Характеристика предприятия и его электроприемников

 

1.11 Выбор элементов силовой сети заготовительно – сварочного участка

 

Потребителями электроэнергии в цехе являются разнообразные станки, рассчитанные на переменный трехфазный ток и напряжение 0,38 кВ, промышленной частоты. Расположение электроприемников равномерное, что позволяет выполнить схему электроснабжения комплектными распределительными шинопроводами. Шинопроводы располагаем на колоннах и закрепляем на кронштейнах. Питание двигателей кран- балки осуществляем через троллею.

Отдельные приемники подключаются к ШРА через ответвительные коробки кабелем или проводом, проложенным в трубах или металлорукавах. В ответвительных коробках устанавливаются автоматические выключатели А3790 ( =250А, =160-250А), А3710 ( =160А, =16-160А).

Распределительные шинопроводы типа ШРА выбираем в зависимости от условий окружающей среды в цехе (нормальная) и по расчетному току группы ЭП из условия:

,                             (1.80)

где    - номинальный ток шинопровода.

Все элементы электрических сетей  должны иметь защищу от токов КЗ и при необходимости от перегрузки. Для защиты применяются автоматические выключатели.

Расчет и выбор сечения проводов заключается в определении номинальных  токов электроприемников и сравнении их с допустимыми токами на провода и кабели.

Номинальный ток определяем по формуле:

             (1.81)

где   - номинальная мощность электроприемника, кВт;

- номинальное напряжение, кВ;

-номинальный коэффициент мощности;

=0,8 ÷ 0,85 – для электроприемников с двигательной нагрузкой;

=0,4 ÷ 0,5 - для сварочных трансформаторов.

По справочным данным, выбираем сечения  проводов и кабелей:

  ,                                                                 (1.82)

К установке на заготовительно - сварочном участке принимаем шинопроводы типа ШРА4-250-44 с номинальным током 250 А, i_дин=15 кА, которые комплектуются автоматическими выключателями А3710 с = 160 А и А3790 с = 250 А и распределительный пункт ПР85-3-023-21-У3.

Питание распределительных шинопроводов осуществляется кабелями марки АВВГ, а электроснабжение электроприемников - проводами типа АПВ, проложенными в трубах.

Выбираем провод для роликовых ножниц.

Определяем номинальный ток  по формуле:

По найденному току выбираем сечение  провода - АПВ 4(1×8); диаметр стальной трубы, в которой проложен провод – Т20.

Далее расчет аналогичен, сводим его  в таблицу 1.25.  

Выбор автоматических выключателей осуществляется по условию:

,                (1.83)

где    - номинальный ток теплового (комбинированного) расцепителя, А.

Выбранный автоматический выключатель  проверяем по условию:

                                                                                                (1.84)

Расчет и выбор аппаратов  защиты сводим в таблицу 1.25.

 

 

Расчет  токов короткого замыкания напряжением  до 1000 В

Расчетной величиной для проверки оборудования и аппаратов защиты на динамическую устойчивость и отключающую  способность является ток трехфазного  короткого замыкания, а для проверки аппаратов защиты на надежность срабатывания – ток однофозного короткого замыкания у наиболее мощного из наиболее удаленных электроприемников.

На основе расчетной схемы (рисунок  1.3) составляем схему замещения (рис. 1.4).                              

Для трансформатора мощностью 630 кВ·А:

А;      

А.

Выбираем по справочным данным [8] трансформатор тока 1000/5 и автоматический выключатель Э-16В на =1600 А, iдин = 40 кА.

Значения сопротивлений элементов  схемы заносим в таблицу 1.25.

Таблица 1.25 - Расчет сопротивлений схемы замещения

Элемент схемы	Активное сопротивление	Индуктивное сопротивление
	r , мОм	х , мОм
Трансформатор S=630кВ·А,Y/Y0	3,1	13,6
Выключатель QF1, Iн = 1600А	0,14	0,08
Трансформатор тока 1000/5	-	-
Rпер	15	-
Итого	18,24	13,68

Результирующие сопротивления  схемы:

r_Σ = r_T + r_QF1 + r_пер1 = 3,1 + 0,14 +15 = 18,24 мОм;

 х_Σ = х_Т + x_QF1 = 13,1 + 0,08 = 13,68 мОм;

 мОм;  

Ток трехфазного короткого замыкания  определяется по формуле:

                                                                                (1.85)

Подпитка от электродвигательной  нагрузки, присоединенной к месту  короткого замыкания, учитывается  величиной:

,                                                         (1.86)

где     – расчетный ток участка, А;

  – номинальная установленная мощность участка, кВт;

 – номинальная установленная  мощность электродвигателей на  участке, кВт.

Действующее значение суммарного тока КЗ  в точке К3 с учетом токов подпитки:

                                                                  (1.87)

Амплитудное значение ударного тока КЗ:

,                            (1.88)

где   - ударный коэффициент;

= 1,3- для трехфазного короткого  замыкания на шинах подстанции.

По ударному току i_уд проверяется вводной автоматический выключатель на динамическую стойкость. Условие i_дин ³ i⁽³⁾_уд выполняется.

 40 кА ³ 19,6 кА - удовлетворяет условию.

Расчет тока однофазного короткого замыкания

Ток однофозного короткого замыкания у наиболее мощного из наиболее удаленных электроприемников необходим для проверки надежности срабатывания аппаратов защиты.

Наиболее удаленный потребитель, выбранный для расчета – это сварочная машина (номер позиции на плане цеха 6).

На основе расчетной  схемы (рис. 1.5) составляем схему замещения (рис. 1.6).

 

Для расчета тока однофазного короткого  замыкания определяем сопротивления  прямой, обратной и нулевой последовательностей. При этом сопротивления обратной последовательности принимаются равными сопротивлениям прямой последовательности, т.е. R₁=R₂, X₂=X₁, сопротивление же нулевой последовательности R₀ и X₀ принимаются по справочным материалам.

Если электроснабжение ЭУ напряжением  до 1кВ осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор, то начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ от системы следует рассчитывать по формуле:

                                                                   (1.89)

Результаты расчета сопротивлений  элементов целесообразно представить  в форме таблицы 1.26.

Таблица 1.26 - Расчет сопротивлений схемы замещения

Элемент схемы	Активное сопротивление		Индуктивное сопротивление
	, мОм	, мОм	, мОм	, мОм
Трансформатор S=630кВ·А,Y/Y0	2∙3,1=6,2	30,2	2∙13,6=27,2	95,8
QF1, Iн = 1600А	2∙0,14=0,28	0,14	2∙0,08=0,16	0,08
ТТ   1000/5	0	0	0	0
QF2, Iн=250 А, Iрц=250 А	2∙1,1=2,2	1,1	2∙0,5=1,0	0,5
Кабель АВВГ 4×185, L=25 м	2x0,256x25 = =12,8	10x0,256x25= =64	2x0,056x25=2,8	4x0,1x25 =10
QF3, Iн=160А, Iрц=125 А	2·7=14	7	2·4,5=9,0	4,5
Провод АПВ3(1×70),L=6, м	2·2,57=5,15	10·12,21=122,1	2·0,6=1,2	4·0,6=2,4
Rпер	2·30=60	30	-	-
Кабель АВВГ 1×185, L=25 м	2x0,256x25 = =12,8	10x0,256x25= =64	2x0,056x25=2,8	4x0,1x25 =10
Провод АПВ 1×70, L=6 м	2·2,57=5,15	10·12,21=122,1	2·0,6=1,2	4·0,6=2,4
Итого	118,6	441	45,4
Итого	184,08	575,44	70,04	127

 

 кА = 1460А.

Проверку автоматического выключателя  на надежность срабатывания при однофазном коротком замыкании в сети проводим по условию: аппарат защиты будет  обеспечивать автоматическое отключение аварийного участка, если ток однофазного  короткого замыкания, превышает  не менее чем в три раза ток  нерегулируемого расцепителя автоматического выключателя, то есть:

                                                                                                             (1.90)  

Проверяем автоматический выключатель  А3710, Iн=160 А, Iрц=125 А:

1460 А >3·125=375А – условие выполняется. Из этого следует, что выбор аппаратов защиты произведен правильно.

 

1.12 Выбор защит трансформаторов ГПП и расчёт защит одной из отходящих линий

Для силовых трансформаторов с  обмоткой высшего напряжения 110 кВ должны быть предусмотрены устройства защиты от следующих видов повреждений  и ненормальных режимов работы:

- многофазных замыканий в обмотках  и на выводах;

-однофазных замыканий в обмотке  и на выводах, присоединенных  к сети с глухозаземленной  нейтралью;

- витковых замыканий в обмотках;

- токов в обмотках, обусловленных  внешними короткими замыканиями;

- токов в обмотках, обусловленных  перегрузками;

- понижения уровня масла.

Газовая защита защищает трансформатор  от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделение газа, и от понижений  уровня масла в трансформаторе.

Опасным повреждением является «пожар стали» магнитопровода трансформатора, который возникает при нарушении изоляции между листами магнитопровода, что ведет к увеличению потерь на перемагничивание и вихревые токи. Потери вызывают местный нагрев стали, ведущий к дальнейшему разрушению изоляции. Защиты, основанные на использовании электрических величин, на этот вид повреждения не реагируют. Поэтому для защит от витковых замыканий и «пожара стали» применяется газовая защита. Газовую защиту обязательно предусматривают для трансформаторов мощностью 6,3МВ·А и более, а также для внутрицеховых понижающих трансформаторов (Sт≥0,63 МВ·А).

Для защиты трансформаторов от короткого  замыкания в обмотках и на выводах  применяют продольную дифференциальную защиту или токовую отсечку без  выдержки времени. Продольную дифференциальную защиту  устанавливают на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более, а также в тех случаях, когда токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности.

Максимальную токовую защиту устанавливают  на всех понижающих трансформаторах  напряжением 3 кВ и выше (за исключением  трансформаторов, защищенных плавкими предохранителями). Она защищает трансформатор  от токов, обусловленных внешними многофазными короткими замыканиями.          

Специальная токовая защита нулевой  последовательности применяют для  защиты от однофазных коротких замыканий  на землю.