Расчет электрических нагрузок

[4.стр194.табл 10.3]

 

Iвст = Iпик/Ŗ                                                                                                           (91)

 

Iвст = 549,6/1,6 = 343,5А

 

Выбираем предохранитель: ПН2 – 250  Iвст = 500 А

 

     [4.стр.]                                                                                                                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Выбор и проверка высоковольтного выключателя

 

 

       Выключатели  высшего напряжения выбирается  по напряжению, току, категории размещения, конструктивному выполнению и  коммутационной способности.

Должны быть выполнены условия

 

Uн.в   ≥ Uн.у ;          (98)

 

        Iн.в   ≥   Iн.у ,          (99)

 

где   Uн.в – номинальное напряжение выключателя, кВ;

         Uн.у – номинальное напряжение установки, кВ;

         Iн.в – номинальный ток выключателя, А;

         Iн.у – номинальный ток установки, А.

 

    Выключатели  высшего  напряжения проверяются:

а)  на отключающую способность.

      Должны  быть выполнены условия

 

Iн.откл   ≥   Iр.откл ;          (100)

 

Sн.откл  ≥   Sр.откл ,          (101)

 

        где   Iн.откл   и   Iр.откл - номинальное и расчетное значения токов отключения, кА;

        Sн.откл  и Sр.откл – номинальная и расчетная полные мощности отключения, МВ А.

 

Iр.откл =  I∞(3);           (102)

 

Sр.откл = √3 Iр.откл Uн.у;         (103)

 

Sн.откл = √3 Iн.откл Uн.в ,         (104)

 

где   I∞(3) –трехфазный ток КЗ в момент отключения выключателя, действующее значение в установившемся режиме, кА;

б) на динамическую стойкость.

       Должно  быть выполнено условие:

 

iск  ≥  iу,           (105)

где  iск – амплитуда предельного сквозного ударного тока КЗ выключателя, кА;

       iу – амплитуда ударного тока электроустановки, кА,

 

iу = Ку  √2 Iк(3);          (106)

 

в)  на термическую стойкость.

            Должно быть выполнено условие

 

Iтс ≥  Iр.тс ;           (107)

 

Iр.тс = Iр.откл   √tпр / tтс =  Iр.откл   √tд / tтс,      (108)

 

где   Iтс и  Iр.тс – токи термической стойкости, каталожный и расчетный, кА;

         tпр – приведенное время децствия КЗ, если отключение произойдет в зоне переходного процесса, с. Приближенно tпр ≈ tд ; tд  - время действия КЗ фактическое, с,

tд =  tрз  +  tов ,           (109)

 

где   tрз – время срабатывания релейной защиты, с;

        tов – собственное время отключения выключателя, с.

 

отключение произойдет через 50 периодов, что соответствует зоне давно установившегося КЗ (через 8…10 периодов)

 

Производим расчет для выбора выключателя высокого напряжения :

          Uн.у = 10 кВ

          Iн.у = 23,12 А

          Rс = 7,36 Ом

          Хс = 0,89 Ом

          tд  = 1 с.

 

      Выключатель  высокого напряжения типа ВММ -10-400-10 У   Вакуумный маломасляный

         Uн.в = 10 кВ;

         Iн.в =  400 А;

         Iн.откл = 10 кВ;

         Iтс = 10 кА;

         iск = 25 кА;

         tтс = 4 с;

         tов = 0,1 с.

    

Определяется расчетные данные и заносятся в «Ведомость».

Ток КЗ на ВН:

 

         Iк(3) = Uн.у  / √3∙ Zк ;          (110)

 

         Iк(3) = 10 / 1,73∙7,4 = 0,7 кА;

 

         Zк =√ Rс2 + Хс2 ;          (111)

 

         Zк =√ 7,362 +0,892 = 7,4 Ом;

 

         iу = 1∙√1,41∙0,7 = 0,9 кА;                                                                      

 

         Ку = 1;      I∞(3) = 0,7 кА.

На отключающую способность:

       Iр.откл =  0,7 кА; 

   

        Sр.откл = 1,73∙0,7∙10 = 12,11мВ А;

 

        Sн.откл = 1,73∙10∙10 = 173 мВ А.       

 

     На термическую  стойкость:

 

        Iр.тс = 0,7∙ √ ¼ = 0,35 кА.       

 

 

 

9.Расчет релейной защиты.

 

Сеть высокого напряжения цехового трансформатора на напряжение 0,4...10 кВ имеет изолированную нейтраль. В схемах защиты с силовыми выключателями на высоком напряжения можно применить следующие виды релейной защиты:

       Токовая  отсечка (без выдержки времени) на  реле типа РТ-40 косвенного действия  при наличии электромагнита отключения , типа РТМ прямого действия при наличии пружинного привода;

       МТЗ  на реле типа РТ – 40\200 в сочетании  с реле времени типа ЭВ-100 или  ЭВ-200 для выключателей с электромагнитной  отключением , типа РТВ для выключателя с пружинным приводом;

       Сочетание  ТО и МТЗ на реле типа  ИТ-80, РТ-80, РТ-90 для выключателей  с электромагнитным отключением, типа РТМ и РТВ для выключателей  с пружинным приводом.

Токовая отсечка  обеспечит защиту в зоне короткого замыкания, а максимальная токовая защита  – в зоне перегрузки. Наиболее распространенные схемы, сочетающие токовой отсечки  и  максимальной токовой защиты , могут быть однорелейные и двухрелейные, на постоянном и переменном оперативном токе.

 

 

      Выбирается  реле токовой отсечки типа  РТМ– IV

      Определяется  ток срабатывания реле:

 

Iср.р(то) = (Кн · Ксх  / Кт ) Iк2.мин  ;                                                           (112) 

                                  

Iср.р(то) = (1,8 · 1,73 / 10) · 0,3 · 103 =93,4  А

 

Iср = 100 А

 

Кн(то) = 1,8.        [5, стр.104, табл. 1.12.3.]

Ксх = 1,73.

 

 

 

Определяется  Кч(то)  и надежность срабатывания ТО при наименьшем (два

фазном) токе КЗ в начале линии электроснабжения:

Кч(то) = Iк1(2) / Iс.з  ;          (113)

 

Кч(то) = 5,6· 8500 / 1000= 476;

 

Iк.мин = Iк(2) ;            (114)

 

Iк.мин = 5,6 Iк(3);

 

Iк.мин = 5,6*3,8=21,28

 

Iс.з = Кт Iср.          (115)

 

Iс.з = 10*100=1000 

 

 

Условие надежности  Кч  ≥ 1,6 выполнено, следовательно, ТО срабатывает надежно.

 

 Выбирается реле МТЗ  типа РВ.

Определяется ток срабатывания реле

 

Iср.р(мтз) ≥  (Кзап·  Кн · Ксх  / Кв·  Кт ) Iнб;                   (116)

 

Iср.р(мтз) ≥  ( 1 · 476· 1,73 / 0,8 · 10)*93,2 = 9,5 А.

 

Iср.р  ≥ Iнб / Кт;

Кзап = 1  (нет ЭД);

Ксх = 1,25;

 

Iнб =  93,2 А.

 

Выбирается РТВ  Iср = 5 А.    [5. стр.103, табл. 1.12.2]

Определяется Кч(мтз) и надежность срабатывания МТЗ на остальном участке при Iк2(2)  (в конце линии):

(117)

 

Кч(мтз)   = Iк.мин / Iс.з ;

Кч(мтз) = 0,87 · 4400 / 5*10 = 76,5.

 

 

         Условие надежности выполнено (Кч(мтз)   ≥  1,6).

 

1. Составляется схема зоны действия  релейной защиты:

 

рисунок -2 Схема зоны действия  релейной защиты

рисунок -2 Схема зоны действия  релейной защиты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.  Расчет заземляющего устройства.

 

Рассчитать заземляющие устройство (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с изолированной нейтралью (ИН) – это значит:

- определить расчетный  ток замыкания на землю (Iз) и сопротивление ЗУ (Rз);

- определить расчетное  сопротивление грунта (ρр);

- выбрать электроды и  рассчитать их сопротивление;

- уточнить число вертикальных  электродов и разместить их  на плане.

 

При использовании естественных заземлений

 

Rи = Rе Rз / Rе - Rз ,                                     (118) 

 

где  Rи, Rе – сопротивление искусственных и естественных заземлений, Ом.

        Сопротивление  заземления железобетонных фундаментов  здания, связанных между собой  металлическими конструкциями, определяется  по формуле

 

Rе = ρ / √S,                                                  (119)

 

где  ρ = 100 Ом м (суглинок);

        S –  площадь, ограниченная периметром  здания, м2.

 

         Определение Iз  и  Rз

         В любое время года согласно ПУЭ

 

Rз ≤ 250 / Iз ,

 

где  Rз – сопротивление заземляющего устройства, Ом (не более 10 Ом);

        Iз – расчетный ток замыкания на землю, А (не более 500 А).

        Расчетный (емкостный ) ток замыкания на землю определяется приближенно

 

 

Iз  = Vн ( 35 Lкл  + Lвл) / 350,                         (120)

 

где    Uн – номинальное линейное напряжение сети, кВ;

    Lкл ,  Lвл – длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км.

 

В электроустановках с изолированной нейтралью до 1 кВ

 

Rз ≤ 125 / Iз  (не более 4 Ом).

 

При мощности источника до 100 кВ А – не более 10 Ом.

По этой же формуле рассчитывают Rз, если ЗУ выполняется общим для сетей до и выше 1 кВ.

При совмещении ЗУ различных напряжений принимается Рз наименьшее из требуемых значений (таблица 1.13.1).

Определение ρр грунта

 

ρр = Ксез  ρ, (121)

 

где  ρр – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом м;

       Ксез – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта,

        Ксез = F (климатическая зона, вид заземлителей).  [5. стр.110. табл.1.13.2.]

 

          Выбор и расчет сопротивления  электродов

Выбор электродов.                                  [5. стр.111. табл.1.13.4.]

Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется по формуле

 

rв  = 0,3 ρр.

Сопротивление горизонтального (полосы) определяется по формуле

 

rр  = (0,4 ρр / Lп)  lg (2 Lп2 / bt), (122)

 

где  Lп – длина полосы, м;

       b – ширина  полосы, м;  для круглого горизонтального заземлителя b = 1,1 d;

        t –  глубина заложения, м.

        

Определение сопротивлений с учетом коэффициента использования.

 

Rв = rв / ηв ;     Rг = rг / ηг ; (123)

 

где  Rв , Rг – сопротивление вертикального и горизонтального электродов с учетом коэффициентов использования, Ом;

     

 ηв , ηг – коэффициенты использования вертикального и горизонтального электродов, определяется по таблице                             [5. стр.111. табл. 1.13.5]

 

η = F (тип ЗУ, вид заземлителя, а / L, Nв),

где   а – расстояние между вертикальными заземлителями, м;

         L – длина вертикального заземлителя, м;

         Nв – число вертикальных заземлителей.

 

        

 

           Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы.

 

Rв  ≤  Rг Rз / Rг  - Rз. (124)

 

        Уточнение  числа вертикальных электродов

         Необходимое число вертикальных заземлителей определяется следующим образом:

          Nв' = Rв  / Rи ηв (при использовании естественных и искусственных заземлителей);

          Nв' = Rв  / Rз ηв ( при использовании только искусственных заземлителей);

          Nв = rв  / Rи ηв.ут ,

где  ηв.ут – уточненное значение коэффициента использования вертикальных заземлителей.

 

   Производим расчет заземляющего устройства для цеха с площадью 96×56 :

А × В = 96×56

Uлэп = 10 кВ

Lлэп(Кл) = 1,4 км

Uн = 0,4 кВ

ρ = 50 Ом м (глина)

t = 0,7 м

Климатический район -  (III)

Вертикальный электрод – труба стальная (75 × 75×8),

Lв = 3 м

Вид ЗУ – контурное

Горизонтальный электрод – полоса (40 × 4 мм)

 

Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода

 

rв  = 0,3 ρ Ксез.в ;         (125)

rв  =  0,3×96×1,4=40,32 Ом.

 

      Ксез.в = F (верт., III) = 1,5.    [5. стр. 110. табл. 1.13.2.]

 

Определяется предельное сопротивление совмещенного Заземляющего устройства

 

Rзу1 ≤ 125 / Iз;

Rзу1 ≤ 125 / 3,6=34,7 Ом (для ЛЭП высокого напряжения);     (138)

 

Iз  = Uлэп 35 Lкл / 350 ;

Iз  = 10×35×3,6/350= 3,6. А;        (126)

                  Требуемое по низкому напряжению Rзу2   ≤ 8 Ом

 

   Принимается   Rзу2 = 8 Ом (наименьшее из двух).

 

Определяется количество вертикальных электродов:

без учета экранирования

 

 

 

Nв' = rв  / Rзу  ;           (127)

Nв' =40,32/2=20,16.

 

 

Принимается Nв' =12 шт

учетом экранирования

 

Nв.р = Nв.р' / ηв;          (128)

Nв.р = 12/0,69=17,3

  Принимается Nв = 18 шт

 

ηв = F (тип ЗУ, вид заземления, а / L, Nв) = F (контурное, вертикальное, 1,8) = 18  щт                                                                          [5. стр. 111. табл. 1.13.5.]

 

Размещается заземляющее устройство на плане и уточняются расстояния, наносятся  на план.

 Так как контурное  Заземляющее устройство закладывается  на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметру закладки равна

 

Lп = (А + 2)  2 + (В + 2) 2 ;       

Lп = (96+2) 2+(56+2) 2=196+116=312 м

 

Тогда расстояние между электродами уточняются с учетом формы объекта. По углам устанавливают по вертикальному электроду, а оставшиеся – между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимается Nв =19 шт , тогда

     аВ = В' / nВ – 1 ;

      аВ =32/18=1,7  м       

аА = А' / nА– 1 ;  

аА=52/18=2,8 м      

где  аВ – расстояние между электродами по ширине объекта, м;

        аА – расстояние между электродами по длине объекта, м;

       nВ – количество электродов по ширине объекта;

       nА – количество электродов по длине объекта.

 

 

   

 Уточняется коэффициенты  использования  [5.стр. 111. табл.1.13.5.]

 

ηв = F (рядное: 1,3;12) = 0,64

ηг = F (рядное: 1,3;12) = 0,68.

 

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

 

     

Rг = (0,4 / Lп ηг) ρр Ксез.г  lg (2 Lп2 / bt) ;

 

Rг = (0,4 / 168 ) 52× 2,3× lg (2×1682 / 40×10-3 ×0,7) = 0,29 Ом.   (129)

 

 

Ксез.г = F(III) = 2,3.     [5. стр. 110. табл. 1.13.2.]