где = 32 м/Ом мм2 – удельная проводимость алюминия;
P – активная мощность из того же максимума, что и Q ,Вт ;
U = 380 В.
F ≥ F
70 ≥ 69 мм2 (7.4)
Выбор проводов в линии Л3 производим по допустимой потере напряжения
Определяется допустимая потеря напряжения на участке 0-1 в процентах:
ΔU===2,36% (7.5)
ΔU === 0,64%
ΔU= ΔU - ΔU = 2,36 – 0,64 = 1,72 %
F = = = 38,5 мм
50 ≥ 38,5 мм
Определяется допустимая потеря напряжения на участке 1-2 в процентах:
ΔU=== 2,64 (7.6)
ΔU = = = 0,72 %
ΔU = ΔU - ΔUр = 2,64 – 0,72 = 1,92 %
F== = 38,3 мм
50 ≥ 38,3 мм
Необходимо учесть также следующие условия :
ΔU = ΔU + ΔU = 2,36 + 2,64 = 5 % (7.7)
ΔU + ΔU ≤ ΔU (7.8)
1,32 + 1,47 = 2,79 % < 6,5 % - условие выполняется
Таблица 7.1 - Сводные данные расчета линий 0,38 кВ
Определяется фактическое отклонение напряжения у самого отдаленного потребителя для всех трех линий.
δU=δU–(ΔU-ΔU)=-5,0–(-5,0–(-2,82))=-2,8% (7.8)
Полученное значение записывается в таблицу 6.1.
8. ПРОВЕРКА СЕТИ НА УСПЕШНЫЙ ЗАПУСК КРУПНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
При запуске крупных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (ЭД), потери напряжения в сети увеличиваются вследствие протекания пусковых токов, напряжение может снизиться настолько, что двигатель не запустится, так как его электромагнитный момент пропорционален квадрату напряжения. Допустимое снижение напряжения на запускаемом ЭД из условия успешного запуска определяется:
δU= (8.1)
где М - момент трогания рабочей машины, приведенный к валу ЭД (приложение 4);
M= 0,2...0,3 М - избыточный момент, необходимый для ускорения системы “электродвигатель - рабочая машина” М и М - номинальный и пусковой моменты ЭД. Если все моменты разделить на М, т.е. выразить в относительных единицах, то выражение (8.1) примет вид:
δU= (8.2)
Успешный запуск ЭД возможен, если фактическое снижение напряжения в момент пуска не превышает (по абсолютной величине) допустимого
δU≤ δU (8.3)
Фактическое отклонение напряжения определяется по формуле
δU=ΔU+ δU (8.4)
где δU - фактическое отклонение напряжения на ЭД перед пуском на шинах 0,4 кВ (меньшее из отклонений 100 или 25% режимов), подставляется со знаком “плюс”, если напряжение ниже номинального и “минус” - если напряжение выше номинального.
ΔU - потеря напряжения в трансформаторе от пускового тока, определяется по упрощенной формуле:
ΔU= (8.5)
где Z - полное сопротивление трансформатора;
Z=, Ом (8.6)
Здесь U - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения;
Полное сопротивление линии Л1 определяется:
Z=,Ом (8.7)
Cопротивление электродвигателя в пусковом режиме находится по формуле:
Z = , Ом (8.8)
где U и I - номинальные напряжения и ток электродвигателя;
К - кратность пускового тока.
Сопротивления в (8.5) складываются по модулю. Если расчетом устанавливается, что двигатель может не запуститься, то необходимо провести более точные расчеты (не по упрощенным формулам), считая отклонение напряжения на шинах 10 кВ ТП 1 не меняющимся при пуске ЭД. Если и при этом условие (8.3) не будет выполнено, то завышается сечение проводов в линии Л1 и делается корректировка в табл. 7.1
Таблица 8.1–Данные асинхронного двигателя дробилки кормов КДМ–2
Допустимое снижение напряжения на запускаемом электродвигателе :
δU= = 18 %
Сопротивление электродвигателя :
Z = = 0,528 Ом
Сопротивление трансформатора :
Z== 0,065 Ом
Полное сопротивление линии Л1:
Z== 0,036 Ом
Потеря напряжения в линии и трансформаторе от пускового тока :
ΔU= = 16,1 %
Фактическое отклонение напряжения :
δU=-2 + 16,1 = 14,1 %
где ΔU - из таблицы 6.1
Успешный запуск ЭД возможен, если фактическое снижение напряжения в момент пуска не превышает (по абсолютной величине) допустимого:
14,1 18 %
Условие выполняется следовательно, двигатель запустится.
9. КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЛИНИЙ 0,38 И 10 кВ И ТП10/0,4
Линия 10 кВ
Концевые опоры устанавливаются в начале ВЛ и вблизи всех потребительских ТП. Количество - 10 шт.
Угловые опоры устанавливаются в точках поворота и подсоединения ВЛ. Выбираем угловые опоры анкерного типа. Количество - 7 шт. Промежуточные опоры устанавливаем на прямых участках трассы. Крепление проводов к штыревым изоляторам при помощи проволочной вязки. Количество опор выбираем в зависимости от длины линии и пролета. Данные выбираем по приложению 5 [3]:
Для провода АС 70 длина пролета - 65 м;
Суммарная длина линии - 9700 м;
Для провода АС 35 длина пролета - 80 м;
Суммарная длина линии - 5800 м;
Общее количество промежуточных опор равно
N = = 206 шт
Тип изоляторов ШФ - 10В
Траверсы для опор 10 кВ металлические.
На концевых и угловых опорах устанавливается по 6 траверс, на промежуточных опорах – по 1.
Параметры выбранных опор ВЛ 10 кВ представлены в таблице 9.1.
Таблица 9.1 - Параметры опор ВЛ 10 кВ
Линия 0,38 кВ (на примере ТП1)
Концевые опоры - тип КА 2 - 7 шт.
Угловые опоры - тип АА- 2 - 2 шт.
Промежуточные опоры - тип ПП- 2.
Длина пролета L - 35 м.
Количество промежуточных опор:
Линия Л-1:
N = = = 2 шт.
Линия Л-2:
N = = = 7 шт.
Линия Л-3:
Всего промежуточных опор 17 шт.
Изоляторы - фарфоровые типа ТФ-20 (по 5 штук на опору)
Для крепления изоляторов используем крюки.
Выбираем трансформаторную подстанцию для ТП1
Тип КТП- 100 10/0,4-У1
Основные технические характеристики приведены в таблице - 9.2.
Таблица 9.2 – Технические характеристики ТП1
10. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Токи короткого замыкания (КЗ) необходимы для выбора электрооборудования, расчета и проверки действия релейной защиты.
10.1 Исходная схема для расчета токов КЗ
Расчет токов КЗ начинается с выбора расчетной схемы, на которой указываются марки проводов и их сечение, длины участков линий электропередачи, силовые трансформаторы и их мощность, мощность короткого замыкания на шинах 10 кВ питающей подстанции. На расчетную схему наносятся точки КЗ: На сборных шинах 10 кВ головной понизительной подстанции (ГПП) К1; на шинах 10 кВ расчетных потребительских подстанций ТП 1 и ТП 8 К2 и К3; на шинах подстанции, имеющей самый мощный трансформатор (в примере он совпадает с удаленной точкой КЗ); на шинах 0,4 кВ ТП 8 (К4) и ТП 1 (К5); в конце линий 0,38 кВ ТП 1 (К6, К7, К9); у потребителя участка 0-1 линии ЛЗ (К8).
10.2 Схема замещения для расчета токов К3
По исходной схеме составляется схема замещения, на которой показываются индуктивные и активные сопротивления основных элементов электропередачи: системы, линий, трансформаторов. На схеме расставляются точки КЗ, наносятся обозначения сопротивлений (в числителе) и их числовые значения (в знаменателе) приведенные к базисным условиям.
Для приведения сопротивлений к базисным условиям в простых распределительных сетях, чаще всего применяется система именованных единиц, в которой все сопротивления приводятся к базисному напряжению U. За базисное напряжение принимается средненоминальное напряжение одной из ступеней, 10,5 или 0,4 кВ. Примем U=10,5 кВ.
Схема замещения представлена на рисунке 10.2.
Рисунок 10.2. - Схема замещения для расчетов токов КЗ.
10.3 Сопротивление системы
Х=== 0,79 Ом (10.1)
10.4 Сопротивление трансформатора ТП1
R=== 21,7 Ом (10.2)
X=== 49,6 Ом (10.3)
Сопротивление трансформатора ТП8
R=== 4,67 Ом (10.4)
X=== 18,08 Ом (10.5)
10.5 Сопротивление линии Л-1, U=10,5 кВ, U = 0,4 кВ
R=== 20,67 Ом (10.6)
X=== 13,8 Ом (10.7)
10.6 Результирующие сопротивления до точки К6.
Z=== 78,5 Ом (10.8)
10.7 Токи трехфазного КЗ в точке К6
I=== 2029 A (10.9)
10.8 Токи двухфазного КЗ в точке К6
I = · I = 0,87 ∙ 2029 = 1765 A (10.10)
10.9 Ударные токи в точке К6
i=∙K∙I= 1,41 ∙ 1,12 ∙ 2029 = 3211 A (10.11)
где K – ударный коэффициент, определяется по формуле
K=1 + e= 1 + e = 1,12 (10.12)
10.10 Мощность КЗ в точке К6
S=∙U∙ I = 1,73 ∙ 0,4 ∙ 2029 = 1404 кВА (10.13)
10.11 Ток однофазного КЗ в конце линии Л1 0,38 кВ
I == = 695 А (10.14)
U= 220∙= 220∙= 230 В (10.15)
Z=L∙ = 0,08∙= 0,07 Ом (10.16)
Остальные расчеты производим аналогично, данные расчетов сводим в таблицу 10.1
Таблица 10.1 – Расчет токов короткого замыкания
11. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТП-1
11.1 Выбор разъединителя
1) U ≥ U
10 кB = 10 кB
2) I ≥ I
200 А ≥ 7,0 А
Предлагается разъединитель типа РЛНД-10/200 В с приводом типа ПРН-10м. Проверяется разъединитель на термическую и динамическую стойкость:
I ≥ I
i ≥ i
где U, I – номинальное напряжение и ток разъединителя; I, t – ток и время термической стойкости, равные 5 кА и 10 с; – эквивалентное время протекания тока I, равное 2 с, i – ток динамической стойкости, равный 20 кА.
52 ∙ 10 = 250 > 2,676∙ 2 = 14,3 кАс
20 кА ≥ 4,24 кА
11.2 Выбор рубильника на напряжение 400 В
U = 500 В > U = 380 В
I= 250 А > I = 169 А
Выбираем рубильник Р - 32 с номинальным током 250 А.
12. ЗАЩИТА ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
В проекте необходимо выбрать, рассчитать, проверить на чувствительность и согласовать между собой защиты следующих элементов электрической сети: линий 0,38 кВ, трансформатора 10/0,4 кВ (ТП 1 или ТП 8) и линии 10 кВ. Линии 0,38 кВ защищаются, как правило, автоматическими выключателями (АВ), у которых тепловой расцепитель выполняет роль максимальной токовой защиты с выдержкой времени отключения (МТЗ), электромагнитный расцепитель-защиты без выдержки времени отключения , т.е. токовой отсечки (ТО).
Силовой трансформатор защищается предохранителем типа ПКТ-10, устанавливаемом со стороны 10 кВ, воздушная линия 10 кВ защищается МТЗ и ТО, действующими на отключение выключателя в начале линии.
На линиях 0,38 кВ, питающих трехфазные потребители, устанавливаются автоматические выключатели непосредственно у потребителя (АВ1), и на подстанции (АВ2). Наиболее распространенным потребительским выключателем является автоматический выключатель серии ВА, а подстанционным - автоматические выключатели серий А3700, АЕ2000.
Если тепловой (полупроводниковый) расцепитель автоматического выключателя, установленного на подстанции, оказывается нечувствителен к токам короткого замыкания, то он заменяется более чувствительной защитой, в качестве которой в последнее время применяется защита ЗТ-0,4 (или ЗТИ), в виде приставки к АВ.
Если нечувствительным оказывается электромагнитный расцепитель, то он не устанавливается и линия 0,38 кВ защищается только тепловым расцепителем АВ.
Чувствительность защиты оценивается по выражению:
К= ≥ 3, (12.1)
где I - минимальный ток однофазного короткого замыкания (ток в конце линии);
I- ток срабатывания теплового (полупроводникового) расцепителя.
Чувствительность защиты с электромагнитным расцепителем АВ оценивается по выражению
К= ≥ 1,2, (12.2)
где I - ток 3-х фазного короткого замыкания на шинах подстанции;
I - ток срабатывания электромагнитного расцепителя.
12.1 ЗАЩИТА ЛИНИЙ 0,38 кВ (Л1)
12.1.1 Выбор автоматического выключателя на потребителе (AB1).
В линии Л1 установлен крупный асинхронный двигатель. Данные этого двигателя берем из раздела 8. Для установки у потребителя выбираем автоматический выключатель ВА 57-31-34 c параметрами:
U AB = 660 B ≥ U= 380 B
I AB= 100A ≥ I= 59 A (12.3)
I AB = 100 A ≥ 1,2 ∙ I= 70,8 A
I AB= 400 A ≥ I= 7,5 ∙ 55,4 = 416 A,
где I – пусковой ток электродвигателя ( таблица 8.1).
12.1.2 Выбор автоматического выключателя, установленного на подстанции в Л1 (АВ)
Выбираем выключатель серии А37-16Б по параметрам сети:
U AB = 660 B ≥ U =380 B
I AB=160 A ≥ I= 59 A (12.4)
По условию селективности:
IAB= 100A > IAB=80A (12.5)
IAB= 1600 A > IAB= 800 A
12.1.3 Оценка чувствительности защиты Л1
Ток однофазного КЗ в конце линии 0,38 кВ 695 А.
Ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП 1 2825 А.
К=== 6,95 ≥ К= 3 (12.6)
К== = 1,77 ≥ К= 1,2 (12.7)
Таким образом автоматический выключатель серии А37-16Б защищает линию Л2 с достаточной степенью чувствительности и селективности.
12.2 ЗАЩИТА ЛИНИЙ 0,38 кВ (Л2)
Расчет защиты линии Л2 аналогичен с расчетом защиты Л1. В этой линии нет крупных электродвигателей, поэтому для защит, установленных на вводе внутренних сетей, определяющим условием будет условие их отстройки от токов нагрузки.
12.2.1 Выбор автоматического выключателя на потребителе (AB1).
Активная мощность потребителя с наибольшей мощностью 50 кВт
Реактивная мощность потребителя с наибольшей мощностью 45 кВАр
Максимальный ток в линии 122 А
Для защиты принимаем АВ1 серии ВА 57-35-34 c параметрами:
U AB = 660 B ≥ U=380 B
I AB = 250 A ≥ I= 102,3 A
IAB = 125 A ≥ 1,2 ∙ I= 1,2 ∙ 102,3 = 122,8 A
IAB= 1250 A
где I=== 102,3 A
12.2.2 Выбор автоматического выключателя, установленного на подстанции в Л2 (АВ)
Выбираем выключатель серии A37-16Б по параметрам сети:
I AB=160 A ≥ I= 122 A
I = 122 А < IAB = 160 A > IAB = 125 A
IAB= 1600 A > IAB= 1250 A
12.2.3 Оценка чувствительности защиты Л2
Ток однофазного КЗ в конце линии 0,38 кВ 394 А
Ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП 1 2825 А
К=== 2,46 < К =3
К== = 1,77 > К=1,2
Так как К < 3, то применяем приставку к автоматическому выключателю АВ типа ЗТ-0,4.
12.2.4 Расчет защиты на ЗТ-0,4
Приставка действует как независимый расцепитель и имеет защиту от междуфазного тока КЗ и защиту от однофазного тока КЗ.
Защита от междуфазного тока КЗ настраивается от нагрузки Л2. Ток срабатывания находится по формуле:
I ≥ К∙К∙I=1,2 ∙ 1,25 ∙ 122 = 183A (12.8)
где К – коэффициент надежности К = 1,2;
К - коэффициент, учитывающий увеличение нагрузочного тока К = 1,25.
Уставка тока срабатывания ЗТ– 0,4:
I= 250 A >I = 183 А (12.9)
Оценка чувствительности определяется по минимальному двухфазному току КЗ:
K=== 3,4 > K=1,5 (12.10)
Защита чувствительна к междуфазным токам КЗ.
Расчет однофазного тока начинается с определения тока несимметрии;
I= К ∙ I= 0,3 ∙ 122 = 36,6 A, (12.11)
где К – коэффициент несимметрии, принимаем равным 0,3.
Ток срабатывания защиты I от однофазного тока КЗ;
I = К∙ I= 1,2 ∙ 36,6 = 43,9 A, (12.12)
где К – коэффициент надежности, равный 1,2.
Выбираем уставку тока срабатывания I = 80 A. Определяем чувствительность этой защиты:
K===4,5 > K=1,5 (12.13)
Окончательно для защиты Л2 устанавливаем выключатель серии А 37-16Б
I = 160 A, I = 1600 A,
снабженного приставкой ЗТ-0,4, имеющей:
I= 250 A, I = 80 A.
12.3 ЗАЩИТА ЛИНИЙ 0,38 кВ (Л3)
Расчет защиты линии Л3 аналогичен с расчетом защиты Л1. В этой линии нет крупных электродвигателей, поэтому для защит, установленных на вводе внутренних сетей, определяющим условием будет условие их отстройки от токов нагрузки.
12.3.1 Выбор автоматического выключателя на потребителе (AB1)
Активная мощность потребителя с наибольшей мощностью 30,8 кВт.
Реактивная мощность потребителя с наибольшей мощностью 24,6 кВАр.
Максимальный ток в линии 96 А.
Для защиты принимаем АВ1 серии ВА 57-31-34 c параметрами:
I AB = 100 A ≥ I= 60 A
IAB = 80 A ≥ 1,2 ∙ I= 72 A
IAB= 400 A
I=== 60 A
12.3.2 Выбор автоматического выключателя, установленного на подстанции в Л3 (АВ)
I AB=160 A ≥ I= 96 A
I = 96 А < IAB = 100 A > IAB = 80 A
IAB= 630 A > IAB= 400 A
12.3.3 Оценка чувствительности защиты Л3
Ток однофазного КЗ в конце линии 0,38 кВ 574 А
К=== 5,74 < К =3
К== = 4,48 > Кч доп=1,2
Таким образом автоматический выключатель серии A37-16Б защищает линию Л2 с достаточной степенью чувствительности и селективности.
12.4 Защита трансформатора 10/0,4 кВ
Трансформаторы защищаются плавкими предохранителями типа ПКТ-10.
Основные условия выбора плавких предохранителей:
U ≥ U
I ≥ I (12.14)
I ~ 2 I
Рекомендуется значения токов плавких вставок, I выбирать в зависимости от мощности трансформатора по таблице 12.1 [2].
Таблица 12.1 – Токи плавких вставок трансформаторов
Предварительно выбираем номинальный ток плавкой вставки 32 А. Окончательное значение принимается после построения графика согласования защит.
На стойкость в режиме короткого замыкания силовой трансформатор, защищенный предохранителем, не проверяется [8].
12.5 Защита ВЛ 10 кВ
Линии напряжением 10 кВ защищаются от токов КЗ с помощью максимальной токовой защиты (МТЗ) и токовой отсечки (ТО) с действием на отключение, и выполняются также на реле типа РТВ и РТМ.
12.5.1 Расчет МТЗ, выполненном на РТВ
12.5.1.1 Ток срабатывания защиты определяется по двум условиям:
1) При отстройке от рабочего максимального тока.
I`= == 85,1 А, (12.15)
где К - коэффициент надежности, К= 1.3,
Страницы: 1, 2, 3
