Проектирование электроснабжения цеха

КРУ 10 кВ ГПП предприятия собирается на основе ячеек серии КМ.

Ячейки отходящих линий к  КТП цеха содержат аппараты: выключатель, трансформатор тока, трансформатор  тока (ТЛК-10).

Выбор перечисленных аппаратов  производится по следующим условиям:

(11.1)

где U_ном – номинальное напряжение, выбираемого аппарата, кВ;

U_сети – напряжение сети, кВ.

(11.2)

где I_ном – номинальный ток аппарата, А.

(11.3)

где I_{откл.ном} – номинальный ток отключения выключателя, кА.

(11.4)

где – апериодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания, кА.

(11.5)

где T_a – постоянная времени затухания апериодической составляющей, равная 0,06 с.

	(11.6)

где I_терм – ток термической стойкости, кА;

B_к расч– расчетный тепловой импульс при коротком замыкании, кА²·с.

	(11.7)
	(11.8)

где i_дин– ток динамической стойкости, кА;

– ударный ток короткого замыкания, кА.

(11.9)

где k_у – ударный коэффициент, принимаемый равный k_у = 1,8.

Выбор аппаратов сводится в таблицу  11.1.

Принимаем ячейки серии КМ1Ф 10-20/630 У3. Выбираем 2 шкафа (для присоединения двух отходящих линий)

 

Таблица 01.1 – Выбор аппаратов ячейки КРУ 10 кВ ГПП отходящей линии

Наименование аппарата	Условие выбора	Паспортные данные	Расчетные данные	Проверка
Ячейки КМ-1		Uном = 10 кВ	Uном = 10 кВ	10 = 10 кВ
		Iном = 630 А	Iрп ГПП = 129,33 А	630 > 129,33 А
Выключатель BB/TEL-10-20/630 У2		Uном = 10 кВ	Uном = 10 кВ	10 = 10 кВ
		Iном = 630 А	Iр п ГПП = 129,33 А	630 > 129,33 А
		Iоткл ном = 20 кА	I∞ = 20 кА	20 ≥ 20 кА
		iа ном = 10 кА	iа,t = 0,096 кА	10 > 0,096 кА
		Iтерм2·tтерм = 202·3 = 1200 кА2·с	Bк расч = = 376 кА2·с	1200 > 133,51 кА2·с
		iдин = 81 кА	iу = 50,9 кА	81 > 50,9 кА
Трансформатор тока ТЛК-10 (300/5) У3		Uном = 10 кВ	Uном = 10 кВ	10 = 10 кВ
		Iном = 300 А	Iр п ГПП = 129,33 А	300 > 129,33 А
		Iтерм2·tтерм = 162·3 = = 768 кА2·с	Bк расч = = 376 кА2·с	768 > 376 кА2·с
		iдин = 81 кА	iу = 50,9 кА	81 > 50,9 кА

 

12. Построение  карты селективной защиты

 

В данной части  проводится расчет токов трехфазного  и однофазного короткого замыкания  и построение карты селективности  цепи питания самого удаленного от источника питания приемника – насоса, находящегося на распределительном пункте ПР-4.

1. Расчет  токов трехфазного короткого  замыкания

 

Для расчета токов трехфазного  короткого замыкания построим расчетную  схему и схему замещения (рисунок 12.1).

 

Рисунок 12.1 – Расчетная схема и схема замещения для расчета трехфазных токов короткого замыкания

1.   Расчет сопротивлений элементов сети

 

Индуктивное сопротивление системы, приведённое к стороне короткого замыкания:

(12.1)

где U_сети = 10 кВ – напряжение питающей сети, кВ;

U_ном = 0,4 кВ – номинальное напряжение в точке короткого замыкания, кВ.

Сопротивление кабеля 10 кВ, питающего КТП цеха (АПвП 3×150):

	(12.2)
	(12.3)

где n – число параллельно идущих кабельных линий, шт.;

R_уд, X_уд – удельное активное и индуктивное сопротивление кабеля, мОм/м;

L_КЛ3 – длина КЛ, м;

U_КЛ3 – напряжение кабельной линии, кВ.

Полное сопротивление трансформатора КТП (ТМЗ-1600/10):

(12.4)

где U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВ∙А.

Активное сопротивление трансформатора КТП:

(12.5)

где ΔP_к – потери короткого замыкания трансформатора, кВт.

Индуктивное сопротивление трансформатора КТП:

	(12.6)

При расчетах токов короткого замыкания  сопротивлениями трансформаторов  тока можно пренебречь ввиду их малых значений.

Активное и индуктивное сопротивление  автоматического выключателя, установленного на вводе в КТП (Э40В-УХЛ3 на 4000 А) берутся из справочных данных на выключатель: R_A3 = 0,1 мОм; X_A3 = 0,05 мОм.

Активное и индуктивное сопротивление  автоматического выключателя питания  распределительного пункта ПР11А-7119-21У3– (выключатель ВА51-37 на номинальный ток 400 А) берутся из справочных данных на выключатель: R_A2 = 0,65 мОм; X_A2 = 0,17 мОм.

Сопротивление кабельной линии от шин 0,4 кВ КТП до ПР-4 (ВВГ 3×95+50):

	(12.7)
	(12.8)

 

где R_уд, X_уд – удельные активное и индуктивное сопротивления КЛ, мОм/м.

 

Сопротивление автоматического выключателя  питания насоса (выключатель АЕ2046М  на номинальный ток 63 А): R_A1 = 3,5 мОм; X_A1 = 2 мОм.

Сопротивление кабеля присоединения  электродвигателя насоса (кабель марки  ВВГ 3×6+1,4):

	(12.9)
	(12.10)

Определяем суммарное сопротивление  до точек короткого замыкания:

• до точки K3:

	(12.11)
	(12.12)

• до точки K2:

	(12.13)
	(12.14)

• до точки K1:

	(12.15)
	(12.16)

 

2.  Расчет токов короткого замыкания без учета сопротивления дуги

 

Определим токи металлического трехфазного  короткого замыкания:

• в точке K3:

	(12.17)

• в точке K2:

• в точке K1:

3.  Расчет сопротивления дуги

 

Определим сопротивление дуги для  точек короткого замыкания:

Для точки K3:

(12.18)

где U_д – падение напряжения на дуге, В/мм;

l_Д3 – длина дуги, мм.

Падение напряжения на дуге принимается  равным U_д = 1,6 В/мм.

Длина дуги зависит от расстояния между фазами – a – и определяется равной:

• 4∙a при a ≤ 3 мм;
• 2∙a при 3 мм ≤ a < 30 мм;
• a при a > 30 мм.

Так как точка K3 находиться на шинах КТП мощностью 1600 кВ∙А, то расстояние между фазами a = 120 мм (a > 30 мм), то длина дуги равна l_Д3 = a = 120 мм.

Для точки K2:

Точка K2 находиться в конце кабеля КЛ2 – ВВГ (3×95+50) –, то расстояние между фазами a = 4,0 мм (3 мм ≤ a < 30 мм), то длина дуги равна l_д2 = 2∙a = 2 ∙ 4,0 = 8,0 мм.

Для точки K1:

Точка K1 находиться в конце кабеля КЛ1 – ВВГ (3×6+1,4) –, то расстояние между фазами a = 1,2 мм (a ≤ 3 мм), то длина дуги равна l_Д1 = 4∙a = 4 ∙ 1,2 = 4,8 мм.

12.1.4 Расчет токов короткого замыкания с учетом сопротивления дуги

 

Определяем токи трехфазного короткого  замыкания с учетом сопротивления  дуги:

Для точки K3:

	(12.19)

Для точки K2:

Для точки K1:

 

12.2 Расчет токов однофазного короткого замыкания

 

В сетях до 1000 В однофазные короткие замыкания наиболее вероятны, поэтому проверку селективности необходимо производить по токам однофазного короткого замыкания.

Для расчета токов однофазного  короткого замыкания необходимо также составить схему замещения  и определить параметры схемы  замещения. Схема замещения для  расчета однофазных токов короткого  замыкания выглядит аналогично как и для трехфазных.

 

Рисунок 12.2 – Схема замещения для расчета однофазных токов короткого замыкания

12.2.1 Расчет сопротивлений элементов сети

 

При расчете тока однофазного короткого  замыкания необходимо дополнительно рассчитать сопротивление трансформаторов и кабелей току однофазного короткого замыкания.

Сопротивление трансформатора ТМЗ-1600/10 току однофазного короткого замыкания  [9]: R_T ф-0 = 3,3 мОм; X_T ф-0 = 16,2 мОм.

Сопротивление кабеля (ВВГ 3×95+50) токам однофазного короткого замыкания,  соединяющего ПР-4 и РУ-0,4 кВ КТП:

	(12.20)
	(12.21)