слагающей тока КЗ (0,01 с).

Время действия защиты зависит типа защиты, установленной на выключателе. При установке токовой отсечки (ТО) t_з=0.

t_д=t_св+τ_а=0,1+0,01=0,11 с

При максимально-токовой защите (МТЗ) выдержка времени выключателя Q₁ отстраивается от времени срабатывания выключателя Q₂ (t=0,3с). С учетом ступеньки селективности (Δt=0,3 с – для микропроцессорной, Δt=0,5 с – для релейной защиты) t_з=0,3+0,3=0,6 с

t_д=0,6+0,1+0,01=0,71 с

При ТО термически стойкое сечение



При МТЗ термически стойкое сечение



МТЗ является резервной защитой в случае отказа ТО. Т.к. отказ маловероятен, а сечение увеличивается в 2 раза. Принимается термическое сечение при срабатывании ТО – 35 мм². ААБл 3×35 с I_дд=115 А, r₀=0,894 мОм/м, х₀=0,095 мОм/м.

Ячейка отходящей линии на ГПП выбирается по условиям, приведенным в таблице 15.

Таблица 15-Сравнительные данные

№	Расчетные данные	Каталожные данные	Условия проверки
1	Uраб	Uн	UрабUн
2	Ip	Iн	IpIн
3	iy	iд
4	Iп.о	Iоткл
5
6		Sоткл	Sк.з Sоткл

Выбирается ячейка К-70. Сравнительные характеристики приведены в таблице 16.

Таблица 16-Сравнительные данные ячейки К-70

№	Расчетные данные	Каталожные данные	Условия проверки
1	Uраб=10 кВ	Uн=10 кВ	UрабUн
2	Ip=29,2 А	Iн=630А	IpIн
3	iy= кА	iд=51 кА
4	Iп.о=11 кА	Iоткл=20 кА
5	=112∙0,71=85,9 кА2с	=202∙3=1200

Примечание. В таблице ударный ток определяется через ударный коэффициент, определенный примерно в зависимости от расположения точки КЗ по таблице 2.45 [2].

По ПУЭ для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты в следующих случаях:

1) многофазных замыканий в обмотках и на выводах (ТО);

2) однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью (МТЗ и автоматические выключатели или предохранители на выводах НН);

3) витковых замыканий в обмотках (ТО);

4) токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ (МТЗ);

5) токов в обмотках, обусловленных перегрузкой (МТЗ с действием на сигнал);

6) понижения уровня масла (газовая защита);

7) газовая защита от повреждений внутри кожуха для внутрицеховых трансформаторов мощностью 630 кВА и более.

Все защиты выполняются с помощью микропроцессорного блока защиты, установленного в шкафу отходящей линии КРУ.

Токовая защита (первая ступень)

Токовая отсечка защищает только часть линии или часть обмотки трансформатора, расположенные ближе к источнику питания и срабатывает без выдержки времени (t_з=0 с).

Ток срабатывания I_c.о

(36)

где k_н – коэффициент надежности, зависит от типа реле, для микропроцессорной защиты 1,1 – 1,15;

– ток короткого замыкания на НН защищаемого трансформатора, приведенный к ВН.

Для исходного примера определяется ток короткого замыкания в точке К2 (рис. 10). Схема замещения, представлена на рис. 11.


Рис. 11- Схема замещения

Расчет тока КЗ ведется в именованных единицах.

Сопротивление системы, приведенное к ВН 10 кВ, определяется по формуле

(37)

Сопротивления высоковольтного кабеля

R_к=r₀l/n=0,894∙1,2=1,07 Ом (38)

Х_к=Х₀l/n=0,095∙1,2=0,11 Ом (39)

где n – количество параллельно проложенных кабелей;

l – длина питающего кабеля, км.

Сопротивления трансформатора, приведенные к напряжению 10 кВ

(40)

(41)

(42)

где U_ср – среднее напряжение ступени короткого замыкания.

Суммарные сопротивления до точки К2

R_к2=R_к+R_тр=1,07+2,11=2,18 Ом (43)

Х_к2=Х_с+Х_к+Х_тр=0,55+0,11+9,4=10,06 Ом (44)

Ток трехфазного КЗ при повреждении за трансформатором, приведенное к ВН

(45)

Первичный ток срабатывания защиты

(46)
Номинальный ток трансформатора на ВН

(47)

Бросок тока намагничивания трансформатора

(48)

где k_бр – коэффициент броска тока намагничивания (3 – 5), принимается 5.

За расчетный ток принимается наибольший ток срабатывания защиты, т.е. I_с.о =660 А.

Вторичный ток срабатывания реле, определяется по формуле

(49)

где К_сх – коэффициент схемы, при соединении вторичных обмоток трансформатора «полная звезда» и «неполная звезда» – 1, «на разность токов двух фаз» – ;

k_тт – коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ), где 40 А номинальный первичный ток, 5 - номинальный вторичный ток ТТ.

Номинальный первичный ток ТТ выбирается по условию из стандартного ряда 10, 20, 30, 40, 50, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000.

Коэффициент чувствительности защиты определяется для случая 2-х фазного КЗ в конце кабельной линии.

(50)

Коэффициент чувствительности

(51)

В соответствии с ПУЭ (раздел 3.2.21 пункт 8) коэффициент чувствительности должен быть больше 2. Следовательно, защита имеет пятикратный запас чувствительности.

Максимально-токовая защита (вторая ступень)

МТЗ должна отстраиваться от максимального возможного рабочего тока, с учетом возможного самозапуска электродвигателей 0,4 кВ.

Максимальный рабочий ток – ток через трансформатор с учетом перегрузки.

А (52)

Первичный ток срабатывания защиты

(53)

где К_н – коэффициент надежности принимается 1,1;

K_в – коэффициент возврата принимается 0,935

K_сзп – коэффициент самозапуска электродвигателей обобщенной нагрузки, 2÷4.

МТЗ должна быть чувствительна к двухфазным КЗ на шинах 0,4 кВ ТП.

Ток трехфазного КЗ рассчитан выше и равен 0,587 кА, двухфазный ток

(54)

Коэффициент чувствительности

(55)

Согласно ПУЭ (раздел 3.2.21 пункт 1) коэффициент чувствительности МТЗ должен быть более 1,5 в основной зоне защиты. Следовательно, имеется двух кратный запас чувствительности.

Время срабатывания МТЗ. Для селективной работы МТЗ необходимо отстраиваться от времени срабатывания предыдущих защит, в данном случае это вводной автомат на стороне 0,4 кВ с временем срабатывания t_{ср. пред} =0,3 сек.

По рекомендациям применяется временная ступень селективности ∆t=0,3 сек.

В результате время срабатывания МТЗ определяется по формуле

t_ср=t_{ср. пред}+∆t=0,3+0,3=0,6 сек.

Расчет уставок защиты от перегрузки с действием на сигнал (третья ступень).

Первичный ток срабатывания защиты от перегрузки отстраивается от номинального тока трансформатора

(56)

где К_отс – коэффициент отстройки, принимается 1,1;

K_в – коэффициент возврата принимается 0,935.

В связи с тем, что данная подстанция с постоянным дежурным персоналом, защита действует на сигнал, уставка по времени принимается – 9 сек. В случае если бы подстанция была бы без постоянного персонала, разрешается выполнять данную защиту на отключение.

Газовая защита должна действовать на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла.

Защита от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, может быть выполнена также с использованием реле давления.

Защита от понижения уровня масла может быть выполнена также в виде отдельного реле уровня в расширителе трансформатора.